李良怡，吴安琪，马妍，胡瀚，张雨鑫，周文化*

（1.特医食品加工湖南省重点实验室，湖南长沙410004；2.中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙410004）

食用槟榔是一种以未完全成熟的槟榔干果为原料，经调味、切片、点卤及干燥包装等工艺制作而成的，而卤水是食用槟榔中的核心成分，对其品质具有至关重要的作用。目前，有关食用槟榔卤水的学术研究较为鲜见，主要集中在对食用槟榔片加工工艺技术的研究。王友水等[1]和许丹[2]提出改进食用槟榔卤水的配方和工艺，建议使用符合卫生标准的食品级碳酸钙作为食用槟榔卤水的主要原料。陈祁衡等[3]通过高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）和滴定法检测发现食用槟榔卤水返白主要是由空气中的CO2与卤水中Ca（OH）2反应生成CaCO3所导致的。依据目前的制备工艺，食用槟榔卤水通常是以石灰粉和饴糖为主要原料，经放热膨化反应、调味、调香等步骤熬制而成[4-6]。但此法制备的卤水易在货架期内出现返卤返白、易烧口现象，为此研究食用槟榔卤水品质问题，具有重要的经济和社会意义。本文在单因素试验的基础上进行响应面优化，旨在获取食用槟榔卤水的最佳制作配方，研制出一款品质稳定、适口性较好的食用槟榔卤水，以期为食用槟榔卤水的工业化生产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

饴糖：沧州枣香村果食品有限公司；食用油：市售；六偏磷酸钠、卡拉胶、海藻酸钠、柠檬酸、单硬脂酸甘油酯、脂肪酸蔗糖酯（食品级）：河南万邦实业有限公司；石灰粉（食品级）：江西创先精细钙业有限公司；盐酸（分析级）：成都市科隆化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

JMS-30BX型胶体磨：廊坊市廊通机械有限公司；ZNCL-DLS190*90型四联式电磁水浴锅、BNCH78-1型电磁搅拌器：上海弘懿仪器设备有限公司；FE-28型pH测定仪：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 食用槟榔卤水的制备工艺流程

食用槟榔卤水的制备工艺流程如图1所示。

图1 食用槟榔卤水的制备工艺流程Fig.1 Preparation process of edible betel nut brine

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 老卤水的制备

将石灰粉分散在水中，在电磁搅拌器中搅拌均匀，得到石灰粉乳浊液，然后将饴糖在沸水浴中软化，加入至石灰粉乳浊液中，在电磁搅拌器中搅拌均匀，制备得到老卤水，备用。

1.3.2.2 其它辅料分散液的制备

将一定量的保水剂、食用油、乳化剂和增稠剂分散在水中，60℃水浴中溶解，搅拌均匀，制备得分散液。

1.3.2.3 均质

将制备好的各分散液加入至老卤水中，搅拌均匀，通过胶体磨均质1 h，得到食用槟榔卤水产品。

1.3.3 单因素试验

在前期预试验的基础上，按照1.3.1工艺流程制备食用槟榔卤水，以感官评分为指标，采用单因素试验依次探究石灰粉与饴糖的质量比（1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）、保水剂（六偏磷酸钠）添加量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）、食用油添加量（0%、1%、2%、3%、4%、5%）、乳化剂的质量比（脂肪酸蔗糖酯∶单硬脂酸甘油酯，1∶0、3∶5、4∶5、5∶5、5∶4、5∶3、0∶1）及添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、增稠剂的质量比（卡拉胶∶海藻酸钠，1∶0、3∶5、4∶5、5∶5、5∶4、5∶3、0∶1）及添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、有机酸（柠檬酸）添加量（1%、2%、3%、4%、5%）对食用槟榔卤水感官品质的影响，确定各因素的适宜水平范围。

1.3.4 响应面试验设计

在单因素试验的基础上，选取保水剂添加量、有机酸添加量和增稠剂添加量为因素，以感官评分为响应值，进行响应面优化试验，因素与水平见表2。

表1 Box-Behnken试验因素与水平Table 1 Box-Behnken experimental factors and levels

1.3.5 品质评价指标

1.3.5.1 感官评价

邀请10位经常食用槟榔的人员，经专业培训后对食用槟榔卤水感官特性进行评价，以色泽、外观形态、适口性、香味与滋味为感官评价指标，满分100分，评分标准见表2。

表2 食用槟榔卤水感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criteria for edible betel nut brine

