響應(yīng)面法優(yōu)化南美白對(duì)蝦蝦仁無(wú)磷保水工藝

鄒明輝，李來(lái)好*，郝淑賢，楊賢慶，石 紅，魏 涯，岑劍偉

(1. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣東 廣州 510300；2. 廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524025)

響應(yīng)面法優(yōu)化南美白對(duì)蝦蝦仁無(wú)磷保水工藝

鄒明輝1,2，李來(lái)好1,*，郝淑賢1，楊賢慶1，石 紅1，魏 涯1，岑劍偉1

(1. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣東 廣州 510300；2. 廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524025)

利用響應(yīng)面分析法(RSM)研究氯化鈉、海藻糖和褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度對(duì)南美白對(duì)蝦蝦仁保水性的影響。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)，以氯化鈉、海藻糖、褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度為影響因素，以蝦仁解凍損失率、蒸煮后感官評(píng)分為響應(yīng)值建立二次回歸方程，通過(guò)響應(yīng)面分析得到優(yōu)化組合。結(jié)果表明：感官品質(zhì)與解凍損失率之間存在一定的聯(lián)系，感官分值高，相應(yīng)的解凍損失率低。無(wú)磷保水優(yōu)化工藝參數(shù)：氯化鈉質(zhì)量濃度2.5g/L，海藻糖質(zhì)量濃度5.0g/L，褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度10.0g/L，在此條件下，測(cè)得蝦仁感官分值為8.2，解凍損失率為2.29%。

響應(yīng)面法；無(wú)磷保水劑；南美白對(duì)蝦蝦仁；保水性

南美白對(duì)蝦(Penaeus vannamei)殼薄體肥，肉質(zhì)鮮嫩，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的對(duì)蝦產(chǎn)品[1]，由于具有生長(zhǎng)速度快、出肉率高、離水成活時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，在中國(guó)沿海地區(qū)進(jìn)行了大面積養(yǎng)殖推廣[2]。目前南美白對(duì)蝦已成為中國(guó)養(yǎng)殖面積最廣、養(yǎng)殖產(chǎn)量最大的對(duì)蝦品種之一[3]。蝦仁是指將鮮蝦除去頭和外殼后剩下的可食部分，將之加工成冷凍包裝食品成為現(xiàn)代食品加工企業(yè)普遍采用的方式之一。但在冷凍貯藏中由于蝦肉蛋白質(zhì)易發(fā)生變性，隨著冷藏時(shí)間增加，蝦仁持水性降低，當(dāng)解凍和加熱時(shí)汁液流失增多，產(chǎn)生失重現(xiàn)象，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的滋味、質(zhì)地、多汁性和氣味等的劣化，而這些指標(biāo)決定著肉的烹調(diào)和加工產(chǎn)品的最終感官質(zhì)量，是消費(fèi)者選擇時(shí)的重要衡量指標(biāo)[4]。

在冷凍水產(chǎn)品生產(chǎn)中，水產(chǎn)品的水分含量和持水性將直接關(guān)系到水產(chǎn)品的組織狀態(tài)、品質(zhì)，甚至風(fēng)味[5]。大量研究表明，添加劑對(duì)提高肉的保水性、嫩度，降低肉在蒸煮過(guò)程中的汁液損失有顯著的改善作用[6-7]。傳統(tǒng)的肌肉保水大多利用磷酸鹽或磷酸混合鹽作為保水劑；但是過(guò)多使用磷酸鹽會(huì)使食品產(chǎn)生令人不愉快的金屬澀味，而且膳食中磷酸鹽含量過(guò)多會(huì)降低機(jī)體對(duì)鈣的吸收，不利于人體健康[8]。本實(shí)驗(yàn)研究氯化鈉、海藻糖、海藻酸鈉裂解物等無(wú)磷食品添加劑來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)磷酸鹽，作為南美白對(duì)蝦蝦仁的保水劑，以達(dá)到增加蝦仁出品率和改良冷凍蝦仁品質(zhì)的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活南美白對(duì)蝦 廣州華潤(rùn)萬(wàn)家超市；氯化鈉(分析純) 廣州化學(xué)試劑廠；海藻糖(食品級(jí)) 南寧中諾生物工程有限責(zé)任公司；褐藻酸鈉(食品級(jí)) 青島明月海藻有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BS124S型電子天平 德國(guó)Sartorius公司；MDF-U333低溫冰箱 日本Sanyo公司；N70S制冰機(jī) Castal MAC公司；海爾BCD-196T XZ冰箱 中國(guó)青島海爾公司。

