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響應(yīng)面法優(yōu)化鱸魚魚松加工工藝

2017-03-28 14:39:53王瑋瓊熊光權(quán)鉏曉艷
湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年4期

王瑋瓊 熊光權(quán) 鉏曉艷

摘要:為豐富淡水魚精深加工品種,以大口黑鱸(Micropterus salmoides)為原料,制備一種魚松。通過(guò)單因素優(yōu)化腌制時(shí)間、汽烹時(shí)間和干制時(shí)間3個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)。利用響應(yīng)面分析方法,建立感官評(píng)分與工藝參數(shù)間的模型,確定魚松的最優(yōu)工藝參數(shù)。結(jié)果表明,影響感官分?jǐn)?shù)的因素排序依次為干制時(shí)間>腌制時(shí)間>汽烹時(shí)間。采用響應(yīng)面分析法建立的模型,曲面方程擬合性好,其優(yōu)化的魚松最佳工藝參數(shù)為腌制時(shí)間1.01 h,汽烹時(shí)間18.04 min,干制時(shí)間2.44 h。此條件下感官分?jǐn)?shù)達(dá)8.92,與模型方程理論預(yù)測(cè)值(9.07)相對(duì)誤差為1.65%。產(chǎn)品鑒定出揮發(fā)性物質(zhì)成分27種,主要為烷類、烯類、苯類和酮類。本試驗(yàn)魚松產(chǎn)品呈疏松的淺黃色絮狀,味道鮮美,可進(jìn)一步工業(yè)化生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞:大口黑鱸(Micropterus salmoides);魚松;響應(yīng)面分析法

中圖分類號(hào):S986.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2017)04-0716-06

鱸魚,學(xué)名大口黑鱸(Micropterus salmoides)[1],是中國(guó)名貴經(jīng)濟(jì)魚類。鱸魚肉質(zhì)純白細(xì)膩,味道鮮美可口,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、煙酸及尼克酸等營(yíng)養(yǎng)成分[2],是目前極具開發(fā)潛力的淡水加工品種。鱸魚主要以鮮食為主,因此近年來(lái)對(duì)鱸魚的研究主要集中在養(yǎng)殖技術(shù)及貯藏保鮮方面[3],精深加工產(chǎn)品研究較少。張會(huì)麗等[4]、劉昌華等[5]對(duì)鱸魚進(jìn)行初加工,初步探究了加工過(guò)程脂質(zhì)氧化、蛋白質(zhì)水規(guī)律,研究腌制風(fēng)干工藝對(duì)鱸魚風(fēng)味感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響。李冰等[6]在常規(guī)腌制工藝基礎(chǔ)上研制出茶香淡腌鱸魚,豐富了鱸魚制品種類。然而上述研究都存在腌制魚肉質(zhì)地偏硬、含鹽量較高的問(wèn)題。

針對(duì)鱸魚的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、市場(chǎng)需求和工業(yè)化生產(chǎn)需要,結(jié)合鱸魚骨刺較少、肉質(zhì)鮮美的優(yōu)勢(shì),本試驗(yàn)擬將鱸魚加工成具有獨(dú)特風(fēng)味的魚松制品,探索加工新工藝,旨在研發(fā)出容易被人體消化吸收,十分適宜嬰幼兒、老年人的鱸魚魚松[7]。本研究以大口黑鱸為原料通過(guò)單因素和3因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn),對(duì)魚松制作工藝條件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化研究,以期為新產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鱸魚(體長(zhǎng)約30 cm、重約750 g)、食用鹽、蔗糖等調(diào)味料均購(gòu)自武商量販超市。

1.2 主要儀器與設(shè)備

JY-500型電子分析天平、DHG-9240型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海良平儀器有限公司;SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄、萃取頭DVB/CAR/PDMS 50/30um(二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷),美國(guó)Supelco公司;GC-MS7890A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國(guó)安捷倫公司。

1.3 大口黑鱸魚魚松工藝流程及操作要點(diǎn)

工藝流程:原料預(yù)處理→調(diào)味及腌制去腥→汽烹→去骨刺→干制→制松→包裝。

原料預(yù)處理:選取新鮮鱸魚,切割成塊狀并在表面剞劃;調(diào)味及腌制去腥:將調(diào)料加入魚塊中,腌制一定時(shí)間;汽烹:帶魚皮魚塊向上放入煮沸的蒸鍋中蒸煮,將蔥、姜、蒜覆蓋在魚塊表面;去骨刺:剝?nèi)ヴ~皮,剔去魚刺,并順著魚肉的紋理將魚肉撕成單層片狀;干制:將魚片放入75 ℃的烘箱中烘干。每隔0.50 h翻動(dòng)一次,使受熱均勻,便于水分的完全去除;制松及包裝:將烘干的魚肉放入攪打機(jī)內(nèi)打成松狀,滅菌后進(jìn)行包裝。

