響應面優化魚糜藕夾夾餡加工工藝

陳志炎，閔二虎

(1.揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225127；2.江蘇旅游職業學院，江蘇 揚州 225127)

鰱魚是我國重要的經濟魚類，其營養價值豐富，質感軟嫩。國內外對鰱魚的研究主要集中在鰱魚的蛋白結構和性質等[1]，研究較多的是不同添加劑對魚糜制品的影響。研究結果表明，可溶性淀粉或植物膠能有效改善魚糜制品的品質，并且組合使用效果更明顯[2]；鰱魚魚糜加入3%菊苣多糖可以減少汁液流失和pH波動，保持制品較好的硬度和彈性，同時能減少蛋白質和脂肪氧化，并抑制微生物繁殖[3]；此外，研究還發現高強度超聲波能增強0%～2%食鹽濃度魚糜的凝膠強度，但對4%～5%食鹽濃度的魚糜作用不明顯[4]。

國內對鰱魚產品的深加工研究相對較少，市場上主要以魚糜罐頭[5]、魚松[6]和魚肉調味品[7-9]為主，本試驗研究用鰱魚魚糜替代傳統肉糜藕夾的方法，既豐富了藕夾的品種，又提高了蓮藕和鰱魚的經濟價值，為進一步研究速凍魚糜藕夾半成品深加工提供了數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活鰱魚、雞蛋、食鹽：揚州麥德龍超市；黃原膠：山東阜豐發酵公司；卡拉膠：滕州市香凝生物公司；魔芋膠：南寧龐博生物公司；復合磷酸鹽：廣西長遠食品公司。

1.2 儀器與設備

WSC-S測色色差計 上海華巖儀器設備有限公司；TMS-Pro型質構儀 美國FTC公司；XJT-180型魚肉采肉機 廣州欣加特機械設備有限公司；DRB-ZB40L型斬拌機 上海達瑞寶食品機械有限公司；PS200型三足式離心機 張家港市樂余潤捷機械廠；723PC分光光度計 上海菁華儀器公司；pHS-828精密pH計 北京華瑞博遠有限公司；BCD-257SL海爾冰箱 青島海爾集團；JIDI-5R低速離心機 廣州吉迪儀器有限公司；恒溫水浴鍋 聚創環保有限公司；BH3高精度電子計重秤 上海英展機電企業有限公司；RE-201D-2L旋轉蒸發器 鄭州科坤儀器公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 鰱魚肉加工樣品采集

取活鰱魚，去鱗、內臟、頭尾，沿脊背處一分為二，去骨、皮，留凈魚肉，清洗干凈，瀝干表面水分，置于0 ℃冰箱中貯存待用。

1.3.2 鰱魚糜樣品制備工藝

以保水率為指標，選用機械和手工兩種斬拌方式，時間分為70，80，90，100，110 s,制備魚糜樣品。

1.3.2.1 機械斬拌制備工藝

流程：魚肉樣品→刀工切割→粉碎→形成溶膠→冰箱貯存。

方法：取魚肉樣品250 g，切成0.3 cm厚的片，再入斬拌機攪制成魚糜，轉速1600 r/min。

1.3.2.2 手工斬拌制備工藝

流程：魚肉樣品→刀工切割→手工斬剁→形成蓉膠→冰箱貯存。

方法：取魚肉樣品250 g，切成0.2 cm見方的粒，斬剁成蓉泥，手工攪打，制成魚糜。

1.3.3 魚糜凝膠配方

傳統魚糜制作工藝是加入鹽、蔥姜水等，加熱形成凝膠。本研究以鰱魚肉糜100 g、蛋清15%、復合磷酸鹽0.3%、鹽1.0%、食用膠0.1%、味精1%、蔥姜汁8%、植物油6%、凝膠溫度100 ℃、時間6 min為基礎，通過單因素和響應面試驗，最終確定魚糜夾餡的最佳工藝配方。

1.3.4 單因素試驗

1.3.4.1 食用膠的選擇

選取魔芋膠、黃原膠和卡拉膠，分別添加0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，以魚糜黏結性為評價指標，考察不同品種、不同添加量食用膠對魚糜品質的影響。

1.3.4.2 食鹽對魚糜感官評分和黏結性的影響

選取鰱魚糜100 g、雞蛋清15%、復合磷酸鹽0.4%、魔芋膠0.15%，分別添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的食鹽，考察不同食鹽添加量對魚糜品質的影響。

1.3.4.3 雞蛋清對魚糜感官評分和黏結性的影響

選取鰱魚糜100 g、食鹽2.0%、復合磷酸鹽0.4%、魔芋膠0.15%，分別添加5%、10%、15%、20%、25%、30%的雞蛋清，考察不同雞蛋清添加量對魚糜品質的影響。

