黑豆营养价值丰富，相比较黄豆而言，黑豆在氨基酸组成、蛋白质、膳食纤维、多酚、异黄酮含量等方面更具优势，同时黑豆具有一定的药用价值。选取黑豆为原料制备的黑豆豆腐具有黑豆独特的豆香味，也能赋予豆腐独特的口感和味道，比以黄豆为原料制作的豆腐更具营养和药用价值[1]。传统单一猪肉丸产品脂肪含量较高，可能造成膳食中营养物质摄入失衡，不符合当下“高蛋白、高膳食纤维、低脂肪”健康饮食理念。
黑豆豆腐具有丰富的营养价值，将其加入到肉丸中可以替代部分脂肪，使肉丸更加低脂健康[2]。同时可以使肉丸的口感和营养更加丰富。目前肉丸产品的研究热点集中在添加特定物质开发相应的肉丸产品，从而使肉丸达到特定的营养品质要求，控制肉丸产品成本，如莲子红衣肉丸、马铃薯泥肉丸、小麦纤维肉丸等相关肉丸产品的开发。目前针对黑豆豆腐肉丸的研究相对较少。在肉丸中添加黑豆豆腐对肉丸品质的相关研究领域仍有待丰富，本文针对黑豆豆腐肉丸的制作，进行黑豆瓣豆腐肉丸配方工艺优化，在参考大量相关文献及前期试验的基础上确定黑豆豆腐添加量为12%，在此基础上，研究食盐、淀粉、水的添加量对黑豆豆腐肉丸品质的影响，确定不同成分的最佳添加量，探究肉丸在不同条件下的相关品质变化规律，优化黑豆豆腐肉丸配方，可以为相关肉丸产品的开发提供量化指导，为肉丸产品的品质稳定性提供理论依据，为相关行业提供工艺参考。
1 材料和方法
1.1 材料
食用玉米淀粉、味精：辽宁帝华味精食品有限公司；白胡椒粉：江苏吉得利食品有限公司；精制低钠盐：中国盐业集团有限公司；料酒：镇江恒顺酒业有限责任公司；绵白糖：山东汇古糖业有限公司；鲜鸡蛋：沈阳市田园山村绿色生态农场；卤水豆腐凝固剂：安琪酵母股份有限公司；黑豆、洋葱、生姜、猪里脊肉、猪肥膘：市售。
1.2 仪器与设备
C21-SDHCB9E32S电磁炉：浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司；ST20H3不锈钢复底汤锅：武汉苏泊尔炊具有限公司；HX-PB1058料理机：佛山市海迅电器有限公司；JD200-3电子天平：沈阳天平仪器有限公司；TA-XT Plus物性质构仪：英国SMS公司；BPG-9070A精密鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；Inose电子鼻：上海瑞玢国际贸易有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 工艺流程及操作要点
图1 黑豆豆腐肉丸制作工艺流程
Fig.1 Black bean curd meatballs production process
1.3.1.1 黑豆豆腐加工制备方法
选取颗粒饱满、新鲜无霉变的黑豆200 g，清洗干净沥干水分后，加入黑豆干重3倍的水在室温下浸泡8 h。将经浸泡后的黑豆全部放入破壁机中，按照黑豆∶水=1∶8（g/mL）的比例混合磨浆。将磨好的生豆浆倒入纱布中过滤，反复过滤3次，去除豆渣，将过滤后的生豆浆倒入特定容器内，利用电磁炉加热煮制10 min，豆浆煮沸后，继续煮制1 min，同时去除豆浆因高温煮制产生的浮沫，待豆浆的温度保持在95℃～100℃即可停止加热。煮制后的豆浆转移至特定容器中静置冷却，当豆浆的温度降至78.8℃时，缓缓加入3.06%（以黑豆干重计）的MgCl2凝固剂溶液50 g，边冲浆边搅拌。将点浆后的豆浆置于恒温水浴锅中保温凝固33 min，将凝固的脑花倒入铺好纱布的模具（14 cm×10 cm×9 cm）内，用纱布包好后在其上端放置1.5 kg重物压制30 min后，脱模即为制得的黑豆豆腐。
1.3.1.2 肉丸加工制备方法
精确称取猪里脊肉80 g、肥肉8 g、黑豆豆腐12 g（共计100 g），将肉清净切块，利用料理机高速档绞肉2次，每次1 min，将其打成肉糜，同时将黑豆豆腐充分捣碎加入到肉糜中，然后根据瘦肉、肥肉和黑豆豆腐总质量（100 g）的百分比加入其它非肉类成分，即3%蛋清、2%料酒、1.6%鲜洋葱、1.2%鲜姜、1.2%白糖、0.3%味精、0.3%白胡椒粉、食盐、玉米淀粉、水。将所有原料及辅料放入料理机中混合均匀并用低速档斩拌2次，每次1 min，使肉糜变成凝胶状。将斩拌后的肉糜放置在4℃冰箱中静置乳化30 min，得到不同配方添加量条件下的肉糜样品，将肉糜手工制作成肉丸，肉丸规格为直径2.5 cm、质量20 g，于85℃水浴中预煮2 min定型，然后置于100℃的水中煮制8 min，至肉丸温度达到80℃，待肉丸浮起后捞出，煮制好的肉丸样品静置自然冷却5 min，沥干肉丸表面水分，即为制得的黑豆豆腐肉丸成品。
