響應面法優化各種配料對帶魚(Trichiurus lepturus)魚肉腸的品質影響分析*

李海波 李桂芬 梁 佳 王 婷 謝 超

(1. 浙江國際海運職業技術學院 舟山 316021;2. 浙江省海產品健康危害因素關鍵技術研究重點實驗室 浙江海洋學院食品與醫藥學院 舟山 316022)

魚類尤其是海水魚具有較高的營養價值, 其中帶魚不僅產量高, 四季供應, 且價格相對低廉(何芳,2011), 每年受到加工技術和條件的制約造成的魚類腐敗率達30%以上(馮娟等, 2012), 為減少損失, 尋求一種帶魚加工新技術十分必要和迫切, 如果能將帶魚加工成方便、衛生、營養可口的魚肉腸系列產品必將會產生良好的經濟效益。帶魚(Trichiurus lepturus)又稱刀魚, 與大黃魚、小黃魚及烏賊并稱為中國的四大海產。帶魚的營養價值很高, 富含脂肪、蛋白質、維生素 A、不飽和脂肪酸、磷、鈣、鐵、碘等多種營養成分, 其中帶魚的DHA和EPA含量遠高于淡水魚。

魚肉腸是以魚糜為主要原料, 在加工過程中添加各種輔料(王嵬等, 2015)制成的高蛋白、低脂肪的高營養食品(朱文慧等, 2009), 深受人們的歡迎, 研發帶魚魚肉腸可以實現帶魚的高值化利用, 減少帶魚的腐敗損失, 產生良好的社會效益(孟宏昌等,2006; 劉閃等, 2012)。火腿腸中一般都添加脂肪、淀粉等輔料(楊瑩, 2011)。脂肪是火腿腸的重要組成部分, 會對產品的風味、咀嚼性(吳港城等, 2011)產生影響, 適量的添加會給火腿帶來潤滑的口感(Triqui,2006), 添加過少, 會使魚肉腸的口感干澀發硬; 如果添加過量, 會給火腿腸帶來出油和脂肪氧化等缺點(Hsuet al, 1996)。淀粉也是添加在火腿腸中一種常見的輔料, 因其具有良好的膨脹性, 可以影響火腿腸的咀嚼性和硬度, 增加產品的口感(Olivareset al, 2010)。

本研究以低值帶魚魚糜為實驗原料, 研究脂肪、淀粉、豬肉的添加量對帶魚魚肉腸的質構特性(殷露琴等, 2007)和感官評定的影響, 通過響應面優化(韓揚等, 2009; 戴志遠等, 2011)三種配料, 最終探尋出帶魚魚肉腸加工的最佳工藝技術配方參數。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

材料和試劑: 低值小帶魚購買于舟山興業公司;豬肉購買于舟山市臨城樂購超市; 玉米淀粉、活性干酵母、食鹽、白砂糖、味精、蒜粉、姜粉、白胡椒粉、料酒、大豆蛋白、T-G轉氨酶、阿拉伯膠、黃原膠、Nisin購買于舟山市臨城樂購超市。

儀器和設備: 分析天平(QUINTIX224, 德國賽多利斯); TMS-PRO FTC質構儀(北京盈盛恒泰); 外抽式真空包裝機(YSJX-600, 河南豫盛); 海爾臥式冷藏冷凍柜(FCD-181XH, 海爾集團); SM-G33灌腸機: 廣州新域機電制造有限公司; TM-767攪拌機: 中山市海盤電器有限公司; SZC-180魚刺分離機: 廣州旭眾。

1.2 實驗內容與方法

1.2.1 魚肉腸的加工工藝流程

工藝要點:

