逐級正交優(yōu)化復(fù)合海參調(diào)味料配方及加熱對其風(fēng)味的影響

步營，欒宏偉，呂月月，朱文慧*，李學(xué)鵬*，王玉亭，畢蕾

(1.渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 錦州 121013；2.榮成協(xié)匯食品股份有限公司，山東 榮成 246309；3.撫順獨鳳軒骨神生物技術(shù)股份有限公司，遼寧 撫順 113122)

海參是棘皮動物門海參綱生物的統(tǒng)稱，其體質(zhì)柔軟，部分海參體周圍長有疣足[1]。全球有記載的海參約有1100種，分布于全球各大洋，大多數(shù)海參進(jìn)行底棲生活[2]。遼寧地區(qū)的海參養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展比較早，屬于傳統(tǒng)的海參養(yǎng)殖基地。研究發(fā)現(xiàn)[3,4]，海參中不僅富含蛋白質(zhì)、人體必需的氨基酸以及各種微量元素、維生素等，而且含有許多生物活性物質(zhì)，如：海參多糖、膠原蛋白、海參皂苷、海參肽以及腦苷酯等，這些活性物質(zhì)在抗腫瘤、抗真菌、抗凝血、降血壓、降血脂和增強機體免疫功能等方面都有著良好的功效[5,6]。海參加工過程中大部分的蒸煮液依舊被作為廢液排放，也有學(xué)者對蒸煮液進(jìn)行了綜合加工，如曹榮等[7]制作了海參蒸煮液風(fēng)味調(diào)味料；孫榮雪等[8]制成營養(yǎng)型飲料。將海參蒸煮液全面進(jìn)行利用，制作成復(fù)合調(diào)味品，不僅極大地提高了海參的附加價值，而且降低了廢棄液的排放量，減小了環(huán)境污染，具有一定的環(huán)保意義。

隨著當(dāng)下我國生活節(jié)奏的加快與外賣等行業(yè)的崛起，調(diào)理食品得以迅速發(fā)展，復(fù)合調(diào)味料發(fā)展極具市場潛力，越來越多的消費者在口感上有了更大的追求[9]，本文將海參蒸煮液、濃縮蛤蜊汁、濃縮海帶汁等海洋提取液作為主要原料加工成復(fù)合調(diào)味料，并研究了加熱條件對復(fù)合調(diào)味料品質(zhì)的影響。為海參蒸煮液的綜合利用提供了切實可行的方案(健康型調(diào)味料)，對海參加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有一定的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

海參蒸煮液：大連深藍(lán)肽科技研發(fā)有限公司提供；濃縮蛤蜊汁、濃縮海帶汁：榮成協(xié)匯食品股份有限公司提供；食用鹽、酵母抽提物、味精、白砂糖、小麥面粉、黃原膠、變性淀粉：市售。

Pb-10 pH計 德國賽多利斯公司； PEN3電子鼻 德國Air Sense公司；Taste Sensing SA402B電子舌 日本Insent公司；JA4103電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；DK-8D恒溫水浴槽 上海一恒科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 海參蒸煮液復(fù)合調(diào)味品工藝流程

原料預(yù)處理→調(diào)配→混合攪拌→加熱反應(yīng)→包裝→封口→殺菌→冷卻→成品。

根據(jù)前期預(yù)試驗，取Brix4的海參蒸煮液，離心處理掉蒸煮液內(nèi)在加工時殘留的海參體壁等固形物，發(fā)酵脫腥后備用。

1.2.2 海參汁復(fù)合調(diào)味品配方的逐級正交優(yōu)化試驗方法

1.2.2.1 海參汁復(fù)合調(diào)味品主原料配方正交試驗設(shè)計

在前期預(yù)試驗基礎(chǔ)上，對影響海參汁復(fù)合調(diào)味品的主要因素，即海參蒸煮液的添加量(%)、濃縮蛤蜊汁的添加量(%)、海帶汁的添加量(%)，采用三因素三水平正交試驗設(shè)計，試驗因素水平設(shè)計見表1。以感官評價結(jié)果作為依據(jù)，優(yōu)化海參汁復(fù)合調(diào)味品主原料配方。

表1 主原料配方L9 (34) 試驗因素水平表

1.2.2.2 海參汁復(fù)合調(diào)味品的調(diào)味配方正交試驗設(shè)計

在前期預(yù)試驗的基礎(chǔ)上，選擇食用鹽添加量、白砂糖添加量、谷氨酸鈉添加量和酵母抽提物添加量進(jìn)行L9(34)正交試驗，試驗因素水平設(shè)計見表2。以感官評價結(jié)果作為依據(jù)，優(yōu)化海參汁復(fù)合調(diào)味品的調(diào)味配方。

