模糊数学评定结合响应面法优化核桃鲟鱼肠的工艺

王辅霞 毕保良 赵冰 赫明漪 皇水芝 邹钰萱 李秀芬

摘要：以鲟鱼肉为原料，开发高品质的核桃鲟鱼肠。以感官评分、白度和质构性质为指标，研究食盐、美藤果油、核桃分离蛋白、玉米淀粉的添加量以及蒸煮时间对鲟鱼肠品质的影响，通过模糊数学感官评定结合响应面法优化鲟鱼肠的加工工艺。结果表明，影响核桃鲟鱼肠感官评分的因素主次顺序为核桃分离蛋白添加量＞玉米淀粉添加量＞食盐添加量。核桃鲟鱼肠的最佳工艺条件：以鲟鱼肉100 g为基准，核桃分离蛋白添加量為4.4%，玉米淀粉添加量为19%，食盐添加量为3.0%，美藤果油添加量为5%，蒸煮时间为40 min。在此条件下加工的核桃鲟鱼肠感官评分最高，风味独特，质地细腻有弹性。该研究结果可为鲟鱼肉的有效利用提供参考。

关键词：鲟鱼；鱼肉肠；核桃；模糊数学；感官评价；响应面法

中图分类号：TS254.9 文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2023）06-0111-07

Abstract： With sturgeon meat as the raw material， walnut and sturgeon sausage with high quality is developed. Taking sensory score， whiteness and texture properties as the indexes， the effects of the addition amounts of salt， Sacha inchi oil， walnut protein isolate， corn starch， and cooking time on the quality of sturgeon sausage are investigated， and the production process of walnut and sturgeon sausage is optimized by fuzzy mathematics evaluation combined with response surface methodology. The results show that the primary and secondary order of the factors influencing the sensory score of walnut and sturgeon sausage is as follows： walnut protein isolate addition amount>corn starch addition amount>salt addition amount.The optimal process conditions of walnut and sturgeon sausage is as follows： using 100 g sturgeon meat as the basis， the addition amount of walnut protein isolate is 4.4%， the addition amount of corn starch is 19%， the addition amount of salt is 3.0%， the addition amount of Sacha inchi oil is 5%， and the cooking time is 40 min. Under these conditions， the processed walnut and sturgeon sausage has the highest sensory score， unique flavor， fine texture and elasticity. The research results can provide references for the effective utilization of sturgeon meat.

Key words： sturgeon; fish sausage; walnut; fuzzy mathematics; sensory evaluation; response surface methodology

收稿日期：2022-12-18

基金项目：云南省庄平专家工作站（202005AF150042）；云南省基础研究计划项目（202101AT070221）；云南省教育厅科学研究基金项目（2023J0433）

作者简介：王辅霞（1999－），女，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全。

*通信作者：赵冰（1987-），男，工程师，硕士，研究方向：食品加工；

李秀芬（1987－），女，讲师，博士，研究方向：食品加工与功能性食品。

我国现已发展成世界鲟鱼养殖、产量以及鱼子酱加工出口的大国[1-2]。鲟鱼卵加工成的鱼子酱品质极高，有“黑珍珠”的美誉，与松露、鹅肝并称为“世界三大珍馐”[2]。我国每年加工鱼子酱产生大量鲟鱼肉副产物，由于养殖时间长，这部分鲟鱼肉质地较硬、口感较差。去籽鲟鱼肉原料的开发利用是目前鲟鱼加工研究的热点之一。

鱼肉香肠是以鱼糜为主料制作的高蛋白、低脂肪营养型水产肉精深加工制品，深受消费者喜爱[3]。向鱼肉肠中添加多种动植物蛋白与油脂、淀粉、盐等，能提高鱼糜的凝胶强度，改善鱼糜制品的色泽、感官品质和质构性质，如花生分离蛋白与鱼油[4]、卵清蛋白与辛烯基琥珀酸淀粉钠[5]、大豆分离蛋白与卡拉胶[6]等对鱼糜凝胶的品质都有不同程度的提升。核桃蛋白是核桃油生产过程中的副产物，其氨基酸种类齐全[7]，但在鱼糜制品中的应用还未见报道。除鱼油外，美藤果油中多不饱和脂肪酸含量极高（α-亚麻酸和亚油酸分别占48%和36%[8]），极具利用价值。玉米淀粉能改善肉制品的持水性和组织质地[9]。盐除了能增加鱼糜制品的风味，还能促进鱼肉肌原纤维蛋白的溶出，使鱼糜制品获得理想的质地和滋味[10]。此外，热处理是决定鱼糜凝胶以及鱼糜产品品质的重要步骤[11]。

