海南魚茶發(fā)酵工藝優(yōu)化及品質(zhì)分析

張大為，張 潔*，CHEN YAOXIAN，田永航，王和飛

（海南熱帶海洋學(xué)院 海南省海洋食品工程技術(shù)研究中心，海南 三亞 572022）

魚茶也叫魚酸，是海南黎族、苗族的一種傳統(tǒng)美食[1]。根據(jù)加入干飯或稀飯的不同，分為干法魚茶和濕法魚茶。其制作工藝簡單，先將活魚處理干凈后，切塊并加入食鹽腌制，而后加入一定量的米飯，密封發(fā)酵而成。發(fā)酵結(jié)束后，魚茶酸香可口，魚肉富有彈性且顏色鮮亮，味道獨(dú)特，深受人們的喜愛[2-3]。魚茶的營養(yǎng)價(jià)值豐富，是動(dòng)物性蛋白主要來源，富含不飽和脂肪酸、多種游離氨基酸、人體必需維生素礦物質(zhì)等，經(jīng)常食用魚茶還可起到軟化血管、補(bǔ)充不飽和脂肪酸、降低膽固醇等功效[4]。

海南魚茶屬于發(fā)酵魚制品的一種。發(fā)酵魚制品是指以新鮮魚為主要原料，添加鹽、糖、酒糟、米粉、米飯等輔料，在微生物發(fā)酵作用下，得到的一種風(fēng)味獨(dú)特、香氣濃郁，且具有良好貯存性能的魚制品[5-6]。發(fā)酵魚制品主要分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)，因地區(qū)和飲食文化的差異，產(chǎn)品品種豐富。通常分為兩類，一類是魚鹽混合發(fā)酵產(chǎn)品，比如印度尼西亞的bakasam、日本的shiokara、韓國的changran-jeot、湖北的臘魚、廣東的酶香魚、泰國的Som-fug等。另外一類是在魚鹽混合物中加入米飯或米粉，如韓國的Gajami sikhae、柬埔寨的phaak，菲律賓的burong isda、緬甸的ngangapi等[7-8]。大部分發(fā)酵魚制品根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)俗采用自然發(fā)酵方法進(jìn)行，自然環(huán)境中的微生物會(huì)根據(jù)原輔料特性選擇性富集，在一定條件下生長代謝，經(jīng)過較長時(shí)間發(fā)酵得到特定風(fēng)味的發(fā)酵魚制品[9-10]。傳統(tǒng)方式生產(chǎn)通常規(guī)模小，質(zhì)量不穩(wěn)定，在存放過程中產(chǎn)品容易二次污染，從而降低發(fā)酵魚制品的安全性和品質(zhì)[1-13]。

傳統(tǒng)發(fā)酵魚制品發(fā)酵過程中，在一定條件下進(jìn)行發(fā)酵且發(fā)酵周期較長，如果條件控制不得當(dāng)，可能會(huì)有產(chǎn)生毒素的微生物富集，產(chǎn)品的安全性會(huì)受到影響，研究者對于傳統(tǒng)發(fā)酵制品的研究往往集中在溫度、加鹽量、發(fā)酵時(shí)間等工藝條件的控制，或者研究發(fā)酵過程中產(chǎn)品的微生物變化、品質(zhì)等[15-17]。也有很多研究者采用加入純種微生物發(fā)酵來改善傳統(tǒng)發(fā)酵方式的不足，但是由于傳統(tǒng)發(fā)酵過程中，多種微生物參與代謝，產(chǎn)品的風(fēng)味較好，加入純種發(fā)酵后的產(chǎn)品風(fēng)味往往較差[18-20]。研究主要利用微生物發(fā)酵技術(shù)對傳統(tǒng)發(fā)酵魚制品進(jìn)行廣泛研究，ASIEDU M等[21]研究發(fā)酵魚制品Enam Ne-Setaakye，對比了自然發(fā)酵和純種發(fā)酵后的產(chǎn)品的化學(xué)成分和微生物更替變化進(jìn)行了深入分析；呂英濤等[22]研究了3種工藝發(fā)酵的魚醬在發(fā)酵過程中的生理生化變化，為后續(xù)提高產(chǎn)品品質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。

