逐级正交优化复合海参调味料配方及加热对其风味的影响

步营，栾宏伟，吕月月，朱文慧*，李学鹏*，王玉亭，毕蕾

(1.渤海大学 食品科学与工程学院，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州 121013；2.荣成协汇食品股份有限公司，山东 荣成 246309；3.抚顺独凤轩骨神生物技术股份有限公司，辽宁 抚顺 113122)

海参是棘皮动物门海参纲生物的统称，其体质柔软，部分海参体周围长有疣足[1]。全球有记载的海参约有1100种，分布于全球各大洋，大多数海参进行底栖生活[2]。辽宁地区的海参养殖业发展比较早，属于传统的海参养殖基地。研究发现[3,4]，海参中不仅富含蛋白质、人体必需的氨基酸以及各种微量元素、维生素等，而且含有许多生物活性物质，如：海参多糖、胶原蛋白、海参皂苷、海参肽以及脑苷酯等，这些活性物质在抗肿瘤、抗真菌、抗凝血、降血压、降血脂和增强机体免疫功能等方面都有着良好的功效[5,6]。海参加工过程中大部分的蒸煮液依旧被作为废液排放，也有学者对蒸煮液进行了综合加工，如曹荣等[7]制作了海参蒸煮液风味调味料；孙荣雪等[8]制成营养型饮料。将海参蒸煮液全面进行利用，制作成复合调味品，不仅极大地提高了海参的附加价值，而且降低了废弃液的排放量，减小了环境污染，具有一定的环保意义。

随着当下我国生活节奏的加快与外卖等行业的崛起，调理食品得以迅速发展，复合调味料发展极具市场潜力，越来越多的消费者在口感上有了更大的追求[9]，本文将海参蒸煮液、浓缩蛤蜊汁、浓缩海带汁等海洋提取液作为主要原料加工成复合调味料，并研究了加热条件对复合调味料品质的影响。为海参蒸煮液的综合利用提供了切实可行的方案(健康型调味料)，对海参加工产业的发展具有一定的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

海参蒸煮液：大连深蓝肽科技研发有限公司提供；浓缩蛤蜊汁、浓缩海带汁：荣成协汇食品股份有限公司提供；食用盐、酵母抽提物、味精、白砂糖、小麦面粉、黄原胶、变性淀粉：市售。

Pb-10 pH计 德国赛多利斯公司； PEN3电子鼻 德国Air Sense公司；Taste Sensing SA402B电子舌 日本Insent公司；JA4103电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；DK-8D恒温水浴槽 上海一恒科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 海参蒸煮液复合调味品工艺流程

原料预处理→调配→混合搅拌→加热反应→包装→封口→杀菌→冷却→成品。

根据前期预试验，取Brix4的海参蒸煮液，离心处理掉蒸煮液内在加工时残留的海参体壁等固形物，发酵脱腥后备用。

1.2.2 海参汁复合调味品配方的逐级正交优化试验方法

1.2.2.1 海参汁复合调味品主原料配方正交试验设计

在前期预试验基础上，对影响海参汁复合调味品的主要因素，即海参蒸煮液的添加量(%)、浓缩蛤蜊汁的添加量(%)、海带汁的添加量(%)，采用三因素三水平正交试验设计，试验因素水平设计见表1。以感官评价结果作为依据，优化海参汁复合调味品主原料配方。

表1 主原料配方L9 (34) 试验因素水平表

1.2.2.2 海参汁复合调味品的调味配方正交试验设计

在前期预试验的基础上，选择食用盐添加量、白砂糖添加量、谷氨酸钠添加量和酵母抽提物添加量进行L9(34)正交试验，试验因素水平设计见表2。以感官评价结果作为依据，优化海参汁复合调味品的调味配方。

1.2.2.3 稳定性配方正交试验设计

在前期预试验的基础上，选择变性淀粉添加量、小麦面粉添加量和黄原胶添加量进行L9(34)正交试验，试验因素水平设计见表3。以感官评价结果作为依据，优化海参汁复合调味品稳定性配方。

表3 稳定性配方L9 (34) 试验因素水平表

1.2.3 不同加热时间对海参汁复合调味品风味物质的影响

按照正交试验得到的最优配方调配海参汁复合调味品，在(97.5±2.5) ℃下分别加热反应10，20，30，40，50，60，70，80 min，使用电子鼻和电子舌进行分析，探究不同加热时间对其风味变化的影响。

