响应面优化鱼糜藕夹夹馅加工工艺

陈志炎，闵二虎

(1.扬州大学 旅游烹饪学院，江苏 扬州 225127；2.江苏旅游职业学院，江苏 扬州 225127)

鲢鱼是我国重要的经济鱼类，其营养价值丰富，质感软嫩。国内外对鲢鱼的研究主要集中在鲢鱼的蛋白结构和性质等[1]，研究较多的是不同添加剂对鱼糜制品的影响。研究结果表明，可溶性淀粉或植物胶能有效改善鱼糜制品的品质，并且组合使用效果更明显[2]；鲢鱼鱼糜加入3%菊苣多糖可以减少汁液流失和pH波动，保持制品较好的硬度和弹性，同时能减少蛋白质和脂肪氧化，并抑制微生物繁殖[3]；此外，研究还发现高强度超声波能增强0%～2%食盐浓度鱼糜的凝胶强度，但对4%～5%食盐浓度的鱼糜作用不明显[4]。

国内对鲢鱼产品的深加工研究相对较少，市场上主要以鱼糜罐头[5]、鱼松[6]和鱼肉调味品[7-9]为主，本试验研究用鲢鱼鱼糜替代传统肉糜藕夹的方法，既丰富了藕夹的品种，又提高了莲藕和鲢鱼的经济价值，为进一步研究速冻鱼糜藕夹半成品深加工提供了数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活鲢鱼、鸡蛋、食盐：扬州麦德龙超市；黄原胶：山东阜丰发酵公司；卡拉胶：滕州市香凝生物公司；魔芋胶：南宁庞博生物公司；复合磷酸盐：广西长远食品公司。

1.2 仪器与设备

WSC-S测色色差计 上海华岩仪器设备有限公司；TMS-Pro型质构仪 美国FTC公司；XJT-180型鱼肉采肉机 广州欣加特机械设备有限公司；DRB-ZB40L型斩拌机 上海达瑞宝食品机械有限公司；PS200型三足式离心机 张家港市乐余润捷机械厂；723PC分光光度计 上海菁华仪器公司；pHS-828精密pH计 北京华瑞博远有限公司；BCD-257SL海尔冰箱 青岛海尔集团；JIDI-5R低速离心机 广州吉迪仪器有限公司；恒温水浴锅 聚创环保有限公司；BH3高精度电子计重秤 上海英展机电企业有限公司；RE-201D-2L旋转蒸发器 郑州科坤仪器公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鲢鱼肉加工样品采集

取活鲢鱼，去鳞、内脏、头尾，沿脊背处一分为二，去骨、皮，留净鱼肉，清洗干净，沥干表面水分，置于0 ℃冰箱中贮存待用。

1.3.2 鲢鱼糜样品制备工艺

以保水率为指标，选用机械和手工两种斩拌方式，时间分为70，80，90，100，110 s,制备鱼糜样品。

1.3.2.1 机械斩拌制备工艺

流程：鱼肉样品→刀工切割→粉碎→形成溶胶→冰箱贮存。

方法：取鱼肉样品250 g，切成0.3 cm厚的片，再入斩拌机搅制成鱼糜，转速1600 r/min。

1.3.2.2 手工斩拌制备工艺

流程：鱼肉样品→刀工切割→手工斩剁→形成蓉胶→冰箱贮存。

方法：取鱼肉样品250 g，切成0.2 cm见方的粒，斩剁成蓉泥，手工搅打，制成鱼糜。

1.3.3 鱼糜凝胶配方

传统鱼糜制作工艺是加入盐、葱姜水等，加热形成凝胶。本研究以鲢鱼肉糜100 g、蛋清15%、复合磷酸盐0.3%、盐1.0%、食用胶0.1%、味精1%、葱姜汁8%、植物油6%、凝胶温度100 ℃、时间6 min为基础，通过单因素和响应面试验，最终确定鱼糜夹馅的最佳工艺配方。

1.3.4 单因素试验

1.3.4.1 食用胶的选择

选取魔芋胶、黄原胶和卡拉胶，分别添加0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，以鱼糜黏结性为评价指标，考察不同品种、不同添加量食用胶对鱼糜品质的影响。

1.3.4.2 食盐对鱼糜感官评分和黏结性的影响

选取鲢鱼糜100 g、鸡蛋清15%、复合磷酸盐0.4%、魔芋胶0.15%，分别添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的食盐，考察不同食盐添加量对鱼糜品质的影响。