本文以鲟鱼肉为主料，采用模糊数学评定结合响应面法优化新型核桃鲟鱼肠的加工工艺，研究核桃分离蛋白、美藤果油、玉米淀粉、食盐的添加量以及蒸煮时间对鲟鱼肠品质的影响，确定最佳工艺，为开发多样性鲟鱼肉制品提供了理论依据，提高了养殖鲟鱼的附加值。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

鲟鱼：会泽滇泽水产养殖有限公司；核桃分离蛋白：陕西东硕生物科技有限公司；去腥剂：合肥市百味匙食品有限公司；美藤果油：中国科学院西双版纳热带植物园；焦磷酸钠、D-异抗坏血酸钠、Nisin、山梨酸钾：广州凯腾生物科技有限公司；玉米淀粉、食用盐及其他调味料：昆明市各大超市。

1.2 仪器与设备

TA-XT Plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司；电子天平 上海佑科仪器仪表有限公司；CM-5台式分光测色仪 美国Konica Minolta公司；HH-2数显恒温水浴锅 常州国华电器有限公司；DZ-40012E型真空包装机 常州新凯包装机械制造有限公司；TJ12-H绞肉机 广东恒联食品机械有限公司；手动灌肠机 昆明茨坝农贸市场。

1.3 试验方法

1.3.1 核桃鲟鱼肠的制备

将鲟鱼肉解冻、清洗，用厨房用纸擦干鱼肉表面的水分，斩拌1 min，称取100 g鲟鱼肉，加入适量食盐搅拌2 min。以鲟鱼肉为基准，加调味辅料（料酒4.0%、香葱粉0.2%、生姜粉0.4%、大蒜粉0.2%、胡椒粉0.2%、花椒油4.0%、白砂糖1.0%、味精1.0%、焦磷酸钠0.3%、去腥粉0.4%）、冰水60%、美藤果油、玉米淀粉、核桃分离蛋白，斩拌5 min，4 ℃腌制30 min，灌肠（肠衣内径3 cm），真空包装，30 ℃水浴60 min，沸水蒸熟，冰水冷却15 min，4 ℃过夜，待测。

1.3.2 单因素试验

在预试验的基础上，按照1.3.1的方法制作核桃鲟鱼肠，选择食盐添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、美藤果油添加量（1%、5%、10%、15%、20%）、核桃分离蛋白添加量（1%、3%、5%、7%、9%）、玉米淀粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）、蒸煮时间（10，20，30，40，50 min）进行单因素试验并做感官评定，测定核桃鲟鱼肠的白度和质构性质（硬度和咀嚼性），以确定核桃鲟鱼肠的品质。

1.3.3 感官评定方法

由10位经过培训的品评员组成评定小组，从核桃鲟鱼肠的色泽、风味、口感和组织状态4个方面给出感官评分，计算平均值，核桃鲟鱼肠感官评分标准见表1。

1.3.4 白度值和质构性质的测定

1.3.4.1 白度值

白度值用色差仪测定[12]。将核桃鲟鱼肠切成厚度为1 cm的圆片，置于色差仪的试样孔上方，读取颜色值（L*值、a*值和b*值），依据白度值=100－ （100－L*）2+a*2+b*2计算6个重复样品的白度值，取平均值。

1.3.4.2 质构性质

质构性质采用TA-XT Plus质构仪进行测定[13]：将肠放至室温，切成2 cm3的立方体，置于质构仪载物台上。测定参数：探头型号P/50，触发力5 g，压缩比40%，测试速度1 mm/s，每组6个重复，计算平均值。