1.2.3.1 电子鼻分析

样品测定：取5 g左右的待测样品装入50 mL烧杯中，用保鲜膜封口，平衡10 min。在25 ℃环境中运用电子鼻传感器对样品进行检测。检测时间120 s，进样流量和内部流量均为300 mL/min，数据采集时间为90～95 s。每个样品做3组平行试验。根据样品顶空挥发物通过传感器的电阻值G与基准气体通过传感器的电阻值G0的比值进行数据处理和模式识别[10-12]。传感器由10种金属氧化物半导体型(metal oxide semiconductor，MOS)化学传感元件组成，每型传感元件对应的主要敏感物质见表4。

表4 化学传感器及其对应的敏感物质类型

1.2.3.2 电子舌分析

样品处理：将冷藏备用的样品取5.0 mL溶于100 mL蒸馏水中均质，10000 r/min离心10 min，取上清液备用。

将电子舌的传感器和参比电极内部充满内部液(3.3 mmol/L KCl+饱和氯化银)，并分别将传感器置于基准溶液(30 mmol/L KCl+0.3 mmol/L酒石酸)、参比电极置于3.3 mmol/L KCl溶液中活化24 h。自检后，在室温下通过电子舌对每种样品的苦味、苦味余味、涩味、涩味余味、咸味、鲜味和丰富度进行分析[13]。每个样品重复4次，保留3组稳定的数据，取平均值。

1.2.4 感官评定

感官检验是采用人自身器官的功能：例如味觉、嗅觉、视觉、触觉等自身神经反馈来检验食品的颜色、口味、气味、组织状态等。检验方式简便，但具有一定的人为主观性[14]，本试验感官评定小组由食品科学与工程专业学生组成(4男6女)，年龄段在20～25岁，评定员评定每项样品前后以纯净水漱口脱味，保证结果的准确性。海参汁复合调味品感官评分表见表5。

表5 海参汁复合调味品感官评分表

2 结果分析

2.1 逐级正交试验海参汁复合调味品配方的优化

表6 海参汁复合调味品主原料配方正交试验结果

综合感官评分是对海参汁复合调味品的整体评价，客观反映了产品的可接受度。由表6可知，影响海参汁复合调味品品质的主配方中的因素主次为 A>B>C，即海参蒸煮液含量的高低对海参调味料的品质影响最大，其次是浓缩蛤蜊汁含量，最后为海带汁含量，最优组合为A3B2C1。因此由正交设计试验得出最优主原料配方为海参蒸煮液50%，浓缩蛤蜊汁6%，海带汁2%。

选择食用盐添加量、白砂糖添加量、谷氨酸钠添加量和酵母抽提物添加量进行L9(34)正交试验，正交试验结果分析见表7。

表7 调味配方正交试验结果

由表7可知，影响海参调味料品质的调味配方中的因素主次为 A>D>C>B，即食用盐含量对海参汁复合调味品的品质影响最大，其次是酵母抽提物与谷氨酸钠的含量，最后为白砂糖的含量，最优组合为A2B2C3D2。因此由正交设计试验得出最优配方为食用盐14%，白砂糖6%，谷氨酸钠1.5%，酵母抽提物0.4%。

在前期单因素试验的基础上，选择变性淀粉添加量、小麦面粉添加量和黄原胶添加量进行L9(34)正交试验，正交试验结果分析见表8。

表8 稳定性配方正交试验结果

由表8可知，影响海参汁复合调味品稳定性的因素主次为C>B>A，即黄原胶含量对海参汁复合调味品的品质影响最大，其次是变性淀粉的含量，最后为小麦面粉的含量，最优组合为A2B1C2。因此由正交设计试验所得出最优配方为小麦面粉0.5%，变性淀粉3.8%，黄原胶0.04%。

2.2 不同加热时间对海参汁复合调味品气味的影响

复合调味料不同反应时间的电子鼻分析雷达图见图1。

图1 海参汁复合调味品电子鼻雷达图

由图1可知，对不同加热时间的海参汁复合调味品做出比较，1，2，3，6，7，8，9号传感器的响应值变化较大，4，5，10号传感器的响应值变化小，相对不明显，根据电子鼻检测分析，不同加热时间对海参汁复合调味品的芳香成分、氮氧化合物、氨类芳香成分、甲烷、硫化物、乙醇、有机硫化物有着较大的影响，对氢气、烷烃芳香成分与烷烃的影响微弱。

不同加热时间下海参汁复合调味品的气味主成分分析见图2。

图2 不同加热时间对海参汁复合调味品电子鼻PCA分析

PCA分析是将多变量线性转换选出较少重要变量的一种多元统计分析方法，可进行数据转换和降维，在PCA图上显示主要的两维图，贡献率越大，越能更好地反映样品信息[15-17]。