1.3 方法

1.3.1 褐藻酸鈉裂解物的酸法制備[9]

取一定量的褐藻酸鈉，用適量的蒸餾水溶解，使樣品溶液的終質(zhì)量濃度達(dá)到20.0g/L，加入HCl使反應(yīng)體系中HCl濃度為0.1mol/L，在80℃水浴反應(yīng)6h后，冷卻至室溫并用NaOH調(diào)節(jié)pH值到中性，過(guò)濾除去未裂解的固體顆粒，然后在終體積分?jǐn)?shù)90%的乙醇中低溫放置過(guò)夜，取沉淀冷凍干燥，備用。

1.3.2 樣品預(yù)處理

挑選鮮活南美白對(duì)蝦，清洗，去頭、尾、殼，得到蝦仁。去殼時(shí)注意保持蝦體的完整性，操作溫度保持冰溫。

1.3.3 浸泡質(zhì)量增加率的測(cè)定[10]

將各種添加劑配制成一定質(zhì)量濃度的溶液，將準(zhǔn)確稱量后的新鮮樣品與浸漬液按1:2.5(m/V)的比例進(jìn)行處理，浸漬40min(冰溫操作)，并間隔10min緩慢攪拌，取出瀝干l0min后準(zhǔn)確稱量。計(jì)算出樣品的浸泡質(zhì)量增加率，實(shí)驗(yàn)設(shè)7個(gè)平行，取平均值。

式中：m為原質(zhì)量/g；m1為浸泡后質(zhì)量/g。

1.3.4 解凍損失率的測(cè)定[11]

將浸泡稱量后的樣品裝入自封袋，平放于鋁盤中，然后放入－35℃凍結(jié)柜中速凍至蝦體中心溫度為－18℃，隨后置于－18℃的冰柜中凍藏，4d后取出放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，加蓋后置于室溫下自然解凍，2h后取出蝦仁，用濾紙輕輕拭去蝦仁表面的液體后稱量。

式中：m1為浸泡后質(zhì)量/g；m2為解凍后質(zhì)量/g。

1.3.5 感官評(píng)價(jià)

將解凍后的蝦仁沸水蒸煮2min[12]，通過(guò)氣味、滋味、質(zhì)地進(jìn)行評(píng)分(表1)。根據(jù)評(píng)分小組成員對(duì)其敏感程度，確定每項(xiàng)權(quán)重分別為0.2、0.5、0.3，計(jì)算加權(quán)平均分，其中滿分為10分，最好為9～10分；較好為6～8分；較差為3～5分；最差為0～2分。最后，以蒸煮蝦仁分?jǐn)?shù)的平均值為綜合感官評(píng)定結(jié)果。評(píng)分小組由經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的5人組成。

表1 感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table1 Sensory evaluation standards for Penaeus vannmei

1.3.6 單因素試驗(yàn)

以蝦仁浸泡質(zhì)量增加率、解凍損失率及感官評(píng)分為指標(biāo)，分別考察氯化鈉、海藻糖、褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁品質(zhì)的影響。

1.3.7 響應(yīng)曲面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)3因素3水平的響應(yīng)曲面試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 食鹽質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁保水性的影響