1.3.2 单因素试验
选取食盐添加量、淀粉添加量、水添加量进行肉丸配方单因素试验，单因素试验条件如表1所示。
表1 黑豆豆腐肉丸单因素试验条件
Table 1 Single-factor test of black bean curd meatballs
序号 食盐添加量/% 淀粉添加量/% 水添加量/%1 0.8 5 6 2 1.6 10 12 3 2.4 15 18 4 3.2 20 24 5 4.0 25 30
1.3.3 响应面试验
采用Design-Expert 8.0.6软件设计试验，试验因素水平见表2。
表2 响应面试验因素水平
Table 2 Factors and levels of response surface test
水平 因素A食盐添加量/% B淀粉添加量/% C水添加量/%-1 1.8 12 14 0 2.4 15 18 1 3.0 18 22
1.4 测定指标
1.4.1 感官评价
感官评定小组由10位烹饪专业同学组成，分别从色泽、组织状态、气味、口感和滋味5个方面对黑豆豆腐肉丸感官品质进行评定，黑豆豆腐感官评价标准见表3。
表3 黑豆豆腐肉丸感官评价标准
Table 3 Sensory evaluation standard of black bean curd meatballs
指标 评分标准 分值色泽 呈现正常的灰白色，色泽均匀 7～10色泽略暗，颜色适中 4～6色泽暗淡，呈现暗黑色或暗红色 0～3组织 组织紧密，块型完整且切面光滑致密，有均匀小气孔 15～20状态 组织较紧密，块型较完整，切面细密，略有气孔 7～14组织膨松，切面粗糙，气孔较大且分布不均匀 0～6气味 具有浓郁的煮熟肉制品香味，无异味 7～10有煮熟肉制品香味，无异味 4～6无煮熟肉制品香味，异味明显 0～3口感 鲜嫩爽口，筋道滑嫩，细腻易嚼碎 21～30爽脆，耐咀嚼，不易嚼碎 11～20松软无嚼劲，粘牙 0～10滋味 咸淡适中，肉香浓郁，滋味丰富 21～30肉味较淡或较咸，风味正常，滋味较丰富 11～20肉味特别咸或特别淡，滋味单一 0～10
1.4.2 质构特性
选取煮制后冷却至室温的黑豆豆腐肉丸样品，采用P50探头，“2次压缩”模式，参数设置为TPA 250 N，回程距离30 mm，起始力0.1 N，测试速率60 mm/s，压缩形变量40%[3]。
1.4.3 水分含量测定
水分含量采用参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》进行测定[4]。
1.4.4 蒸煮损失测定
记录黑豆豆腐肉丸样品煮制前质量m1，煮制好的肉丸在室温下静置5 min，用吸水纸吸去肉丸样品表面水分，记录黑豆豆腐肉丸样品煮制后的质量m2[5]。蒸煮损失率的计算公式如下。
1.4.5 电子鼻测定
精确称取2.0 g肉丸样品放入40 mL样品瓶中，加盖密封，平衡后将进样针插头插入样品瓶，采用顶空吸气法进行电子鼻分析试验。电子鼻测试条件为采样时间60 s，传感器清洗时间120 s，样品间隔5 s，样品准备时间10 s，进样流量1 L/min，检测时间60 s，等待时间10 s，每次测量下一个样品时，首先清洗传感器，利用电子鼻自带软件采用主成分分析（principal component analysis，PCA）法对获得的数据进行综合分析[6]。
1.5 数据处理
采用origin 8.0软件绘图，利用Design-Expert 8.0.6软件进行响应面试验设计与分析，运用IBM SPSS Statistics 23软件进行数据显著性分析，每组试验重复3次，结果以平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 食盐添加量对黑豆豆腐肉丸的品质影响
食盐添加量对黑豆豆腐肉丸感官品质的影响如图2所示。
图2 食盐添加量对黑豆豆腐感官品质的影响
