響應(yīng)面法優(yōu)化開(kāi)發(fā)沙蠶罐頭食品

于曉琦，彭雪，霍彥銘，劉春娥*

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院（煙臺(tái) 264670）

沙蠶含高比例的鮮味氨基酸，肉質(zhì)脆嫩、味道鮮美，屬于優(yōu)質(zhì)海產(chǎn)蛋白源。在我國(guó)主要養(yǎng)殖的沙蠶品種中，含有8種人體必需氨基酸，有較高含量的多不飽和氨基酸、維生素E，另含礦物質(zhì)鐵、鈣，有助于改善我國(guó)傳統(tǒng)膳食結(jié)構(gòu)中鐵和鈣元素的缺乏，是高蛋白低脂肪、膳食營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的食品原料[1]。作為一種名貴的海味珍品，在我國(guó)南方素有將沙蠶作為一種海產(chǎn)美味而食用的傳統(tǒng)，而在北方并不常見(jiàn)，因而具有廣闊的市場(chǎng)前景。

近年來(lái)沙蠶的研究方向大多為沙蠶的培育和養(yǎng)殖方法[2]、沙蠶加工飼料[3]、沙蠶編碼基因及氨基酸序列的研究[4]、提取蛋白及其用途[5]、沙蠶毒素配制農(nóng)藥[6]等，而將沙蠶作為原料進(jìn)行食品加工的研究較少，現(xiàn)有的食用方式主要將沙蠶干制磨粉作為輔料添加[7-9]。鑒于罐頭食品具有保留原料營(yíng)養(yǎng)、便于攜帶、開(kāi)罐即食等特點(diǎn)，從軟包裝食品[10]出發(fā)，開(kāi)發(fā)沙蠶軟罐食品的加工工藝，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化工藝參數(shù)，為沙蠶食品的進(jìn)一步研發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和研究材料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活沙蠶（威海小石島養(yǎng)殖地）；食鹽、油、料酒、味精、砂糖、食鹽、五香粉、姜粉等（煙臺(tái)萊山區(qū)三笑超市）；真空封口機(jī)（SH13V-AZ550，九陽(yáng)股份有限公司）。

1.2 工藝流程

原料處理。將沙蠶清洗干凈，用剪刀去頭去尾去除內(nèi)臟，切成2～4 cm的小段。

鹽漬。將處理后的沙蠶放入120 mL 1%鹽水中。鹽漬后用清水漂洗1次，瀝水。

預(yù)煮。沙蠶放80～100 ℃的熱水中漂燙10～15 s撈出。

油炸。油熱后放入電磁鍋內(nèi)補(bǔ)充油溫3 min，炸至沙蠶有堅(jiān)實(shí)感，呈黃色或黃褐色為宜，油炸時(shí)要勤翻動(dòng)，防止炸糊或炸不透，并及時(shí)清除鍋中碎渣。

調(diào)味汁配比。按照水100 mL、料酒15 mL、味精0.5～2.5 g、砂糖6～18 g、食鹽5～11 g、五香粉0.1～0.5 g、姜粉0～0.4 g配調(diào)味汁，香料與水在鍋內(nèi)加熱微沸1 min，過(guò)濾，備用。

澆汁。將調(diào)味汁倒在油炸后的沙蠶上，充分混合。

裝罐。使用真空封口機(jī)裝罐，注意內(nèi)容物不要過(guò)大，封口必須嚴(yán)密。具體情況可根據(jù)羅麗純[11]的軟罐頭封口質(zhì)量進(jìn)行分析。

1.3 產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)

按照GB/T 10221—2012《感官分析術(shù)語(yǔ)》[12]設(shè)計(jì)感官評(píng)分表（表1）。由3名人員組成測(cè)評(píng)小組，對(duì)沙蠶軟罐食品進(jìn)行感官評(píng)定，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)涉及口感、風(fēng)味和外觀3個(gè)方面，分別占40%，30%和30%。參照表1的標(biāo)準(zhǔn)按照100分制進(jìn)行打分，將3名參評(píng)人員所打分?jǐn)?shù)的算術(shù)平均數(shù)作為最終得分。