1.4 單因素試驗(yàn)

將影響魚松感官分?jǐn)?shù)的因素分為腌制時(shí)間(0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 h)、汽烹時(shí)間(12.00、14.00、16.00、18.00、20.00 min)、干制時(shí)間(2.00、2.50、3.00、3.50、4.00 h)三方面,依次研究各因素的影響趨勢(shì)。首先固定汽烹時(shí)間12.00 min、烘干時(shí)間2.00 h來(lái)考察腌制時(shí)間,并將其最優(yōu)參數(shù)應(yīng)用于下一組試驗(yàn),每組3個(gè)平行。

1.5 響應(yīng)面試驗(yàn)

按照Box-Behnken設(shè)計(jì)法,根據(jù)單因素試驗(yàn),以產(chǎn)品感官評(píng)分為響應(yīng)值,借助Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并建立二次響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?,確定最佳工藝參數(shù)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示[8]。

1.6 感官評(píng)價(jià)

采用加權(quán)評(píng)分檢驗(yàn)方法,設(shè)置相應(yīng)感官評(píng)分權(quán)重,加權(quán)后滿分以10分計(jì)。由專業(yè)的品評(píng)人員(10人)成立評(píng)定小組,于室溫(25 ℃)參照表2進(jìn)行感官評(píng)定。

1.7 GC-MS測(cè)定條件

固相微萃?。⊿PME):將4.00 g魚松和10 mL蒸餾水加入螺口瓶中,密封,混勻。固相微萃取針插入萃取瓶?jī)?nèi),推出萃取頭,50 ℃萃取40 min,之后迅速取出萃取針插入氣相色譜進(jìn)樣口,在250 ℃下解吸5 min,同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù),測(cè)定微量成分。

色譜條件:色譜柱為Agilent HP-5ms非極性毛細(xì)管柱(60 m×250 um×0.25 um)。程序升溫:初溫40 ℃,保持3 min,再以5 ℃/min升溫至200 ℃,保持5 min,以5 ℃/min升至250 ℃,運(yùn)行43 min。He流速1.0 mL/min,不分流;離子源溫度230 ℃;四級(jí)桿溫度150 ℃。

質(zhì)譜條件:電離方式EI;電子能量70 eV;電壓350 V;接口溫度280 ℃;質(zhì)譜掃描范圍為50~450 aum/sec。

1.8 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。應(yīng)用IBM SPSS Statistics 18.0軟件進(jìn)行方差分析和多重比較,以單因素方差(ANOVA)分析進(jìn)行方差分析,并運(yùn)用Duncan's法多重比較。以Design Expert 8.0.6進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)及響應(yīng)面結(jié)果的數(shù)據(jù)處理分析。各數(shù)據(jù)分別以P<0.05和P<0.01表示統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異顯著和極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 腌制時(shí)間、汽烹時(shí)間和干制時(shí)間單因素分析

由表3可知,腌制時(shí)間、汽烹時(shí)間和干制時(shí)間對(duì)魚松感官分?jǐn)?shù)的影響趨勢(shì)相同,感官分?jǐn)?shù)隨指標(biāo)值的增大均呈先增大后減小趨勢(shì)。在腌制時(shí)間為1.00 h時(shí),由于魚肉中氯化鈉的含量增多,呈味氨基酸的含量亦增加[9],感官分?jǐn)?shù)達(dá)最高,6.95±0.48,此時(shí)魚松鱸魚肉鮮味突出,余味濃郁。汽烹18.00 min時(shí),魚肉逐漸熟化,生成特殊的鮮香氣味[10],展現(xiàn)更好的口感,感官評(píng)價(jià)得分達(dá)7.55±0.21。干制時(shí)間為3.00 h時(shí),魚肉含水量顯著下降,組織收縮,硬度增加,魚松由團(tuán)粒較多的絮狀轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維純潔的疏松纖維狀,此時(shí)感官評(píng)價(jià)得分最高達(dá)7.69±0.76。因此根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,選擇本試驗(yàn)最適宜的腌制時(shí)間、汽烹時(shí)間、干制時(shí)間分別為1.00 h、18.00 min、3.00 h。

