超高壓工藝優(yōu)化及其對即食金鯧魚質(zhì)構的影響

王安琪，黃睿，胡曉蘋，*，張偉敏，馮愛國，劉榮峰，馬延鵬

（1.海南大學食品學院，海南?？?70228；2.海南翔泰漁業(yè)股份有限公司，海南澄邁571924）

超高壓工藝優(yōu)化及其對即食金鯧魚質(zhì)構的影響

王安琪1，黃睿1，胡曉蘋1，*，張偉敏1，馮愛國1，劉榮峰2，馬延鵬2

（1.海南大學食品學院，海南?？?70228；2.海南翔泰漁業(yè)股份有限公司，海南澄邁571924）

以金鯧魚為原料，采用真空滲透腌制，再經(jīng)油炸、微波快速脫水處理，并經(jīng)真空包裝后采用超高壓滅菌處理，研制半干即食金鯧魚。本研究在超高壓壓力、保壓時間及協(xié)同溫度3個單因素實驗基礎上，采用Box-Behnken設計通過響應面分析，對超高壓的滅菌條件進行優(yōu)化，并且，測定了經(jīng)超高壓處理后的半干即食金鯧魚質(zhì)構特性。結果表明：在壓強430MPa、保壓時間20min、處理溫度30℃的條件下，樣品的菌落總數(shù)對數(shù)由初始4.176 lg CFU/g降低至2.263 7 lg CFU/g，殺菌效果顯著，可達到水產(chǎn)制品的食品安全國標要求。此外，隨著處理壓力增大，樣品的剪切力、硬度、回復性、彈性和咀嚼性等各項質(zhì)構指標均呈上升趨勢，且顯著高于傳統(tǒng)熱殺菌（高壓蒸汽滅菌、巴氏滅菌）樣品的各指標。

超高壓；響應面；質(zhì)構特性

金鯧魚（Trachinotusovatus）學名卵形鯧鲹，屬硬骨魚綱，鱸形目，鯵科，鯧鲹屬，是南方沿海名貴海產(chǎn)經(jīng)濟魚類之一，其肉質(zhì)細嫩鮮美，富含蛋白質(zhì)且氨基酸組成合理，此外，富含各種維生素，具有很高的營養(yǎng)價值。目前，國內(nèi)外市場以其凍全魚、凍魚片形式居多，深加工即食產(chǎn)品較少，僅有魚仔的干魚片等少數(shù)幾個產(chǎn)品。本研究旨在開發(fā)健康低鹽、風味優(yōu)良且方便即食的金鯧魚產(chǎn)品，以提升金鯧魚深加工技術，解決目前金鯧魚產(chǎn)品單一且附加值低的缺陷。

超高壓技術（Ultra-high Pressure Processing，UHPP）是指將食品原料包裝后密封于超高壓容器中，以水或其他流體（如食用油、甘油、油與水的乳液等）作為壓力傳遞介質(zhì)，在100MPa～1 000MPa的靜態(tài)高壓和適當溫度下處理一段時間[1]，以達到殺菌、滅酶、保藏和組織改性目的的新型食品加工技術。它是一項非熱加工技術，在保證食品微生物方面安全的同時，能最大限度地保持食品原有的風味、質(zhì)構以及生理活性物質(zhì)[2]。

目前，日、美、德、英、法等國在超高壓食品加工方面處于國際領先地位，對超高壓食品展開了廣泛研究并取得豐碩成果[3-7]。我國的相關研究多始于21世紀，主要集中于果蔬、飲料等方面[8-9]，在肉制品加工領域研究也有相關研究[10-11]。本研究調(diào)制出半干即食金鯧魚產(chǎn)品，并采用超高壓滅菌技術，探討超高壓處理對半干即食金鯧魚制品的滅菌效果和質(zhì)構的影響。

1材料與方法

1.1材料與試劑

金鯧魚：深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖金鯧魚（500 g左右）；生姜、調(diào)味料、醬油、食用植物油：市售；老村長白酒（45%）、韓國真露清（20%）：購于海口南國超市；山蘭酒（12%）：購于海南仙昌酒業(yè)有限公司；無水碳酸鈉（分析純）：廣州化學試劑廠。