1.3.5.2 理化指标

游离碱度的测定：参照DB 43/132—2004《食用槟榔》并略加修改[7]，将卤水放置于70℃烘箱中干燥至恒重后，取0.6 g卤水（精确至0.01 g）放置于100 mL三角瓶中，加入50 mL纯水，在37℃下超声溶解20 min，冷却至25℃，在pH测定仪上，用0.1 mol/L盐酸标准溶液滴定至pH7.0即为终点，同时做空白试验。

式中：X为样品中游离碱度（以NaOH计），mg/g；V1为滴定样品时消耗盐酸标准溶液的体积，mL；V2为滴定空白时消耗盐酸标准溶液的体积，mL；C为盐酸标准溶液的浓度，mol/L；M为样品的质量，mg；40为1 mL盐酸标准溶液（浓度1.0000mol/L）相当氢氧化钠的质量，mg。

1.3.5.3 微生物指标

菌落总数的测定：参照GB4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》测定[8]。大肠菌群的测定：参照GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》测定[9]。霉菌的测定：参照GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》测定[10]。

1.3.6 数据处理

试验均重复3次，每次测试均需更换样品。使用IBM SPSS Statistics 19.0、Microsoft Excel2016软件对试验数据进行处理与分析，使用Origin Pro2017C软件绘图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 石灰粉与饴糖的质量比对食用槟榔卤水感官品质的影响

石灰粉与饴糖的质量比对食用槟榔卤水感官评分的影响见图2。

图2 石灰粉与饴糖的质量比对食用槟榔卤水感官品质的影响Fig.2 Effect of mass ratio of lime powder to maltose on the sensory quality of edible betel nut brine

石灰粉与饴糖是食用槟榔卤水体系中最重要的组成部分，能直接赋予食用槟榔卤水最基础的组织结构及特殊口感。从图2分析可知，在石灰粉与饴糖质量比为1∶1～1∶3范围内，随着饴糖的占比不断增大，食用槟榔卤水感官评分增大，其碱性逐渐下降，烧口现象减少，其适口性越来越好，在石灰粉与饴糖质量比为1∶3时感官评分出现最大值，即71.7分；在质量比为1∶4～1∶5范围内食用槟榔卤水感官评分下降，出现了粘牙现象，导致适口性下降且咀嚼感让人难以接受。因此石灰粉与饴糖的最适质量比为1∶3。

2.1.2 保水剂添加量对食用槟榔卤水感官品质的影响

保水剂添加量对食用槟榔卤水感官评分的影响见图3。

图3 保水剂添加量对食用槟榔卤水感官品质的影响Fig.3 Effect of the addition amount of water retention agent on the sensory quality of edible betel nut brine

保水剂是一种持水能力较高的高分子树脂，能减少食品在加工及运输贮藏过程中水分的损失，提高食品的稳定性[11-12]。从图3可以看出，随着保水剂添加量的增加，感官评分逐渐上升，添加量为0.5%时感官评分最高。这可能是由于保水剂的加入，使食用槟榔卤水体系对水分子的束缚能力加强，从而可在一定程度上减少食用槟榔卤水返卤现象的发生，提高了食用槟榔卤水的稳定性。因此，选取保水剂添加量0.3%～0.5%进行响应面优化。

2.1.3 食用油添加量对食用槟榔卤水感官品质的影响食用油添加量对食用槟榔卤水感官评分的影响见图4。

图4 食用油添加量对食用槟榔卤水感官品质的影响Fig.4 Effect of edible oil addition on the sensory quality of edible betel nut brine

从图4分析可知，食用油的添加量对食用槟榔卤水的感官品质影响较小，1%～5%范围内无显著性变化（P＞0.05）。随着食用油添加量的增加，感官评分整体上呈现出先缓慢上升后缓慢下降趋势，感官评分最高值与最低值仅相差6.2分。与未添加食用油组相比，食用油的添加会使卤水表面形成一种光泽油膜，使人食欲感增强且食用槟榔卤水固有的香味也同步增加。但当食用油添加量为5%时，卤水固有香味有所下降，这可能是因为食用油本身的香味与卤水固有香味形成了竞争关系，导致感官评分下降。综上所述，选择4%作为食用油的最佳添加量。

