中华管鞭虾(Solenocera Melantho)高水分即食虾仁加工工艺优化及品质分析

骆 静,何 鑫,谢 超,白 冬,李海波,黄 菊

(1.浙江海洋大学食品与医药学院,浙江舟山 316022; 2.浙江国际海运职业技术学院,浙江舟山 316021)

目前,中华管鞭虾分布在我国东海海域,蕴藏量在100万吨以上,具有巨大经济开发价值[1]。现在市场上的产品以虾仁、虾米为主。海捕中华管鞭虾体型较小,肉质鲜美,蛋白含量高,含有丰富的矿物质,虾中富含的镁元素对心脏活动具有重要的调节作用,可保护心血管系统;富含磷、钙,对小儿、孕妇尤有补益功效[2]。海捕中华管鞭虾产量日益增长和消费形式的日益多样化,为该产业发展奠定了坚实的基础。

目前国际市场流通性较强的即食虾类产品有熟食虾仁、烤虾串、虾馅饺子、虾卷、盐渍虾等产品。国内市场占比率最高的是冷冻与干制类产品,多数是冻虾仁等,处理工艺技术简单,产品相似程度高,创新性不足。

目前国内学者赵仪等[3]研究认为,虾壳虾青素提取与纯化受酶和微生物双重影响;伍玉洁、杨瑞金等[4]研究水分活度(Aw)对干制虾仁产品的货架寿命与质构的关系,常温保藏下虾仁干制产品取得的平衡关系与水分活度有关;张秀花等[5]研究了对虾对辊挤压式剥壳工艺参数,完成全套的传动系统的设计。俞微微等[6]对于虾夷扇贝外套膜水解分离蛋白进行了研究,确定了分离蛋白的最佳工艺及剂量。对于如何加工海捕虾,将其转化成更优质的产品,我国还处于摸索阶段,诸多关键技术还需要科技的发展进行突破与技术创新。例如捕捞上的海捕虾自身携带着多酚氧化酶等酶类,这些酶温度范围广,仅靠单纯的冷冻并不能大幅度地降低其活性。同时虾本身具有高蛋白和高水分的特点,使其在加工及运输过程中很容易滋生细菌等,从而引起虾体腐败变质等影响产品质量[7-8]。传统的海虾降温保存多依赖冰块降温保鲜,且制冰过程能源消耗量较大,运输期间的耗损也很严重。再加上后期加工解冻等措施也要消耗时间、能源等，不利于虾的加工生产。上面所述的一些问题现在已成为海虾加工业发展的技术瓶颈,急需加以解决。本研究主要就海捕中华管鞭虾高水分调味即食产品加工工艺优化及品质分析展开研究探讨。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中华管鞭虾,体长3～5 cm 舟山市南珍菜场;六偏磷酸钠(含量>99%,食品级)、三聚磷酸钠(含量>99%,食品级),磷酸氢二钠(含量>99%,食品级) 青岛博智汇力生物科技有限公司;料酒 镇江恒顺酒业有限公司;味精 上海味丹企业有限公司;白砂糖 上海上棠食品有限公司;生抽 李锦记食品有限公司;食盐 浙江绿海制盐有限公司。

600型真空包装机 河南豫盛包装机械有限公司;PW15K高精度电子计数台秤 昆山艾思博格电子科技有限公司;F6/10高速均质机 德国FLUKO公司;高精度电子计数台秤 杭州嘉伟仪器有限公司;高速均质机 杭州纳德仪器有限公司。