Fig.2 Effect of salt addition on sensory quality of black bean curd
不同字母表示样品间差异显著，p＜0.05。
由图2可知，当食盐添加量为2.4%时，感官评分总分最高。当添加量低于2.4%时，肉丸整体滋味偏淡，口感软烂，成型效果不好；当食盐添加量为2.4%时，肉丸咸味适中，香味突出，品质最佳；当食盐添加量高于2.4%时，肉丸口味过咸，香味被咸味所掩盖[7]，感官指标各项评分逐渐降低，感官分析结果表明，食盐添加量为2.4%时肉丸品质最佳。
食盐添加量对黑豆豆腐肉丸质构特性及水分含量的影响如表4所示。
表4 食盐添加量对黑豆豆腐肉丸TPA及水分含量影响
Table 4 Effect of salt addition on TPA and moisture content of black bean curd meatballs
注：同一列中，小写字母不同表示样品间差异显著（p＜0.05）。
食盐添加量/% 硬度/N 弹性/mm 胶黏性/N 咀嚼性/mJ 水分含量/%0.8 16.91±3.02c 5.98±0.38ab 14.56±3.29bc 97.30±4.09b 73.02±0.05a 1.6 22.72±1.97ab 6.38±0.83ab 17.54±2.05ab 105.43±4.06a 70.56±0.01ab 2.4 27.97±3.88a 7.26±0.63a 19.87±2.42a 109.77±3.01a 68.33±0.01ab 3.2 24.76±3.06ab 5.69±0.83b 14.27±1.68bc 84.93±1.93c 67.01±0.01ab 4.0 19.74±1.49bc 5.57±0.69b 12.23±2.17c 78.43±3.73c 66.66±0.02b
由表4可知，在食盐添加量为2.4%条件下，肉丸各项质构指标达到最大值，可能与盐溶性蛋白溶出量有关[8]。当食盐添加量低于2.4%时，离子强度较低，盐溶性蛋白溶出较少，质构特性相对较差，盐溶性蛋白溶出量能够增强蛋白质多肽链之间的相互交联作用，从而使肉丸的质构特性有所提高[9-10]；当食盐添加量高于2.4%，随着食盐添加量增加，肉丸硬度、弹性、咀嚼性逐渐下降，可能与过高的食盐添加量破坏了肌肉中蛋白质的网络结构有关[11]。
食盐添加量对黑豆豆腐肉丸蒸煮损失的影响如图3所示。
图3 食盐添加量对黑豆豆腐肉丸蒸煮损失的影响
Fig.3 Effect of salt addition on cooking loss of black bean curd meatballs
由图3可知，当食盐添加量在1.6%～3.2%之间时，在煮制过程中损失较小，增加食盐添加量，蒸煮损失率降低，可能是因为氯化钠作为食盐的主要成分，在水中可以电解成钠离子和氯离子吸附在蛋白质表面，使蛋白质分子的亲水力和持水力增强，增强肉丸的凝胶性，减少肉丸的蒸煮损失[12]，但食盐添加量过量不利于肉丸的感官品质。当食盐添加量为2.4%时，肉丸蒸煮损失不大，同时能够较好维持肉丸感官品质。
食盐添加量对黑豆豆腐肉丸电子鼻数据分析的影响，结果见图4。
图4 食盐添加量对黑豆豆腐肉丸PCA的影响
Fig.4 Effect of salt addition on PCA of black bean curd meatballs
当判别指数（discrimination index，DI）值大于 85%时说明区分有效[13]。由图4可知，累计贡献率达到93%，其中DI值为98.4%，说明模型有效。可以看出，当食盐添加量为0.8%、1.6%、2.4%时，样品分布在不同的区域且在第一主成分上相距较远，说明电子鼻对3组条件下肉丸样品风味能够明显区分，而食盐添加量为3.2%与4.0%的样品组分布区域相同，说明食盐添加量3.2%与食盐添加量4.0%条件下，整体气味接近。
2.1.2 淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸的品质影响
淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸感官品质的影响如图5所示。