①原料的預處理: 購買的低值小帶魚先去頭、去內臟, 沖洗干凈, 放入魚刺分離機中進行魚刺分離;再將豬肉進行清洗干凈, 去骨、去皮, 將肥肉和瘦肉分開。

②去腥: 將魚肉和豬肉拌好之后, 加入 1%活性干酵母在常溫下去腥2h。

③腌制: 向去腥之后的原料, 按如下順序加入調味料: 食鹽 2.5%, 白砂糖 3%, 味精 1%, 蒜粉 0.6%,姜粉 0.04%, 白胡椒粉 0.04%, 料酒 1%, 雞蛋清 3%,大豆蛋白1%, T-G轉氨酶1%, 阿拉伯膠1%, 黃原膠1%, Nisin 0.3%(董慶利等, 2005), 混合均勻后常溫下腌制2h。

④擂潰: 魚糜生產中最重要的工序之一就是擂潰, 擂潰的目的在于使肌纖維蛋白質溶解出來, 另外還具有均勻混合調味料的功能。將腌制好之后的原料,放入擂潰機中進行擂潰。

⑤灌裝: 用灌腸機進行灌裝。

⑥蒸煮: 將魚肉腸放入98—100°C的蒸煮鍋中蒸煮10min。

⑦干燥: 15°C, 冷風干燥 4 h, 干燥過程中每隔30min翻動一次。

⑧包裝: 每4根火腿腸一包, 真空包裝, 4°C冰箱冷藏。

1.2.2 脂肪添加量的選擇 在淀粉質量分數為3%,豬肉和魚肉質量比為1: 5時, 在魚肉腸中添加0、3%、6%、9%、12%的脂肪后, 以質構和感官評分為考察指標, 研究不同添加量的脂肪對上述指標的影響。

1.2.3 淀粉添加量的選擇 在脂肪質量分數為5%,豬肉和魚肉比為 1︰5時, 在魚肉腸中添加 0、3%、5%、7%、9%的淀粉后, 以質構和感官評分為考察指標, 研究不同淀粉添加量對上述指標的影響。

1.2.4 豬肉和魚肉質量比的選擇 在淀粉添加量為3%, 脂肪添加量為5%, 在魚肉腸中添加豬肉和魚肉質量比分別為1︰2、1︰3、1︰4、1︰5、1︰6時,以質構和感官評分為考察指標, 研究不同質量比對上述指標的影響。

1.2.5 三種配料的優化 脂肪、淀粉、豬肉是添加在魚肉腸中常見的配料, 三者均會對魚肉腸的品質和口感產生不同程度的影響, 為了確定三者在何種配方下會使魚肉腸的品質最好, 在單因素實驗的基礎上確定的各因素和水平采用 Design Expert 8.0.5b軟件對其進行Box-Behnken中心組合響應面分析, 主要以感官評分和硬度為響應值, 實驗的因素和水平設計如表1所示。

表1 魚肉腸中各個因素和水平的設計Tab.1 Each factor and level design of fish sausage

1.2.6 魚肉腸的蛋白質含量的測定 按照國家標準GB 5009.5-2010食品中蛋白質的測定方法進行。

1.2.7 魚肉腸質構的測定 將魚肉腸切成厚 1cm的圓柱體, 放在 TMS-PRO質構儀上, 質構儀的各項參數設置如下, 感應量程: 60N, 上升高度: 15mm, 形變量: 30%, 起始力: 0.6N, 速度: 60mm/s, 每個樣品平行測定3次。

1.2.8 魚肉腸中脂肪含量的測定 根據 GB/T 14772-2008食品中粗脂肪的測定進行。

1.2.9 魚肉腸的感官評定 按照GB/T 20712-2006火腿腸中的感官評定規范對魚肉腸進行感官評定,見表 2。試驗人員由 13位受過感官評定培訓的碩士和博士研究生組成, 評分是按10分制進行, 1—2分為非常不喜歡, 3—4分為不喜歡, 5—6分為一般, 7—8分為好, 9—10分為非常好, 評定指標按照感官評定規范進行。其中外觀占20%, 色澤占20%, 組織狀態占25%, 風味占35%。