海南魚茶是黎族苗族等少數(shù)民族特色發(fā)酵魚制品，目前主要采用傳統(tǒng)發(fā)酵方式進(jìn)行，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。研究主要集中在魚茶發(fā)酵過程中的微生物組成、變化等方面。本研究以草魚為主要原料，在傳統(tǒng)發(fā)酵基礎(chǔ)上對發(fā)酵工藝條件進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，采用單因素及響應(yīng)面試驗(yàn)得到海南魚茶最佳的發(fā)酵工藝參數(shù)，為海南魚茶大規(guī)模生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草魚、大米、食鹽：購于三亞市荔枝溝市場；氫氧化鈉、酚酞等（均為分析純）：焦作市維聯(lián)精細(xì)化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SHP-250生化培養(yǎng)箱：上海培因?qū)嶒?yàn)儀器有限公司；DHG-9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：濟(jì)南童鑫生物科技有限公司；ME104E電子天平：瑞士梅特勒-托利多儀器（中國）有限公司；TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀：北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司。

1.3 方法

1.3.1 海南魚茶品質(zhì)的感官評(píng)價(jià)

海南魚茶感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，參考GB 2726—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)熟肉制品》并加以修改[23]。選取15名具有食品感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的食品科學(xué)專業(yè)師生，選取適量樣品，按照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考查產(chǎn)品色澤、氣味、滋味、質(zhì)地，得到感官評(píng)分，滿分100分。

表1 魚茶感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of Yucha

1.3.2 測定方法

總酸的測定：參照GB/T 12456—2021《食品中的總酸測定》中的酸堿滴定法[24]；pH值的測定：參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品pH值的測定》[25]。水分含量的測定：采用水分測定儀。

1.3.3 海南魚茶制備工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：

預(yù)處理：新鮮草魚去鱗、去頭、去內(nèi)臟，清洗后取肉，切成3 cm×3 cm×1 cm小塊，淋干到不流出水為準(zhǔn)。

腌制：加鹽腌制（初始條件中加鹽量為魚肉的9%），腌制溫度和時(shí)間分別為20 ℃，60 min。

大米淘洗、蒸飯：選取優(yōu)質(zhì)大米淘洗3遍后，隔水蒸15 min，大米通過隔水蒸到米飯熟而不爛為準(zhǔn)，冷卻至室溫。

保溫發(fā)酵：將腌制好的魚塊和米飯按一定比例裝入壇中保溫發(fā)酵一定時(shí)間，即得魚茶成品。

1.3.4 海南魚茶發(fā)酵工藝優(yōu)化（1）海南魚茶發(fā)酵工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

初始條件：食鹽添加量為魚肉質(zhì)量的9%；腌制溫度為20 ℃；腌制時(shí)間選取60 min；米飯?zhí)砑恿繛轸~肉質(zhì)量的50%；發(fā)酵溫度32 ℃；發(fā)酵時(shí)間20 d。分別考察食鹽添加量（2%、5%、8%、11%、14%）、米飯?zhí)砑恿浚?0%、35%、40%、45%、50%）、發(fā)酵溫度（20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃）、發(fā)酵時(shí)間（8 d、13 d、18 d、23 d、26 d）對成品總酸以及感官評(píng)分的影響。每組試驗(yàn)進(jìn)行3次平行，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

（2）魚茶發(fā)酵工藝參數(shù)優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)

應(yīng)用響應(yīng)面法進(jìn)一步優(yōu)化魚茶的發(fā)酵工藝參數(shù)，采用Design-Expert 12軟件的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化魚茶發(fā)酵工藝參數(shù)。以食鹽添加量（A）、米飯?zhí)砑恿浚˙）、發(fā)酵溫度（C）、發(fā)酵時(shí)間（D）為評(píng)價(jià)因素，以總酸含量（Y）為響應(yīng)值，進(jìn)行4因素3水平的試驗(yàn)，-1，0，1分別代表低、中、高3個(gè)水平，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平見表2。

表2 魚茶發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface experiments for fermentation process optimization of Yucha

1.3.5 魚茶成品的質(zhì)構(gòu)分析

將發(fā)酵后的魚茶成品切成薄厚均勻的小塊，放置質(zhì)構(gòu)儀測定其黏附性、彈性、膠黏性、硬度、咀嚼性。每個(gè)樣品平行測定3次，結(jié)果表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.5繪圖，使用Design-Expert 12進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。用Origin 8.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，每個(gè)試驗(yàn)做3次，所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 海南魚茶發(fā)酵工藝單因素試驗(yàn)

