超微細(xì)化草魚制備高鈣午餐魚肉罐頭及工藝優(yōu)化

楊森，涂宗財(cái),2,3*，王輝，胡月明

1(食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南昌大學(xué))，江西 南昌，330047) 2(國家大宗淡水魚加工技術(shù)研發(fā)分中心(江西師范大學(xué))，江西 南昌，330022) 3(江西師范大學(xué)，江西省淡水魚高值化利用工程技術(shù)研究中心，江西 南昌，330022)

近年來，隨著人民生活水平日益提高，人們越來越偏重于飲食的便捷化、營養(yǎng)化，但魚類烹飪工序繁雜，已經(jīng)逐漸跟不上時(shí)代的變化，不能滿足人民需求,而水產(chǎn)罐頭正是解決這一問題的途徑和方法。罐頭是在密封容器中經(jīng)過高溫高壓殺菌，因此能在室溫下保存較長時(shí)間，能夠適應(yīng)快節(jié)奏的生活[1-2]?，F(xiàn)今，市售水產(chǎn)罐頭多為油浸、調(diào)味、清蒸類，由于脂肪含量、鹽含量過高及魚骨魚刺的存在，會影響到兒童和老年人的身體健康[3]，開發(fā)新型水產(chǎn)罐頭成為當(dāng)務(wù)之急[4]。

我國現(xiàn)今淡水養(yǎng)殖產(chǎn)量巨大，由于淡水魚本身特性[5]以及我國現(xiàn)階段的貯藏和加工條件簡陋等問題，大部分以鮮銷為主，僅少量作為加工制品銷售。據(jù)2018年《中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》[6]中指出：2017年全年淡水產(chǎn)品加工率僅為18.36%。其中，魚腥味嚴(yán)重、魚骨魚刺多及凝膠性差[7]是制約我國淡水魚加工業(yè)發(fā)展的主要原因。魚骨生物學(xué)效價(jià)高：蛋白質(zhì)含量約為15%，含有豐富的鈣質(zhì)，且鈣磷比例合理，易被人體吸收，經(jīng)常食用可防止骨質(zhì)疏松[8-9]。除此之外，在淡水魚加工過程中產(chǎn)生約占加工量50%的魚鱗、魚皮、魚骨和魚內(nèi)臟等副產(chǎn)物，這類富含蛋白質(zhì)的資源如不能充分利用也是一種極大浪費(fèi)。

因此，本文研究內(nèi)容為將魚骨與魚肉整體進(jìn)行綜合利用，制作高鈣營養(yǎng)午餐魚肉罐頭。在提高淡水魚精深加工利用率的同時(shí)，既豐富午餐肉的營養(yǎng)價(jià)值、有效解決淡水魚腥味及魚骨魚刺問題，又能杜絕亞硝酸鈉的使用[10]，降低傳統(tǒng)午餐肉罐頭所帶來的致癌風(fēng)險(xiǎn)及高血壓、血栓等病癥的發(fā)生。本文基于響應(yīng)面優(yōu)化，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上選取對高鈣午餐魚肉罐頭風(fēng)味影響較大的幾個(gè)因素，探究制備工藝及優(yōu)化，為我國淡水魚的精深加工提供新的思路，有效減少淡水魚工業(yè)化生產(chǎn)中的廢棄物提供新的途徑和方法。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮草魚，購于南昌市鄱陽湖農(nóng)牧漁產(chǎn)業(yè)發(fā)展股份有限公司；雞肉、食用冰、淀粉、白胡椒粉、糖、鹽、味精、料酒，均為市售。

添加劑：大豆分離蛋白、蛋清粉、卡拉膠、復(fù)合磷酸鹽、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(glutamine transaminase，Tg酶)、D-異抗壞血酸鈉、紅曲紅均為食品級，廈門市頂味興業(yè)香料發(fā)展有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

去鱗機(jī)(HS)，河北省邢臺市恒異機(jī)械廠；采肉機(jī)(SZC-180)、斬拌機(jī)(ZBJ-40)、真空攪拌機(jī)、魚骨粉碎機(jī)、精濾機(jī)(SZJ)，廣州旭眾食品機(jī)械有限公司；骨泥磨(GNM)，廊坊市惠友機(jī)械公司；高壓滅菌鍋(YXQ- LS-100SII)，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；質(zhì)構(gòu)儀(TA.XT pLus)，英國Micro System公司；