表1 感官評(píng)價(jià)表

1.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取味精添加量、砂糖添加量、食鹽添加量、五香粉添加量、姜粉添加量為單因素，設(shè)置5組單因素試驗(yàn)，每組因素5個(gè)水平，分別為：味精添加量0，0.5，1.0，1.5和2.0 g；砂糖添加量6，9，12，15和18 g；食鹽添加量7，8，9，10和11 g；五香粉添加量0.1，0.2，0.3，0.4和0.5 g；姜粉添加量0，0.1，0.2，0.3和0.4 g。單因素為變量時(shí)，其他因素固定取值為味精添加量1 g、砂糖添加量9 g、食鹽添加量7 g、五香粉添加量0.3 g、姜粉添加量0.2 g。按照1.2和1.3的加工流程進(jìn)行感官評(píng)定，通過(guò)對(duì)各單因素綜合分析得出各單因素最佳水平，并對(duì)各個(gè)因素水平進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

將單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1（a）可以看出：隨著味精添加量增加，沙蠶罐頭的品質(zhì)得到改善，味精添加量1.5 g時(shí)，此時(shí)沙蠶罐頭的口感最好，整體品質(zhì)最高，但味精添加量超過(guò)1.5 g時(shí)，味精味過(guò)重，掩蓋其他香辛料的風(fēng)味，因此口感逐漸變差。砂糖有去腥提鮮、改善肉質(zhì)的作用，圖1（b）中其最佳添加量為15 g，添加過(guò)量會(huì)使香甜變得甜膩，因此砂糖添加量15 g時(shí)沙蠶罐頭的品質(zhì)較高，可作為后續(xù)試驗(yàn)的依據(jù)。吳浩然等[13]的風(fēng)味蟹肉醬工藝配方同樣選擇白砂糖的添加量進(jìn)行優(yōu)化，確定白砂糖添加量6.31%可以降低咸味，同時(shí)具有提鮮效果。食鹽對(duì)于沙蠶罐頭品質(zhì)同樣有很大的影響。詹飛麗等[14]在食鹽對(duì)肉制品風(fēng)味影響及降鹽技術(shù)研究進(jìn)展中指出，食鹽有助于風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生，提升口感，添加食鹽可以增加肉制品的保水能力[15-16]，這也是試驗(yàn)中沙蠶保證脆感而不干柴的原因。由圖1（c）可見(jiàn)：食鹽最佳添加量9 g，繼續(xù)添加會(huì)導(dǎo)致沙蠶罐頭過(guò)咸。五香粉最佳添加量為0.3 g（圖1d），姜粉最佳添加量在0.2～0.3 g（圖1e），五香粉和姜粉添加量對(duì)沙蠶罐頭影響較小。

圖1 單因素試驗(yàn)對(duì)沙蠶罐頭品質(zhì)的影響

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)

調(diào)味配方里香辛料五香粉和姜粉的添加量極少，而調(diào)味料味精、砂糖和食鹽的添加量較多，并且在單因素試驗(yàn)中對(duì)于產(chǎn)品口感的影響較大，因此選取味精添加量（g）、砂糖添加量（g）和食鹽添加量（g）3個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，以感官評(píng)分作為響應(yīng)值，優(yōu)化軟罐沙蠶罐頭的調(diào)味料最佳添加量，其因素水平見(jiàn)表2。根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)，進(jìn)行的17組響應(yīng)面試驗(yàn)及數(shù)據(jù)，具體見(jiàn)表3。

表2 因素水平表 單位：g

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)及數(shù)據(jù)表

2.2.2 響應(yīng)面數(shù)學(xué)模型的建立

利用Design-Expert 8.0.6軟件得到以感官評(píng)分為目標(biāo)函數(shù)的多項(xiàng)回歸方程：Y=96.2-0.25A+0.13B+0.38C-1.25AB-0.25AC+BC-3.1A2-3.85B2-4.85C2。

2.2.3 回歸模型方差分析

分析表4結(jié)果可知：試驗(yàn)選用的模型極顯著（p＜0.01）。由p值可以看出：各因素對(duì)沙蠶軟罐食品的評(píng)分影響為C＞A＞B。相關(guān)系數(shù)R2=0.971 1，表示模型擬合程度良好，R2adj=0.933 9，說(shuō)明試驗(yàn)誤差小，該模型可用于對(duì)沙蠶軟罐食品的感官進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