1.3.5 响应面试验

以单因素试验的结果为基础，选择对核桃鲟鱼肠品质影响较大的因素进行响应面试验设计，采用模糊数学感官评定法，以感官评分为响应值Ｙ，设计方案见表2。

参照李云成等[14]的方法并稍作修改，建立模糊数学模型。评定因素集U={u1（色泽）、u2（风味）、u3（口感）、u4（组织状态）；评语集 V={v1（优）、v2（良）、v3（中）}；权重集 A={a1（0.2）、a2（0.2）、a3（0.3）、a4（0.3）}；评价集K={95，85，75}，综合评判集X=A·R，R为模糊矩阵，感官评分Y=X·K。

1.3.6 数据分析

采用Design-Expert 8.0.6.1软件进行响应面试验设计，Excel 2013对获得的数据进行整理，SPSS 18.0软件进行数据分析，Origin软件作图。

2 结果与分析

2.1 單因素试验结果

2.1.1 食盐添加量对核桃鲟鱼肠品质的影响

由图1可知，食盐添加量从1%增加到3%时，核桃鲟鱼肠的感官评分随之升高，可能是由于盐的添加促进了肌纤维蛋白的溶出，增加了肌球蛋白重链（myosin heavy chain，MHC）的聚合，利于鱼糜弹性网络的形成[15]。除感官指标外，肉糜制品的色泽也是决定消费者对鱼肉肠产品认可度的一个重要指标，白度值不仅与凝胶网络结构有关，还与添加物的颜色息息相关[16]，色泽洁白的肠更受欢迎。

由表3可知，添加3%～4%食盐的核桃鲟鱼肠的白度值较高，说明适宜的食盐添加量有助于改善核桃鲟鱼肠的色泽，食盐促使鱼肠中水分、蛋白质等分子间重排与相互作用，导致鱼糜凝胶光泽度和透明度的改变，最终使白度值发生变化[17]。食盐还能够调整熟肉制品的质地和口感等品质特性[15]，硬度和咀嚼性是反映鱼糜制品质构特性的重要指标。由表3还可知，添加3%～4%食盐的核桃鲟鱼肠的硬度和咀嚼性明显增加，质构性质得到改善。然而，当食盐添加量超过3%时，核桃鲟鱼肠的感官评分降低。超过4%时，由于高盐度可使蛋白在热处理前发生聚集，甚至局部凝胶化[18]，导致鲟鱼肠结构疏松，细腻度下降，白度、硬度、咀嚼性都下降。因此，核桃鲟鱼肠中食盐添加量应控制在3%左右。

2.1.2 美藤果油添加量对核桃鲟鱼肠品质的影响

由图2可知，少量添加美藤果油（5％左右）能增加核桃鲟鱼肠的感官品质，而过多的美藤果油（10%～15%）则使鲟鱼肠油腻、硬度增加，从而影响口感（见表3）。美藤果油的添加量在5%～20%范围内对鲟鱼肠的白度值和咀嚼性影响较小。因此，美藤果油添加量应为5%。

2.1.3 核桃分离蛋白添加量对核桃鲟鱼肠品质的影响

添加核桃分离蛋白能改善鱼糜产品的氨基酸组成和比例，蛋白含量增加还能增强鱼糜制品物质间相互作用，进而增加凝胶强度。

由图3可知，鲟鱼肠中核桃分离蛋白的最适添加量为3%，当添加量超过3%时，鲟鱼肠特有的鱼肉滋味被掩盖，口感和组织状态评分也稍有下降，导致感官评分降低。添加核桃分离蛋白能显著提升鲟鱼肠的白度值（见表3），但添加量大于5%时白度值不再明显增加。同时，核桃分离蛋白添加量超过5%后，可能由于核桃蛋白和鲟鱼肉糜肌纤维蛋白形成较致密的凝胶网络，鲟鱼肠硬度值和咀嚼性过大（见表3），失去柔韧的口感。因此，核桃分离蛋白添加量应为3%左右，不超过5%。