圖1 NaCl質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁浸泡質(zhì)量增加率和解凍損失率的影響Fig.1 Effect of sodium chloride concentration on soaking increment percentage and thawing loss rate of Penaeus vannmei

分別以不同質(zhì)量濃度的氯化鈉溶液浸泡蝦仁，測(cè)定樣品的浸泡質(zhì)量增加率及解凍后失水率的變化比例，結(jié)果見(jiàn)圖1。

從浸泡質(zhì)量增加的角度來(lái)講，當(dāng)氯化鈉質(zhì)量濃度在0.5～2.5g/L范圍內(nèi)時(shí)，隨氯化鈉含量的增加，蝦仁的浸泡質(zhì)量增加率略有上升，但當(dāng)氯化鈉質(zhì)量濃度超過(guò)2.5g/L時(shí)，浸泡質(zhì)量增加率明顯下降，這可能是由于外界溶液濃度高于蝦體細(xì)胞液濃度，造成細(xì)胞失水所導(dǎo)致的；而蝦仁解凍損失率則在質(zhì)量濃度為2.5g/L時(shí)達(dá)到最小值，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與楊芳等[13]對(duì)阿根廷魷魚(yú)肌原纖維蛋白及肌肉組織凝膠保水性研究的結(jié)果相似。添加氯化鈉能夠增加蝦肉肌原纖維蛋白之間的靜電斥力，使肌原纖維結(jié)構(gòu)松弛，從而可以提高蝦仁保水性。但并非氯化鈉添加越多越好，當(dāng)添加氯化鈉的質(zhì)量濃度過(guò)高，會(huì)造成蝦肉脫水，使保水性降低[14-15]。用氯化鈉浸泡蝦仁40min相當(dāng)于對(duì)蝦仁進(jìn)行腌制，使非溶解狀態(tài)的蛋白質(zhì)在氯化鈉的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)，即析出性鹽溶蛋白，提高了蝦仁的持水能力[16]。

圖2 NaCl質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of sodium chloride concentration on sensory score of Penaeus vannmei

由圖2可得，隨氯化鈉溶液質(zhì)量濃度增加，感官分值先增大后減小，當(dāng)質(zhì)量濃度為2.5g/L時(shí)蝦仁感官評(píng)分達(dá)到最高為8.0，這可能與其較小的解凍損失率有關(guān)，由于解凍損失率小，細(xì)胞失水少，蝦仁營(yíng)養(yǎng)成分流失少，因此肉質(zhì)細(xì)嫩，滋味較其他組鮮美，感官評(píng)分高。

2.1.2 海藻糖質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁保水性的影響

圖3 海藻糖質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁浸泡質(zhì)量增加率和解凍損失率的影響Fig.3 Effect of trehalose concentration on soaking increment percentage and thawing loss rate of Penaeus vannmei

海藻糖具有良好的加工特性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，甜度低，對(duì)食品的風(fēng)味影響少，其奇妙功效在于能使生物體在許多異常的情況下(如高溫，脫水和冷凍等)仍保持細(xì)胞內(nèi)濕潤(rùn)，防止細(xì)胞因失水而造成細(xì)胞內(nèi)養(yǎng)分損失，從而保持生物處于活性狀態(tài)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品保水研究[17]。

由圖3可以看出，海藻糖質(zhì)量濃度在2.5～20.0g/L范圍內(nèi)，蝦仁均有較高的質(zhì)量增加率，維持在11.77%～12.49%，海藻糖質(zhì)量濃度對(duì)浸泡質(zhì)量增加率影響不是很大；當(dāng)海藻糖質(zhì)量濃度為40.0g/L時(shí)，質(zhì)量增加效果明顯下降，質(zhì)量濃度為60.0g/L時(shí)，質(zhì)量增加率僅為9.8%。解凍損失率隨海藻糖質(zhì)量濃度增加有先下降后上升的趨勢(shì)，當(dāng)質(zhì)量濃度為5.0g/L時(shí)，蝦仁保水性最好，解凍損失率為3.04%。有研究表明，海藻糖提高蝦仁保水性的機(jī)理主要在于糖類分子中的羥基與蛋白質(zhì)分子的某些基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，從而避免蛋白質(zhì)分子之間的聚集變性。此外，糖類物質(zhì)的游離羥基還可增強(qiáng)自由水轉(zhuǎn)化為束縛水的能力，從而降低“共晶點(diǎn)”溫度，減少冰晶體的形成量，形成一個(gè)不完全凍結(jié)區(qū)域，減緩蛋白質(zhì)分子的相互聚集，進(jìn)而防止蛋白質(zhì)的凝聚變性[18]。