1.2.2.3 穩(wěn)定性配方正交試驗設(shè)計

在前期預(yù)試驗的基礎(chǔ)上，選擇變性淀粉添加量、小麥面粉添加量和黃原膠添加量進(jìn)行L9(34)正交試驗，試驗因素水平設(shè)計見表3。以感官評價結(jié)果作為依據(jù)，優(yōu)化海參汁復(fù)合調(diào)味品穩(wěn)定性配方。

表3 穩(wěn)定性配方L9 (34) 試驗因素水平表

1.2.3 不同加熱時間對海參汁復(fù)合調(diào)味品風(fēng)味物質(zhì)的影響

按照正交試驗得到的最優(yōu)配方調(diào)配海參汁復(fù)合調(diào)味品，在(97.5±2.5) ℃下分別加熱反應(yīng)10，20，30，40，50，60，70，80 min，使用電子鼻和電子舌進(jìn)行分析，探究不同加熱時間對其風(fēng)味變化的影響。

1.2.3.1 電子鼻分析

樣品測定：取5 g左右的待測樣品裝入50 mL燒杯中，用保鮮膜封口，平衡10 min。在25 ℃環(huán)境中運用電子鼻傳感器對樣品進(jìn)行檢測。檢測時間120 s，進(jìn)樣流量和內(nèi)部流量均為300 mL/min，數(shù)據(jù)采集時間為90～95 s。每個樣品做3組平行試驗。根據(jù)樣品頂空揮發(fā)物通過傳感器的電阻值G與基準(zhǔn)氣體通過傳感器的電阻值G0的比值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和模式識別[10-12]。傳感器由10種金屬氧化物半導(dǎo)體型(metal oxide semiconductor，MOS)化學(xué)傳感元件組成，每型傳感元件對應(yīng)的主要敏感物質(zhì)見表4。

表4 化學(xué)傳感器及其對應(yīng)的敏感物質(zhì)類型

1.2.3.2 電子舌分析

樣品處理：將冷藏備用的樣品取5.0 mL溶于100 mL蒸餾水中均質(zhì)，10000 r/min離心10 min，取上清液備用。

將電子舌的傳感器和參比電極內(nèi)部充滿內(nèi)部液(3.3 mmol/L KCl+飽和氯化銀)，并分別將傳感器置于基準(zhǔn)溶液(30 mmol/L KCl+0.3 mmol/L酒石酸)、參比電極置于3.3 mmol/L KCl溶液中活化24 h。自檢后，在室溫下通過電子舌對每種樣品的苦味、苦味余味、澀味、澀味余味、咸味、鮮味和豐富度進(jìn)行分析[13]。每個樣品重復(fù)4次，保留3組穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，取平均值。

1.2.4 感官評定

感官檢驗是采用人自身器官的功能：例如味覺、嗅覺、視覺、觸覺等自身神經(jīng)反饋來檢驗食品的顏色、口味、氣味、組織狀態(tài)等。檢驗方式簡便，但具有一定的人為主觀性[14]，本試驗感官評定小組由食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生組成(4男6女)，年齡段在20～25歲，評定員評定每項樣品前后以純凈水漱口脫味，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。海參汁復(fù)合調(diào)味品感官評分表見表5。

表5 海參汁復(fù)合調(diào)味品感官評分表

2 結(jié)果分析

2.1 逐級正交試驗海參汁復(fù)合調(diào)味品配方的優(yōu)化

表6 海參汁復(fù)合調(diào)味品主原料配方正交試驗結(jié)果

綜合感官評分是對海參汁復(fù)合調(diào)味品的整體評價，客觀反映了產(chǎn)品的可接受度。由表6可知，影響海參汁復(fù)合調(diào)味品品質(zhì)的主配方中的因素主次為 A>B>C，即海參蒸煮液含量的高低對海參調(diào)味料的品質(zhì)影響最大，其次是濃縮蛤蜊汁含量，最后為海帶汁含量，最優(yōu)組合為A3B2C1。因此由正交設(shè)計試驗得出最優(yōu)主原料配方為海參蒸煮液50%，濃縮蛤蜊汁6%，海帶汁2%。