表4 方差分析表

2.2.4 感官評(píng)定的響應(yīng)面結(jié)果

多元二次回歸模型方程可以通過(guò)A、B、C這3個(gè)變量所構(gòu)成的三維曲面圖來(lái)直觀表示，并說(shuō)明每個(gè)變量的響應(yīng)和試驗(yàn)水平之間的相互作用[17-19]。味精添加量、砂糖添加量、食鹽添加量之間的交互作用對(duì)沙蠶罐頭感官評(píng)分的影響如圖2～圖4所示。響應(yīng)面坡度越陡，等高線呈橢圓形，說(shuō)明該因素對(duì)沙蠶罐頭感官評(píng)分的影響越大；相反坡度越平緩，等高線呈圓形，說(shuō)明該因素對(duì)沙蠶罐頭感官評(píng)分的影響越小。在交互項(xiàng)對(duì)感官評(píng)分影響的圖中，味精添加量與砂糖添加量的交互作用最為明顯，這與方差分析的結(jié)果一致。

圖2 味精添加量和食鹽添加量交互作用對(duì)沙蠶罐頭品質(zhì)的影響

圖4 砂糖添加量和味精添加量交互作用對(duì)沙蠶罐頭品質(zhì)的影響

從圖2可以看出：味精添加量不變時(shí)，食鹽添加量逐漸增加有助于呈味作用的發(fā)揮，沙蠶罐頭的口感呈上升狀態(tài)，食鹽添加量過(guò)多，罐頭過(guò)咸，罐頭的口感會(huì)因此下降；食鹽添加量不變時(shí)，隨著味精添加量逐漸增加，沙蠶罐頭的口感先上升后下降，這是由于味精發(fā)揮呈鮮效果，增加產(chǎn)品的風(fēng)味物質(zhì)，與食鹽形成鮮咸基礎(chǔ)味[20]，但味精添加過(guò)多反而因料味過(guò)重口感逐漸下降。由圖3可見(jiàn)：食鹽添加量不變時(shí)，添加適量白砂糖，使其與食鹽添加量達(dá)到適當(dāng)比例，可在味覺(jué)上起到一定協(xié)同效應(yīng)，去腥提鮮，給予罐頭香甜感，增加食欲，因此口感上升，其添加過(guò)量時(shí)過(guò)于甜膩，口感逐漸下降；砂糖添加量不變時(shí)，食鹽添加在甜味上增加了咸香，但添加過(guò)量會(huì)致罐頭過(guò)咸，沙蠶罐頭的口感先上升后下降。由圖4可見(jiàn)：味精添加量不變時(shí)，隨著砂糖的添加，沙蠶罐頭的口感先上升后下降；砂糖添加量不變時(shí)，隨著味精添加量增加，沙蠶罐頭的口感先升后降。

圖3 食鹽添加量和砂糖添加量交互作用對(duì)沙蠶罐頭品質(zhì)的影響

根據(jù)上述模擬二次多項(xiàng)回歸模型，設(shè)置最大響應(yīng)值，得到最佳的制備工藝：味精添加量1.48 g、砂糖添加量15.09 g、食鹽添加量9.04 g，此時(shí)感官評(píng)分為96.22分。葉琳弘等[21]的即食菲律賓蛤仔休閑食品，也對(duì)味精、砂糖、食鹽等添加量采用正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，得到食鹽添加量5%、味精添加量2.0%、白砂糖添加量8%的最佳配方，因素影響為砂糖添加量＞食鹽添加量＞味精添加量，這與試驗(yàn)結(jié)果結(jié)論一致。畢軍華等[22]的蝦油調(diào)味汁研究確定的最佳配方為味精添加量10%、白砂糖添加量8%、食鹽添加量2%，味精添加量相對(duì)較高，可能原因是其產(chǎn)品是對(duì)鮮味要求較高的調(diào)味汁，味精與食鹽呈味強(qiáng)度的平衡也受其他調(diào)味料的影響[23]。

2.2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

為確定模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，按照得到的最佳制備工藝（味精添加量1.48 g、砂糖添加量15.09 g和食鹽添加量9.04 g）進(jìn)行罐頭制作，綜合感官評(píng)分為98分，高于單因素試驗(yàn)及模擬優(yōu)化方案中的感官評(píng)分。

3 結(jié)論

以沙蠶、調(diào)味汁為主要原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)確定沙蠶軟罐食品的最佳制備工藝參數(shù)：味精添加量1.48 g、砂糖添加量15.09 g、食鹽添加量9.04 g，在此條件下制作的沙蠶軟罐食品其調(diào)味汁口感咸香不失甜味，沙蠶具有薄脆感。試驗(yàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化，主要集中在料汁組成，在今后的研究中，可以根據(jù)不同地區(qū)人群的口味需求，對(duì)部分調(diào)味料進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，研究多種口味沙蠶罐頭。