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 帶骨魚糜制備工藝流程

1.3.2 午餐魚肉制備工藝流程[11]

1.3.3 操作要點(diǎn)[12-14]

(1)帶骨魚糜的制備

選用新鮮草魚清洗，然后去磷、頭、鰭、內(nèi)臟,對剖后過采肉機(jī)，剩下的魚骨、魚皮使用粉碎機(jī)粗粉碎，與魚糜混合后采用精濾機(jī)精濾。精濾后的帶骨魚糜經(jīng)骨泥磨細(xì)粉碎，同時(shí)加入一定比例冰水，過40目篩。再次調(diào)整骨泥磨研磨細(xì)度，進(jìn)行超微粉碎。整個(gè)粉碎過程保證溫度低于10 ℃。最后以過120目篩為標(biāo)準(zhǔn)?？偺砑颖繛槲绮腿庵苽渌杷康?0%[15-16]。

(2)肉糜斬拌

帶骨魚糜制備完成后，添加雞肉糜，進(jìn)行混合斬拌使物料均勻，再次加入食鹽進(jìn)行鹽拌，最后加入調(diào)味品及添加劑進(jìn)行調(diào)味斬拌。總斬拌時(shí)間為15 min，期間連續(xù)加入午餐魚肉制備所需水量的5%。以原輔料充分結(jié)合為標(biāo)準(zhǔn)，斬拌時(shí)溫度控制低于10 ℃。

(3)Tg酶活化

裝罐完成的罐頭，進(jìn)行50 ℃水浴30 min，使肉糜中的Tg酶完成活化[17]。

(4)殺菌

酶活化后的罐頭真空封口，121 ℃下高壓殺菌20 min。冷卻包裝入庫。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)是對高鈣午餐魚肉罐頭配方進(jìn)行探索以及工藝優(yōu)化，以感官評分和質(zhì)構(gòu)測定為指標(biāo)確定超微細(xì)化草魚整魚制備高鈣午餐魚肉風(fēng)味的最佳配方。

1.4.1 高鈣午餐魚肉罐頭配方

參照GB 28050—2011《預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》[18]確定高鈣午餐魚肉罐頭配方中的鈣含量(≥240 mg/100 g)。

1.4.2 單因素試驗(yàn)

影響午餐魚肉品質(zhì)的主要因素[19-20]有帶骨魚糜與雞肉糜質(zhì)量比、淀粉、大豆分離蛋白、卡拉膠、復(fù)合磷酸鹽、Tg酶的添加量、酶活時(shí)間等[21-22]，為了探究各因素對午餐魚肉的影響，設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)如下：

(1)帶骨魚糜與雞肉糜質(zhì)量比對產(chǎn)品的影響：9∶1；8∶2；7∶3；6∶4；5∶5。

(2)淀粉的添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對產(chǎn)品的影響：5.0%、6.0%、7.0%、 8.0%、9.0%。

(3)大豆分離蛋白的添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對產(chǎn)品的影響：1.0%、 1.5%、2.0%、2.5%、3.0%。

(4)卡拉膠的添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對產(chǎn)品的影響：0.2%、0.3%、 0.4%、0.5%、0.6%。

(5)復(fù)合磷酸鹽的添加量對產(chǎn)品的影響：0.10%、 0.15%、0.20%、0.25%、0.30%。

(6)Tg酶的添加量對產(chǎn)品的影響：0.2%、 0.4%、0.6%、0.8%、1.0%。

1.4.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以感官評分為響應(yīng)值，選擇對午餐魚肉感官評分影響較大的4個(gè)因素為自變量，進(jìn)行Box-Behnken中心組合的4因素3水平實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[23-25]，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析后得到的最佳工藝參數(shù)。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素及水平Table 1 Analytical factors and levels for response surface method