1.3.4.3 鸡蛋清对鱼糜感官评分和黏结性的影响

选取鲢鱼糜100 g、食盐2.0%、复合磷酸盐0.4%、魔芋胶0.15%，分别添加5%、10%、15%、20%、25%、30%的鸡蛋清，考察不同鸡蛋清添加量对鱼糜品质的影响。

1.3.4.4 复合磷酸盐对鱼糜感官评分和黏结性的影响

选取鲢鱼糜100 g、食盐2.0%、鸡蛋清15%、魔芋胶0.15%，分别添加0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%的复合磷酸盐，考察不同复合磷酸盐添加量对鱼糜品质的影响。

1.4 鱼糜指标测定

1.4.1 鱼肉pH值的测定

参照GB/T 5009.45-2003《水产品卫生标准的分析方法》的酸度计法，将成熟处理后的新鲜鲢鱼肉每间隔1 h称取5 g切碎，加8倍蒸馏水均质，静置后取其上清液测定pH值[10]。

1.4.2 鱼肉成熟过程中挥发性盐基氮(TVB-N)的测定

参照国家标准GB 5009.228-2016《食品中挥发性盐基氮的测定》测定鱼糜中挥发性盐基氮的含量[11]。

1.4.3 鱼肉样品菌落总数的测定

参照GB 4789.2-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行[12]。

1.4.4 鱼糜黏结性的测定

参考杨明柳等[13]的方法稍作修改，取生鱼糜100 g装入食品保鲜袋中真空密封，置于100 ℃恒温水浴锅中，加热6 min取出降至室温，切成2 cm圆柱体。使用质构仪测定鱼糜样品的质构特性，测试参数：探头：P/0.5S不锈钢球形探头，下行速度：3.0 mm/s；返回速度：5.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s。

黏结性计算公式：Gs=BF×D。

式中：Gs为凝胶强度(g·cm)；BF为破断强度(g)；D为凹陷度(cm)。

1.4.5 鱼糜馅持水性的测定

参考廖慧琦等[14]的测定方法稍作改动，取鱼糜8 g置于1800 r/min转速下离心8 min，去除表面多余汁液，记录固体样品质量，按下式计算：

式中：M1为鱼糜初始质量(g)；M2为去除汁液的鱼糜质量(g)。

1.4.6 熟制鱼糜成品感官评价

将熟制鱼糜冷却至室温，每样各取30 g，由10名专业人士组成感官评价小组(男女各5名)，以鱼糜气味、色泽、质感和组织形态为评价指标进行感官评价，评分标准见表1。

表1 熟制鱼糜凝胶感官评分标准Table 1 The sensory scoring criteria for cooked surimi gel

1.5 响应面优化鱼糜配方

在单因素试验基础上，采用Design-Exper 10.0.4软件，以鱼糜黏结性和感官评分为响应值，进行4因素3水平共29个试验点响应面试验，探究魔芋胶、食盐、鸡蛋清、复合磷酸盐对鱼糜黏结性和感官评分的影响，以确定4种添加物的最佳量值，因素水平见表2。

表2 响应面试验设计因素与水平Table 2 The factors and levels of response surface test design %

1.6 数据处理

每项测定均重复3次及以上，利用Excel 2016进行数据整理，采用Origin 2017和Design-Expert 10.0.4 Box-Behnken进行图表制作和响应面试验设计分析。

2 结果与分析

2.1 鲢鱼肉成熟时间确定

宰杀后鲢鱼肉的持水性为52.6%，且整体感官品质较差，而低温贮藏的新鲜鲢鱼肉，由于自身醇类和挥发性羟基化合物的作用，散发出特有的鱼肉清香[15]。为了保证试验的科学性，测定了宰杀后的鲢鱼肉在7 h内pH值、TVB-N值和菌落总数的变化，见图1～图3。

图1 鲢鱼肉pH的变化Fig.1 The changes in pH values of silver carp

由图1可知，鲜活鲢鱼宰杀后鱼肉的初始pH值为6.91，先呈下降趋势，最低点为3 h的6.42，随后呈上升趋势，7 h时为6.81。鱼肉的最佳成熟时间段约为4～6 h。

图2 鲢鱼肉TVB-N值的变化Fig.2 The changes in TVB-N values of silver carp

由图2可知，鲢鱼肉的TVB-N值呈缓慢上升趋势，5 h后TVB-N值超过20 mg/100 g，且上升速度加快。结合pH，可以确定鲢鱼肉的最佳成熟时间为4～5 h[16]。

新鲜鱼肉在7 h内的细菌总数变化见图3。

图3 鲢鱼肉菌落总数的变化Fig.3 The changes in total number of bacterial colony of silver carp