1.2儀器與設備

SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵：鞏義市子華儀器有限公司；YZ-3032-BX2多功能油炸鍋：廣東容聲電器股份有限公司；MC-PF18C電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；NN-GS597M微波爐：上海松下微波爐有限公司；超高壓實驗機：天津華泰森淼超高壓設備有限公司；TA.XT plus質(zhì)構儀：英國StableMicro System公司。

1.3方法

1.3.1半干即食金鯧魚制作工藝流程

凍全魚解凍→去頭、去鰭、去內(nèi)臟，清洗→切塊（約3 cm×2 cm×1 cm）→脫腥→一次微波干燥→真空滲透→油炸→二次微波干燥→冷卻→真空密封包裝→超高壓滅菌

1.3.2半干即食金鯧魚滅菌處理

1.3.2.1超高壓單因素試驗

在預試驗基礎上，確定壓強、保壓時間、溫度3個單因素，并且各單因素水平數(shù)如下：壓強300、400、500、600MPa，保壓時間分別為5、10、15、20min，溫度分別為10、20、30、40℃。

1.3.2.2超高壓響應面試驗設計

根據(jù)單因素試驗結果，選取壓強（A）、保壓時間（B）、溫度（C）作為主要影響因素，進行超高壓滅菌條件優(yōu)化，采用Box-Behnken Design（BBD）中心組合設計方法，以菌落總數(shù)的對數(shù)（Y）為評價指標（響應值），響應分析超高壓處理半干即食金鯧魚的工藝參數(shù)。因素水平表見表1。

表1 超高壓滅菌響應面分析因素水平表Table1 Factorsand levelsof response surfaceanalysisabout HPP sterilization

1.3.2.3常規(guī)熱滅菌

對半干即食金鯧魚樣品分別采用巴氏滅菌（82℃水浴加熱，16min）和高壓蒸汽滅菌（121℃，15min），作為超高壓滅菌效果的陽性對照。

1.3.3不同滅菌條件處理半干即食金鯧魚的微生物檢測

微生物檢測方法見表2。

表2 微生物檢測方法Table2 M icrobiologicalassaymethod

1.3.4不同滅菌條件處理半干即食金鯧魚的質(zhì)構特性

1.3.4.1剪切力測定

使用HDP/BS型號的質(zhì)構儀探頭，測前速度2mm/s，測試速度1mm/s，測后速度10mm/s，位移15mm，觸發(fā)力20 g，觸發(fā)類型為自動，數(shù)據(jù)采集速率200.00 pps。每組樣品平行測定3次。

1.3.4.2全質(zhì)構分析（Texture Profile Analysis，TPA）

使用P/36R型號的質(zhì)構儀探頭，測前速度2mm/s，測試速度1mm/s，測后速度1mm/s，探頭兩次測定時間間隔5 s，壓縮比75%，觸發(fā)力20g，觸發(fā)類型為自動，數(shù)據(jù)采集速率200.00 pps。每組樣品平行測定3次。

1.3.4.3感官品評

對不同滅菌條件處理的半干即食金鯧魚樣品的質(zhì)構進行感官評定，依據(jù)口感優(yōu)劣排序，評定人員由8名食品專業(yè)人員組成。

1.4數(shù)據(jù)分析

所有試驗均進行3次重復，所得數(shù)據(jù)以平均值±標準差（means±S.D.）的形式表示。單因素試驗結果采用SPSS 22進行方差分析（ANOVA）、多重比較（Duncan法），顯著性水平α=0.05；通過Design-Expert8.0軟件進行響應面試驗的設計、分析與優(yōu)化。

2結果與分析

2.1微生物檢測結果

各樣品有8項指標結果相同，均未超過國家、出口以及行業(yè)標準要求限值，如表3。菌落總數(shù)（TPC）的國家標準為＜105CFU/g，各樣品該指標差異較大，因此，響應面分析中以TPC的對數(shù)值為響應值（Y）即可。微生物檢測結果見表3。