1.5 測定指標(biāo)與方法

1.5.1 質(zhì)構(gòu)測定

本次試驗(yàn)測定質(zhì)構(gòu)的指標(biāo)主要是：硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼度、回復(fù)性。在TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀上進(jìn)行測試，樣品切成2 cm×2 cm×2 cm的正方體，測定參數(shù)如下:P/50探頭，測前速度1 mm/s、測試速度1 mm/s、 測后速度1 mm/s，觸發(fā)力為5 g，測壓縮程度35%[26-28]。每樣品測定重復(fù)3次取平均值。

1.5.2 感官評價(jià)

參考蘆美麗[12]的方法，依據(jù)表2對午餐魚肉進(jìn)行感官評價(jià)，由10位評定人對樣品進(jìn)行打分，細(xì)化評分標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行百分制評分。

表2 午餐魚肉罐頭感官評定Table 2 Sensory evaluation of canned fish for lunch

1.5.3 產(chǎn)品理化檢驗(yàn)

高鈣午餐魚肉罐頭的主要檢測理化指標(biāo)如下：蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、鈉、鉛、砷、汞。參照國家食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)對以上指標(biāo)進(jìn)行檢測。

1.6 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次，采用Origin 9作圖，使用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

各單因素對于午餐魚肉感官評分的影響如圖1所示。由圖1-a可以看出，隨著帶骨魚糜質(zhì)量比的增加，午餐魚肉的去切面和感官總得分在8∶2時(shí)達(dá)到最大值。得出帶骨魚糜和雞肉糜最佳比為8∶2。同樣，可由圖1-b～圖1-f得到淀粉添加量8%，大豆分離蛋白添加量2%，卡拉膠添加量0.3%，復(fù)合磷酸鹽添加量0.25%，Tg酶添加量0.6%時(shí)午餐魚肉的去切面得分和感官總得分最大。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化

2.2.1 模型建立及顯著性檢驗(yàn)

通過以上單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取影響最大的4個(gè)因素(大豆分離蛋白、淀粉、復(fù)合磷酸鹽、Tg酶的添加量)進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，結(jié)果如表3所示。

a～f表示各單因素對于午餐魚肉的影響圖1 各單因素對午餐魚肉的影響Fig.1 Effects of single factors on lunch fish meat注：去切面感官評分是指去掉切面分值的感官評分，總分為85分。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Experimental design and results for response surface analysis

采用Design-Expert 8.0.6軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析結(jié)果得到的二次多項(xiàng)式回歸方程為：R=83.06+0.99A+1.07B-0.42C+0.43D+2.17AB-1.77AC-2.08AD-1.02BC-1.47BD+0.05CD-4.45A2-4.45B2-1.19C2-0.79D2。對回歸方程進(jìn)行方差分析，驗(yàn)證回歸模型及各參數(shù)顯著性，結(jié)果見表4。

表4 回歸模型方差Table 4 Analysis of variance of regression model

注：表中*為差異顯著(P<0.05)，**為差異極顯著(P<0.01)。

2.2.2 響應(yīng)面分析及優(yōu)化

使用Design-Expert 8.0.6做出響應(yīng)曲面圖及等高線圖，見圖2～圖4。

圖2 淀粉添加量分別與大豆分離蛋白添加量、復(fù)合磷酸鹽添加量及Tg酶添加量交互作用對感官評分的影響Fig.2 Effects of starch and soybean protein isolate, compound phosphate and Tg enzyme on sensory score

圖3 大豆分離蛋白添加量分別與復(fù)合磷酸鹽添加量、Tg酶添加量對于感官評分的影響Fig.3 Effects of soybean protein isolate, compound phosphates and Tg enzymes on sensory score

圖4 復(fù)合磷酸鹽添加量與Tg酶添加量交互作用對于感官評分的影響Fig.4 Effects of lompound phosphate and Tg enzyme addition on sensory score