2.1.4 乳化剂的质量比和增稠剂的质量比对食用槟榔卤水感官品质的影响

乳化剂的质量比和增稠剂的质量比对食用槟榔卤水感官评分的影响分别见图5、图6。

乳化剂的复配使用可产生协同增效作用，进一步提高产品的稳定性和膜表面的强度[13-14]。从图5分析可知，在脂肪酸蔗糖酯与单硬脂酸甘油酯的质量比为4∶5时，食用槟榔卤水感官评分最高，而在其它质量比时，感官评分均有所下降。在这可能是由于在质量比为4∶5时，脂肪酸蔗糖酯与单硬脂酸甘油酯在复杂的食用槟榔卤水体系中产生的协同增效作用最大，使体系中各分子间分散性最好，对食用槟榔卤水的适口性有一定的促进作用，因此选择4∶5作为乳化剂（脂肪酸蔗糖酯与单硬脂酸甘油酯）的最优质量比。

图5 乳化剂的质量比对食用槟榔卤水感官品质的影响Fig.5 Effect of mass ratio of emulsifier on the sensory quality of edible betel nut brine

增稠剂不仅能改善食品的物理性质，还能提高产品稳定性，具有增稠、增甜、增香的作用[15-19]。从图6分析可知，增稠剂的不同质量比对食用槟榔卤水品质的影响较大。只单独添加卡拉胶会使食用槟榔卤水易出现返卤现象，这可能是由于食用槟榔卤水体系中有大量的钙离子存在，导致食用槟榔卤水脆性大，弹性低，容易产生收缩脱液现象；只单独添加海藻酸钠会使食用槟榔卤水表面较硬且粘牙。在卡拉胶与海藻酸钠的质量比为4∶5时，感官评分最高，食用槟榔卤水适口性最佳，食用槟榔卤水返卤现象减少。综上所述，选择4∶5为增稠剂（卡拉胶与海藻酸钠）的最优质量比。

图6 增稠剂的质量比对食用槟榔卤水感官品质的影响Fig.6 Effect of thickener quality ratio on the sensory quality of edible betel nut brine

2.1.5 乳化剂、增稠剂和有机酸的添加量对食用槟榔卤水感官品质的影响

乳化剂、增稠剂和有机酸的添加量对食用槟榔卤水感官评分的影响分别见图7～图9。

图7 乳化剂的添加量对食用槟榔卤水感官品质的影响Fig.7 Effects of emulsifier addition on the sensory quality of edible betel nut brine

图8 增稠剂的添加量对食用槟榔卤水感官品质的影响Fig.8 Effect of thickener addition on the sensory quality of edible betel nut brine

图9 有机酸的添加量对食用槟榔卤水感官品质的影响Fig.9 Effect of organic acid addition on the sensory quality of edible betel nut brine

从图7～图9中可以看出，随着乳化剂、增稠剂和有机酸添加量的增加，感官评分均呈现出整体上先上升后下降的变化趋势。当乳化剂添加量为2%时，卤水感官评分为最高分，这可能是由于乳化剂的添加，能使食用槟榔卤水口感变得柔和，固有香味有所增加，但添加量过多时，在制备过程中食用槟榔卤水会产生气泡，在点卤和凉籽过程中气泡难以消失，从而影响食用槟榔卤水的感官品质。因此选择2%作为乳化剂最优添加量。

对于增稠剂而言，在增稠剂添加量为3%时，感官评分获得最高分，71.9分，食用槟榔卤水无粘牙现象、适口性较好。在添加量为1%时，食用槟榔卤水出现大量的返卤，污染整个槟榔内腔，严重影响食用价值；在添加量为5%时，食用槟榔卤水表面较硬，导致咀嚼性降低，影响食用性。故选取增稠剂添加量2%～4%进行响应面优化。

有机酸在食用槟榔卤水中不仅可以调节酸碱性，还能起促进消化、增强食欲的作用[20-22]。有机酸添加量为2%时，感官评分最高为72.2分。在添加量为1%时，食用槟榔卤水中槟榔碱含量较高，存在烧口现象，让人难以食用；在添加量为5%时，食用槟榔卤水中槟榔碱含量较低，导致槟榔劲道较差；而添加量在2%～4%时，食用槟榔卤水烧口现象较少且劲道足。因此，选取有机酸添加量2%～4%进行响应面优化。