1.2 样品处理

1.2.1 工艺流程 海捕中华管鞭虾仁产品的工艺流程如下:新鲜海捕中华管鞭虾→去头、去壳→糖基化、嫩化→腌制→熟制→烘干→冷却包装→高压灭菌→冷却→成品。

1.2.2 操作要点 原材料选择:选取大小一致的鲜活中华管鞭虾样品;前处理:原料经去头、壳后,于-18 ℃冰箱中冷藏备用;调味腌制:将各调味料与虾仁样品进行混合,常温下(20 ℃)进行腌制,对采用不同调味配方的样品进行分组腌制,再根据相同调味配方下不同调味料混合液与虾仁样品比例(料液比)、不同食盐添加量以及不同的蒸煮时间,对样品进行分组腌制;熟制:将样品浸没于沸水中,在设定的时间下进行蒸煮熟制;烘干:沥干后的样品以60 ℃作为产品的干燥温度[9],在设定的时间下进行烘干;冷却包装:样品冷却后在真空包装机中以0.08 MPa真空度进行真空包装,热封时间30 s;杀菌:以115 ℃为产品的杀菌温度[10],在设定的时间下进行灭菌;冷却:冷却后检查成品包装及状态是否完好。

1.2.3 调味配方优化 调味配方是影响产品品质重要因素之一,直接影响产品的色、香、味等感官评价[11]。作为评价虾类品质的重要指标,虾类产品感官评分的方法已有很多研究[12-13]。以感官评分为考察指标,固定食盐添加量为1.5%,对白砂糖、料酒、生抽、味精添加量进行单因素实验,通过正交实验确定最佳海捕虾调味配方。

1.2.3.1 白砂糖添加量的单因素实验 向料酒添加量为6%,生抽添加量为1.5%,味精添加量为0.3%的基料中,分别以2%、4%、6%、8%、10%的添加量加入白砂糖,混合均匀后,常温下进行感官评定。

1.2.3.2 料酒添加量的单因素实验 向白砂糖添加量为8.0%,生抽添加量为1.5%,味精添加量为0.3%的基料中,分别以3%、6%、9%、12%、15%的添加量加入料酒,混合均匀后,常温下进行感官评定。

1.2.3.3 生抽添加量的单因素实验 向白砂糖添加量为8.0%,料酒添加量为6%,味精添加量为0.3%的基料中,分别以0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的添加量加入生抽,混合均匀后,常温下进行感官评定。

1.2.3.4 味精添加量的单因素实验 向白砂糖添加量为8.0%,料酒添加量为6%,生抽添加量为1.5%的基料中,分别以0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的添加量加入味精,混合均匀后,常温下进行感官评定。

1.2.3.5 正交实验 根据上述单因素实验,确定了影响调味虾仁四个主要因素(白砂糖、料酒、生抽、味精)的最佳添加量,每个因素取三个水平,以感官评分为考察标准[14-16],进行四因素三水平的正交实验,来确定最佳调味工艺。因素水平表见表1。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthognal experiment

1.2.4 腌制工艺研究

1.2.4.1 食盐添加量的确定 在白砂糖的添加量为8.0%,料酒的添加量为6%,味精的添加量为0.3%,生抽的添加量为1.5%,料液比为2∶1 g/mL,腌制时间为20 min条件下,选择食盐添加量为:0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%,研究海虾的失水率、TVB-N及色差值的变化情况,确定最佳食盐添加量。

1.2.4.2 液料比的确定 在白砂糖的添加量8.0%,料酒的添加量6%,生抽的添加量1.5%,味精的添加量0.3%,食盐添加量为1.5%,腌制时间为20 min条件下,选择的料液比为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1 g/mL。相应时间腌制完成后研究中华管鞭虾虾仁的失水率、TVB-N与色差的变化情况,确定最佳液料比。

1.2.4.3 腌制时间的确定 在白砂糖的添加量为8.0%,料酒的添加量为6%,生抽的添加量为1.5%,味精的添加量为0.3%,食盐添加量为1.5%,料液比为3∶1 g/mL的条件下,选择的腌制时间为6、9、12、15、18 min。研究中华管鞭虾虾仁的失水率、TVB-N值与色泽的变化情况,确定最佳腌制时间。

