雙響應(yīng)值聯(lián)合優(yōu)化超聲波輔助熬制雪菜大黃魚湯工藝及其滋味評價

李珊慧 林登峰 趙洪雷 李學鵬 勵建榮 徐永霞

摘要：以大黃魚和腌制雪菜為主要原料，采用超聲波輔助加熱的方式熬制雪菜大黃魚湯，以感官評分和可溶性蛋白含量為評價指標，通過雙響應(yīng)值優(yōu)化熬制工藝條件，并采用電子舌和高效液相色譜法分析不同加熱方式對雪菜大黃魚湯滋味特性的影響。結(jié)果表明，超聲波輔助熬制雪菜大黃魚湯的最佳工藝條件為雪菜與大黃魚的質(zhì)量比1∶4、超聲功率700 W、超聲熬煮時間90 min。在此條件下熬制出的雪菜大黃魚湯的感官評分為85.67，可溶性蛋白含量為119.65 mg/mL，與模型預測值無顯著性差異（P>0.05）。與傳統(tǒng)加熱方式相比，超聲波輔助熱處理熬制的雪菜大黃魚湯的鮮味強度增加，苦味程度降低，呈味核苷酸含量有所提高。

關(guān)鍵詞：大黃魚；雪菜；魚湯；工藝優(yōu)化；雙響應(yīng)值

中圖分類號：TS201.1

文獻標志碼：A

文章編號：1000-9973（2024）06-0043-07

Optimization of Ultrasonic-Assisted Cooking Technology and Taste Evaluation

of Larimichthys crocea Soup with Brassica juncea var. crispifolia

by Combination of Double Response Values

LI Shan-hui， LIN Deng-feng， ZHAO Hong-lei， LI Xue-peng， LI Jian-rong， XU Yong-xia^*

（Research Institute of Ocean， College of Food Science and Engineering，

Bohai University， Jinzhou 121013， China）

Abstract： Using pickled Brassica juncea var. crispifolia and Larimichthys crocea as the main raw materials， Larimichthys crocea soup with Brassica juncea var. crispifolia is cooked by ultrasonic-assisted heating. Sensory score and soluble protein content are used as the evaluation indexes， the cooking process conditions are optimized by double response values， and the effects of different heating methods on the taste characteristics of Larimichthys crocea soup with Brassica juncea var. crispifolia are analyzed by electronic tongue and high performance liquid chromatography. The results show that the optimal process conditions of ultrasonic-assisted cooking are the mass ratio of Brassica juncea var. crispifolia to Larimichthys crocea of 1∶4， ultrasonic power of 700 W and ultrasonic cooking time of 90 min. Under these conditions， the sensory score of the prepared Larimichthys crocea soup with Brassica juncea var. crispifolia is 85.67， and the soluble protein content is 119.65 mg/mL， which has no significant difference from the predicted value （P>0.05）. Compared with traditional heating， the umami intensity of Larimichthys crocea soup with Brassica juncea var. crispifolia cooked by ultrasonic-assisted heat treatment increases， the bitterness decreases， and the content of taste nucleotides increases.

Key words： Larimichthys crocea; Brassica juncea var. crispifolia; fish soup; process optimization; double response values

收稿日期：2023-11-23

基金項目：遼寧省教育廳重點攻關(guān)項目（LJKZZ20220119）

作者簡介：李珊慧（1999—），女，碩士，研究方向：食品加工與安全。

*通信作者：徐永霞（1983—），女，教授，博士，研究方向：水產(chǎn)品貯藏加工及風味化學。

大黃魚（Larimichthys crocea）屬硬骨魚綱（Osteichthyes）、鱸形目（Perciformes）、石首魚科（Sciaenidae）、黃魚屬（Larimichthys），主要分布在東海、黃海南部等，是傳統(tǒng)“四大海產(chǎn)”之一^[1]。大黃魚肉質(zhì)鮮嫩，富含DHA和EPA等營養(yǎng)物質(zhì)，自古有“瑣碎金鱗軟玉膏”之譽，是食用佳品。目前市面上的大黃魚除鮮銷外，主要被加工成干制品、腌制品、熏制品和糟制品等^[2]。

