響應(yīng)曲面法優(yōu)化雞皮蛋加工工藝

宋 野，馬 磊，章建浩

(國家肉品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心，教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點實驗室，農(nóng)業(yè)部農(nóng)畜產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制重點開放實驗室，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇南京210095)

皮蛋又稱松花蛋，是采用禽蛋為原料，在堿性環(huán)境并搭配其他調(diào)味原料腌制加工而成的蛋制品。皮蛋因食法簡單、清涼、明目、耐貯藏而深受消費者喜愛并成為眾多學(xué)者研究的熱點［1-2］。過去對皮蛋的研究多為對鴨蛋腌制工藝、品質(zhì)以及無鉛工藝的優(yōu)化研究［3-6］，其中，“鋅法”或“銅鋅混合法”是現(xiàn)階段對鴨皮蛋生產(chǎn)的最普遍應(yīng)用的工藝［7-8］。但是，傳統(tǒng)皮蛋因高堿度影響口感、顏色呈暗色而降低了其感官可接受度［9-10］，并且隨著消費者對食品安全和健康的關(guān)注度日益高漲，以及對產(chǎn)品外觀綜合品質(zhì)的要求不斷提高，傳統(tǒng)無鉛皮蛋無論從外觀還是風味已經(jīng)不能滿足消費者的需求［9-10］。近幾年，馬美湖等學(xué)者對皮蛋加工工藝不斷進行改進并有所提高，但是其研究重點多為對降低堿度的需要［11-13］?，F(xiàn)階段對提高皮蛋總體感官品質(zhì)的研究較少，尤其是以雞蛋為原料的皮蛋加工，與鴨蛋相比，雞蛋體積較小、蛋殼相對較薄的特點［14］，腌制中可以減少因周期過長而影響產(chǎn)品顏色的問題。因此本文以雞蛋為原料，NaOH溶液為腌制液，采用“鋅法”腌制技術(shù)，通過響應(yīng)曲面實驗法優(yōu)化雞皮蛋加工工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

新鮮雞蛋，傳統(tǒng)雞蛋皮蛋(南京市衛(wèi)崗農(nóng)貿(mào)市場)，香辛料(肉豆蔻、八角、花椒、小茴香、桂皮、白芷、山萘、丁香、砂仁)，食鹽 均為南京市售;生化試劑氫氧化鈉、七水合硫酸鋅、硝酸銀、鉻酸鉀、鹽酸等 均為化學(xué)純。

JY5002電子天平 上海良平儀器儀表有限公司;FHJ-25型勻漿機 上海精密科學(xué)儀器有限公司;E-201型pH指示計 中國上海理達儀器廠;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 雞皮蛋腌制工藝流程 原料檢驗與清洗→腌制液配制→恒溫腌制→抽檢→出缸及清洗

原料檢驗與清洗:從市場購得新鮮雞蛋，通過照蛋逐個燈檢，剔出不宜加工的異形蛋、散黃蛋、陳腐異味蛋、破殼蛋以及裂紋蛋，挑選出優(yōu)良雞蛋作為本實驗的原料，涼開水洗凈，晾干待用。

腌制液的配制:將適量香辛料(肉豆蔻、八角、花椒、小茴香、桂皮、白芷、山萘、丁香、砂仁)按配比加水煮沸約30min，取料液冷卻至室溫，然后依次加入食鹽、NaOH、0.03%ZnSO4·7H2O 攪拌溶解，冷卻備用。

腌制:將經(jīng)過篩選原料放入塑料缸內(nèi)，加入料液并防止原料蛋上浮;將料液攪拌均勻，徐徐倒入塑料桶中，直至將蛋全部淹沒，用塑料膜封住桶口，控制條件溫度為22±2℃。