1.2.5 生产工艺优化

1.2.5.1 调味时间确定 为了使海捕虾仁更好的入味,将其与上述最佳调味溶液进行调味处理。实验在1.2.3及1.2.4的最优条件下,选择调味时间为6、9、12、15、18 min进行调味处理。相应时间调味完成后,以感官评分为指标,确定最佳调味时间。

1.2.5.2 蒸煮时间确定 蒸煮在一定程度上影响虾仁的质构特征[17],虾仁用沸水依次蒸煮0、2、4、6、8、10 min。经蒸煮后的产品以感官评分为指标,确定最佳蒸煮时间。

1.2.5.3 干燥时间确定 海捕虾蒸煮调味完成后,除去水分,在托盘内整齐排列,保持60 ℃条件下分别干燥30、60、90、120、150 min。经干燥后的产品以感官评分为指标,确定干燥的最佳时间。

1.2.5.4 杀菌时间确定 将高水分海捕虾产品进行包装后,放置于115 ℃中,记录杀菌10、15、20、25 min后的细菌菌落总数的变化,进行感官评定,平行实验三次,取平均值,确定最佳杀菌时间。

1.2.5.5 正交实验 根据上述单因素实验确定了影响产品加工工艺四个主要因素(腌制时间、蒸煮时间、干燥时间、杀菌时间)的最优处理时间,每个因素取三个水平,在确保产品安全的基础上,以感官评分为考察标准,进行四因素三水平的正交实验,因素水平表见表2,来确定最佳工艺。

表2 正交实验因素水平表Table 2 Factors and levelsTable of orthogonal experiment

1.3 理化指标测定

1.3.1 挥发盐基氮含量的测定 按GB 2733-2015使用自动凯氏定氮仪,应用半微量凯氏定氮原理，测定放置在不同温度下虾仁的挥发性盐基氮数值,TVB-N值以小于20 mg/100 g为标准,测定完成后记录数值[18]。

1.3.2 水分含量的检测 采用GB 5009.3-2010食品中水分的测定中的直接干燥法测定[19]。失水率按下式计算:

蒸煮失水率(%)=(蒸煮前克数-蒸煮后克数)/蒸煮前克数×100

1.3.3 色差测定 用WSC-S型色差计来测定虾仁的颜色。L*值表示亮度,其值表示黑色到白色的变化;平行实验3次,记录下数据,剔除特别明显错误的,重新读取,最终取三次读数的平均值。

1.3.4 感官评定 邀请6名专业人员组成感官评定小组。在实验前,对品评员进行针对性的培训。评定的内容为咀嚼性、弹性、风味和色泽,评定标准见表3。

表3 感官评分标准Table 3 Sensory scoring standard

1.3.5 细菌总数的测定 参考GB 4789.2-2010 食品卫生微生物学检验菌落总数测定[20]。

1.3.6 大肠菌群的测定 参考GB 4789.3-2010 食品卫生微生物学检验大肠菌群测定[21]。

1.4 数据处理

数据处理及作图采用Origin 8.1、SPSS 13.0统计分析软件,结果为平均值±标准偏差(采用SNK法分析测验显著性水平,p<0.05)。

2 结果与分析

2.1 调味配方单因素及正交优化实验

2.1.1 白砂糖添加量 白砂糖添加量对感官评分的影响如图1所示。

图1 白砂糖添加量对感官评分的影响Fig.1 Effect of addition of white sugar on sensory score

从图1可以看出,随着白砂糖量的增加,感官评定总分呈先上升后下降趋势。当白砂糖量超过8%时,感官评定分数在下降。这可能是因为白砂糖量多,使虾仁偏甜,影响感官分数。从感官总分分析,确定最佳白砂糖添加量为8%。