圖4 海藻糖質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of trehalose concentration on sensory score of Penaeus vannmei

如圖4所示，海藻糖浸泡液質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁的感官評(píng)分影響較大，質(zhì)量濃度為2.5g/L時(shí)，蝦仁感官評(píng)分為3.7，當(dāng)質(zhì)量濃度為5.0g/L時(shí)，感官分值達(dá)到最大值7.8，隨浸泡質(zhì)量濃度增大，感官評(píng)分大幅度下降，質(zhì)量濃度為60.0g/L時(shí)，評(píng)分僅有0.6。

2.1.3 褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁保水性的影響

分別以不同質(zhì)量濃度的褐藻酸鈉裂解物溶液浸泡蝦仁，稱量浸泡前后及解凍后樣品的質(zhì)量，計(jì)算樣品的浸泡質(zhì)量增加率及解凍后失水率的變化比例，結(jié)果如圖5所示。褐藻酸鈉裂解物的變化趨勢(shì)與海藻糖相似，在1.0～15.0g/L范圍內(nèi)，隨浸泡液質(zhì)量濃度的增加，蝦仁質(zhì)量增加率和解凍損失率變化不大；當(dāng)溶液質(zhì)量濃度超過(guò)15.0g/L時(shí)，浸泡質(zhì)量增加率顯著下降，解凍損失率略有下降。褐藻酸鈉裂解物主要為不同相對(duì)分子質(zhì)量的多糖，多糖可能能夠通過(guò)毛細(xì)管力等作用滲透到肌肉中，與蛋白質(zhì)相互作用，增加了肌肉纖維間的空間，使更多的水分進(jìn)入到肌原纖維結(jié)構(gòu)中；同時(shí)大相對(duì)分子質(zhì)量的多糖可能在蝦仁表面形成一層包裹膜，使?jié)B入的水分更好的保留在肌肉中[10]。

圖5 褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁浸泡質(zhì)量增加率和解凍損失率的影響Fig.5 Effect of sodium alginate lysate, concentration on soaking increment percentage and thawing loss rate of Penaeus vannmei

圖6 褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁感官評(píng)分的影響Fig.6 Effect of sodium alginate lysate, concentration on sensory score of Penaeus vannmei

如圖6所示，由結(jié)果可知感官評(píng)分隨褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度增加，呈先上升后下降的趨勢(shì)。質(zhì)量濃度為1.0～10.0g/L時(shí)，感官評(píng)分為7.0～8.0，當(dāng)質(zhì)量濃度為15.0～60.0g/L時(shí)，感官評(píng)分為5.4～6.4。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)曲面試驗(yàn)

響應(yīng)面法以最經(jīng)濟(jì)的方式、較少的試驗(yàn)次數(shù)和較短的時(shí)間對(duì)所選的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行全面研究。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇氯化鈉、海藻糖、海藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度3個(gè)因素作為響應(yīng)變量，以感官評(píng)分及解凍損失率作為響應(yīng)值，利用Minitab14軟件按照Box-Benhnken原理進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，優(yōu)化南美白對(duì)蝦蝦仁無(wú)磷保水工藝，試驗(yàn)因素及水平編碼如表2所示。