表3 微生物檢測結果Table3 M icrobiological test results

2.2超高壓滅菌工藝單因素試驗結果

2.2.1壓力對半干即食金鯧魚菌落總數(shù)的影響

壓力對半干即食金鯧魚菌落總數(shù)的影響見圖1。

圖1 不同處理壓力對菌落總數(shù)的影響Fig.1 Theeffectofdifferent pressureon totalplate count

由圖1可知，在20℃、保壓15min的條件下，隨著壓力的增大，菌落總數(shù)先急劇減少后趨于平穩(wěn)，500MPa和600MPa條件下無顯著差異。高壓會破壞細菌的細胞膜結構，使其內(nèi)容物溢出、酶被破壞，從而殺滅細菌，但由于存在一些革蘭氏陽性的耐壓菌，滅菌處理后樣品中總會有少量細菌殘留[13]。未經(jīng)滅菌處理樣品的菌落總數(shù)為4.176 lgCFU/g，而經(jīng)500MPa超高壓處理后的菌落總數(shù)為2.17 lg CFU/g，這與袁龍等[13]研究結果相似。綜合考慮超高壓設備成本，選擇500MPa為壓強中心水平。

2.2.2保壓時間對半干即食金鯧魚菌落總數(shù)的影響

保壓時間對半干即食金鯧魚菌落總數(shù)的影響見圖2。

圖2 不同保壓時間對菌落總數(shù)的影響Fig.2 Theeffectofdifferent pressure-holding tim eon totalplate count

由圖2可知，500MPa、20℃條件下，保壓時間延長菌落總數(shù)逐漸降低，15min后，增加保壓時間菌落總數(shù)并不顯著減少。從實際生產(chǎn)考慮，選擇15min為保壓時間的中心水平。

2.2.3溫度對半干即食金鯧魚菌落總數(shù)的影響

溫度對半干即食金鯧魚菌落總數(shù)的影響見圖3。

由圖3可知，500MPa、保壓15min條件下，隨處理溫度升高菌落總數(shù)有降低趨勢，10℃與40℃處理的有顯著差異，但10℃、20℃及30℃間菌落總數(shù)無顯著差異。從實際生產(chǎn)考慮，選20℃為溫度的中心水平。

圖3 不同溫度對菌落總數(shù)的影響Fig.3 Theeffectof different temperatureon totalplate count

2.3超高壓滅菌工藝響應面優(yōu)化結果

2.3.1 Box-Behnken Design（BBD）中心組合設計及結果

對表3數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合分析，建立多元回歸模型，獲得菌落總數(shù)（Y）對處理壓強（A）、保壓時間（B）及處理溫度（C）的非編碼二次多項回歸模型方程：Y=9.811-0.019 6A-0.235B-3.629×10-3C+1.14×10-4AB+ 1.725×10-6AC+3.95×10-5BC+1.535×10-5A2+4.683×10-3B2-8.725×10-6C2。試驗設計及結果見表4。

表4 超高壓滅菌響應面試驗設計及結果Table 4 Thedesign and resultsof response surfaceexperiment for HPP sterilization

2.3.2回歸模型的方差分析

F檢驗反映了各因素對響應值的影響是否顯著及模型的有效性。由表4可見，回歸模型顯著（P值＜0.000 1）；A、B、C、AB、A2、B2是菌落總數(shù)的顯著影響因素，AC、BC、C2不是顯著影響因素。根據(jù)F值大小排序，可知對殺菌效果的影響：A（壓強）＞B（保壓時間）＞C（溫度），這與袁龍等[15]的研究結果一致。此外，模型的相關系數(shù)R2=99.82%，變異系數(shù)為0.69%（＜15%），表明模型擬合實驗結果相關度高；信噪比=72.4＞4，所受干擾小，即此模型可用于預測分析[14]。方差分析表見表5。

表5 響應面回歸模型方差分析表Table5 Analysisof variance for regression equation of response surface