1.3.4.4 復合磷酸鹽對魚糜感官評分和黏結性的影響

選取鰱魚糜100 g、食鹽2.0%、雞蛋清15%、魔芋膠0.15%，分別添加0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%的復合磷酸鹽，考察不同復合磷酸鹽添加量對魚糜品質的影響。

1.4 魚糜指標測定

1.4.1 魚肉pH值的測定

參照GB/T 5009.45-2003《水產品衛生標準的分析方法》的酸度計法，將成熟處理后的新鮮鰱魚肉每間隔1 h稱取5 g切碎，加8倍蒸餾水均質，靜置后取其上清液測定pH值[10]。

1.4.2 魚肉成熟過程中揮發性鹽基氮(TVB-N)的測定

參照國家標準GB 5009.228-2016《食品中揮發性鹽基氮的測定》測定魚糜中揮發性鹽基氮的含量[11]。

1.4.3 魚肉樣品菌落總數的測定

參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》進行[12]。

1.4.4 魚糜黏結性的測定

參考楊明柳等[13]的方法稍作修改，取生魚糜100 g裝入食品保鮮袋中真空密封，置于100 ℃恒溫水浴鍋中，加熱6 min取出降至室溫，切成2 cm圓柱體。使用質構儀測定魚糜樣品的質構特性，測試參數：探頭：P/0.5S不銹鋼球形探頭，下行速度：3.0 mm/s；返回速度：5.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s。

黏結性計算公式：Gs=BF×D。

式中：Gs為凝膠強度(g·cm)；BF為破斷強度(g)；D為凹陷度(cm)。

1.4.5 魚糜餡持水性的測定

參考廖慧琦等[14]的測定方法稍作改動，取魚糜8 g置于1800 r/min轉速下離心8 min，去除表面多余汁液，記錄固體樣品質量，按下式計算：

式中：M1為魚糜初始質量(g)；M2為去除汁液的魚糜質量(g)。

1.4.6 熟制魚糜成品感官評價

將熟制魚糜冷卻至室溫，每樣各取30 g，由10名專業人士組成感官評價小組(男女各5名)，以魚糜氣味、色澤、質感和組織形態為評價指標進行感官評價，評分標準見表1。

表1 熟制魚糜凝膠感官評分標準Table 1 The sensory scoring criteria for cooked surimi gel

1.5 響應面優化魚糜配方

在單因素試驗基礎上，采用Design-Exper 10.0.4軟件，以魚糜黏結性和感官評分為響應值，進行4因素3水平共29個試驗點響應面試驗，探究魔芋膠、食鹽、雞蛋清、復合磷酸鹽對魚糜黏結性和感官評分的影響，以確定4種添加物的最佳量值，因素水平見表2。

表2 響應面試驗設計因素與水平Table 2 The factors and levels of response surface test design %

1.6 數據處理

每項測定均重復3次及以上，利用Excel 2016進行數據整理，采用Origin 2017和Design-Expert 10.0.4 Box-Behnken進行圖表制作和響應面試驗設計分析。

2 結果與分析

2.1 鰱魚肉成熟時間確定

宰殺后鰱魚肉的持水性為52.6%，且整體感官品質較差，而低溫貯藏的新鮮鰱魚肉，由于自身醇類和揮發性羥基化合物的作用，散發出特有的魚肉清香[15]。為了保證試驗的科學性，測定了宰殺后的鰱魚肉在7 h內pH值、TVB-N值和菌落總數的變化，見圖1～圖3。

圖1 鰱魚肉pH的變化Fig.1 The changes in pH values of silver carp

由圖1可知，鮮活鰱魚宰殺后魚肉的初始pH值為6.91，先呈下降趨勢，最低點為3 h的6.42，隨后呈上升趨勢，7 h時為6.81。魚肉的最佳成熟時間段約為4～6 h。

圖2 鰱魚肉TVB-N值的變化Fig.2 The changes in TVB-N values of silver carp

由圖2可知，鰱魚肉的TVB-N值呈緩慢上升趨勢，5 h后TVB-N值超過20 mg/100 g，且上升速度加快。結合pH，可以確定鰱魚肉的最佳成熟時間為4～5 h[16]。

新鮮魚肉在7 h內的細菌總數變化見圖3。

圖3 鰱魚肉菌落總數的變化Fig.3 The changes in total number of bacterial colony of silver carp