雪菜（Brassica juncea var. crispifolia），又名雪里蕻等，是十字花科植物，芥菜的變種之一。雪菜中含有豐富的維生素、氨基酸和膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)，且具有降血壓、治療泌尿系統(tǒng)疾病、增強免疫力等作用^[3]。新鮮雪菜中含有大量芥子苷，經(jīng)過芥子酶催化水解產(chǎn)生具有辛辣味的異硫氰酸烯丙酯，但腌制后其含量有所降低，并產(chǎn)生腌制雪菜典型的芳香味^[4]。腌制雪菜滋味鮮美、生津開胃、營養(yǎng)豐富，含有10多種氨基酸^[5]，雪菜腌制后不僅能保留原有的營養(yǎng)成分，而且能增添乳酸菌等有益微生物。

魚湯從古至今都是備受人們推崇的滋補佳肴。魚湯在熬制時，魚肉中的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類等營養(yǎng)物質(zhì)逐漸溶出并降解產(chǎn)生許多風味物質(zhì)，從而賦予魚湯鮮美的味道，而熬湯所用的原輔料、加工技術(shù)和工藝條件等直接影響魚湯的風味特性和營養(yǎng)價值，進而影響魚湯的品質(zhì)^[6-7]。超聲波是一項新興綠色加工技術(shù)，目前在食品領(lǐng)域多用于腌制、冷凍保鮮、殺菌等加工環(huán)節(jié)^[8]，其原理是利用超聲波與介質(zhì)間的相互作用力發(fā)生“聲空化”現(xiàn)象^[9]，這種現(xiàn)象能夠破壞細胞結(jié)構(gòu)，加速物質(zhì)傳遞，促進生化反應(yīng)過程，從而達到提高效率、改善品質(zhì)、減少加工時間等作用^[10]。雪菜大黃魚湯是寧波市的一道特色名菜，由大黃魚和腌制雪菜等烹制而成，其湯鮮味美，融合了大黃魚的鮮美滋味和雪菜特有的清香。本研究以大黃魚和腌制雪菜為原料，采用超聲波輔助加熱的方法熬制雪菜大黃魚湯，以感官評分和可溶性蛋白含量為響應(yīng)值，利用雙響應(yīng)值聯(lián)合優(yōu)化超聲波輔助熱處理熬制雪菜大黃魚湯的最佳工藝條件，并運用電子舌和高效液相色譜法對不同熬煮方式下的雪菜大黃魚湯進行滋味評價，對研發(fā)魚湯新型產(chǎn)品及其工業(yè)化生產(chǎn)提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冰鮮大黃魚：尾重（260±20）g，市售；腌制雪菜：浙江省寧波市余姚市臨山醬菜廠。

高氯酸等（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；IMP（純度≥99%）等核苷酸標準品、甲醇（色譜級）：阿拉丁試劑（上海）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SA402B型電子舌 日本Insent公司；THC-1000SF型超聲波煎煮鍋 濟寧天華超聲電子儀器有限公司；UV-2550型紫外分光光度計 日本島津公司；1260 Infinity高效液相色譜儀 美國Agilent公司；FiveEasy Plus FE28 pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 雪菜大黃魚湯的制備

將大黃魚去內(nèi)臟，用流水清洗干凈，瀝干水分，備用。用清水浸泡腌制雪菜30 min，撈出，控干水分，切成2 cm的小段，備用。將處理好的大黃魚和雪菜按照一定比例放入蒸煮袋中，按照魚∶水為1∶3的質(zhì)量比加水，再加入適量的食鹽，封口后放入超聲波蒸煮鍋中熬煮一定時間，過濾后得到雪菜大黃魚湯。

1.3.2 感官評定

選擇10名經(jīng)過專業(yè)感官培訓后的食品專業(yè)研究生（5男5女）進行雪菜大黃魚湯的感官評定。最終感官評分取平均值。

雪菜大黃魚湯的可溶性蛋白含量采用雙縮脲法^[11]測定。取適量魚湯樣品適度稀釋，將雙縮脲試劑加入1 mL樣品中，反應(yīng)30 min后于540 nm波長下測定，結(jié)果取3次測定的平均值。