2.3.3交互效應分析

曲面形狀可用于判斷交互作用對響應值影響的顯著性，曲面越陡說明交互作用越顯著。分析結果見圖4、圖5、圖6。由圖4～圖6可見，壓力與保壓時間的交互作用是顯著性影響因素，而壓力與溫度及溫度與保壓時間的交互作用不是顯著性影響因素。

通過Design-Expert軟件的最優(yōu)化功能，綜合考慮滅菌效果和加工成本，最終選取壓力430MPa、保壓時間20min、溫度30℃為最優(yōu)化超高壓處理參數(shù)。

2.3.4驗證實驗

為檢驗模型的可靠性，利用模型對結果進行預測，實驗值與預測值的相關系數(shù)為0.997 8，說明模型具有很好的預測能力，能較為準確地預測滅菌效果。

圖4 壓力和保壓時間交互作用對菌落總數(shù)的影響Fig.4 Theeffectof interactionsof pressureand holding-timeon totalplate count

圖5 壓力與溫度交互作用對菌落總數(shù)的影響Fig.5 Theeffectof interactionsof pressureand temperatureon totalplate count

圖6 保壓時間與溫度交互作用對菌落總數(shù)的影響Fig.6 Theeffectof interactionsofholding-tim eand tem perature on totalplate count

經(jīng)檢測響應面分析得到的最優(yōu)超高壓工藝下制備的半干即食金鯧魚制品的菌落總數(shù)數(shù)量級為2.263 7，接近模型預測值（2.284 5）。說明回歸方程與實際情況擬合良好，響應面分析所得的優(yōu)化模型可靠，具有實用價值。

此外，與傳統(tǒng)熱滅菌的效果對比發(fā)現(xiàn)：超高壓處理的滅菌效果介于巴氏滅菌和高壓蒸汽滅菌之間，且相比于巴氏滅菌的菌落總數(shù)有顯著性減少，與張隱等研究結果一致[16]。

2.4不同滅菌條件下處理半干即食金鯧魚的質(zhì)構特性

2.4.1剪切力變化

不同超高壓壓力對剪切力的影響見圖7。不同處理方式對剪切力的影響見圖8。

圖7 不同超高壓壓力對剪切力的影響Fig.7 Theeffectof differenthigh pressureon firmness

圖8 不同處理方式對剪切力的影響Fig.8 Theeffectof different processingm ethodson firmness

由圖7可知，隨著超高壓壓力的增大，樣品的剪切力值逐步上升后稍有下降，且所有處理組樣品的剪切力值均高于空白對照組（未經(jīng)滅菌處理），即經(jīng)超高壓處理后樣品的嫩度降低。430、500MPa以及600MPa的壓力條件下處理樣品后，測得剪切力無顯著差異。超高壓導致剪切力值上升是由于壓力的作用使得魚肉的肌動球蛋白變性、分子聚集，致使魚肉硬度增大；600MPa作用時，樣品的剪切力值出現(xiàn)下降，可能是由于過高的壓力導致蛋白質(zhì)結構破裂，肉質(zhì)嫩化[18]。此外，由圖8可知，傳統(tǒng)熱滅菌處理會顯著降低樣品的剪切力值，而經(jīng)HPP處理，樣品剪切力會顯著增加。

2.4.2 TPA特性

不同超高壓壓力處理下樣品TPA特性見表6。不同處理方式下樣品TPA的特性見表7。

對照組由表6可知，經(jīng)超高壓處理的樣品與未經(jīng)超高壓處理的對照樣相比，樣品的硬度均有顯著提高，可能是由于高壓促進了分子間二硫鍵的形成，從而形成高分子的多肽，導致硬度升高[17-18]；樣品的咀嚼性有顯著提升，可能是由于高壓使蛋白質(zhì)分子間交聯(lián)，形成了堅實的凝聚網(wǎng)絡而導致咀嚼性顯著增強[19-21]。在430、500MPa及600MPa條件下處理的樣品，硬度、回復性和彈性均無顯著差異。

