響應面法優化鮮燉海參加工工藝

趙影，馮瑞，張宇，李萌，何子峰，鐘碧鑾*

1.廣東官棧營養健康科技有限公司 （廣州 510642）；2.官棧魚膠營養安全研究中心 （廣州 510642）；3.大連海洋大學食品科學與工程學院 （大連 116023）；4.廣東健維生物技術有限公司 （廣州511434）

海參是一種高蛋白、低脂肪且不含膽固醇的優質食品，是亞洲地區傳統的滋補品[1]?，F代科學研究發現，海參富含多種營養物質，如酸性黏多糖、膠原蛋白、海參皂苷[2-3]等生物活性物質，具有抗腫瘤、抗氧化、降血糖、抗凝血及調節人體免疫功能等[4-8]多種功效作用。

市面上常見的海參產品類型有干海參、即食海參、凍干海參及其他海參衍生品，種類豐富，其中冷凍即食海參是近年來最受消費者喜愛的海參產品形態[9]。但冷凍即食海參食用前一定要提前解凍，過度泡發還會造成水溶性營養成分的流失，同時不同的解凍方式還會對海參的品質造成影響，直接影響消費者的食用體驗，從而影響產品銷量[10]。

鮮燉海參是市面上近兩年新出現的海參產品類型，是用現熬高湯對海參進行鮮燉處理，經殺菌后得到的營養高、口感佳的產品，配合冷鮮運輸，真正做到即開即食。冷藏鮮燉海參的出現解決冷凍即食海參不能即開即食的痛點，已有多家企業對冷藏鮮燉海參產品進行開發與生產，但對其生產工藝及質構分析方面的研究未見報道。

通過單因素試驗和響應面試驗構建Box-Behnken多元回歸模型對鮮燉海參的加工工藝進行優化，探究不同燉煮時間、燉煮溫度及料液比對鮮燉海參的感官特性和質構的影響，并對最終產品的營養物質及質構特性進行測定，為后續工廠改善鮮燉海參加工工藝提供理論依據和方法，同時為海參的精深加工提供借鑒。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

鹽漬海參（大連長生灣食品有限公司）；老雞、火腿、瑤柱、豬龍骨、食用鹽、白砂糖、香辛料（均購于超市）；海參樣品A、B、C、D均為市售樣品，購于各商家平臺。

1.2 儀器與設備

JCS-31002C電子天平（武義珠恒電子有限公司）；HYL-40L沙光無磁特厚開水壺（潮安區彩塘鎮鴻音不銹鋼制品廠）；HH-8數顯恒溫水浴鍋（常州澳華儀器有限公司）；EZ-SX質構儀（日本島津公司）。

1.3 方法

1.3.1 鮮燉海參制備工藝

1.3.2 單因素試驗設計

1.3.2.1 溫度對鮮燉海參品質的影響

固定燉煮時間4 h、海參與高湯料液比1∶3（g/mL），燉煮溫度分別為60，70，80，90和100 ℃，考察燉煮溫度對鮮燉海參感官分數及質構的影響。

1.3.2.2 時間對鮮燉海參品質的影響

固定燉煮溫度80 ℃、海參與高湯的料液比1∶3，燉煮時間分別為2，3，4，5和6 h，考察燉煮時間對鮮燉海參感官分數及質構的影響。

1.3.2.3 料液比對鮮燉海參品質的影響

固定燉煮時間4 h、燉煮溫度80 ℃，海參與高湯料液比分別為1∶1，1∶2，1∶3，1∶4和1∶5（g/mL），考察燉煮料液比對鮮燉海參感官分數及質構的影響。

1.3.3 響應面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以溫度、時間及料液比3個因素為自變量，以鮮燉海參質構特性為響應值，進行Box-Behnken響應面優化，通過回歸方程的建立對工藝參數進行優化，預測響應值，從而獲得最佳工藝條件，試驗因素水平編碼見表1。

表1 響應面因素與水平編碼

1.3.4 測定指標與方法

1.3.4.1 感官評定

感官評定判斷標準依據DB 21/2392—2014《食品安全地方標準 即食海參》制定，選擇10名經過專業感官培訓的專業人員參與感官評定，男女各5人，采用目測、鼻嗅、口嘗等感官評價方法進行判定評分。評定過程中互不影響，且品嘗前均漱口。試驗評分細則見表2。