由图3可知，前4 h鱼肉的菌落总数变化较为缓慢，之后增加速度明显加快，主要是因为鱼肉表面微生物繁殖加快，鱼肉的新鲜度也随之降低。综合鲢鱼肉的pH、TVB-N值及菌落总数3个指标，选定在0～4 ℃条件下，鱼肉的最佳成熟时间为4 h，所有试验均选用此条件下的鲢鱼肉。

2.2 鱼糜制备工艺

图4 两种制备工艺对鱼糜持水性的影响Fig.4 The effect of two preparation processes on the water holding capacity of surimi

由图4可知，以持水性为指标，两种制备工艺结果截然不同，机械斩拌初始值较大，且呈先升后降的趋势，其在90 s时鱼糜持水性达到81.7%的峰值，持水性下降是因为鱼糜与刀片长时间摩擦产生热量，致使肌原纤维蛋白变性[17]；而手工斩拌则一直呈上升趋势，因为手工斩拌过程中，斩拌速率基本是相同，鱼糜不会过热。根据试验结果，手工斩拌120 s与机械斩拌90 s鱼糜持水性相近，考虑到机械斩拌的生产效率，故设定1600 r/min，90 s制作鱼糜。

2.3 3种食用胶对熟制鱼糜凝胶夹馅黏结性的影响

图5 熟制鱼糜凝胶黏结性随3种食用胶添加量的变化Fig.5 The changes in cohesiveness of cooked surimi gels with the additive amount of three kinds of edible gels

食用胶广泛用于食品工业化生产需求，能有效增加食品的黏结性。考察市场上3种常见的食用胶(黄原胶、卡拉胶、魔芋胶)对鱼糜黏结性的影响，每种添加量分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.2%、0.25%。

由图5 可知，黄原胶添加0.15%时熟制鱼糜的黏结性为0.558 g·cm，鱼糜产生轻度微臭味；卡拉胶的初始值为三者中最低，仅为0.492 g·cm，当添加到0.20%时鱼糜的黏结性为0.553 g·cm；而魔芋胶的初始值最高，当添加0.15%时，鱼糜的黏结性峰值达到0.571 g·cm，但随着添加量继续加大，鱼糜的黏结性逐渐下降，且口感较为黏糊。综合图5的试验结果，魔芋胶添加量在0.1%～0.2%时效果较好，最佳添加量是0.15%。

2.4 食盐对熟制鱼糜凝胶夹馅黏结性和感官评分的影响

图6 熟制鱼糜凝胶黏结性和感官评分随食盐添加量的变化Fig.6 The changes in cohesiveness of cooked surimi gels and sensory score with the additive amount of salt

由图6可知，感官评分随着食盐添加量的增加呈先上后降的趋势；93.8的最高分在添加2.0%食盐时出现，之后开始下降，主要是因为鱼糜的咸度增加，且慢慢超出了部分评委的咸度阈值范围。而熟制鱼糜的黏结性峰值0.473 g·cm在食盐添加2.5%时出现，但此时鱼糜的咸味略重，所以应选择2%食盐添加量，此时鱼糜制品的弹性适中，结构致密，内部空洞细少，口感细腻[18]。试验得出食盐添加量为1.5%～2.5%。

2.5 鸡蛋清添加量对熟制鱼糜凝胶夹馅黏结性和感官评分的影响

由图7可知，鱼糜的黏结性和感官评分都呈先上升后下降的趋势。当鸡蛋清添加量在5%～15%时，鱼糜的黏结性呈逐步上升趋势，尤其是添加15%时峰值达到0.442 g·cm，而此时感官评分也最高，这是由于蛋清蛋白和鱼肉蛋白形成了较强的凝胶网络；但随着添加量继续加大，黏结性和感官评分却出现下降趋势，这是因为蛋清中水分增加影响到鱼糜黏胶网络的形成[19]，此外，蛋清蛋白结合空气使鱼糜凝胶内部出现大量孔洞，导致感官评分降低。从试验结果看，鸡蛋清合理添加量为10%～20%，最适添加量为15%。

图7 熟制鱼糜凝胶黏结性和感官评分随鸡蛋清添加量的变化Fig.7 The changes in cohesiveness of cooked surimi gels and sensory score with the additive amount of egg white

2.6 复合磷酸盐添加量对熟制鱼糜凝胶夹馅黏结性和感官评分影响

图8 熟制鱼糜凝胶黏结性和感官评分随复合磷酸盐添加量的变化Fig.8 The changes in cohesiveness of cooked surimi gels and sensory score with the additive amount complex phosphate

