响应曲面法优化鸡皮蛋加工工艺

宋 野，马 磊，章建浩

(国家肉品质量安全控制工程技术研究中心，教育部肉品加工与质量控制重点实验室，农业部农畜产品加工与质量控制重点开放实验室，南京农业大学食品科技学院，江苏南京210095)

皮蛋又称松花蛋，是采用禽蛋为原料，在碱性环境并搭配其他调味原料腌制加工而成的蛋制品。皮蛋因食法简单、清凉、明目、耐贮藏而深受消费者喜爱并成为众多学者研究的热点［1-2］。过去对皮蛋的研究多为对鸭蛋腌制工艺、品质以及无铅工艺的优化研究［3-6］，其中，“锌法”或“铜锌混合法”是现阶段对鸭皮蛋生产的最普遍应用的工艺［7-8］。但是，传统皮蛋因高碱度影响口感、颜色呈暗色而降低了其感官可接受度［9-10］，并且随着消费者对食品安全和健康的关注度日益高涨，以及对产品外观综合品质的要求不断提高，传统无铅皮蛋无论从外观还是风味已经不能满足消费者的需求［9-10］。近几年，马美湖等学者对皮蛋加工工艺不断进行改进并有所提高，但是其研究重点多为对降低碱度的需要［11-13］。现阶段对提高皮蛋总体感官品质的研究较少，尤其是以鸡蛋为原料的皮蛋加工，与鸭蛋相比，鸡蛋体积较小、蛋壳相对较薄的特点［14］，腌制中可以减少因周期过长而影响产品颜色的问题。因此本文以鸡蛋为原料，NaOH溶液为腌制液，采用“锌法”腌制技术，通过响应曲面实验法优化鸡皮蛋加工工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

新鲜鸡蛋，传统鸡蛋皮蛋(南京市卫岗农贸市场)，香辛料(肉豆蔻、八角、花椒、小茴香、桂皮、白芷、山萘、丁香、砂仁)，食盐 均为南京市售;生化试剂氢氧化钠、七水合硫酸锌、硝酸银、铬酸钾、盐酸等 均为化学纯。

JY5002电子天平 上海良平仪器仪表有限公司;FHJ-25型匀浆机 上海精密科学仪器有限公司;E-201型pH指示计 中国上海理达仪器厂;HH-6型数显恒温水浴锅 国华电器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鸡皮蛋腌制工艺流程 原料检验与清洗→腌制液配制→恒温腌制→抽检→出缸及清洗

原料检验与清洗:从市场购得新鲜鸡蛋，通过照蛋逐个灯检，剔出不宜加工的异形蛋、散黄蛋、陈腐异味蛋、破壳蛋以及裂纹蛋，挑选出优良鸡蛋作为本实验的原料，凉开水洗净，晾干待用。

腌制液的配制:将适量香辛料(肉豆蔻、八角、花椒、小茴香、桂皮、白芷、山萘、丁香、砂仁)按配比加水煮沸约30min，取料液冷却至室温，然后依次加入食盐、NaOH、0.03%ZnSO4·7H2O 搅拌溶解，冷却备用。

腌制:将经过筛选原料放入塑料缸内，加入料液并防止原料蛋上浮;将料液搅拌均匀，徐徐倒入塑料桶中，直至将蛋全部淹没，用塑料膜封住桶口，控制条件温度为22±2℃。

抽检:浸泡后每隔5d以及出缸前对蛋的成熟进程和浸泡质量进行检查测定。随机抽样，观察蛋黄、蛋白变化情况。

出缸及清洗:腌制一段时间后出缸，用40℃左右的凉开水将皮蛋逐个洗净并置于室温下晾干备用。

1.2.2 单因素实验设计 按1.2.1腌制工艺流程，在固定腌制时间25d、食盐添加量5.0%，ZnSO4·7H2O添加量0.03%、腌制温度22℃的前提下，NaOH添加量分别为1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%;在固定腌制时间25d、NaOH添加量4.0%，ZnSO4·7H2O添加量0.03%、腌制温度22℃的前提下，食盐添加量分别为4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%(以水计);于腌制20d时分别测定产品中蛋白和蛋黄中的游离碱度和NaCl含量，并测定产品的感官评分。在固定食盐添加量5.0%、NaOH添加量4.0%，ZnSO4·7H2O添加量0.03%、腌制温度22℃的前提下，腌制时间分别为15、20、25、30、35、40d 时，分别测定产品中蛋白和蛋黄中的游离碱度和NaCl含量，并测定产品的感官评分。

1.2.3 响应曲面实验设计 以腌制时间、食盐添加量和NaOH添加量为因素(以A、B、C表示)，以皮蛋总体感官、蛋白和蛋黄中游离碱度和NaCl含量为响应值，设计响应曲面实验。实验因子水平设计见表1。