表2 感官要求Tab.2 Sensory requiremts

1.2.10 數據處理 用Design Expert 8.0.5b對結果進行響應面分析和顯著性水平分析。

2 結果與討論

2.1 脂肪添加量對魚肉腸的影響

淀粉含量為 3%, 豬肉魚肉質量比為 1︰5, 脂肪含量對魚肉腸的質構和感官評定的影響如圖1、圖2、圖3所示, 從圖中可以看出, 硬度、咀嚼性和彈性隨著脂肪含量的增加而降低, 而內聚性卻相反。這與Bloukas等(1997)研究的結果很相似, 脂肪的潤滑作用使得魚肉腸的硬度降低, 改善了魚肉腸的口感。

從圖3可以看出, 當脂肪含量從0增加到9%時,感官評分逐漸升高, 然而并不是脂肪含量越高, 感官評分就越好, 當脂肪質量分數高于 9%時, 感官評分反而下降, 因此, 將脂肪的含量定在9%以下。

圖1 硬度和咀嚼性隨脂肪含量的變化Fig.1 Hardness and chewiness change with fat content

圖2 彈性和內聚性隨脂肪含量的變化Fig.2 Elasticity and cohesiveness change with the fat content

圖3 不同脂肪含量下的感官評分Fig.3 Sensory scores under different fat content

2.2 淀粉添加量對魚肉腸的影響

脂肪添加量為3%, 豬肉魚肉質量比為1︰5, 淀粉添加量對帶魚魚肉腸的影響如下圖, 從圖4可知, 硬度和咀嚼性隨著淀粉含量的增加而增大, 可能是淀粉加到魚肉腸中以后, 與魚肉相互融合, 在蒸煮過程中淀粉發生糊化, 并與變性后的蛋白質相互滲透, 魚肉腸中的水分被固定住, 從而增加了產品的硬度和咀嚼性。由圖5可知, 彈性和內聚性隨著淀粉含量的增加而降低。

圖4 硬度和咀嚼性隨淀粉含量的變化Fig.4 Hardness and chewiness change with starch content

圖5 彈性和內聚性隨淀粉含量的變化Fig.5 Elasticity and cohesiveness change with starch content

從圖6可知: 隨著淀粉含量的增加, 感官評分呈現先增加后減小的趨勢, 所以并不是淀粉添加的越多越好, 達到 7%以后, 感官評分分值下降, 原因可能是淀粉含量添加得不多時, 不會對魚肉腸的口感和外觀產生多大影響, 反而會使其形成良好的組織結構, 增加魚肉腸的硬度和彈性; 而如果淀粉超過一定范圍, 魚肉腸會吸收很多水分, 使其硬度增加, 彈性減少, 口感變差。因此淀粉的添加量應該在7%以下。

圖6 不同淀粉含量下的感官評分Fig.6 Sensory scores under different starch content

2.3 豬肉魚肉質量比對魚肉腸的影響

淀粉含量3%, 脂肪含量5%, 豬肉和魚肉質量比分別為 1︰2、1︰3、1︰4、1︰5、1︰6的情況下, 魚肉質構和感官評定的變化如下圖所示, 由圖 7可知,隨著魚肉含量不斷增加, 魚肉腸的硬度在減小, 原因可能是魚肉比較細膩柔軟, 比豬肉硬度低, 所以魚肉含量越高, 整個魚肉腸的硬度就降低了, 從圖7中也可以看出咀嚼性也有小幅度的減少, 這可能與豬肉的脂肪含量高有關, 豬肉越少, 則咀嚼性就會有所降低。圖8為彈性和內聚性隨豬肉和魚肉質量比的變化關系, 從圖 8可以看出, 伴隨魚肉質量的增加, 魚肉腸的彈性和內聚性都呈現上升趨勢。圖9是不同豬肉魚肉比下的感官評分變化情況, 由圖9可知, 當豬肉魚肉質量比為1: 4時, 感官評分分值最高, 再根據質構的變化情況, 最后決定將最適豬肉魚肉比確定為1︰5。