图5 淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸感官品质影响
Fig.5 Effect of starch addition on sensory quality of black bean curd meatballs
不同字母表示样品间差异显著，p＜0.05。
由图5可知，淀粉添加量为15%时整体品质最好，相比其他处理条件样品差异显著（p＜0.05）。淀粉具有提高肉丸保水性、增强弹性、乳化脂肪等作用，当淀粉添加量过少时，肉丸的组织状态相对较差，切面粗糙，存在较多的孔隙，而过多地添加淀粉则会导致肉丸的整体气味偏淡、滋味相对单一，口感变差。感官分析结果显示：当淀粉添加量为15%时，肉丸滋味丰富、香气诱人，品质最佳。
淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸质构特性及水分含量的影响如表5所示。
表5 淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸TPA及水分含量影响
Table 5 Effect of starch addition on TPA and moisture content of black bean curd meatballs
注：同一列中，小写字母不同表示样品间差异显著（p＜0.05）。
淀粉添加量/% 硬度/N 弹性/mm 胶黏性/N 咀嚼性/mJ 水分含量/%5 25.34±2.70c 5.81±0.06a 16.19±2.67d 83.87±1.84e 76.35±0.03a 10 33.92±1.87b 6.08±0.14a 25.82±1.57b 141.97±3.55c 66.07±0.09a 15 44.29±0.88a 6.34±0.62a 32.33±2.46a 187.90±1.85a 63.59±0.08a 20 30.28±1.82b 6.54±0.40a 20.74±1.40c 169.73±2.95b 63.00±0.10a 25 19.46±2.83d 6.71±0.85a 13.13±1.83d 98.17±3.19d 62.05±0.09a
由表5可知，弹性随着淀粉添加量增加而增大，可能与淀粉的糊化作用有关，煮制过程中同时伴随淀粉的糊化作用，淀粉颗粒会通过吸收蛋白质释放的水分形成凝胶，增强肉丸持水效果，有效地避免吐水现象发生[14-15]。改善肉丸质构特性，增强弹性。质构分析结果表明：当淀粉添加量为15%时，肉丸弹性适中，硬度、胶黏性、咀嚼性最大。淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸水分含量影响不显著（p≥0.05）。
淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸蒸煮损失的影响如图6所示。
图6 淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸蒸煮损失的影响
Fig.6 Effect of starch addition on cooking loss of black bean curd meatballs
不同字母表示样品间差异显著，p＜0.05。
由图6可知，当淀粉添加量为5%时，肉丸的蒸煮损失率最大，可能是淀粉添加量不足导致的。淀粉添加量超过5%后能够有效地降低肉丸在煮制过程中的损失，在此之后，若继续增加淀粉添加量，肉丸蒸煮损失率逐渐降低但变化较小，这可能与淀粉具有较强的吸湿与糊化能力有关[16-17]，适量的淀粉添加量可以使肉丸的保水能力得到改善。
淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸电子鼻数据分析的影响，结果见图7。
图7 淀粉添加量对黑豆豆腐肉丸PCA影响
Fig.7 Effect of starch addition on PCA of black bean curd meatballs