具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見(jiàn)表3，共15個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，試驗(yàn)號(hào)1～12是析因試驗(yàn)，試驗(yàn)號(hào)13～15是中心試驗(yàn)。15個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分為析因點(diǎn)和零點(diǎn)，零點(diǎn)試驗(yàn)重復(fù)3次，用以估計(jì)試驗(yàn)誤差。

表2 Box-Benhnken響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素和水平Table2 Factors and levels in the Box-Benhnken experimental design

表3 Box-Benhnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table3 Box-Benhnken experimental design matrix and experimental results

2.2.2 無(wú)磷保水劑對(duì)蝦仁感官評(píng)分的影響

表4 感官評(píng)分回歸方程偏回歸系數(shù)的估計(jì)值Table4 Estimated values of partial regression coefficients of the regression model for sensory evaluation

運(yùn)用Minitab數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件使用未編碼單位對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，回歸模型系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)，可以看出，3個(gè)因素對(duì)感官分值影響的排序?yàn)槁然c質(zhì)量濃度＞海藻糖質(zhì)量濃度＞褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度，3個(gè)因素的二次項(xiàng)以及氯化鈉和褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度的交互項(xiàng)極顯著地影響蝦仁感官評(píng)分(P＜0.01)，海藻糖和褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度的交互項(xiàng)對(duì)感官評(píng)分有顯著影響(P＜0.05)，而氯化鈉和海藻糖交互作用的影響不顯著(P＞0.05)，由此可知，各影響因素對(duì)于蝦仁感官評(píng)分的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

采用逐步回歸法得到氯化鈉、海藻糖、褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁感官評(píng)分影響的優(yōu)化方程：

Y1= 8.37＋0.5A－0.34B＋0.21C－2.08A2－0.56B2－0.41C2＋0.025AB－0.48AC－0.3BC

進(jìn)一步對(duì)該回歸模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，相應(yīng)數(shù)據(jù)的方差分析結(jié)果見(jiàn)表5，校正決定系數(shù)R2Adj為97.9%，大于90%，說(shuō)明模型相關(guān)度很好，P=0.000＜0.01，回歸模型極顯著。模型失擬項(xiàng)表示模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際值不擬合的概率[19]，表5中，失擬項(xiàng)P=0.060＞0.05，不顯著，因此證明該模型可以充分地解釋響應(yīng)中的變異，模型擬合度良好。

表5 感官評(píng)分回歸模型方差分析Table5 Variance analysis for the regression model for sensory evaluation

圖7 Y1=f(A,B)的響應(yīng)面與等值線Fig.7 Response surface plot and contour plot of Y1=f(A,B)

圖8 Y1=f(B,C)的響應(yīng)面與等值線Fig.8 Response surface plot and contour plot of Y1=f(B,C)

圖9 Y1=f(A,C)的響應(yīng)面與等值線Fig.9 Response surface plot and contour plot of Y1=f(A,C)

圖7 ～9直觀地反映了各因素對(duì)響應(yīng)值的影響趨勢(shì)。等高線圖可以直觀地反映兩變量交互作用的顯著程度，圓形表示兩因素交互作用不顯著，而橢圓形與之相反[20]。圖7是裂解物質(zhì)量濃度為10.0g/L時(shí)，氯化鈉和海藻糖質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁感官評(píng)分的影響圖。可以看出隨著浸泡液氯化鈉和海藻糖質(zhì)量濃度的增加感官評(píng)定的分值呈先升后降的趨勢(shì)，其主要原因在于蝦肉中氯化鈉含量逐漸升高，達(dá)到一定量時(shí)咸淡適宜，而海藻糖和氯化鈉在適宜質(zhì)量濃度情況下能夠降低蝦仁解凍損失率，保持蝦仁水分，增加肉質(zhì)彈性。圖8是氯化鈉質(zhì)量濃度為2.5g/L時(shí)，海藻糖和裂解物質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁感官評(píng)分的影響圖。隨著浸泡液海藻糖和裂解物質(zhì)量濃度的增加感官評(píng)定的分值呈先升后降的趨勢(shì)，結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，可能是由于適宜的裂解物質(zhì)量濃度能夠增加，蝦肉的鮮味。圖9是海藻糖質(zhì)量濃度為5.0g/L時(shí)，氯化鈉和裂解物質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁感官評(píng)分的影響圖，等高線呈橢圓形，氯化鈉和裂解物對(duì)感官評(píng)分的影響極為顯著。