2.1.2 料酒添加量 料酒添加量对感官评分的影响如图2所示。

图2 料酒添加量对感官评分的影响Fig.2 Effect of amount of wine on sensory score

从图2数据可以看出,随着料酒添加量的增加,感官评分值呈现先增后减的趋势。当料酒添加量超过9%时,感官评定分数降低。确定最佳料酒添加量为9%。

2.1.3 生抽添加量的确定 生抽添加量对感官评分的影响如图3所示。

图3 生抽添加量对感官评分的影响Fig.3 Effect of soy sauce on sensory score

从图3可以看出,随着生抽含量的加大,产品整体感官评分呈现先上升后下降趋势,可见生抽对虾仁的风味起到比较重要的作用。确定最佳生抽的添加量为1.5%。

2.1.4 味精添加量 味精添加量对感官评分的影响如图4所示。

图4 味精添加量对感官评分的影响Fig.4 Effect of monosodium glutamate on sensory score

从图4数据可以看出,随着味精含量的增加,整体趋势先上升后下降。确定最佳味精的添加量为0.2%。

2.1.5 调味料正交实验优化 对正交实验结果数据作极差分析,结果见表4。由表4中的R值分析,味精添加量对感官品质的影响程度最大。各因素对产品的影响程度依次为味精添加量>白砂糖添加量>料酒添加量>生抽添加量;根据方差分析(表5),味精添加量对感官品质影响未达到显著水平(p>0.05),其他三个因素均达到显著水平(p<0.05);根据k值法分析表4得到实验最优水平组合为A2B2C2D3,即白砂糖的添加量为8.0%,料酒的添加量为9%,生抽的添加量为1.5%,味精的添加量为0.3%。从表4可得,由于优化方案不在正交表的9组实验中,因此需要进行验证性实验。设定调味配方为白砂糖的添加量为8.0%,料酒的添加量为9%,生抽的添加量为1.5%,味精的添加量为0.3%。按照工艺流程进行正交验证实验,最后感官评分达到49分。由实验结果表明,该调味配方优于原先的9组实验,可行性较好。

表4 调味料正交实验结果表Table 4 Orthogonal test results of seasonings

表5 正交实验显著性分析结果Table 5 Results of variance analysis in orthogonal test

2.2 产品调味工艺的确定

2.2.1 食盐添加量 在确定调味配方的基础上,固定料液比及腌制时间,考察食盐添加量对产品的失水率、TVB-N及色差值的影响,结果见图5。

图5 食盐添加量对中华管鞭虾虾仁色差、 失水率和挥发性盐基氮的影响Fig.5 Effects of salt addition on color, water loss rate and volatile basic nitrogen of sea shrimp

由图5可知,随着食盐添加量的递增,中华管鞭虾虾仁的失水率也在不断增大。食盐添加量为2.5%时,失水率已经与原样相差了约10%,而挥发性盐基氮变化并不明显,说明食盐对中华管鞭虾虾仁TVB-N值的影响较小。随着食盐含量增加,色差先减少后增加,但是差值并不明显。综合分析选择1.5%食盐添加量为宜。

2.2.2 料液比的确定 在确定调味配方的基础上,固定食盐添加量及腌制时间,考察料液比对产品的失水率、TVB-N及色差值的影响,结果见图6。

图6 料液比含量对中华管鞭虾虾仁色差、 失水率和挥发性盐基氮的影响Fig.6 Effect of solid to liquid ratio on color, water loss rate volatile basic nitrogen of sea shrimp

由图6可知,随着料液比的增加,中华管鞭虾虾仁的失水率呈现出上升的趋势。当料液比达5∶1 g/mL添加量时,中华管鞭虾虾仁的失水率与初始值相差约10%。另外观察挥发性盐基氮发现其数值也在加大,但其增加不明显。色差值与料液比成反比,随含量增加呈下降趋势[22]。综合三者的数据,最终选择料液比含量为3∶1 g/mL。

2.2.3 腌制时间的确定 在确定调味配方的基础上,固定食盐添加量及料液比,相应时间腌制完成后考察样品的失水率、TVB-N与色差的变化情况,结果见图7。

图7 腌制时间对中华管鞭虾虾仁色差、 失水率和挥发性盐基氮的影响Fig.7 Effect of pickling time on color, water loss rate and volatile basic nitrogen of sea shrimp