2.1.1 食鹽添加量的確定

食鹽添加量對海南魚茶品質(zhì)的影響見圖1。由圖1可知，腌制魚塊過程中，隨著加鹽量的增加，魚茶經(jīng)過發(fā)酵后品質(zhì)感官評(píng)分呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，由于食鹽對發(fā)酵微生物的抑制作用逐漸增強(qiáng)，發(fā)酵能力逐漸降低，總酸呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。食鹽添加量為2%和5%時(shí)，魚茶成品發(fā)酵度較高，色澤光澤度較好，發(fā)酵香氣濃郁，但是酸味過重，整體香氣、滋味不協(xié)調(diào)，肉質(zhì)松軟。食鹽添加量增加到8%時(shí)，產(chǎn)品色澤光亮，發(fā)酵香氣濃郁，且香氣和滋味協(xié)調(diào)性好，口感好，總酸和感官評(píng)分分別為4.35 g/L和88分。隨著食鹽添加量繼續(xù)增加，產(chǎn)品色澤、香氣、滋味不協(xié)調(diào)，整體品質(zhì)下降。因此，制作魚茶的最適食鹽添加量為8%。

圖1 食鹽添加量對海南魚茶品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of salt addition on the quality of Hainan Yucha

2.1.2 米飯?zhí)砑恿康拇_定

在海南魚茶發(fā)酵過程中，添加米飯的目的主要是為微生物發(fā)酵提供必要的碳源。米飯?zhí)砑恿繉Ｄ萧~茶品質(zhì)的影響見圖2。由圖2可知，隨著米飯?zhí)砑恿康闹饾u增加，魚茶產(chǎn)酸量和感官評(píng)分都呈現(xiàn)先增加后趨于平穩(wěn)的趨勢。米飯?zhí)砑恿繌?0%增加至35%，魚茶的產(chǎn)酸量快速增加，說明米飯的添加對于微生物生長及代謝起到重要作用，隨著米飯?zhí)砑恿吭黾拥?5%后，酸度趨于平穩(wěn)。發(fā)酵后魚茶的品質(zhì)也隨著米飯量的增加而呈上升的趨勢，米飯?zhí)砑恿繛?0%時(shí)，魚茶感官評(píng)分最高，而后略微下降。因此，制作魚茶的最適米飯?zhí)砑恿繛?0%。

圖2 米飯?zhí)砑恿繉Ｄ萧~茶品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of rice addition on the quality of Hainan Yucha

2.1.3 發(fā)酵溫度的確定

溫度對魚茶的發(fā)酵起到至關(guān)重要的作用，考察發(fā)酵溫度對海南魚茶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖3。由圖3可知，隨著發(fā)酵溫度在20～35 ℃范圍內(nèi)的升高，魚茶的感官評(píng)分和總酸都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。可能由于魚茶發(fā)酵是以乳酸菌為主的細(xì)菌發(fā)酵，35～37 ℃條件適合乳酸菌生長，故此條件下發(fā)酵的魚茶，產(chǎn)品香氣濃郁、滋味鮮美，品質(zhì)達(dá)到最優(yōu)。因此，制作魚茶的最適發(fā)酵溫度為35 ℃。

圖3 發(fā)酵溫度對海南魚茶品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of fermentation temperature on the quality of Hainan Yucha

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間的確定

從發(fā)酵第8天開始，考察不同發(fā)酵時(shí)間對魚茶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖4。由圖4可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，魚茶的總酸含量逐漸增加，發(fā)酵18 d后達(dá)到最高值，后續(xù)趨于平穩(wěn)。其原因是參與魚茶發(fā)酵的乳酸菌等微生物經(jīng)過延滯期后，進(jìn)入對數(shù)生長期，同時(shí)產(chǎn)酸量逐漸升高，到達(dá)穩(wěn)定期后產(chǎn)酸量也趨于平穩(wěn)。同時(shí)，魚茶的感官評(píng)分從第8天開始逐漸增加，到第18天時(shí)達(dá)到最高，超過18 d后產(chǎn)品總體風(fēng)味不夠協(xié)調(diào)，感官評(píng)分略有下降。原因可能是隨著產(chǎn)酸逐漸增加，與其他成分共同賦予產(chǎn)品協(xié)調(diào)的風(fēng)味。綜上所述，魚茶發(fā)酵18 d時(shí)，產(chǎn)品品質(zhì)最優(yōu)。因此，最佳發(fā)酵時(shí)間為18 d。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對海南魚茶品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of fermentation time on the quality of Hainan Yucha

2.2 海南魚茶發(fā)酵工藝條件的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，本研究以食鹽添加量（A）、米飯?zhí)砑恿浚˙）、發(fā)酵溫度（C）、發(fā)酵時(shí)間（D）為考察因素，在單因素考察范圍內(nèi)，總酸和感官評(píng)分是呈正比關(guān)系的，為提高試驗(yàn)精確度，故以總酸（Y）為響應(yīng)值，采用Design Expert 12設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果表3，方差分析結(jié)果見表4。