選擇食用鹽添加量、白砂糖添加量、谷氨酸鈉添加量和酵母抽提物添加量進(jìn)行L9(34)正交試驗，正交試驗結(jié)果分析見表7。

表7 調(diào)味配方正交試驗結(jié)果

由表7可知，影響海參調(diào)味料品質(zhì)的調(diào)味配方中的因素主次為 A>D>C>B，即食用鹽含量對海參汁復(fù)合調(diào)味品的品質(zhì)影響最大，其次是酵母抽提物與谷氨酸鈉的含量，最后為白砂糖的含量，最優(yōu)組合為A2B2C3D2。因此由正交設(shè)計試驗得出最優(yōu)配方為食用鹽14%，白砂糖6%，谷氨酸鈉1.5%，酵母抽提物0.4%。

在前期單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇變性淀粉添加量、小麥面粉添加量和黃原膠添加量進(jìn)行L9(34)正交試驗，正交試驗結(jié)果分析見表8。

表8 穩(wěn)定性配方正交試驗結(jié)果

由表8可知，影響海參汁復(fù)合調(diào)味品穩(wěn)定性的因素主次為C>B>A，即黃原膠含量對海參汁復(fù)合調(diào)味品的品質(zhì)影響最大，其次是變性淀粉的含量，最后為小麥面粉的含量，最優(yōu)組合為A2B1C2。因此由正交設(shè)計試驗所得出最優(yōu)配方為小麥面粉0.5%，變性淀粉3.8%，黃原膠0.04%。

2.2 不同加熱時間對海參汁復(fù)合調(diào)味品氣味的影響

復(fù)合調(diào)味料不同反應(yīng)時間的電子鼻分析雷達(dá)圖見圖1。

圖1 海參汁復(fù)合調(diào)味品電子鼻雷達(dá)圖

由圖1可知，對不同加熱時間的海參汁復(fù)合調(diào)味品做出比較，1，2，3，6，7，8，9號傳感器的響應(yīng)值變化較大，4，5，10號傳感器的響應(yīng)值變化小，相對不明顯，根據(jù)電子鼻檢測分析，不同加熱時間對海參汁復(fù)合調(diào)味品的芳香成分、氮氧化合物、氨類芳香成分、甲烷、硫化物、乙醇、有機硫化物有著較大的影響，對氫氣、烷烴芳香成分與烷烴的影響微弱。

不同加熱時間下海參汁復(fù)合調(diào)味品的氣味主成分分析見圖2。

圖2 不同加熱時間對海參汁復(fù)合調(diào)味品電子鼻PCA分析

PCA分析是將多變量線性轉(zhuǎn)換選出較少重要變量的一種多元統(tǒng)計分析方法，可進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維，在PCA圖上顯示主要的兩維圖，貢獻(xiàn)率越大，越能更好地反映樣品信息[15-17]。

圖2中每個橢圓形氣味區(qū)域表示在不同加熱時間下海參汁復(fù)合調(diào)味品的數(shù)據(jù)采集點，每個樣品的 3次不重復(fù)檢測形成一個獨立的族群，說明分析的重復(fù)性良好。經(jīng)分析得知，不同加熱時間的海參汁復(fù)合調(diào)味品風(fēng)味特征存在差異，主成分1(PC1)與主成分2(PC2)的貢獻(xiàn)率分別為94.16%與2.79%，總貢獻(xiàn)率達(dá)到96.95%，超過85%，說明所受干擾較小，代表了樣品的主要信息特征。一般認(rèn)為，距離原點越遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)點，其貢獻(xiàn)率越大[18-20]。根據(jù)PC2可以看出有著較好的單向趨勢，且各加熱時間的海參汁復(fù)合調(diào)味品PC2載荷因子差異性較大，各組數(shù)據(jù)在區(qū)域上無重疊，不同加熱時間的海參汁復(fù)合調(diào)味品之間風(fēng)味是互相獨立的，說明不同加熱時間的海參汁復(fù)合調(diào)味品可以在電子鼻的檢測分析下得到有效的區(qū)分。在PC1上可將樣品分為3個不同區(qū)域，其各區(qū)域間載荷距離都相對較遠(yuǎn)，說明在不同加熱時間下，海參汁復(fù)合調(diào)味品的風(fēng)味特征有著較大的區(qū)別。