2.2 响应面试验结果与分析

根据单因素试验结果以及Box-Behnken试验设计原理，选取保水剂添加量、有机酸添加量、增稠剂添加量为试验自变量，以感官评分为响应值，通过响应面法优化食用槟榔卤水配方，其试验结果如表3所示。

表3 Box-Behnken试验设计与结果Table 3 Box-Behnken experimental design and results

通过Design-Expert 8.0.6软件对表3中的数据进行处理与分析，得回归方程为：Y=81.4+2.38×A+0.25×B－0.38×C－1.25×A×B+0.5×A×C－1.75×B×C-3.95×A2－3.95B2－6.95×C2。

方差分析结果见表4。

表4 响应面试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface test results

从表4中可以看出，该回归模型P＜0.0001，极显著；回归模型失拟项P=2.25＞0.05，不显著，表明该模型模拟的三因素三水平的分析可行性较高；RAdj2=0.965 8，表明食用槟榔卤水感官评分的变化有96.58%来源于增稠剂添加量、保水剂添加量和有机酸添加量。因素A对食用槟榔卤水品质的影响极显著（P＜0.01）。二次项AB、BC对食用槟榔卤水品质的影响呈显著性水平（P＜0.05），而二次项 A2、B2、C2对食用槟榔卤水品质的影响均呈极显著性水平（P＜0.01）。

图10为各因素交互作用对食用槟榔卤水感官评分影响的等高线图和响应面图。

图10 各因素交互作用对食用槟榔卤水感官评分影响的等高线图和响应面图Fig.10 Contour and response surface diagrams of the effects of factors interaction on the sensory evaluation of edible betel nut brine

从图10分析可知，当固定有机酸添加量时，随着增稠剂添加量和保水剂添加量的增大，食用槟榔卤水感官评分均先上升后下降，响应面和等高线分别呈凸形和闭合的椭圆形，说明增稠剂添加量与保水剂添加量之间有明显的交互作用及最大值。当固定保水剂添加量时，随着增稠剂添加量和有机酸添加量的增大，食用槟榔卤水感官评分均先上升后下降，响应面曲面陡峭且等高线呈椭圆形，说明增稠剂添加量与有机酸添加量之间交互作用有最大值。当固定增稠剂添加量时，随着保水剂添加量和有机酸添加量的增大，食用槟榔卤水感官评分均先上升后下降，响应面曲面坡度较大，等高线呈闭合的椭圆形，说明增稠剂添加量与有机酸添加量之间有明显的交互作用及最大值。

通过Design-Expert 8.0.6软件对响应面试验结果进行处理与分析，得出食用槟榔卤水最佳配方为保水剂添加量0.3%、增稠剂添加量2%、有机酸添加量3%，此条件下食用槟榔卤水的感官评分预测值为81.76。按照上述添加量，通过3次验证试验，感官评分均值为80.34，与预测值基本一致，表明该模型的建立是有效的。

2.3 品质评价指标结果

感官评价：在最优配方参数下制备出的食用槟榔卤水呈现深棕黑色，外表光泽、无裂纹，口感舒适、无烧口现象、劲道足，具有食用槟榔卤水独特的风味与滋味。

理化检验：食用槟榔卤水产品游离碱度为92.6mg/g。

微生物检验：食用槟榔卤水产品菌落总数和霉菌指标均＜100 CFU/g，大肠杆菌未检测出，因此微生物相关指标均符合相关标准。

3 结论

通过单因素试验以及响应面优化法得出食用槟榔卤水的最佳配方：脂肪酸蔗糖酯与单硬脂酸甘油酯、卡拉胶与海藻酸钠、石灰粉与饴糖的质量比分别为 4∶5、4∶5、1∶3，保水剂、食用油、乳化剂、增稠剂及有机酸的添加量分别为0.3%、4%、2%、2%、3%。在此最优配方参数下制备的食用槟榔卤水感官评分为80.34，食用槟榔卤水呈现深棕黑色，表面光泽、无裂纹，适口性较好、劲道足，具有食用槟榔卤水独特的风味与滋味，游离碱度为92.6 mg/g，微生物相关指标均符合相关标准。本研究为食用槟榔卤水的开发与制备提供了一定的理论与应用基础，具有很好的实际应用价值。