2.2 響應(yīng)面法對(duì)魚松加工工藝參數(shù)的優(yōu)化

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 為獲得魚松加工關(guān)鍵工藝參數(shù)條件,在單因素的基礎(chǔ)上,采用Box-behnken中心設(shè)計(jì)原理[11],以腌制時(shí)間(A)、汽烹時(shí)間(B)、干制時(shí)間(C)為自變量,以感官分?jǐn)?shù)(Y)為響應(yīng)值,設(shè)計(jì)3因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn),設(shè)計(jì)方案和結(jié)果見表4。

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析 對(duì)表4中試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合,得到三元二次多項(xiàng)回歸方程:Y=9.06+0.048A+0.038B-0.19C-0.25AB-0.15AC+0.022BC-0.87A2-0.74B2-1.69C2。

由表5可知,模型F值為144.78,P值小于0.000 1,模型極顯著(P<0.01),即不同處理組間的差異極顯著,表明試驗(yàn)方案可靠。模型失擬項(xiàng)的F=0.10,P=0.954 7>0.05,說(shuō)明模型的殘差可能由隨機(jī)誤差產(chǎn)生[12,13]。函數(shù)的相關(guān)系數(shù)R2=0.994 7,R2越接近1說(shuō)明誤差的影響越小。校正系數(shù)R2=0.987 8,即98.78%的響應(yīng)值變化可以用該模型來(lái)表示[14]。本試驗(yàn)CV值為1.65%,小于5.00%,說(shuō)明該模型能較好地反映真實(shí)的試驗(yàn)值[15]。以上數(shù)據(jù)均表明回歸方程的擬合度良好,能較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)Y與A、B、C之間的關(guān)系。

2.2.3 響應(yīng)面圖形分析及條件優(yōu)化 由表5可知,不同因素對(duì)響應(yīng)值Y的影響順序?yàn)镃>A>B。顯著性檢驗(yàn)表明,C和交互項(xiàng)AB影響極顯著(P<0.01),交互項(xiàng)AC影響顯著(P<0.05)。因此各具體試驗(yàn)因子對(duì)響應(yīng)值感官分?jǐn)?shù)的影響并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系,而是二次拋物面關(guān)系。

為進(jìn)一步確定最優(yōu)點(diǎn),分別將A、B和C中的一個(gè)因素固定在一定水平,得到另外兩因素交互作用對(duì)Y的子模型[16]。根據(jù)模型分別繪制二維等高線圖及三維響應(yīng)面圖(圖1、圖2、圖3)。

將C固定在0水平時(shí)(干制2.50 h),最高Y值落在A為0.80~1.20 h、B為17.00~19.00 min的范圍內(nèi)。當(dāng)B固定在0水平時(shí)(汽烹18.00 min),Y的較高值落在A為0.80~1.20 h、C為2.80~3.40 h的范圍內(nèi)。當(dāng)A固定在0水平時(shí)(腌制1.00 h),Y的較高值落在B為17.00~19.00 min、C為2.80~3.20 h的范圍內(nèi)。

通過(guò)試驗(yàn)所得的響應(yīng)面分析圖,可以看到各因素對(duì)響應(yīng)值的影響作用。圖1曲面比較平緩,等高線密度較低,故A、B對(duì)Y的影響都不顯著,但仍存在一定交互作用(P=0.043 1<0.05)。由圖2可知,C的等高線密度大于A的等高線密度,C較A對(duì)響應(yīng)值的影響顯著。由圖2、圖3可知,AC的交互作用與BC的交互作用相比較,AC對(duì)Y的影響大于BC,BC更接近圓形,其與P值大小對(duì)應(yīng),分別為0.043 1和0.726 7。因此,3因素與Y呈拋物線關(guān)系,且C的曲面最為陡峭,表明其對(duì)響應(yīng)值的影響顯著,與數(shù)據(jù)結(jié)果一致(P=0.003 6<0.01)。在所選范圍內(nèi)比較響應(yīng)面最高點(diǎn)和等高線可知,存在極值既是響應(yīng)面最高點(diǎn)同時(shí)也是等高線最小橢圓的中心點(diǎn)[17]。

2.2.4 優(yōu)化參數(shù)驗(yàn)證模型 通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)分析,確定鱸魚魚松最佳工藝參數(shù)為腌制時(shí)間1.01 h,汽烹時(shí)間18.04 min,干制時(shí)間2.44 h,在此條件下感官分?jǐn)?shù)最大預(yù)測(cè)值為9.07。為檢驗(yàn)響應(yīng)面分析法的可靠性,在上述條件下進(jìn)行3組平行試驗(yàn),所得感官分?jǐn)?shù)的平均值為8.92,兩者相對(duì)誤差為1.65%,說(shuō)明運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的模型參數(shù)準(zhǔn)確可靠,能真實(shí)反映各工藝參數(shù)對(duì)鱸魚魚松感官分?jǐn)?shù)的影響。