由圖3可知，前4 h魚肉的菌落總數變化較為緩慢，之后增加速度明顯加快，主要是因為魚肉表面微生物繁殖加快，魚肉的新鮮度也隨之降低。綜合鰱魚肉的pH、TVB-N值及菌落總數3個指標，選定在0～4 ℃條件下，魚肉的最佳成熟時間為4 h，所有試驗均選用此條件下的鰱魚肉。

2.2 魚糜制備工藝

圖4 兩種制備工藝對魚糜持水性的影響Fig.4 The effect of two preparation processes on the water holding capacity of surimi

由圖4可知，以持水性為指標，兩種制備工藝結果截然不同，機械斬拌初始值較大，且呈先升后降的趨勢，其在90 s時魚糜持水性達到81.7%的峰值，持水性下降是因為魚糜與刀片長時間摩擦產生熱量，致使肌原纖維蛋白變性[17]；而手工斬拌則一直呈上升趨勢，因為手工斬拌過程中，斬拌速率基本是相同，魚糜不會過熱。根據試驗結果，手工斬拌120 s與機械斬拌90 s魚糜持水性相近，考慮到機械斬拌的生產效率，故設定1600 r/min，90 s制作魚糜。

2.3 3種食用膠對熟制魚糜凝膠夾餡黏結性的影響

圖5 熟制魚糜凝膠黏結性隨3種食用膠添加量的變化Fig.5 The changes in cohesiveness of cooked surimi gels with the additive amount of three kinds of edible gels

食用膠廣泛用于食品工業化生產需求，能有效增加食品的黏結性?？疾焓袌錾?種常見的食用膠(黃原膠、卡拉膠、魔芋膠)對魚糜黏結性的影響，每種添加量分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.2%、0.25%。

由圖5 可知，黃原膠添加0.15%時熟制魚糜的黏結性為0.558 g·cm，魚糜產生輕度微臭味；卡拉膠的初始值為三者中最低，僅為0.492 g·cm，當添加到0.20%時魚糜的黏結性為0.553 g·cm；而魔芋膠的初始值最高，當添加0.15%時，魚糜的黏結性峰值達到0.571 g·cm，但隨著添加量繼續加大，魚糜的黏結性逐漸下降，且口感較為黏糊。綜合圖5的試驗結果，魔芋膠添加量在0.1%～0.2%時效果較好，最佳添加量是0.15%。

2.4 食鹽對熟制魚糜凝膠夾餡黏結性和感官評分的影響

圖6 熟制魚糜凝膠黏結性和感官評分隨食鹽添加量的變化Fig.6 The changes in cohesiveness of cooked surimi gels and sensory score with the additive amount of salt

由圖6可知，感官評分隨著食鹽添加量的增加呈先上后降的趨勢；93.8的最高分在添加2.0%食鹽時出現，之后開始下降，主要是因為魚糜的咸度增加，且慢慢超出了部分評委的咸度閾值范圍。而熟制魚糜的黏結性峰值0.473 g·cm在食鹽添加2.5%時出現，但此時魚糜的咸味略重，所以應選擇2%食鹽添加量，此時魚糜制品的彈性適中，結構致密，內部空洞細少，口感細膩[18]。試驗得出食鹽添加量為1.5%～2.5%。

2.5 雞蛋清添加量對熟制魚糜凝膠夾餡黏結性和感官評分的影響

由圖7可知，魚糜的黏結性和感官評分都呈先上升后下降的趨勢。當雞蛋清添加量在5%～15%時，魚糜的黏結性呈逐步上升趨勢，尤其是添加15%時峰值達到0.442 g·cm，而此時感官評分也最高，這是由于蛋清蛋白和魚肉蛋白形成了較強的凝膠網絡；但隨著添加量繼續加大，黏結性和感官評分卻出現下降趨勢，這是因為蛋清中水分增加影響到魚糜黏膠網絡的形成[19]，此外，蛋清蛋白結合空氣使魚糜凝膠內部出現大量孔洞，導致感官評分降低。從試驗結果看，雞蛋清合理添加量為10%～20%，最適添加量為15%。

圖7 熟制魚糜凝膠黏結性和感官評分隨雞蛋清添加量的變化Fig.7 The changes in cohesiveness of cooked surimi gels and sensory score with the additive amount of egg white

2.6 復合磷酸鹽添加量對熟制魚糜凝膠夾餡黏結性和感官評分影響

圖8 熟制魚糜凝膠黏結性和感官評分隨復合磷酸鹽添加量的變化Fig.8 The changes in cohesiveness of cooked surimi gels and sensory score with the additive amount complex phosphate