1.3.4 單因素試驗設(shè)計

研究雪菜與大黃魚的質(zhì)量比（0∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6）、超聲功率（400，500，600，700，800 W）、超聲熬煮時間（30，60，90，120，150 min）、鹽添加量（0%、0.25%、0.50%、0.75%、1%）對雪菜大黃魚湯可溶性蛋白含量和感官評分的影響，確定最佳的因素水平。

1.3.5 響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，確定鹽添加量為0.5%，選擇雪菜與大黃魚的質(zhì)量比、超聲功率、超聲熬煮時間3個因素進行響應(yīng)面試驗，主要評價指標為感官評分，輔助評價指標為可溶性蛋白含量，試驗因素和水平見表2。

1.3.6 電子舌測定

參考徐永霞等^[12]的方法，取適量處理后的樣品置于測試杯中，使用活化后的7個傳感器進行測定，儀器參數(shù)設(shè)置為采集時間120 s、每秒采集1次、樣品測試循環(huán)次數(shù)4次，選擇后3組數(shù)據(jù)進行分析。

1.3.7 呈味核苷酸的測定

參考徐永霞等^[13]的方法，采用高效液相色譜法測定雪菜大黃魚湯中呈味核苷酸的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 2019作圖，采用SPSS 21.0進行顯著性分析，P<0.05表示差異顯著，采用Design-Expert 8.0.6軟件進行試驗設(shè)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 雪菜與大黃魚的質(zhì)量比對魚湯感官評分和可溶性蛋白含量的影響

雪菜腌漬時，在食鹽和有益微生物的發(fā)酵作用下，腌制雪菜具有特殊風味，香氣清新，滋味鮮美^[14]。由圖1可知，隨著雪菜與大黃魚的質(zhì)量比的增加，魚湯的感官評分先升高后降低，當雪菜與大黃魚的質(zhì)量比為1∶4時，魚湯的感官評分最高，此時雪菜與大黃魚的風味協(xié)調(diào)，口味較佳。隨著雪菜添加量的增加，魚湯中可溶性蛋白含量呈現(xiàn)下降趨勢，這可能是由于雪菜量的增加使魚湯體系中大黃魚的占比減小，且腌制雪菜中富含乙酸、乳酸、草酸等有機酸，能夠使魚湯中的蛋白質(zhì)變性而沉淀，從而導致魚湯中可溶性蛋白含量降低^[15-16]。綜合考慮，選擇最佳的雪菜與大黃魚的質(zhì)量比為1∶4。

2.1.2 超聲功率對魚湯感官評分和可溶性蛋白含量的影響

由圖2可知，隨著超聲功率的升高，雪菜大黃魚湯的感官評分逐漸上升，可溶性蛋白含量先升高后降低，超聲功率為700 W時可溶性蛋白含量最高，為81.53 mg/mL，這可能是由于超聲波與介質(zhì)間相互作用，產(chǎn)生了機械作用和熱效應(yīng)，給予了魚湯更高的壓力和溫度，在一定程度上破壞了細胞結(jié)構(gòu)，促進了細胞內(nèi)物質(zhì)的溶出和營養(yǎng)物質(zhì)的遷移^[17-18]。但隨著超聲功率的升高，魚湯體系中的空化作用加速進行，蛋白質(zhì)降解，從而使魚湯中可溶性蛋白含量降低^[19]。綜合考慮，選擇最佳的超聲功率為700 W。

2.1.3 超聲熬煮時間對魚湯感官評分和可溶性蛋白含量的影響

由圖3可知，隨著超聲熬煮時間的延長，魚湯的感官評分先上升后下降（P<0.05），當超聲熬煮時間為90 min時感官評分最高。隨著超聲熬煮時間繼續(xù)延長，魚肉組織變得疏松，可溶性蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)不斷溶出和降解^[20]，氨基酸、可溶性肽等風味物質(zhì)的含量也隨之增加，從而提高了魚湯的口感；但超聲熬煮時間過長可能導致美拉德反應(yīng)過度，從而破壞了魚湯中的呈味物質(zhì)，使魚湯略帶苦澀味。隨著超聲熬煮時間的延長，雪菜大黃魚湯中的可溶性蛋白含量呈現(xiàn)先顯著上升后趨于平穩(wěn)的趨勢，當超聲熬煮時間從60 min延長到90 min時，魚湯中可溶性蛋白含量急劇上升。研究表明，超聲輔助熱處理能有效提高魚湯中可溶性蛋白含量^[21]，隨著超聲熬煮時間的延長，魚湯中可溶性蛋白含量增加，但超聲熬煮時間大于90 min時，雖仍有新物質(zhì)繼續(xù)溶出，但過度的超聲空化效應(yīng)使魚湯中一些化合物發(fā)生降解^[22]，從而導致可溶性蛋白含量變化不大。綜合考慮，選擇最佳的超聲熬煮時間為90 min。