2.3 不同加熱時間對海參汁復(fù)合調(diào)味品滋味的影響

不同加熱時間下的海參汁復(fù)合調(diào)味品的電子舌分析雷達(dá)圖見圖3。

圖3 不同加熱時間對海參汁復(fù)合調(diào)味品電子舌味覺雷達(dá)圖

由圖3可知，海參汁復(fù)合調(diào)味品的咸味、鮮味、苦回味的響應(yīng)值存在著差異，其咸味和鮮味的響應(yīng)值差異最大，其他味覺響應(yīng)值的檢測結(jié)果差異相對較小。

圖4 不同加熱時間下海參汁復(fù)合調(diào)味品電子舌味覺值

在不同加熱時間的海參汁復(fù)合調(diào)味品中，酸味的響應(yīng)值都非常低，不能被人體感受到[21]，故而樣品中的酸味可以忽略不計。由圖4可知，鮮味和咸味是海參汁復(fù)合調(diào)味品最為重要的味覺指標(biāo)。產(chǎn)品中檢測到的鮮味響應(yīng)值較強，且濃厚感也響應(yīng)明顯，有良好的滋味，這可能是因為樣品是以海參汁為主要原料，輔以蛤蜊汁、海帶汁等制成，說明該調(diào)味品可呈現(xiàn)很好的增鮮效果。所有樣品檢測到的澀味和澀味的回味的響應(yīng)值較低，不易被人體感知。不同加熱時間海參汁復(fù)合調(diào)味品樣品對應(yīng)的鮮味強度有較為明顯的差別。濃厚感(鮮味回味：代表了樣品滋味的持久性和豐富程度)與鮮味的變化規(guī)律相同。鮮味回味與鮮味物質(zhì)的絕對含量、種類以及無機離子含量相關(guān)[22-24]。產(chǎn)品中所檢測到的咸味響應(yīng)值均較高，咸味主要由Na+、K+等無機陽離子產(chǎn)生，它們的存在可以在一定程度上對纖維強度起到增強作用。在不同加熱時間下，70 min得到的樣品的鮮味和濃厚感的響應(yīng)值最高，且其苦味、澀味以及二者回味的響應(yīng)值最低，說明加熱70 min的樣品的口感最協(xié)調(diào)，可起到更好的增鮮效果。

圖5 不同加熱時間海參汁復(fù)合調(diào)味品電子舌PCA分析結(jié)果

由圖5可知，主成分1(PC1)與主成分2(PC2)的貢獻(xiàn)度分別為74.24%與17.03%，總貢獻(xiàn)率為91.27%>85%，說明兩個主成分內(nèi)涵蓋了樣品的大部分信息，隨著加熱時間的增長，數(shù)據(jù)點距離原點越來越遠(yuǎn)，但加熱10，30，50 min的樣品數(shù)據(jù)點重疊，說明其滋味相近[25]，區(qū)分度不好，而其他數(shù)據(jù)點區(qū)分明顯，說明加熱時間對海參汁復(fù)合調(diào)味品的滋味影響有相對區(qū)別。

3 結(jié)論

經(jīng)過逐級正交試驗得出海參汁復(fù)合調(diào)味品的最佳工藝配方為海參蒸煮液50%、蛤蜊汁濃縮液6%、海帶汁2%、食用鹽14%、酵母抽提物0.4%、谷氨酸鈉1.5%、白砂糖6%、小麥面粉0.5%、變性淀粉3.8%、黃原膠0.04%，以最佳工藝配方制作出的海參汁復(fù)合調(diào)味品顏色紅褐色，光亮，口感細(xì)膩，粘稠度良好，有海參的特殊香氣，口感醇厚，味道鮮美。還探究了不同加熱時間對最佳工藝配方制作出的海參汁復(fù)合調(diào)味品風(fēng)味的影響。根據(jù)電子鼻檢測分析，不同加熱時間對海參汁復(fù)合調(diào)味品的芳香成分、氮氧化合物、氨類芳香成分、甲烷、硫化物、乙醇、有機硫化物有著較大的影響，對氫氣、烷烴芳香成分與烷烴的影響微弱；且電子鼻PCA可以有效地區(qū)分在不同加熱時間下海參汁復(fù)合調(diào)味品的品質(zhì)變化。電子舌結(jié)果顯示：海參汁復(fù)合調(diào)味品的滋味主要由鮮味和咸味組成，在不同加熱時間下，加熱70 min時的產(chǎn)品口感優(yōu)良，鮮味突出，明顯優(yōu)于加熱其他時間的產(chǎn)品。綜合研究發(fā)現(xiàn)，加熱70 min可得到品質(zhì)良好的產(chǎn)品，為海參蒸煮液的綜合加工與利用提供了一定的參考。