由图7可知，累计贡献率达到97.3%，其中DI值为94.7%，大于85%。5%淀粉添加量条件下的样品与20%、25%淀粉添加量条件下的样品组分布相距较远，说明此时肉丸样品气味相比其余两个样品组气味之间存在差异，而淀粉添加量为20%和25%的样品之间分布相距较近，说明二者气味接近。
2.1.3 水添加量对黑豆豆腐肉丸的品质影响
水添加量对黑豆豆腐肉丸感官品质的影响如图8所示。
图8 水添加量对黑豆豆腐肉丸感官品质影响
Fig.8 Effect of water addition on sensory quality of black bean curd meatballs
不同字母表示样品间差异显著，p＜0.05。
由图8可知，当水添加量为18%时，整体品质最佳。水是肉丸制作的过程中不可缺少的物质，具有重要作用。可能是因为水能使淀粉充分吸湿，淀粉的糊化能力会随之增强，水还能够为原辅料提供充分混合的环境[18]。少量或过量水的添加会对肉丸的组织状态、口感产生不利影响，使肉丸的感官品质下降。
水添加量对黑豆豆腐肉丸质构特性及水分含量的影响如表6所示。
表6 水添加量对黑豆豆腐肉丸TPA及水分含量影响
Table 6 Effect of water addition on TPA and moisture content of black bean curd meatballs
注：同一列中，小写字母不同表示样品间差异显著（p＜0.05）。
水添加量/% 硬度/N 弹性/mm 胶黏性/N 咀嚼性/mJ 水分含量/%6 28.73±2.62bc 5.84±0.58ab 21.70±1.92b 136.00±3.19c 64.43±0.04a 12 31.73±0.84ab 6.28±0.46a 23.44±2.31ab 145.07±1.91b 66.84±0.03a 18 32.86±2.00a 6.85±1.21a 25.08±0.97a 157.43±3.25a 67.79±0.03a 24 27.64±1.76cd 5.58±1.33ab 17.63±1.58c 98.80±1.23d 68.32±0.03a 30 24.16±1.15d 4.28±0.49b 11.99±1.16d 51.00±1.75e 69.46±0.02a
由表6可知，当水添加量在18%～30%之间时，各项指标都呈下降趋势，这可能是因为肉糜中存在多余的游离水，导致蛋白质凝胶结构的稳定性下降[19-20]，从而肉丸的弹性、胶黏性等质构指标下降。质构分析结果表明，当水添加量为18%时，指标值最高。水添加量对黑豆豆腐肉丸的水分含量影响不显著（p≥0.05）。随着水添加量的增加，黑豆豆腐肉丸的水分含量逐渐升高，当水添加量为30%时肉丸的水分含量最大，为69.46%。
水添加量对黑豆豆腐肉丸蒸煮损失的影响如图9所示。
图9 水添加量对黑豆豆腐肉丸蒸煮损失的影响
Fig.9 Effect of water addition on cooking loss of black bean curd meatballs
由图9可知，当水添加量在18%～24%范围内时，蒸煮损失率变化相对稳定，若进一步提高水的添加量，肉丸的蒸煮损失率继续上升，水的添加量过多会使肉丸蛋白质分子之间的游离水含量增加[21-22]，破坏肉丸成型效果，导致肉丸结构松散，在煮制的过程中损失增大。
水添加量对黑豆豆腐肉丸电子鼻数据分析的影响，结果见图10。
图10 水添加量对黑豆豆腐肉丸PCA影响
Fig.10 Effect of water addition on PCA of black bean curd meatballs
由图10可知，累计贡献率达到95.2%，其中DI值为93.5%，说明模型有效，电子鼻对不同水添加量条件下肉丸样品气味能够明显区分。由图可以直观地看到，水添加量为12%的肉丸样品组相较于其他条件下的样品组分布较远，可能在12%水添加量条件下影响了肉丸产品风味成分的溶出，说明此时肉丸气味相较于其余样品组有所区分。
2.2 响应面试验结果
2.2.1 试验设计及结果
以食盐添加量、淀粉添加量、水添加量为自变量，以感官评分为响应值进行优化，响应面试验设计方案及结果见表7。
表7 响应面试验设计及结果
Table 7 Design and results of response surface experimental