運(yùn)用Minitab軟件的響應(yīng)優(yōu)化器對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，得到模型的最優(yōu)解：氯化鈉質(zhì)量濃度為2.5g/L，海藻糖質(zhì)量濃度為5.0g/L，褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度為12.8g/L，預(yù)測(cè)的感官分值為8.39，為了檢測(cè)該模型預(yù)測(cè)值的可靠性，研究中按此優(yōu)化條件進(jìn)行了3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到真實(shí)平均值為8.4。

2.2.3 無(wú)磷保水劑對(duì)蝦仁解凍損失率影響

表6 解凍損失率回歸方程偏回歸系數(shù)的估計(jì)值Table6 Estimated values of partial regression coefficients of the regression model for thawing loss rate

表7 解凍損失率回歸模型方差分析Table7 Variance analysis for the regression model for thawing loss rate

由表6、7可以看出，氯化鈉的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)均對(duì)蝦仁解凍損失率的影響極顯著(P＜0.01)，海藻糖僅以二次項(xiàng)形式顯著影響解凍損失率(P＜0.01)；裂解物對(duì)蝦仁解凍損失率的影響顯著(P＜0.05)，而海藻糖一次項(xiàng)以及3因素的交互項(xiàng)對(duì)解凍損失率的影響不大，這與方差分析表中交互作用檢驗(yàn)結(jié)果一致，方差分析表中交互作用的P值為0.181大于0.05，交互作用不顯著。校正決定系數(shù)R2Adj為97.2%，大于90%，說(shuō)明模型相關(guān)度很好，失擬項(xiàng)P=0.134＞0.05，不顯著，因此證明該模型可以充分地解釋響應(yīng)中的變異，模型擬合度良好。

采用逐步回歸法得出氯化鈉、海藻糖和裂解物質(zhì)量濃度對(duì)蝦仁解凍損失率的回歸方程，方程如下：

Y2= 2.25－0.23A＋0.13B－0.035C＋1.29A2＋0.38B2＋0.22C2＋0.093AB＋0.16AC＋0.12BC

圖10 Y2=f(A,B)的響應(yīng)面與等值線Fig.10 Response surface plot and contour plot of Y2=f(A,B)

圖11 Y2=f(B,C)的響應(yīng)面與等值線Fig.11 Response surface plot and contour plot of Y2=f(B,C)

圖12 Y2=f(A,C)的響應(yīng)面與等值線Fig.12 Response surface plot and contour plot of Y2=f(A,C)