抽檢:浸泡后每隔5d以及出缸前對蛋的成熟進程和浸泡質(zhì)量進行檢查測定。隨機抽樣，觀察蛋黃、蛋白變化情況。

出缸及清洗:腌制一段時間后出缸，用40℃左右的涼開水將皮蛋逐個洗凈并置于室溫下晾干備用。

1.2.2 單因素實驗設(shè)計 按1.2.1腌制工藝流程，在固定腌制時間25d、食鹽添加量5.0%，ZnSO4·7H2O添加量0.03%、腌制溫度22℃的前提下，NaOH添加量分別為1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%;在固定腌制時間25d、NaOH添加量4.0%，ZnSO4·7H2O添加量0.03%、腌制溫度22℃的前提下，食鹽添加量分別為4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%(以水計);于腌制20d時分別測定產(chǎn)品中蛋白和蛋黃中的游離堿度和NaCl含量，并測定產(chǎn)品的感官評分。在固定食鹽添加量5.0%、NaOH添加量4.0%，ZnSO4·7H2O添加量0.03%、腌制溫度22℃的前提下，腌制時間分別為15、20、25、30、35、40d 時，分別測定產(chǎn)品中蛋白和蛋黃中的游離堿度和NaCl含量，并測定產(chǎn)品的感官評分。

1.2.3 響應(yīng)曲面實驗設(shè)計 以腌制時間、食鹽添加量和NaOH添加量為因素(以A、B、C表示)，以皮蛋總體感官、蛋白和蛋黃中游離堿度和NaCl含量為響應(yīng)值，設(shè)計響應(yīng)曲面實驗。實驗因子水平設(shè)計見表1。

表1 實驗自變量因素編碼及水平Table 1 Codes and levels of factors chosen for experiment

1.3 指標測定

1.3.1 游離堿度測定方法 參照GB 5009.47中游離堿度的測定方法［15］。

1.3.2 NaCl含量測定方法 參照GB/T 12457-2008中摩爾法［16］測定。

1.3.3 感官評定方法 由10～15名有食品感官評定經(jīng)驗的人員組成評定小組，以外觀、形態(tài)、顏色、氣味與滋味為指標對皮蛋的風味品質(zhì)進行評定，評定標準見表2，評定項目和標準參照國家相關(guān)標準［17-18］進行，并綜合食品感官結(jié)果稍作改正。

表2 風味品質(zhì)評定標準Table 2 Sensory evaluation standard for flavor quality

表3 不同因素對皮蛋游離堿度和鹽分Table 3 Effect of different factors on free alkalinity and salt of preserved eggs

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel進行統(tǒng)計處理，用SAS 9.2進行ANOVA分析，不同平均值之間利用LSD法進行差異顯著性檢驗。用Design Expert 8.0.6建立響應(yīng)曲面回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果分析

2.1.1 不同因素對皮蛋游離堿度和鹽分實驗結(jié)果表3為不同因素水平對雞皮蛋蛋清和蛋黃中游離堿度和鹽分的影響。堿度是評價皮蛋風味的重要指標［19］，是決定皮蛋品質(zhì)的關(guān)鍵，但過高的堿味會產(chǎn)生刺激性氣味以影響感官，并且過高的堿度會破壞胃酸環(huán)境而影響消化［20］。

隨著NaOH添加量的增多，蛋清和蛋黃的游離堿度有顯著地(p＜0.05)升高，并且蛋黃的游離堿度要高于蛋清游離堿度;皮蛋腌制過程中的最初階段為“化清期”［21］，腌制液中的NaOH滲透入蛋內(nèi)，蛋內(nèi)游離堿度上升。隨后，由于腌制液中的Zn2+等金屬離子形成絡(luò)合化合物沉積于蛋殼氣孔和蛋膜網(wǎng)孔上，導(dǎo)致腌制液NaOH中向蛋內(nèi)滲透速度減慢，同時蛋白內(nèi)的NaOH向蛋黃內(nèi)滲透，致使腌制液內(nèi)NaOH向蛋白滲透的速度小于蛋白向蛋黃滲透的速度;另外蛋黃中的水分會通過蛋黃膜轉(zhuǎn)移到蛋白中，綜合結(jié)果導(dǎo)致蛋黃的游離堿度要高于蛋清游離堿度［22-24］。

隨著NaOH添加量的升高，蛋清和蛋黃中的鹽分有小幅度的上升，因此適當增加腌制液中堿性物質(zhì)的含量可以促進鹽分向蛋內(nèi)滲透。另外，產(chǎn)品中的堿度隨鹽分添加量的增加呈顯著地上升趨勢。當腌制液中的NaCl或NaOH含量升高后，腌制液的滲透壓增大，蛋品內(nèi)外滲透壓差變大，導(dǎo)致腌制液內(nèi)的物質(zhì)向蛋品內(nèi)滲透的速率增快，當腌制平衡后，蛋品內(nèi)部的鹽分或堿度升高，因此當腌制液內(nèi)NaOH含量升高后會促進NaCl和NaOH向蛋內(nèi)滲透，致使蛋清和蛋黃中的鹽分有小幅度的上升。堿物質(zhì)和食鹽對對方的滲透都有促進作用。