由图8可知，鱼糜的感官评分和黏结性均呈先升后降的趋势，复合磷酸盐添加量为0.3%～0.5%时，数据相对较优，0.4%时最佳，其极值达到96.3和0.556 g·cm。复合磷酸盐与鱼糜蛋白结合后，因其自身为碱性，可提高鱼糜的pH值，从而提高鱼肉蛋白质等电点，同时增强了离子强度，使原纤维蛋白和肌浆蛋白形成网状结构，聚集和锁住水分，提高了鱼糜的持水性，改善了鱼糜的感官品质，提升了鱼糜的黏结性[20]。但添加量超过0.5%时熟制鱼糜的感官评分急剧下降，这是因为复合磷酸盐与脂类产生皂化反应，使鱼糜产生肥皂味及金属涩味，且其黏结性开始下降。试验结果显示，0.3%～0.5%是复合磷酸盐的最佳添加量。

2.7 响应面优化熟制鱼糜夹馅配方

2.7.1 响应面试验结果及方差分析

为得到熟制鱼糜夹馅的最佳工艺条件，根据上述单因素试验结果，设定4个优化因素水平，并以熟制鱼糜凝胶黏结性和感官评分为响应值进行响应面试验，结果见表3。

表3 响应面设计试验结果Table 3 The response surface design test results

利用Design Expert 10.0.4对表3中试验数据进行回归拟合，得到以黏结性(Y1)和感官评分(Y2)为响应值，魔芋胶添加量(A)、食盐添加量(B)、鸡蛋清添加量(C)、复合磷酸盐添加量(D)的多元二次回归方程：

Y1=0.60-0.019A+0.021B-6.167E-003C+1.750E-003D+8.000E-003AB-1.500E-003AC-3.500E-003AD+1.500E-003BC-6.250E-003BD+0.012CD-0.037A2-2.000E-004B2-0.025C2-0.024D2。

Y2=88.00+0.33A-2.21B+0.042C-0.17D+0.25AB+0.12AC+0.88AD+1.50BC+0.88BD-0.50CD-3.35A2-3.92B2-3.04C2-3.23D2。

表4 响应面方差分析Table 4 The analysis of variance of response surface

由表4可知，对于黏结性和感官评分两个响应值，模型显著(P<0.01)，失拟项不显著(P>0.05)，说明模型建立成功，可用该模型对真实情况进行预测。且R2分别为88.98%、92.01%，表明此模型与实际情况拟合度较好，所选因素能显著影响鱼糜的黏结性和感官评分，故该模型对鱼糜优化较为合理。4个因素中B、A2、C2、D2对黏结性和感官评分的影响极显著，A对黏结性的影响极显著，B2对感官评分的影响极显著。

2.7.2 因素间交互分析

图9 4个主要因素交互作用对黏结性和感官评分的影响Fig.9 The effects of interaction of four main factors on the cohesiveness and sensory score

由图9可知，在食盐、鸡蛋清、复合磷酸盐固定不变的情况下，鱼糜的黏结性和感官评分都随着鸡蛋清、复合磷酸盐、魔芋胶添加量的增加呈先上升后下降的趋势；而当魔芋胶固定不变时，食盐的变化反映在黏结性和感官评分结果则有所不同，随着食盐添加量加大，鱼糜的黏结性不断增强，而食盐在2.0%时感官评分最高，随着食盐继续增加，感官评分下降，可能是由于鱼糜稍咸，影响了最终得分，与单因素试验结果一致。结合方差分析可知，食盐和鸡蛋清对感官评分存在显著影响。

2.7.3 验证试验

为验证模型预测的准确性，同时考虑到实际操作中的便利性，将响应面优化后的鱼糜藕夹夹馅最佳工艺条件调整为魔芋胶0.15%，食盐1.9%，鸡蛋清15%，复合磷酸盐0.4%，进行3次重复验证试验，鱼糜藕夹夹馅的黏结性为(0.582±0.002) g·cm，感官评分为87.83±0.24，与预测值基本吻合，说明具有实际指导意义。

3 结论

本研究以新鲜莲藕和鲢鱼鱼糜为主要原料，以pH值、挥发性盐基氮、菌落总数确定鱼肉的成熟时间，经过斩拌方法的优化选择，再经过单因素试验和响应面优化，得出鱼糜藕夹夹馅的最佳配方为：魔芋胶0.15%，食盐1.9%，鸡蛋清15%，复合磷酸盐0.4%，在此条件下，鱼糜的黏结性为0.588 g·cm，感官评分为88.34。并以此为基础，做鱼糜藕夹的进一步研究，以期为速冻鱼糜藕夹半成品提供理论数据。