運(yùn)用Minitab軟件，依據(jù)回歸模型方程繪制分析圖，直觀地反映出各因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。圖10～12顯示了各影響因素對(duì)解凍損失率的影響效果。可以看出隨著氯化鈉質(zhì)量濃度的增加，蝦仁解凍損失率明顯先下降后升高；而海藻糖和裂解物質(zhì)量濃度的增加則對(duì)解凍損失率的影響不明顯，變化幅度較小。為了進(jìn)一步求得各因素的最佳條件組合，使得解凍損失率最小，對(duì)回歸方程進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，偏導(dǎo)求零后的極值方程組求解得到的優(yōu)化條件為氯化鈉質(zhì)量濃度為2.5g/L，海藻糖質(zhì)量濃度為5.0g/L，褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度為10.0g/L，預(yù)測(cè)的解凍損失率為2.25%，為了檢測(cè)該模型預(yù)測(cè)值的可靠性，研究中按此優(yōu)化條件進(jìn)行了3次重復(fù)試驗(yàn)，得到真實(shí)平均值為2.29%，感官評(píng)分為8.2。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)Box-Benhnken的中心組合設(shè)計(jì)響應(yīng)面法建立了3個(gè)影響因素(氯化鈉質(zhì)量濃度、海藻糖質(zhì)量濃度、褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度)與兩個(gè)響應(yīng)值(感官評(píng)分、解凍損失率)相互作用的數(shù)學(xué)模型，得出感官評(píng)分較高時(shí)的無(wú)磷保水劑最佳參數(shù)：氯化鈉質(zhì)量濃度2.5g/L，海藻糖質(zhì)量濃度5.0g/L，褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度12.8g/L，預(yù)測(cè)的感官分值為8.39；解凍損失率較低時(shí)的無(wú)磷保水劑最佳參數(shù)：氯化鈉質(zhì)量濃度2.5g/L，海藻糖質(zhì)量濃度5.0g/L，褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度10.0g/L，預(yù)測(cè)的解凍損失率為2.25%。感官評(píng)分與解凍損失率之間存在一定的聯(lián)系，感官分值高，相應(yīng)的解凍損失率較低，蝦肉的適當(dāng)失水可以增加肉的彈性和韌性，但過(guò)分失水會(huì)使蝦肉變硬，口感下降，并且增加加工成本[9]。從經(jīng)濟(jì)效益以及原料制備角度考慮，褐藻酸鈉裂解物質(zhì)量濃度確定為10.0g/L，在此條件下，冷凍蝦仁具有較好的感官評(píng)分以及較低的解凍損失率，分別為8.2和2.29%。

[1]石紅, 郝淑賢, 李來(lái)好, 等. 即食半干蝦仁加工技術(shù)研究[J]. 南方水產(chǎn), 2010, 6(2): 41-45.

[2]艾紅, 黃巧珠, 徐澤智, 等. 世界對(duì)蝦生產(chǎn)及其貿(mào)易特征分析[J]. 南方水產(chǎn), 2008, 4(6): 113-119.

[3]曾黨勝. 南美白對(duì)蝦的淡水適應(yīng)性試驗(yàn)[J]. 水產(chǎn)科技情報(bào), 2000, 27 (5): 34-35.

[4]呂冰, 張靜. 肉制品保水性的研究[J]. 食品科學(xué), 2000, 21(4): 23-26.

[5]鄒明輝, 李來(lái)好, 郝淑賢, 等. 凡納濱對(duì)蝦蝦仁在凍藏過(guò)程中品質(zhì)變化研究[J]. 南方水產(chǎn), 2010, 6(4): 37-42.

[6]VAUDAGAN S, PAZOS A, GUIDI S, et al. Effect of salt addition on sous vide cooked whole beef muscles from Argentina[J]. Meat Science, 2008, 79(3): 470-482.

[7]GRIGIONI G, LANGMAN L, SZERMAN N. Effect of whey protein concentrate and sodium chloride concentrations on the odour profile of sous vide cooked whole-muscle beef from Argentina[J]. Meat Science, 2008, 79(3): 568-575.

[8]STEINHAUER J. Food phosphates for use in the meat, poultry and seafood industry[J]. Dairy and Food Sanitation, 1983, 3(7): 244-247.

[9]馮慧. 多聚磷酸鹽在冷凍羅非魚(yú)肉中的水解以及水產(chǎn)品無(wú)磷保水劑的研究[D]. 青島: 中國(guó)海洋大學(xué), 2008.

[10]高瑞昌. 鳙魚(yú)中多聚磷酸鹽水解機(jī)理及無(wú)磷保水劑的研究[D]. 青島:中國(guó)海洋大學(xué), 2006.

[11]俞裕明, 李汴生, 朱志偉. 不同凍結(jié)速率對(duì)南方鲇冷凍魚(yú)片理化和感官品質(zhì)的影響[J]. 上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 17(3): 350-355.