隨著腌制時間的延長，產(chǎn)品中鹽分含量呈顯著地(p＜0.05)上升趨勢，產(chǎn)品中堿度隨時間延長有不規(guī)則的變化，蛋清和蛋黃中的趨勢基本為先上升后下降再上升，并且在腌制過程中蛋黃堿度要略高于蛋清，其中在腌制25～30d時有較低的堿度。蛋清和蛋黃中的游離堿度變化是一個動態(tài)的過程，呈現(xiàn)這一趨勢的主要原因可能是堿物質(zhì)大量進入蛋清，使得蛋清中的游離堿度增大;隨著腌制過程的進行，堿物質(zhì)由蛋清向蛋黃滲透，同時蛋黃中的水分向蛋清中滲透，使得蛋清中堿度降低，并且由于蛋黃的微酸性，使得蛋清蛋黃中的游離堿度處于動態(tài)變化中。

2.1.2 不同因素對皮蛋感官可接受度的影響 圖1為不同因素水平對雞皮蛋產(chǎn)品感官評分的影響。從圖中可以看出，不同因素對感官可接受度的影響均為先增高后降低的趨勢(p＜0.05)。

綜合在不同實驗因素條件下產(chǎn)品的堿度、鹽分和感官評定，各因素的取值范圍分別為腌制時間18～32d，食鹽添加量 4.0% ～7.0%，NaOH 添加量2.8%～4.2%。

2.2 響應(yīng)曲面實驗結(jié)果

圖1 不同因素對皮蛋感官品分的影響Fig.1 Effect of different factors on sensory of preserved eggs

2.2.1 響應(yīng)曲面實驗結(jié)果 以腌制時間、食鹽和NaOH添加量為實驗因素的響應(yīng)曲面實驗結(jié)果見表4。從表中看出，不同腌制條件的組合對皮蛋感官有顯著差異(p＜0.05)，從表中可以看出，在腌制條件為時間25d、用鹽量5.5%、NaOH添加量3.5%時，皮蛋總體感官評分顯著高于其他組。并且腌制時間過長、堿性物質(zhì)添加越高的實驗組感官評分較低，主要的原因可能是產(chǎn)品的高堿度影響了感官［25］。

2.2.2 以感官評分為目標函數(shù)的回歸分析優(yōu)化 利用Design-Expert 8.0.6軟件對表4實驗數(shù)據(jù)進行二次多項式回歸分析，建立感官評分對三個響應(yīng)因子的二次多項式的回歸方程

式中，Y為感官綜合評分;A為腌制時間(d)，B為食鹽添加量(%)，C為NaOH添加量(%)。

為了驗證建立的回歸模型是否顯著，對模型進行方差分析，結(jié)果如表5。

表4 響應(yīng)曲面實驗設(shè)計與結(jié)果Table 4 Response surface experimental design and results

表5 回歸模型系數(shù)顯著性檢驗Table 5 Test for significance of regression coefficients

2.3 實驗因素交互作用分析

回歸模型中因素交互項對感官評分的影響分別為:腌制時間(A)分別與食鹽添加量(B)和NaOH添加量(C)對結(jié)果有顯著地交互作用(pAB=0.0007，pAC=0.0195)，食鹽添加量和NaOH添加量之間對結(jié)果無顯著交互作用。通過對實驗因素的分析，得出腌制時間對皮蛋感官有非常重要的影響，且影響是非線性的，在皮蛋實際的生產(chǎn)過程中，各工藝因素往往同時起作用，因此研究其交互作用對指導(dǎo)實際生產(chǎn)有著非常重要的指導(dǎo)意義。