表3 魚茶發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiments for fermentation process optimization of Yucha

表4 回歸模型的方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model

采用Design Expert 12設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)對表3數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到多元二次回歸方程如下：

從模型的方差分析結(jié)果（表4）可以看出，模型的P值＜0.000 1，而失擬項(xiàng)P值是0.071 5，不顯著，表明該模型是極顯著的，可以有效預(yù)測。該模型決定系數(shù)R2為0.956 4，表明此模型具有極好的擬合性。

四個(gè)因素之間的交互作用的三維響應(yīng)曲面見圖6，結(jié)合表4可以看出，二次項(xiàng)A2對結(jié)果影響顯著（P＜0.05），交互項(xiàng)AB、AD、二次項(xiàng)B2、C2、D2對結(jié)果影響極顯著（P＜0.01），說明隨著米飯?zhí)砑恿浚˙）的增加，食鹽添加量（A）對微生物的抑制作用減弱，即微生物在獲得充足的碳源時(shí)，能夠在一定程度上抵抗食鹽的抑制作用。隨著發(fā)酵時(shí)間（D）的增加，食鹽添加量（A）對微生物抑制作用呈減弱的趨勢。其余交互項(xiàng)之間（AC、BC、BD、CD）交互作用不顯著（P＞0.05）。

圖6 各因素交互作用對總酸含量影響的響應(yīng)面和等高線Fig.6 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between various factor on total acid content

通過Design-Expert 12軟件分析得出，經(jīng)過響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化后，得到最佳的工藝參數(shù)是：食鹽添加量7.1%，米飯?zhí)砑恿?1.6%，發(fā)酵溫度35.5 ℃，發(fā)酵時(shí)間16.7 d。在此條件下總酸預(yù)測值為5.17 g/L。考慮到實(shí)際操作條件，將結(jié)果進(jìn)行修正，即食鹽添加量7%，米飯?zhí)砑恿?2%，發(fā)酵溫度36 ℃，發(fā)酵時(shí)間17 d。在此最佳條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，測定總酸實(shí)際平均值為（5.16±0.03）g/L。測定結(jié)果與預(yù)測結(jié)果相接近，感官評(píng)分為（90±1.24）分，進(jìn)一步證明了模型的可靠性。

2.3 海南魚茶發(fā)酵前后理化指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)分析

海南魚茶發(fā)酵前后理化指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)的變化見表5。由表5可知，海南魚茶經(jīng)過保溫發(fā)酵后，由于微生物代謝產(chǎn)酸，使得pH值從6.75降低到4.57，不僅起到抑制腐敗菌的作用，為魚茶風(fēng)味形成奠定基礎(chǔ)。經(jīng)過發(fā)酵后，魚茶的含水量有所降低，從43.65%下降至40.12%，可能由于微生物的作用，使得蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)降解，從而魚肉的持水性降低。因?yàn)榇蠓肿拥鞍踪|(zhì)和脂肪在微生物的作用下，部分被分解為游離氨基酸、脂肪酸等小分子物質(zhì)，魚茶發(fā)酵后的硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性均有所下降，分別從23.67 N下降至22.83 N，從1.38 mm下降至1.32 mm，從5.32 N降至5.18 N，從6.87 mJ降至6.31 mJ。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，pH值呈下降趨勢，水溶性蛋白質(zhì)含量逐漸降低，不溶性蛋白質(zhì)比例增加，進(jìn)而形成凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得魚茶發(fā)酵后的黏附性從0.48 mJ上升至0.73 mJ。

表5 海南魚茶發(fā)酵前后理化指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)的變化Table 5 Changes of physicochemical indexes and texture before and after fermentation of Hainan Yucha

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化得到海南魚茶的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為：食鹽添加量7%，米飯?zhí)砑恿?2%，發(fā)酵溫度36 ℃，發(fā)酵時(shí)間17 d。在此優(yōu)化條件下，總酸含量為5.16 g/L，感官評(píng)分為90分。經(jīng)過發(fā)酵后的海南魚茶pH為4.57，含水量為40.12%。通過質(zhì)構(gòu)分析，魚茶的硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性均下降，黏附性有所增強(qiáng)。此時(shí)，海南魚茶的香氣濃郁，鮮香可口，肉質(zhì)緊密，魚肉色澤鮮亮。