[12]王素華, 陳積明, 朱海. 凡納濱對(duì)蝦熟蝦仁的工藝研究及保藏特性分析[J]. 南方水產(chǎn), 2010, 6(2): 77-80.

[13]楊芳, 吳永沛, 陳梅香, 等. 阿根廷魷魚(yú)肌原纖維蛋白及肌肉組織凝膠保水性研究[J]. 水產(chǎn)科學(xué), 2008, 27(8): 386-389.

[14]李繼紅, 彭增起. 溫度、鹽濃度和pH對(duì)鹽溶蛋白熱誘導(dǎo)凝膠影響的研究[J]. 肉類工業(yè), 2004(4): 39-40.

[15]PATERSON B, PANFISH F, STROMER M, et a1. Effect of salt and pyrophosphate on the physical and chemical properties of beef muscle[J]. J Food Sci, 1988, 53(3): 1258-1265.

[16]景慧. 羊肉無(wú)磷保水劑和粘結(jié)劑的研究[D]. 呼和浩特: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué), 2008.

[17]蒙健宗, 趙文報(bào). 海藻糖的性質(zhì)及其在新型食品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J]. 2005, 26(6): 281-283.

[18]何蕓, 姚開(kāi), 賈冬英, 等. 抗魚(yú)肉蛋白冷凍變性機(jī)理的研究進(jìn)展[J].氨基酸和生物資源, 2007, 29(2): 36-39.

[19]RASTOGI N, RASHMI K. Optimization of enzymatic liquefaction of mango pulp by response surface methodology[J]. Eur Food Res Technol, 1999, 209: 57-62.

[20]代文亮, 程龍, 陶文沂, 等. 響應(yīng)面法在紫杉醇產(chǎn)生菌發(fā)酵前體優(yōu)化中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)生物工程雜志, 2007, 27(11): 66-72.

Optimization of Formulation of a Non-phosphate Water-holding Agent for Penaeus vannmei by Response Surface Methodology

ZOU Ming-hui1,2，LI Lai-hao1,*，HAO Shu-xian1，YANG Xian-qing1，SHI Hong1，WEI Ya1，CEN Jian-wei1
(1. South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China；2. College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524025, China)

In this work, we developed a compound non-phosphate solution consisting of sodium chloride, trehalose and sodium alginate lysate for improving the water-holding capacity of Penaeus vannmei. The formulation of the compound solution was optimized via response surface methodology (RSM). On the basis of single-factor investigations, Box-Benhnken central composite experiments were made to offer data for the establishment of quadratic regression models for post-cooking sensory evaluation (Y1) and thawing loss rate (Y2) as a function of final concentrations of the above three solutes in mixed solution, and the optimal values of the three variables were determined through response surface analysis. The sensory quality of Penaeus vannmei was found to be negatively related to its thawing loss rate. The optimal compound non-phosphate solution contained 2.5 g/L sodium chloride, 5.0 g/L trehalose and 10.0 g/L sodium alginate lysate, and a sensory score of 8.2 and a thawing loss rate of 2.29% were obtained when the solution was used to treat Penaeus vannmei.

response surface methodology；non-phosphate additive；Penaeus vannmei；water-holding capacity

TS254.1

A

1002-6630(2010)20-0159-07

2010-06-28

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2008BAD94B02)；廣東省海洋漁業(yè)科技推廣專項(xiàng)(A2009001-011(b)；A200901B02)；農(nóng)業(yè)部中央級(jí)公益性科研院所基本科研項(xiàng)目(2010YD08；2010TS09)

鄒明輝(1985—)，女，碩士研究生，主要從事水產(chǎn)品加工與貯藏研究。E-mail：mhzou1985@126.com

*通信作者：李來(lái)好(1963—)，男，研究員，博士，主要從事水產(chǎn)品加工與質(zhì)量安全研究。E-mail：laihaoli@163.com