圖2顯示了淀粉分別與大豆分離蛋白、復(fù)合磷酸鹽及Tg酶添加量的交互作用對于高鈣午餐魚肉罐頭的感官評分的影響。曲面較為陡峭，表明感官評分對于添加劑添加量的處理?xiàng)l件較為敏感，等高線為橢圓形，表明交互作用較為明顯。由圖2中可知，淀粉與大豆分離蛋白的添加量對于高鈣午餐魚肉的感官評分影響較大，淀粉與大豆分離蛋白、復(fù)合磷酸鹽及Tg酶之間具有交互作用。圖3中表示大豆分離蛋白分別與復(fù)合磷酸鹽及Tg酶交聯(lián)使用時(shí)的感官評分影響。由圖3可知，大豆分離蛋白與復(fù)合磷酸鹽、Tg酶交聯(lián)使用時(shí)，對于高鈣午餐魚肉的感官評定影響類似。由其等高線圖可知，彼此之間交互作用較為明顯。由圖4可得，Tg酶與復(fù)合磷酸鹽一起使用時(shí)，對產(chǎn)品感官評定影響較小且交互作用不明顯。

2.2.3 最優(yōu)工藝條件預(yù)測及驗(yàn)證

采用Design-Expert 8.0.6軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化預(yù)測及分析，得到高鈣午餐魚肉加工工藝的最佳工藝配方為淀粉添加量為8.66%，大豆分離蛋白添加量為2.28%，復(fù)合磷酸鹽添加量為0.20%，Tg酶添加量為0.50%。結(jié)合實(shí)際操作以及通過回歸模型驗(yàn)證：選取淀粉添加量8.00%，大豆分離蛋白添加量2.0%，復(fù)合磷酸鹽添加量0.20%，Tg酶添加量0.60%，測得午餐魚肉感官評分83.06，與模型值83.7較為接近，該模型較準(zhǔn)確。

2.3 各促凝劑添加量對于高鈣午餐魚肉品質(zhì)的影響

為了更全面地探尋促凝膠劑對于產(chǎn)品的影響，采用質(zhì)構(gòu)儀對響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行物性分析。對響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)中的高鈣午餐魚肉罐頭產(chǎn)品在質(zhì)構(gòu)儀上進(jìn)行物性分析，以期更加清楚地判斷淀粉、大豆分離蛋白、復(fù)合磷酸鹽及Tg酶對午餐魚肉罐頭的口感的機(jī)品質(zhì)的影響。由表5可以看出，隨著各影響因素的不斷變化，高鈣午餐魚肉罐頭的硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性及回復(fù)性均有不同程度的變化。

表5 淀粉、大豆分離蛋白、復(fù)合磷酸鹽、Tg酶添加量對于產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)及感官評分影響Table 5 Effects of starch, soybean protein isolate, compound phosphates and Tg enzyme additions on texture of products

在所有試驗(yàn)產(chǎn)品中，在感官評分最高值時(shí)的18號試驗(yàn)產(chǎn)品的各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)也居于前列，其中，彈性，內(nèi)聚性、咀嚼性及回復(fù)性均為最大值。有質(zhì)構(gòu)儀的各項(xiàng)物性指標(biāo)分析結(jié)合感官評價(jià)可以得出，在淀粉添加量為8%，大豆分離蛋白添加量為2.0%，復(fù)合磷酸鹽添加量為0.25%，Tg酶添加量為0.6%時(shí)，高鈣午餐魚肉罐頭的品質(zhì)及感官評分最佳。

2.4 高鈣午餐魚肉罐頭理化指標(biāo)

參考食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)對最終產(chǎn)品進(jìn)行各項(xiàng)理化指標(biāo)檢測，鈣含量為336 mg/100 g，達(dá)到國家高鈣標(biāo)準(zhǔn)，脂肪含量與市場上罐頭午餐肉相比較低，重金屬含量在國家允許安全范圍內(nèi)。檢測結(jié)果見表6。

表6 理化指標(biāo)檢測結(jié)果Table 6 Test results of physical and chemical indicators

3 結(jié)論

高鈣午餐魚肉罐頭的加工工藝主要與其凝膠程度有關(guān)，影響其感官評分的主要因素是促凝膠劑的添加使用。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)單因素試驗(yàn)、響應(yīng)面優(yōu)化分析結(jié)合質(zhì)構(gòu)和感官評分對產(chǎn)品進(jìn)行綜合評定。得到高鈣午餐魚肉的最佳配方工藝為淀粉添加量8.0%，大豆分離蛋白添加量2.0%，復(fù)合磷酸鹽添加量0.2%，Tg酶添加量0.6%。