图2中每个椭圆形气味区域表示在不同加热时间下海参汁复合调味品的数据采集点，每个样品的 3次不重复检测形成一个独立的族群，说明分析的重复性良好。经分析得知，不同加热时间的海参汁复合调味品风味特征存在差异，主成分1(PC1)与主成分2(PC2)的贡献率分别为94.16%与2.79%，总贡献率达到96.95%，超过85%，说明所受干扰较小，代表了样品的主要信息特征。一般认为，距离原点越远的数据点，其贡献率越大[18-20]。根据PC2可以看出有着较好的单向趋势，且各加热时间的海参汁复合调味品PC2载荷因子差异性较大，各组数据在区域上无重叠，不同加热时间的海参汁复合调味品之间风味是互相独立的，说明不同加热时间的海参汁复合调味品可以在电子鼻的检测分析下得到有效的区分。在PC1上可将样品分为3个不同区域，其各区域间载荷距离都相对较远，说明在不同加热时间下，海参汁复合调味品的风味特征有着较大的区别。

2.3 不同加热时间对海参汁复合调味品滋味的影响

不同加热时间下的海参汁复合调味品的电子舌分析雷达图见图3。

图3 不同加热时间对海参汁复合调味品电子舌味觉雷达图

由图3可知，海参汁复合调味品的咸味、鲜味、苦回味的响应值存在着差异，其咸味和鲜味的响应值差异最大，其他味觉响应值的检测结果差异相对较小。

图4 不同加热时间下海参汁复合调味品电子舌味觉值

在不同加热时间的海参汁复合调味品中，酸味的响应值都非常低，不能被人体感受到[21]，故而样品中的酸味可以忽略不计。由图4可知，鲜味和咸味是海参汁复合调味品最为重要的味觉指标。产品中检测到的鲜味响应值较强，且浓厚感也响应明显，有良好的滋味，这可能是因为样品是以海参汁为主要原料，辅以蛤蜊汁、海带汁等制成，说明该调味品可呈现很好的增鲜效果。所有样品检测到的涩味和涩味的回味的响应值较低，不易被人体感知。不同加热时间海参汁复合调味品样品对应的鲜味强度有较为明显的差别。浓厚感(鲜味回味：代表了样品滋味的持久性和丰富程度)与鲜味的变化规律相同。鲜味回味与鲜味物质的绝对含量、种类以及无机离子含量相关[22-24]。产品中所检测到的咸味响应值均较高，咸味主要由Na+、K+等无机阳离子产生，它们的存在可以在一定程度上对纤维强度起到增强作用。在不同加热时间下，70 min得到的样品的鲜味和浓厚感的响应值最高，且其苦味、涩味以及二者回味的响应值最低，说明加热70 min的样品的口感最协调，可起到更好的增鲜效果。

图5 不同加热时间海参汁复合调味品电子舌PCA分析结果

由图5可知，主成分1(PC1)与主成分2(PC2)的贡献度分别为74.24%与17.03%，总贡献率为91.27%>85%，说明两个主成分内涵盖了样品的大部分信息，随着加热时间的增长，数据点距离原点越来越远，但加热10，30，50 min的样品数据点重叠，说明其滋味相近[25]，区分度不好，而其他数据点区分明显，说明加热时间对海参汁复合调味品的滋味影响有相对区别。

3 结论

经过逐级正交试验得出海参汁复合调味品的最佳工艺配方为海参蒸煮液50%、蛤蜊汁浓缩液6%、海带汁2%、食用盐14%、酵母抽提物0.4%、谷氨酸钠1.5%、白砂糖6%、小麦面粉0.5%、变性淀粉3.8%、黄原胶0.04%，以最佳工艺配方制作出的海参汁复合调味品颜色红褐色，光亮，口感细腻，粘稠度良好，有海参的特殊香气，口感醇厚，味道鲜美。还探究了不同加热时间对最佳工艺配方制作出的海参汁复合调味品风味的影响。根据电子鼻检测分析，不同加热时间对海参汁复合调味品的芳香成分、氮氧化合物、氨类芳香成分、甲烷、硫化物、乙醇、有机硫化物有着较大的影响，对氢气、烷烃芳香成分与烷烃的影响微弱；且电子鼻PCA可以有效地区分在不同加热时间下海参汁复合调味品的品质变化。电子舌结果显示：海参汁复合调味品的滋味主要由鲜味和咸味组成，在不同加热时间下，加热70 min时的产品口感优良，鲜味突出，明显优于加热其他时间的产品。综合研究发现，加热70 min可得到品质良好的产品，为海参蒸煮液的综合加工与利用提供了一定的参考。