2.3 大口黑鱸魚魚松揮發(fā)性成分分析

采用GC-MS對(duì)本試驗(yàn)所得大口黑鱸魚魚松進(jìn)行分析(圖4),通過(guò)對(duì)圖4的各峰進(jìn)行質(zhì)譜掃描后得到質(zhì)譜圖,經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)質(zhì)譜譜庫(kù)檢索(選擇匹配度大于80%的結(jié)果),結(jié)合保留時(shí)間,最終確定出魚松產(chǎn)品的化學(xué)成分,并用面積歸一法計(jì)算各化學(xué)成分相對(duì)含量[18](表6)。

不同魚松所含有的揮發(fā)性成分在種類及構(gòu)成比例上均存在著較大的差異,且加工過(guò)程中不同加工工藝以及添加不同的輔料,產(chǎn)生了不同的風(fēng)味和口感。由表6可知,大口黑鱸魚魚松中共檢測(cè)出77種化學(xué)成分,經(jīng)鑒定的27種,占揮發(fā)性成分總量的86.55%。經(jīng)鑒定的揮發(fā)性成分中包括烷8種(49.15%),烯12種(20.11%),苯2種(14.6%),酮2種(12.29%),其他成分3種(3.56%)。

通過(guò)對(duì)比分析,姥鮫烷所占的相對(duì)含量最高,達(dá)28.86%,而此物質(zhì)在其他水產(chǎn)品與肉松制品中均未檢出過(guò),故推斷其是鱸魚中的特征物質(zhì)。姥鮫烷是一種由魚中所提取出的飽和萜類化合物,為無(wú)色油狀液體,雖然含量較高,但香氣微弱,幾乎沒(méi)有氣味,對(duì)鱸魚的氣味貢獻(xiàn)很小[19]。除姥鮫烷以外,成分中的十五烷和十六烷也是源于魚肉脂肪降解,烷基自由基的脂質(zhì)氧化所產(chǎn)生,它們代表天然魚香,但是可能由于其他風(fēng)味貢獻(xiàn)率大的揮發(fā)性物質(zhì)含量增多,魚肉自身風(fēng)味貢獻(xiàn)物質(zhì)含量相對(duì)減少[20]。

由于魚松在加工過(guò)程中存在加熱干燥的過(guò)程,姜細(xì)胞的破裂會(huì)增加揮發(fā)性物質(zhì)的釋放,同時(shí)也會(huì)使部分物質(zhì)產(chǎn)生異構(gòu)化反應(yīng)、降解反應(yīng)和重排反應(yīng)[21],因此,魚松中的姜烯、A-姜黃烯、β-倍半水芹烯的含量會(huì)比較多。其中姜烯是姜中的主要烯類物質(zhì),屬倍半萜烯類化合物,分子式為C15H24,它代表姜中揮發(fā)油的典型氣味[22],所以其含量最高為11.33%。另外,腌制過(guò)程加入了一定比例的胡椒粉,胡椒粉除含有烴類物質(zhì)(正十六烷、蒎烯、d-檸檬烯、萜品烯、羅勒烯、1-石竹烯),還提供了具有花香和果香風(fēng)味的酮類化合物——胡椒酮和乙酰丁香酮以及茴香腦[23,24],對(duì)魚松風(fēng)味有一定的作用[25]。

3 結(jié)論

通過(guò)響應(yīng)面分析法對(duì)鱸魚魚松加工工藝優(yōu)化的結(jié)果分析,影響感官分?jǐn)?shù)的因素排序?yàn)楦芍茣r(shí)間>腌制時(shí)間>汽烹時(shí)間。鱸魚魚松最佳加工工藝為腌制時(shí)間1.01 h、汽烹時(shí)間18.04 min、干制時(shí)間2.44 h。在此條件下,鱸魚魚松感官評(píng)價(jià)得分為8.92分,與理論預(yù)測(cè)值9.07的相對(duì)誤差為1.65%,由此可見,運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的模型參數(shù)準(zhǔn)確可靠,能真實(shí)反映各工藝參數(shù)對(duì)鱸魚魚松感官分?jǐn)?shù)的影響。通過(guò)GC-MS對(duì)魚松中揮發(fā)性成分進(jìn)行分析,共鑒定出27種揮發(fā)性物質(zhì),占揮發(fā)性成分總量的86.55%,其中包括烷8種(49.15%),烯12種(20.11%),苯2種(14.6%),酮2種(12.29%),其他成分3種(3.56%)。主要揮發(fā)性成分為姥鮫烷、茴香腦、姜烯、乙酰丁香酮、β-倍半水芹烯、A-姜黃烯等。

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