表1 实验自变量因素编码及水平Table 1 Codes and levels of factors chosen for experiment

1.3 指标测定

1.3.1 游离碱度测定方法 参照GB 5009.47中游离碱度的测定方法［15］。

1.3.2 NaCl含量测定方法 参照GB/T 12457-2008中摩尔法［16］测定。

1.3.3 感官评定方法 由10～15名有食品感官评定经验的人员组成评定小组，以外观、形态、颜色、气味与滋味为指标对皮蛋的风味品质进行评定，评定标准见表2，评定项目和标准参照国家相关标准［17-18］进行，并综合食品感官结果稍作改正。

表2 风味品质评定标准Table 2 Sensory evaluation standard for flavor quality

表3 不同因素对皮蛋游离碱度和盐分Table 3 Effect of different factors on free alkalinity and salt of preserved eggs

1.4 数据统计分析

所有数据利用Microsoft Excel进行统计处理，用SAS 9.2进行ANOVA分析，不同平均值之间利用LSD法进行差异显著性检验。用Design Expert 8.0.6建立响应曲面回归方程。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果分析

2.1.1 不同因素对皮蛋游离碱度和盐分实验结果表3为不同因素水平对鸡皮蛋蛋清和蛋黄中游离碱度和盐分的影响。碱度是评价皮蛋风味的重要指标［19］，是决定皮蛋品质的关键，但过高的碱味会产生刺激性气味以影响感官，并且过高的碱度会破坏胃酸环境而影响消化［20］。

随着NaOH添加量的增多，蛋清和蛋黄的游离碱度有显著地(p＜0.05)升高，并且蛋黄的游离碱度要高于蛋清游离碱度;皮蛋腌制过程中的最初阶段为“化清期”［21］，腌制液中的NaOH渗透入蛋内，蛋内游离碱度上升。随后，由于腌制液中的Zn2+等金属离子形成络合化合物沉积于蛋壳气孔和蛋膜网孔上，导致腌制液NaOH中向蛋内渗透速度减慢，同时蛋白内的NaOH向蛋黄内渗透，致使腌制液内NaOH向蛋白渗透的速度小于蛋白向蛋黄渗透的速度;另外蛋黄中的水分会通过蛋黄膜转移到蛋白中，综合结果导致蛋黄的游离碱度要高于蛋清游离碱度［22-24］。

随着NaOH添加量的升高，蛋清和蛋黄中的盐分有小幅度的上升，因此适当增加腌制液中碱性物质的含量可以促进盐分向蛋内渗透。另外，产品中的碱度随盐分添加量的增加呈显著地上升趋势。当腌制液中的NaCl或NaOH含量升高后，腌制液的渗透压增大，蛋品内外渗透压差变大，导致腌制液内的物质向蛋品内渗透的速率增快，当腌制平衡后，蛋品内部的盐分或碱度升高，因此当腌制液内NaOH含量升高后会促进NaCl和NaOH向蛋内渗透，致使蛋清和蛋黄中的盐分有小幅度的上升。碱物质和食盐对对方的渗透都有促进作用。

随着腌制时间的延长，产品中盐分含量呈显著地(p＜0.05)上升趋势，产品中碱度随时间延长有不规则的变化，蛋清和蛋黄中的趋势基本为先上升后下降再上升，并且在腌制过程中蛋黄碱度要略高于蛋清，其中在腌制25～30d时有较低的碱度。蛋清和蛋黄中的游离碱度变化是一个动态的过程，呈现这一趋势的主要原因可能是碱物质大量进入蛋清，使得蛋清中的游离碱度增大;随着腌制过程的进行，碱物质由蛋清向蛋黄渗透，同时蛋黄中的水分向蛋清中渗透，使得蛋清中碱度降低，并且由于蛋黄的微酸性，使得蛋清蛋黄中的游离碱度处于动态变化中。

2.1.2 不同因素对皮蛋感官可接受度的影响 图1为不同因素水平对鸡皮蛋产品感官评分的影响。从图中可以看出，不同因素对感官可接受度的影响均为先增高后降低的趋势(p＜0.05)。

综合在不同实验因素条件下产品的碱度、盐分和感官评定，各因素的取值范围分别为腌制时间18～32d，食盐添加量 4.0% ～7.0%，NaOH 添加量2.8%～4.2%。

2.2 响应曲面实验结果

图1 不同因素对皮蛋感官品分的影响Fig.1 Effect of different factors on sensory of preserved eggs

2.2.1 响应曲面实验结果 以腌制时间、食盐和NaOH添加量为实验因素的响应曲面实验结果见表4。从表中看出，不同腌制条件的组合对皮蛋感官有显著差异(p＜0.05)，从表中可以看出，在腌制条件为时间25d、用盐量5.5%、NaOH添加量3.5%时，皮蛋总体感官评分显著高于其他组。并且腌制时间过长、碱性物质添加越高的实验组感官评分较低，主要的原因可能是产品的高碱度影响了感官［25］。

2.2.2 以感官评分为目标函数的回归分析优化 利用Design-Expert 8.0.6软件对表4实验数据进行二次多项式回归分析，建立感官评分对三个响应因子的二次多项式的回归方程