2.3.1 腌制時間和食鹽添加量對感官的交互影響 圖2為當固定NaOH添加量在3.5%時，腌制時間和食鹽添加量對感官評分結(jié)果的交互作用。影響產(chǎn)品總體感官的食鹽添加量的臨界值(最適添加量)隨反應(yīng)體系中腌制時間的延長而降低。當工藝中腌制時間為18d時，該臨界值在5.5%左右;當腌制時間延長到32d時，食鹽添加量臨界值降低到4.3%附近。繼續(xù)延長腌制時間到39d時，此時食鹽添加量的臨界值降到3.5%～3.7%附近。這說明在固定腌制液堿度的同時，適當延長腌制時間可以降低皮蛋的食鹽添加量。對于腌制時間來說，當腌制用鹽量在5.0%時，腌制時間對產(chǎn)品總體感官指標的影響存在一個臨界值，該臨界值大約為25d左右并且在腌制用鹽量為5.0%～6.0%之間，該臨界值隨著腌制用鹽量的增加逐漸減小。通過兩因素對產(chǎn)品總體感官交互作用的分析，說明在皮蛋的腌制過程中，食鹽的最適添加量和腌制最適時間呈負相關(guān)，在皮蛋的制備過程中，可以通過此趨勢實現(xiàn)對皮蛋生產(chǎn)的調(diào)控。

表6 雞皮蛋品質(zhì)分析Table 6 The analysis of quality of preserved eggs

圖2 腌制時間和食鹽添加量對感官交互影響的響應(yīng)曲面圖Fig.2 Surface plots of the interactive effect between curing time and salt dosage on sensory

2.3.2 腌制時間和NaOH添加量對感官的交互影響 圖3為食鹽添加量為5.5%時，腌制時間和NaOH添加量對皮蛋總體感官影響情況的交互作用。從圖中可以看出腌制時間和NaOH對皮蛋總體感官具有顯著的交互作用，當腌制時間在25d，NaOH添加量在3.8%附近時，皮蛋有較高的總體感官值，這一結(jié)果與前面對腌制時間和食鹽添加量交互作用進行分析所得出的結(jié)果一致。當腌制時間為18d時，該臨界值在3.6%左右;隨著腌制時間的延長到32d時，NaOH添加量的臨界值上升到4.0%左右。從單因素實驗結(jié)果合適的取值范圍內(nèi)可以看到，產(chǎn)品的各個指標并不是隨腌制時間和NaOH添加量的增加而增加品質(zhì)，在使總體感官品質(zhì)最高的臨界值，因此在皮蛋的生產(chǎn)過程中調(diào)控各因子的適量對產(chǎn)品品質(zhì)有重要的作用。

2.4 雞皮蛋腌制工藝優(yōu)化

圖3 腌制時間和NaOH添加量對感官交互影響的響應(yīng)曲面圖Fig.3 Surface plots of the interactive effect between curing time and NaOH dosage on sensory

以響應(yīng)曲面二次回歸模型中皮蛋的總體感官指標最大值為響應(yīng)值，以腌制時間、食鹽添加量、NaOH添加量為實驗因素，利用軟件Design-Expert 8.0.6對回歸模型優(yōu)化，得出最佳腌制工藝為:腌制時間25.37d、食鹽添加量4.94%、NaOH添加量3.63%，得到感官評分為82.32。為考慮實際生產(chǎn)，將腌制時間調(diào)整為25.5d，并以此工藝進行低堿皮蛋的生產(chǎn)。該條件下，得到皮蛋各指標的實際值分別為:蛋清鹽分2.24±0.05%、蛋黃鹽分0.69±0.01%、蛋清游離堿度80.36±1.23mg/100g，蛋黃游離堿度120.94±2.16mg/100g，感官評分為81.45±1.25，與理論值相對誤差為1.1% ＜5%。

2.5 雞皮蛋品質(zhì)分析

以優(yōu)化工藝腌制雞皮蛋的外觀形狀與傳統(tǒng)雞蛋皮蛋相比，顏色變亮，蛋體呈金黃色，彈性更好。其他理化指標見表6，從表中可以看出，實驗組雞皮蛋堿度顯著低于傳統(tǒng)皮蛋。因此該工藝可以應(yīng)用于雞皮蛋的生產(chǎn)及品質(zhì)分析。

3 結(jié)論

單因素實驗表明，NaOH添加量、食鹽添加量、腌制時間對雞皮蛋堿度和鹽分都有著顯著的影響，并且產(chǎn)品的感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(p＜0.05);響應(yīng)曲面實驗結(jié)果表明，NaOH添加量分別與食鹽添加量和腌制時間對皮蛋最終感官品質(zhì)存在顯著的交互作用，通過響應(yīng)曲面實驗結(jié)果優(yōu)化雞皮蛋腌制加工工藝為:腌制時間 25.5d、腌制用鹽量4.94%、NaOH添加量3.63%時，產(chǎn)品有最高的感官可接受度為81.45±1.25。

［1］郅明 .兩種新的皮蛋貯藏技術(shù)［J］.今日科技，1981(2):16-17.