由图7可知，随着腌制时间的延长,中华管鞭虾虾仁的挥发性盐基总氮呈现出上升的趋势。前期增速比较缓慢,后期速率不断增大,当腌制时间为25 min时,已接近16 mg/100 g。而从失水率角度看,其数值与腌制时间呈正相关,15 min开始,失水速率加快。色差值整体上呈下降趋势。综合分析最终选择腌制时间为12 min。

2.3 中华管鞭虾生产条件单因素及正交优化实验

2.3.1 调味时间对产品感官品质的影响 根据图8可知,随着调味时间的增加,感官评定的分数先增后减。当调味时间为12 min时,感官评分达到最高。

图8 调味时间对产品感官品质的影响Fig.8 Effect of seasoning time on sensory quality

2.3.2 蒸煮时间对产品感官品质的影响 依据图9数据信息可知,随着蒸煮时间的增加,感官评定分数呈现先增后减的状态。当蒸煮时间为4 min时,感官评分达到最高。

图9 蒸煮时间对产品感官品质的影响Fig.9 Effect of cooking time on sensory quality

2.3.3 干燥时间对产品感官品质和的影响 观察图10的数据,可以看出,随着干燥时间的变化,产品口感也发生了相应的改变。感官评定在60 ℃下干燥1 h,取到最大评分。

图10 干燥时间对产品感官品质的影响Fig.10 Effect of drying time on sensory quality

2.3.4 杀菌时间对产品感官品质的影响 根据图11可知,随着杀菌时间的加长,细菌总数在逐渐减少。从感官角度而言,115 ℃下灭菌20 min,此刻的细菌总量小于10,且感官评分超过45,此时的产品达到最优的杀菌效果。

图11 杀菌时间对产品感官品质的影响Fig.11 The effect of sterilization time on sensory quality

2.3.5 生产条件正交实验优化 对正交实验结果数据作极差分析,结果见表6。由表中的R值分析,调味时间对感官品质的影响程度最大。各因素对产品的影响程度依次为调味时间>蒸煮时间>干燥时间>杀菌时间;根据方差分析(表7),调味时间对感官品质的影响达到极显著水平(p<0.01),蒸煮时间达到显著水平(p<0.05),其它二个因素均未达到显著水平(p>0.05);根据k值法分析表6，得到实验最优水平组合为W2X2Y2Z1,即调味时间为12 min,蒸煮时间为4 min,干燥时间为60 min,杀菌时间为10 min。

表6 生产工艺正交实验结果表Table 6 Orthogonal test results of seasonings

按照最优工艺流程进行实验,最后感官评分达到48分。由实验结果表明,该生产条件优于原先的9组实验,可行性较好。经检测细菌总数小于1000 CFU/g，大肠菌群小于10 MPN/100 g。

3 结论

通过调味配方单因素与优化实验确定最佳调味配方为:白砂糖添加量为8.0%,料酒添加量为9.0%,生抽添加量为1.5%,味精添加量为0.3%。四个因素影响由大到小依次为:味精添加量>白砂糖添加量>料酒添加量>生抽添加量,对中华管鞭虾虾感官评定的影响最大的是味精添加量,产品感官评分达到49分。通过产品调味工艺的确定，最佳调味工艺为最佳食盐添加量为1.5%，料液比为3∶1 g/mL，腌制时间为15 min。

为使虾仁产品获得更好的口感,通过生产工艺条件的优化研究,确定中华管鞭虾虾仁产品的生产工艺条件为:调味时间为12 min、蒸煮时间为4 min、60 ℃下干燥60 min、115 ℃下灭菌10 min,获得的产品经检测细菌总数小于1000 CFU/g,大肠菌群小于10 MPN/100 g,且感官评分达到48分,完全达到常温条件下安全食用6个月的卫生要求。

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