试验号 食盐添加量 淀粉添加量 水添加量 感官评分1-1 0 -1 69.47 2 1-1 0 67.45 3 0-1 -1 76.65 4 0-1 1 65.27 5 0 1 1 74.83 6-1 67.72 7 0 0 0 86.18 1 0 8 0 79.34 9 1 0 1 73.49 1 1 10 -1 1 0 64.38 11 0 0 0 90.23 12 -1 0 1 62.87 13 0 0 0 87.91 14 0 0 0 88.37 15 0 1 -1 75.68 16 0 0 0 87.90 17 -1 -1 0 69.27
如表7所示，进行响应面分析试验。得到感官评分（Y）对食盐添加量（A）、淀粉添加量（B）、水添加量（C）的二次多项回归模型：Y=88.12+2.75A+1.95B-1.63C+4.19AB+3.09AC+2.63BC-11.36A2-6.64B2-8.37C2。
对该模型进行回归方差分析的显著性检验结果见表8。
表8 回归模型方差分析
Table 8 Analysis of variance for the regression model
注：*表示影响显著，p<0.05；**表示影响极显著，p<0.01。
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性模型 1385.42 9 153.94 39.60 <0.000 1 **A 60.56 1 60.56 15.58 0.005 6 **B 30.38 1 30.38 7.82 0.026 7 *C 21.32 1 21.32 5.48 0.051 7 AB 70.39 1 70.39 18.11 0.003 8 **AC 38.25 1 38.25 9.84 0.016 4 *BC 27.72 1 27.72 7.13 0.032 0 *A2 543.75 1 543.75 139.88 <0.000 1 **B2 185.86 1 185.86 47.81 0.000 2 **C2 294.73 1 294.73 75.82 <0.000 1 **残差 27.21 7 3.89失拟项 18.84 3 6.28 3.00 0.158 0净误差 8.37 4 2.09总和 1 412.63 16
由表8可知，R2=0.980 7，达到极显著水平（p＜0.01），失拟项不显著（p=0.158 0），表明模型有效。由结果可知：A、AB、A2、B2、C2为极显著项（p＜0.01），B、AC、BC为显著项（p<0.05）。F值显示，单因素的影响由大到小顺序：A>B>C；交互项影响由大到小AB>AC>BC；二次项影响大小A2>C2>B2。
2.2.2 交互作用分析
食盐添加量、淀粉添加量、水添加量各因素两两交互对黑豆豆腐肉丸感官品质的影响如图11所示。
图11 各因素交互作用的响应面及等高线图
Fig.11 Response surface and contour map of interaction of various factors
由图11可知，AB、AC、BC交互作用显示：感官评分呈现先上升后下降的趋势，交互作用等高线均接近椭圆形，说明交互作用对黑豆豆腐肉丸感官品质影响显著。
2.2.3 试验结果验证
通过单因素结合响应面试验法优化黑豆豆腐肉丸制作配方，通过软件得出最佳条件分别为食盐添加量2.49%，淀粉添加量15.56%，水添加量17.84%，感官评分的预测值为88.54。根据实际条件调整得到的最佳配方为食盐添加量2.5%、淀粉添加量15.6%、水添加量17.8%进行验证试验，重复3次，黑豆豆腐肉丸感官得分为90.16±0.91，此条件下的黑豆豆腐肉丸口感醇厚、香气浓郁、滋味诱人。
3 结论
本研究在单因素试验的基础上利用响应面进一步优化黑豆豆腐肉丸配方条件。结果显示单因素影响大小顺序为食盐添加量>淀粉添加量>水添加量。通过软件结合实际条件确认肉丸最佳配方条件为食盐添加量2.5%、淀粉添加量15.6%、水添加量17.8%，此条件下的黑豆豆腐肉丸感官评分达到90.16，肉丸口感醇厚、香气浓郁、滋味诱人。
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