表6 不同超高壓壓力處理下樣品TPA特性Table6 The characteristicsof TPA under differenthigh p ressure processing

表7 不同處理方式下樣品TPA的特性Table7 The characteristicsof TPA under different processingmethods

由表7可知，經(jīng)巴氏滅菌或高壓蒸汽滅菌處理，樣品硬度與咀嚼性相比于未處理樣均有顯著降低，但兩種熱殺菌方法間無顯著性差異。這可能是由于熱殺菌促使即食金鯧魚中膠原蛋白等蛋白質(zhì)溶出，降低了樣品的凝膠特性，從而使樣品硬度和咀嚼性降低[22-24]，HPP處理樣品則顯著提高了樣品的硬度和咀嚼性。

2.4.3感官分析

在不同超高壓壓力條件下處理的樣品中，430、500、600MPa處理的樣品，咀嚼性好、硬度適中、口感佳、質(zhì)地優(yōu)良；而未經(jīng)超高壓處理樣、300、400MPa處理的樣品則咀嚼性較差、偏軟、口感欠佳。

在不同滅菌方式下處理的樣品中，經(jīng)傳統(tǒng)熱滅菌的樣品，肉質(zhì)松軟、嚼勁不足、口感不佳；而經(jīng)較高壓力處理的樣品則硬度適中、咀嚼性好、口感佳。

3結論

通過單因素試驗和響應面優(yōu)化分析，得出超高壓處理半干即食金鯧魚的最優(yōu)工藝條件為：壓強430MPa、保壓時間20min、溫度30℃。在此處理條件下，半干即食金鯧魚的菌落總數(shù)對數(shù)可由未處理狀態(tài)的4.176 lg CFU/g減少至2.2637 lg CFU/g，滅菌效果顯著。并且與傳統(tǒng)熱滅菌相比，經(jīng)超高壓處理的樣品的剪切力、硬度、回復性、彈性和咀嚼性等各項質(zhì)構指標都有顯著提高，半干即食金鯧魚的質(zhì)構特性得到了提升。此最優(yōu)超高壓滅菌條件下生產(chǎn)的半干即食金鯧魚制品營養(yǎng)豐富，咀嚼性好、口感佳，具有良好的市場前景。

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Optim ization of High Pressure Processing and Its Effect on the Texture of Product of Golden Pompano

WANGAn-qi1，HUANGRui1，HUXiao-ping1，*，ZHANGWei-min1，F(xiàn)ENGAi-guo1，LIURong-feng2，MA Yan-peng2
（1.Collegeof Food Scienceand Technology，Hainan University，Haikou 570228，Hainan，China；2.Hainan XiangtaiFishery Co.，Ltd.，Chengmai571924，Hainan，China）

Golden pompano used as rawmaterial，semi-dry ready-to-eatproductofgolden pompanowas prepared by vacuum infiltration，rapid dehydrationwith frying andmicrowave，and vacuum packaging followed by sterilization with ultra high pressure processing（HPP）.In this study，response surface analysis with Box-Behnken design was used and the sterilization conditions were optimized on the basis of single factor experiments，including pressure，treatment time and temperature.In addition，the texture properties of the product weremeasured.The results showed under the conditions of430MPa for 20min at30℃，the total plate count wassignificantly reduced from 4.176 lg CFU/g to 2.2637 lg CFU/g，and reached the safety standard for aquatic products.Moreover，the firmness，hardness，resilience，springiness and chewiness displayed the rising trend with the increasing ofpressure and were significantly higher than those of the samplessterilized by high pressure steam sterilization and pasteurization.

high pressureprocessing；responsesurfaceanalysis；texturecharacteristics

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.05.026

2016-06-13

海南省產(chǎn)學研一體化專項項目（CXY20140008）

王安琪（1996—），女（漢），本科生，食品質(zhì)量與安全專業(yè)。

*通信作者：胡曉蘋（1978—），女，副教授，博士，研究方向：海產(chǎn)品深加工研究及產(chǎn)品推廣。