2.1.4 鹽添加量對魚湯感官評分和可溶性蛋白含量的影響

在傳統(tǒng)的肉湯熬煮過程中，添加適量食鹽既可增強湯的鮮味，達到咸鮮協(xié)調(diào)，又可促進營養(yǎng)物質(zhì)溶出并改善肉湯的品質(zhì)^[23]。由圖4可知，隨著鹽添加量的增加，雪菜大黃魚湯的感官評分先上升后下降（P<0.05），當鹽添加量為0.5%時感官評分最高；隨著鹽添加量的增加，雪菜大黃魚湯的可溶性蛋白含量呈逐漸上升的趨勢（P<0.05），尤其是當鹽添加量從0.25%增至0.5%時尤為顯著。肌動蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白等是魚肉中的主要成分，皆為鹽溶性蛋白，達到一定離子強度時會溶解，所以適當?shù)柠}添加量會使蛋白質(zhì)遷移到湯中^[24]。綜合考慮，選擇最佳的鹽添加量為0.5%。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計結(jié)果

對由單因素試驗確定的各因素水平范圍進行Box-Behnken試驗設(shè)計，以感官評分和可溶性蛋白含量為響應(yīng)值，試驗設(shè)計和結(jié)果見表3。

2.2.2 響應(yīng)面試驗顯著性檢驗

對響應(yīng)面結(jié)果進行擬合，得出感官評分（Y₁）和可溶性蛋白含量（Y₂）的二次回歸方程：

Y₁=89.42+3.93A+1.08B-2.45C+0.35AB+1.1AC-0.7BC-12.83A²-3.53B²-9.58C²。

Y₂=109.62+18.02A+10.12B+11.55C+7.24AB+10.70AC+10.91BC-14.39A²-12.21B²-5.44C²。

由表4和表5可知，兩個回歸方程模型均極顯著（P<0.000 1），且失擬項均不顯著，表明兩個模型的擬合度高，具有可信度^[25-27]。兩個回歸方程均能反映響應(yīng)值與各因素的真實關(guān)系，可采用兩個模型預測雪菜大黃魚湯的最佳工藝參數(shù)。由F值可以看出A、B、C 3個因素對感官評分的影響大小排序均是A>C>B。

2.2.3 各因素交互作用分析

響應(yīng)面3D圖曲面陡峭、等高線呈橢圓形，表明各因素的交互作用對感官評分的影響較大，反之表示各因素的交互作用對感官評分的影響較小^[28]。由圖5可知，雪菜與大黃魚的質(zhì)量比、超聲功率、超聲熬煮時間3個因素的交互作用在3D曲面圖上都存在極值，并且超聲功率和雪菜與大黃魚的質(zhì)量比的曲面圖所投影的等高線圖較其他兩組更接近橢圓形，說明超聲功率和雪菜與大黃魚的質(zhì)量比的交互作用對感官評分的影響更顯著。

由圖6可知，3個因素的交互作用3D曲面圖均開口向下，說明可溶性蛋白含量隨著各因素水平的增大而升高，達到最大響應(yīng)值后仍有上升的趨勢。響應(yīng)面的弧度越大，表示此工藝條件對響應(yīng)值的影響越大^[29]。3D曲面圖的側(cè)面弧度顯示，超聲功率和雪菜與大黃魚的質(zhì)量比的弧度較大，表明這兩個因素的交互作用對可溶性蛋白含量的影響顯著。

綜上所述，超聲功率和雪菜與大黃魚的質(zhì)量比對感官評分和可溶性蛋白含量都有較大的影響，所以可將這兩個因素對感官評分和可溶性蛋白含量的交互作用曲面圖進行疊加，從而進行兩因素對雙響應(yīng)值相關(guān)度的分析，最終確定最佳的工藝參數(shù)。