由圖8可知，魚糜的感官評分和黏結性均呈先升后降的趨勢，復合磷酸鹽添加量為0.3%～0.5%時，數據相對較優，0.4%時最佳，其極值達到96.3和0.556 g·cm。復合磷酸鹽與魚糜蛋白結合后，因其自身為堿性，可提高魚糜的pH值，從而提高魚肉蛋白質等電點，同時增強了離子強度，使原纖維蛋白和肌漿蛋白形成網狀結構，聚集和鎖住水分，提高了魚糜的持水性，改善了魚糜的感官品質，提升了魚糜的黏結性[20]。但添加量超過0.5%時熟制魚糜的感官評分急劇下降，這是因為復合磷酸鹽與脂類產生皂化反應，使魚糜產生肥皂味及金屬澀味，且其黏結性開始下降。試驗結果顯示，0.3%～0.5%是復合磷酸鹽的最佳添加量。

2.7 響應面優化熟制魚糜夾餡配方

2.7.1 響應面試驗結果及方差分析

為得到熟制魚糜夾餡的最佳工藝條件，根據上述單因素試驗結果，設定4個優化因素水平，并以熟制魚糜凝膠黏結性和感官評分為響應值進行響應面試驗，結果見表3。

表3 響應面設計試驗結果Table 3 The response surface design test results

利用Design Expert 10.0.4對表3中試驗數據進行回歸擬合，得到以黏結性(Y1)和感官評分(Y2)為響應值，魔芋膠添加量(A)、食鹽添加量(B)、雞蛋清添加量(C)、復合磷酸鹽添加量(D)的多元二次回歸方程：

Y1=0.60-0.019A+0.021B-6.167E-003C+1.750E-003D+8.000E-003AB-1.500E-003AC-3.500E-003AD+1.500E-003BC-6.250E-003BD+0.012CD-0.037A2-2.000E-004B2-0.025C2-0.024D2。

Y2=88.00+0.33A-2.21B+0.042C-0.17D+0.25AB+0.12AC+0.88AD+1.50BC+0.88BD-0.50CD-3.35A2-3.92B2-3.04C2-3.23D2。

表4 響應面方差分析Table 4 The analysis of variance of response surface

由表4可知，對于黏結性和感官評分兩個響應值，模型顯著(P<0.01)，失擬項不顯著(P>0.05)，說明模型建立成功，可用該模型對真實情況進行預測。且R2分別為88.98%、92.01%，表明此模型與實際情況擬合度較好，所選因素能顯著影響魚糜的黏結性和感官評分，故該模型對魚糜優化較為合理。4個因素中B、A2、C2、D2對黏結性和感官評分的影響極顯著，A對黏結性的影響極顯著，B2對感官評分的影響極顯著。

2.7.2 因素間交互分析

圖9 4個主要因素交互作用對黏結性和感官評分的影響Fig.9 The effects of interaction of four main factors on the cohesiveness and sensory score

由圖9可知，在食鹽、雞蛋清、復合磷酸鹽固定不變的情況下，魚糜的黏結性和感官評分都隨著雞蛋清、復合磷酸鹽、魔芋膠添加量的增加呈先上升后下降的趨勢；而當魔芋膠固定不變時，食鹽的變化反映在黏結性和感官評分結果則有所不同，隨著食鹽添加量加大，魚糜的黏結性不斷增強，而食鹽在2.0%時感官評分最高，隨著食鹽繼續增加，感官評分下降，可能是由于魚糜稍咸，影響了最終得分，與單因素試驗結果一致。結合方差分析可知，食鹽和雞蛋清對感官評分存在顯著影響。

2.7.3 驗證試驗

為驗證模型預測的準確性，同時考慮到實際操作中的便利性，將響應面優化后的魚糜藕夾夾餡最佳工藝條件調整為魔芋膠0.15%，食鹽1.9%，雞蛋清15%，復合磷酸鹽0.4%，進行3次重復驗證試驗，魚糜藕夾夾餡的黏結性為(0.582±0.002) g·cm，感官評分為87.83±0.24，與預測值基本吻合，說明具有實際指導意義。

3 結論

本研究以新鮮蓮藕和鰱魚魚糜為主要原料，以pH值、揮發性鹽基氮、菌落總數確定魚肉的成熟時間，經過斬拌方法的優化選擇，再經過單因素試驗和響應面優化，得出魚糜藕夾夾餡的最佳配方為：魔芋膠0.15%，食鹽1.9%，雞蛋清15%，復合磷酸鹽0.4%，在此條件下，魚糜的黏結性為0.588 g·cm，感官評分為88.34。并以此為基礎，做魚糜藕夾的進一步研究，以期為速凍魚糜藕夾半成品提供理論數據。