表2 鮮燉海參感官評分細則

1.3.4.2 TPA測定

使用工具刀從海參體壁中部位置切取1.5 cm×1.5 cm的方塊，測試前需要用工具將海參疣足修剪平整，避免影響測試結果[11]。探頭型號P/50，形變量50%，觸發力0.1 N，測試前、中、后速度均為0.5 mm/s，每組測定3個平行數據。

1.3.4.3 統計分析

各試驗數據均重復測定3次，試驗數據使用SPSS Statistics 17.0進行方差分析，Origin 9制圖，并以Design-Expert 13對響應面模型進行回歸分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 溫度對鮮燉海參感官品質的影響

由圖1可知，隨著溫度的升高，鮮燉海參的感官評分先增大后減小，且不同溫度處理的鮮燉海參感官評分差異顯著（P＜0.05）。海參在溫度80 ℃時，達到最大值（87.3分）。從表3可知，隨著溫度的升高，鮮燉海參的彈性、凝聚性呈現先增大后減小的趨勢，而膠黏性、咀嚼性呈現持續增大趨勢。

圖1 溫度對鮮燉海參感官品質的影響

表3 溫度對鮮燉海參質構特性的影響

彈性指標能反映海參受外力作用時變形后的恢復程度，彈性與肌肉破壞程度呈反比，肌肉間的分子結合力越大，彈性越高[12]。這一結果說明，溫度升高導致海參體壁膠原纖維收縮，使得海參的組織結構更加緊實富有彈性。在70～80 ℃時，海參肌肉間分子結合力最大，彈性最佳。溫度的持續升高對肌肉結構造成嚴重破壞，100 ℃時，對海參肌肉結構的破壞性最大，彈性最差。

凝聚性指標越高，咀嚼時越細膩，其口感也越好[13]。表3數據表明，80 ℃時，鮮燉海參凝聚性最好，口感最佳。

膠黏性指標能反映海參體壁黏著性及內部黏合力，該指標與膠原蛋白的流失有密切關系。數據表明，隨著溫度升高，膠黏性逐漸增大，100 ℃時，膠黏性最大，這可能是因為溫度越高，膠原蛋白流失速度越快，導致海參體壁黏著性增大。

咀嚼性是一項綜合評價指標，是海參肌肉的彈性、凝聚性及膠黏性綜合作用的結果[12]。由表3可知，膠黏性與咀嚼性的趨勢一致，且在100 ℃時數值最大，說明將其咀嚼為吞咽狀態所需的能量最大[13]。

綜合圖1及表3數據，整體上以80 ℃所得的產品感官分數最高，TPA指標參數較好，故確認單因素燉煮溫度為80 ℃。

2.1.2 時間對鮮燉海參感官品質的影響

由圖2可知，隨著燉煮時間的延長，鮮燉海參的感官評分趨勢先增大后減小再增大，燉煮時間4 h時感官分數最高（90.1分），燉煮3和6 h的感官分數無顯著差異（P＞0.05）。

圖2 時間對鮮燉海參感官品質的影響

由表4可知：燉煮時間4 h時，彈性最佳；5和6 h時，彈性無顯著差異；燉煮3，4和5 h時，凝聚性無顯著性差異，達到最佳；膠黏性和咀嚼性隨著燉煮時間的延長而增大，說明燉煮時間的延長使得海參體壁內膠原蛋白流失，體壁黏著性增大。

表4 時間對鮮燉海參質構特性的影響

綜合圖2及表4數據，整體上以4 h所得的產品感官分數最高，TPA指標參數較好，故確認單因素燉煮時間為4 h。

2.1.3 料液比對鮮燉海參感官品質的影響

由圖3可知，料液比1∶3，1∶4和1∶5（g/mL）時的感官分數無顯著性差異，料液比1∶1（g/mL）時分數最低，原因分析為料液無法完全淹沒海參，使得海參入味程度不均勻，影響風味。