［2］馬美湖.我國蛋品工業(yè)科技的幾大熱點(上)［J］.肉類研究，2000(3):3-7.

［3］魏乃杰.風味藝術(shù)皮蛋的制備及其安全性研究［D］.重慶:西南大學(xué)，2010.

［4］宋百軍，李丹麗.無鉛加鋅搪心皮蛋加工技術(shù)［J］.農(nóng)牧產(chǎn)品開發(fā)，2000，6:24-25.

［5］萬速文，張聲華.無鉛富硒皮蛋加工工藝的研究［J］.廣州食品工業(yè)科技，1998，14(1):19-20.

［6］王玉田，金嫘.無鉛溏心鵪鶉皮蛋最佳配方的研究［J］.黑龍江畜牧獸醫(yī)，2004(12):77-78.

［7］袁偉，劉會平，張晨萍，等.真空減壓法制備天津松花蛋與白洋淀松花蛋的對比［J］.食品科技，2013，38(8):107-112.

［8］黃瓊.無鉛雞蛋皮蛋腌制工藝優(yōu)化的研究［D］.福州:福建農(nóng)林大學(xué)，2008.

［9］鄭華，黃娟，林捷，等.鹽水浸泡腌制過程中鴨蛋殼裂的成因［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2012，38(2):111-116.

［10］尹月玲，劉瑤，章建浩，等.納米SiO2復(fù)合涂膜材料包裝松花蛋的保鮮效果［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28(25):281-287.

［11］孫靜，杜金平，梁振華，等.3種新工藝皮蛋營養(yǎng)成分分析及評價［J］.安全優(yōu)質(zhì)的家禽生產(chǎn)——第十五次全國家禽學(xué)術(shù)討論會論文集，2011.

［12］孫靜，馬美湖，吳玲，等.熱處理對皮蛋生產(chǎn)周期和品質(zhì)的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，27(5):367-372.

［13］侯暢.新型堿性蛋的工藝研究［D］.武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

［14］葛帥，郭小虎，白康，等.貯藏溫度對熟雞蛋質(zhì)構(gòu)影響的分析［J］.中國禽業(yè)導(dǎo)刊，2013(3):I0032-I0034.

［15］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB 2749-2003.中華人民共和國蛋制品衛(wèi)生標準［S］.北京:中國標準出版社，2003.

［16］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 12457-2008食品中氯化鈉的測定［S］.北京:中國標準出版社，2008.

［17］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/9694—88.中華人民共和國松花蛋質(zhì)量標準［S］.北京:中國標準出版社，1988.

［18］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB 2749-2003.中華人民共和國蛋制品衛(wèi)生標準［S］.北京:中國標準出版社，2003.

［19］ Panuwat Suppakul， Kowit Jutakorn， Yannawit Bangchokedee.Efficacy of cellulose-based coating on enhancing the shelf life of fresh eggs［J］.Journal of Food Engineering，2010，98(2):207-213.

［20］Musgrovel M T，Jones D R，Northeutt J K，et al.Suvrey of Shell Egg Poreessing Plant Sanitation Porgrams:EeffetsonNon-Egg-Contact Suarfees［J］.Journal of Foodporteetion，2005，12(67):2801-2804.

［21］馬美湖.蛋與蛋制品加工學(xué)［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2007:86-104.

［22］張玲勤，羅宏偉.浸泡液中NaOH濃度對雞皮蛋成型時間及品質(zhì)的影響［J］.家禽科學(xué)，2010(11):7-11.

［23］張富新.雞蛋皮蛋加工中堿度的變化［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2004，30(10):81-83.

［24］張獻偉，郭善廣，蔣愛民，等.K+型無鉛雞蛋皮蛋加工技術(shù)［J］.食品科學(xué)，2011，32(14):350-355.

［25］Xian DeLiu，AeraJang，DongHunKim，et al.Effect of combination of chitosan coating and irradiation on physicochemical and functional properties of chicken egg during room-temperature storage［J］.Radiation Physics and Chemistry，2009，78(7-8):589-591.