2.2.4 雙響應(yīng)值聯(lián)合優(yōu)化雪菜大黃魚湯最佳工藝及驗證

雙響應(yīng)面優(yōu)化工藝的優(yōu)點在于能夠增強優(yōu)化結(jié)果的有效性。雪菜大黃魚湯感官評分耦合可溶性蛋白含量曲面疊加效果見圖7。

由圖7可知，超聲功率、雪菜與大黃魚的質(zhì)量比和雙響應(yīng)值呈正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)為0.892，優(yōu)化得到雪菜大黃魚湯的最佳工藝條件為雪菜與大黃魚的質(zhì)量比1∶4.41、超聲功率747.47 W、超聲熬煮時間90.51 min?？紤]到實際操作的便捷性，調(diào)整最佳工藝條件為雪菜與大黃魚的質(zhì)量比1∶4、超聲功率700 W、超聲熬煮時間90 min。進行試驗驗證，得到魚湯的感官評分為85.67，可溶性蛋白含量為119.65 mg/mL，分別達到模型預測值的98.55%和96.31%，說明通過該響應(yīng)面優(yōu)化得到的結(jié)果可靠。

2.3 電子舌分析

電子舌能夠有效模仿人的味覺，智能識別樣品的味覺強度，將滋味轉(zhuǎn)換為電信號，從而得到樣品味覺特征的總體評價^[30]。傳統(tǒng)加熱和超聲輔助加熱熬制方式下得到的雪菜大黃魚湯電子舌滋味雷達圖見圖8。

由圖8可知，兩種方式熬制的雪菜大黃魚湯的味覺指標有一定的相似度，其中澀味、回味-A、回味-B、咸味和豐富度都高度相似，但在苦味與鮮味響應(yīng)值上有所差異。傳統(tǒng)加熱熬制的魚湯的苦味和鮮味響應(yīng)值分別為3.70和2.10，經(jīng)超聲輔助熬制的魚湯的苦味明顯降低，其苦味響應(yīng)值為2.95，而鮮味響應(yīng)值顯著提高到2.90，這可能是由于超聲波輔助熬煮促進了魚肉中蛋白質(zhì)的分解和脂肪的氧化，提高了魚湯中游離氨基酸等呈味物質(zhì)的含量^[31]，從而提升了魚湯的滋味特性。

2.4 呈味核苷酸分析

由表6可知，雪菜大黃魚湯中共檢測出3種呈味核苷酸，包括鳥苷單磷酸（5′-GMP）、肌苷單磷酸（5′-IMP）和腺苷單磷酸（5′-AMP），其中5′-GMP和5′-IMP通常被認為是有效的鮮味增強劑，對魚湯的滋味有著重要的影響^[32]。傳統(tǒng)加熱熬制的魚湯中核苷酸的總含量為36.52 mg/dL，而超聲輔助熬制的魚湯中核苷酸的總含量為58.04 mg/dL，且超聲輔助熬制的魚湯中3種核苷酸的含量均明顯高于傳統(tǒng)加熱，說明超聲輔助加熱可顯著提高雪菜大黃魚湯中呈味核苷酸的含量。研究表明，超聲波的空化作用既能有效地促進魚肉中的三磷酸腺苷降解形成呈味核苷酸，又可促進呈味核苷酸的溶出，從而提高魚湯中呈味核苷酸的含量^[33]。

3 結(jié)論

本研究采用雙響應(yīng)值聯(lián)合優(yōu)化雪菜大黃魚湯的加工工藝，得出最佳的工藝參數(shù)為雪菜與大黃魚的質(zhì)量比1∶4、超聲功率700 W、超聲熬煮時間90 min，在此條件下雪菜大黃魚湯的感官評分為85.67，可溶性蛋白含量為119.65 mg/mL，均達到預測值的95%以上，表明此工藝參數(shù)具有應(yīng)用價值。電子舌與核苷酸結(jié)果表明，與傳統(tǒng)熬煮相比較，超聲波輔助熬煮降低了雪菜大黃魚湯的苦味強度，提升了鮮味強度，同時增加了呈味核苷酸含量，從而提升了雪菜大黃魚湯的風味品質(zhì)，該研究為雪菜大黃魚湯的生產(chǎn)標準化提供了一定的參考。

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