圖3 料液比對鮮燉海參感官品質的影響

由表5可知，料液比1∶1（g/mL）時，各TPA指標較差，液體比例逐漸增加后的各指標無顯著差異，說明只要料液淹沒海參后，比例對質構的影響不大。

表5 料液比對鮮燉海參質構特性的影響

綜合圖3及表5數據，料液比1∶3（g/mL）的感官分數和TPA均較好，且考慮到用料成本，故確認單因素料液比為1∶3（g/mL）。

2.2 響應面試驗結果

2.2.1 結果與方差分析

在單因素試驗結果基礎上，以質構參數為響應值進行優化試驗。響應面試驗設計及結果見表6，方差分析見表7。

表6 響應面試驗設計及結果

表7 回歸方程方差分析

利用Design-Expert 13軟件對表6中的數據進行分析，得到各因素與響應值之間的多元二次回歸模型：Y=87.9-0.15A-1.02B-0.4C+0.6AB+0.75AC+2.6BC-2.1A2-2.4B2-1.25C2。由表7可知，該模型失擬項F值為0.145 5，P值為0.927 4＞0.05，即失擬項不顯著，說明該模型的擬合精度較好，具有可靠性。同時該模型F值為12.47，P值為0.001 6＜0.01，呈極顯著水平。各因素中，一次項B為顯著，交互項BC為極顯著，二次項A2、B2均為極顯著，C2為顯著水平。此外，F值越大，說明該因素對感官評分的影響越大，因此可知3個因素中對感官評分影響程度排序為B（時間）＞C（料液比）＞A（溫度）。

2.2.2 各因素交互作用分析

采用Design-Expert 13軟件依據回歸方程式，在回歸模型方差分析結果的基礎上繪制響應面圖及等高線圖，分析溫度、時間及料液比對感官評分的影響。各因素的交互作用對響應值的影響可用等高線圖和響應面圖表示，結果見圖4～圖6。響應面圖和等高線圖能夠直觀反映交互作用對響應值的影響程度，曲面越陡，等高線越密集，代表影響越顯著；等高線越接近橢圓，代表兩個因素的交互作用越強[14-16]。

圖4 溫度與時間對感官評分的交互影響

圖5 溫度與料液比對感官評分的交互影響

圖6 時間與料液比對感官評分的交互影響

將其中1個因素固定，考察另外2個因素對響應值的影響。各響應面曲面的坡度均呈陡峭趨勢，說明3個因素的交互作用對感官評分均有影響，其中BC坡面較陡峭，說明B與C之間具有較好的交互作用。各響應面圖的坡面均呈現先增大后減小的趨勢，說明該感官評分存在最高值點。

2.2.3 優化工藝驗證試驗

采用Design-Expert 13軟件求解方程，得到該工藝最佳燉煮溫度76.7 ℃，最佳燉煮時間3.2 h，最佳料液比1∶2（g/mL），此時得到的感官評分為88.64分?？紤]到實際車間生產的操作可行性，將工藝條件修正為燉煮溫度77 ℃，燉煮時間3.5 h，料液比1∶2（g/mL）。進行3次重復試驗后，得到的感官評分平均值為89.75分。該工藝條件下得到的鮮燉海參產品呈深褐色，體壁彈性好，肉質緊實，口感Q彈。結果表明，該工藝條件具有實際應用價值。

將優化工藝后得到的鮮燉海參與市售4家即食海參樣品相比較，結果（圖7）表明，試驗優化工藝后得到的鮮燉海參感官評分最高，在色澤方面幾款海參均呈現黑褐色，相差不大，優化工藝后的樣品整體上肉質緊實，有彈性，適口性好，可能是因為在加工過程中調味結合熱加工工藝使得海參體壁膠原蛋白結構疏松，吸附的風味物質增加[17]。

圖7 不同海參產品感官評價結果

優化工藝后的產品在彈性和凝聚性方面與產品A、B相差不大，而膠黏性最高，可能是因為調味燉煮工藝改變了海參體壁膠原蛋白的結構，如表8所示。

表8 不同海參產品質構特性對比

表9 不同海參產品基礎營養成分對比

如圖9所示，幾款海參產品的水分占基礎營養成分的比例最高，水分與加工工藝及泡發時長有顯著性關聯。5款海參中，優化工藝組的鮮燉海參水分含量最低，粗蛋白含量最高，與其他組別有顯著性差別（P＜0.05）?；曳趾望}分含量最高，可能是因為鮮燉海參加工過程中的高湯經過了調味，風味物質吸附到海參體壁中，使得灰分和鹽分含量顯著高于其他組別。

3 結論

通過單因素試驗和響應面試驗得到鮮燉海參優化后的工藝條件，即燉煮溫度77 ℃，燉煮時間3.5 h，料液比1∶2（g/mL）。在此條件下，鮮燉海參的感官評分為89.75分，具有風味良好、口感Q彈等特點，各質構特性數據均在單因素正常范圍內，表明利用響應面法建立的模型對鮮燉海參的感官品質具有良好的預測作用。

未來在海參的相關產品研究上應注重配方、工藝與口感的結合，做到以海參為主體，配合最佳生產工藝，得到更加能夠滿足消費者需求的產品，為海參的精深加工提供借鑒意義。