2.1.4 玉米淀粉添加量对核桃鲟鱼肠品质的影响

淀粉是鱼糜制品中促进凝胶化最常见的添加物，作为填充物，能改善鱼糜制品的组织质地和口感，并降低成本[12]。由图4可知，20%的玉米淀粉可有改善效鲟鱼肠的组织状态，但过多的淀粉会影响鱼肉肠的口感和滋味，进而影响感官评分。根据填充效应理论，淀粉在基料中不与鱼糜蛋白交联，而是改变物质间的化学相互作用，进而提升凝胶性质[12]。添加20%及以上的玉米淀粉使鲟鱼肠的白度增加（见表3），可能是由于淀粉糊化促使肉糜透光性和亮度增加[19]。随着玉米淀粉添加量的增加，鲟鱼肠的硬度值和咀嚼性不断增加，添加量超过20%时，鲟鱼肠的质地偏硬，难于咀嚼。据报道，鱼糜基料中淀粉溶胀并填充于蛋白网络结构中，可加固凝胶体系，提升凝胶强度，导致其硬度增大[19]。综上，玉米淀粉的最适添加量为20%。

2.1.5 蒸煮时间对核桃鲟鱼肠感官品质的影响

由图5可知，随着蒸煮时间的延长，鲟鱼肠的感官评分逐渐增加，蒸煮40 min时感官评分最高。蒸煮时间过长，鲟鱼肠的咀嚼性下降（见表3），影响口感，感官评分下降。因此，核桃鲟鱼肠的适宜蒸煮时间为40 min。

2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 模糊数学感官评价

2.2.1.1 模糊评价矩阵的建立

参照表1的感官评价标准，对鲟鱼肠进行感官评定并建立模糊矩阵R，结果见表4。

通过软件对表5中数据进行多元回归拟合分析，可获得感官评分和各因素的回归方程模型：Y=93.34+0.075A－0.79B－0.41C+0.47AB－0.53AC－0.50BC－1.32A2－1.20B2－1.14C2。

由表6可知，该模型差异极显著（P＜0.01），而失拟项的P值（P=0.287 4>0.05）不显著，表明模型具有高度可靠性。将各影响变量的P值与标准对比可知，二次项A2、B2、C2的P值均小于0.01，模型的曲面效应极显著，一次项B对感官评分的影响极显著（P<0.01），一次项C、交互项AC和BC的P值均小于0.05，对感官评分的影响显著。模型的R2=96.35%>85%，表明回归方程的拟合度良好，可用此回归方程描述各变量与响应值之间的关系。RAdj2=0.916 5，表明91.65%的试验数据可用该模型解释。综上，该模型可用于核桃鲟鱼肠工艺优化。由模型的F值可知，影响核桃鲟鱼肠感官评分的主次顺序为B（核桃分离蛋白添加量）＞C（玉米淀粉添加量）＞A（食盐添加量）。

2.2.2 各因素间交互作用分析

由图6可知，在玉米淀粉添加量一定的条件下，随着核桃分离蛋白添加量和食盐添加量的增加，鱼肠的感官评分先升高后降低，当核桃分离蛋白添加量为5%、食盐添加量为3%时，响应值达到最大值。

由图7可知，鲟鱼肠的感官评分先升高后降低，响应曲面坡度相对陡峭，等高线呈椭圆形，表明食盐添加量和玉米淀粉添加量二者存在显著交互作用，对鲟鱼肠的感官评分影响较大，当食盐添加量为3%、玉米淀粉添加量为20%时，感官评分最高。

由图8可知，随着核桃分离蛋白添加量和玉米淀粉添加量的增加，核桃鲟鱼肠的感官评分先升至最高值而后下降，当核桃分离蛋白添加量为5%、玉米淀粉添加量为20%时，响应值达到最大值。

采用Design-Expert V8.0.6.1软件预测出核桃鲟鱼肠的最佳工艺：食盐添加量为3.0%，核桃分离蛋白添加量为4.4%，玉米淀粉添加量为19%，此时感官评分為93.48。通过验证试验，得出鲟鱼肠的感官评分为93.23，与预测值相差0.25分，表明该模型对核桃鲟鱼肠加工配方工艺的优化是可行的，得到的参数可以应用到实际加工中。

3 结论

本研究以单因素试验结果为基础，设计响应面试验优化核桃鲟鱼肠的加工工艺，感官评定采用模糊数学评价法，结果表明核桃鲟鱼肠的最佳工艺：以100 g鲟鱼肉为基准，添加食盐3.0%、美藤果油5.0%、玉米淀粉19%、核桃分离蛋白4.4%，腌制30 min，蒸煮40 min，获得的核桃鲟鱼肠风味独特，口感细腻，肉质紧实有弹性。

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