式中，Y为感官综合评分;A为腌制时间(d)，B为食盐添加量(%)，C为NaOH添加量(%)。

为了验证建立的回归模型是否显著，对模型进行方差分析，结果如表5。

表4 响应曲面实验设计与结果Table 4 Response surface experimental design and results

表5 回归模型系数显著性检验Table 5 Test for significance of regression coefficients

2.3 实验因素交互作用分析

回归模型中因素交互项对感官评分的影响分别为:腌制时间(A)分别与食盐添加量(B)和NaOH添加量(C)对结果有显著地交互作用(pAB=0.0007，pAC=0.0195)，食盐添加量和NaOH添加量之间对结果无显著交互作用。通过对实验因素的分析，得出腌制时间对皮蛋感官有非常重要的影响，且影响是非线性的，在皮蛋实际的生产过程中，各工艺因素往往同时起作用，因此研究其交互作用对指导实际生产有着非常重要的指导意义。

2.3.1 腌制时间和食盐添加量对感官的交互影响 图2为当固定NaOH添加量在3.5%时，腌制时间和食盐添加量对感官评分结果的交互作用。影响产品总体感官的食盐添加量的临界值(最适添加量)随反应体系中腌制时间的延长而降低。当工艺中腌制时间为18d时，该临界值在5.5%左右;当腌制时间延长到32d时，食盐添加量临界值降低到4.3%附近。继续延长腌制时间到39d时，此时食盐添加量的临界值降到3.5%～3.7%附近。这说明在固定腌制液碱度的同时，适当延长腌制时间可以降低皮蛋的食盐添加量。对于腌制时间来说，当腌制用盐量在5.0%时，腌制时间对产品总体感官指标的影响存在一个临界值，该临界值大约为25d左右并且在腌制用盐量为5.0%～6.0%之间，该临界值随着腌制用盐量的增加逐渐减小。通过两因素对产品总体感官交互作用的分析，说明在皮蛋的腌制过程中，食盐的最适添加量和腌制最适时间呈负相关，在皮蛋的制备过程中，可以通过此趋势实现对皮蛋生产的调控。

表6 鸡皮蛋品质分析Table 6 The analysis of quality of preserved eggs

图2 腌制时间和食盐添加量对感官交互影响的响应曲面图Fig.2 Surface plots of the interactive effect between curing time and salt dosage on sensory

2.3.2 腌制时间和NaOH添加量对感官的交互影响 图3为食盐添加量为5.5%时，腌制时间和NaOH添加量对皮蛋总体感官影响情况的交互作用。从图中可以看出腌制时间和NaOH对皮蛋总体感官具有显著的交互作用，当腌制时间在25d，NaOH添加量在3.8%附近时，皮蛋有较高的总体感官值，这一结果与前面对腌制时间和食盐添加量交互作用进行分析所得出的结果一致。当腌制时间为18d时，该临界值在3.6%左右;随着腌制时间的延长到32d时，NaOH添加量的临界值上升到4.0%左右。从单因素实验结果合适的取值范围内可以看到，产品的各个指标并不是随腌制时间和NaOH添加量的增加而增加品质，在使总体感官品质最高的临界值，因此在皮蛋的生产过程中调控各因子的适量对产品品质有重要的作用。

2.4 鸡皮蛋腌制工艺优化

图3 腌制时间和NaOH添加量对感官交互影响的响应曲面图Fig.3 Surface plots of the interactive effect between curing time and NaOH dosage on sensory

以响应曲面二次回归模型中皮蛋的总体感官指标最大值为响应值，以腌制时间、食盐添加量、NaOH添加量为实验因素，利用软件Design-Expert 8.0.6对回归模型优化，得出最佳腌制工艺为:腌制时间25.37d、食盐添加量4.94%、NaOH添加量3.63%，得到感官评分为82.32。为考虑实际生产，将腌制时间调整为25.5d，并以此工艺进行低碱皮蛋的生产。该条件下，得到皮蛋各指标的实际值分别为:蛋清盐分2.24±0.05%、蛋黄盐分0.69±0.01%、蛋清游离碱度80.36±1.23mg/100g，蛋黄游离碱度120.94±2.16mg/100g，感官评分为81.45±1.25，与理论值相对误差为1.1% ＜5%。

2.5 鸡皮蛋品质分析

以优化工艺腌制鸡皮蛋的外观形状与传统鸡蛋皮蛋相比，颜色变亮，蛋体呈金黄色，弹性更好。其他理化指标见表6，从表中可以看出，实验组鸡皮蛋碱度显著低于传统皮蛋。因此该工艺可以应用于鸡皮蛋的生产及品质分析。

3 结论

单因素实验表明，NaOH添加量、食盐添加量、腌制时间对鸡皮蛋碱度和盐分都有着显著的影响，并且产品的感官评分呈现先升高后降低的趋势(p＜0.05);响应曲面实验结果表明，NaOH添加量分别与食盐添加量和腌制时间对皮蛋最终感官品质存在显著的交互作用，通过响应曲面实验结果优化鸡皮蛋腌制加工工艺为:腌制时间 25.5d、腌制用盐量4.94%、NaOH添加量3.63%时，产品有最高的感官可接受度为81.45±1.25。

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