圖7 硬度和咀嚼性隨豬肉和魚肉質量比的變化Fig.7 Hardness and chewiness change with pork and fish mass ratio

圖8 彈性和內聚性隨豬肉和魚肉質量比的變化Fig.8 Elasticity and cohesiveness change with pork and fish mass ratio

圖9 不同豬肉與魚肉質量比下的感官評分Fig.9 Sensory score under different pork and meat ratio

2.4 響應面優化各配料

2.4.1 響應面試驗及方差分析 響應面的設計、試驗結果和分析分別如表3和表4所示。

通過Design Expert 8.0.5b 軟件對表3進行響應面回歸分析, 得到如下多元二次響應面回歸模型: 通過Design Expert 8.0.5b 軟件對表3進行響應面回歸分析, 得到如下多元二次響應面回歸模型:

表3 響應面試驗設計與結果Tab.3 Response surface experiment design and results

表4 質構和感官評定的回歸模型方差分析Tab.4 Regression model variance analysis of texture and sensory evaluation

圖10是脂肪含量為5%時, 淀粉和豬肉魚肉比對硬度的影響。從圖 10中可以看出, 淀粉和豬肉魚肉比與硬度均呈正相關, 這與 Hughes等(1998)的研究結果相一致, 淀粉可以增加魚肉腸的硬度。從圖 11中可以發現, 高淀粉含量中添加高含量的脂肪, 其硬度值要比低脂肪的要高。從圖 12可以看出, 豬肉和魚肉質量比對產品的彈性具有顯著性的影響, 總體的趨勢是隨著豬肉比重的增加其彈性呈現減小的趨先增加后減小的趨勢。對于淀粉和脂肪, 以及淀粉和豬肉魚肉比的情況, 觀察圖15、圖16可以得出類似的結論。勢, 但當淀粉含量含量增加的時候, 產品的彈性比低含量淀粉的要高。從圖 13也可看出, 在火腿腸中添加淀粉也可增加魚肉腸的咀嚼性。

圖14是淀粉含量為7%時, 脂肪和豬肉魚肉比對感官評分的影響, 隨著二者的增加, 感官評分均呈現

圖10 脂肪質量分數為5%時, 淀粉、豬肉和魚肉質量比對硬度的影響Fig.10 Fat mass fraction of 5%, the effect of starch, pork and fish quality ratio on hardness

圖11 淀粉質量分數為7%時, 脂肪、豬肉和魚肉比對硬度的影響Fig.11 Starch mass fraction of 7%, the effect of fat, pork and fish quality ratio on hardness

圖12 豬肉和魚肉質量比為1: 5時, 淀粉和脂肪對咀嚼性的影響Fig.12 Pork and fish mass ratio of 1: 5, the effect of starch and fat to chewiness

圖13 豬肉質量和魚肉質量比為1: 5時, 淀粉和脂肪對硬度的影響Fig.13 Pork and fish mass ratio of 1: 5, the influence of starch and fat on hardness

圖14 淀粉質量分數為7%時, 脂肪、豬肉和魚肉質量比對感官評定的影響Fig.14 Starch content of 7%, the effect of fat, pork and fish mass ratio on the sensory evaluation

圖15 脂肪質量分數為5%時, 淀粉、豬肉和魚肉質量比對感官評定的影響Fig.15 Fat content of 5%, the effect of starch, pork and fish mass ratio on the sensory evaluation

圖16 豬肉和魚肉質量比為1: 5時, 脂肪和淀粉對感官評分的影響Fig.16 Pork and fish mass ratio of 1: 5, the effect of fat and starch on sensory evaluation

2.4.2 三種配料的優化 利用響應面分析法, 綜合考慮質構和感官評分的影響, 三種配料的添加比例分別為: 脂肪6.8%, 淀粉7.4%, 豬肉魚肉比1︰5是最佳的配方, 同時, 為了驗證結果的準確性, 將所得結果代入擬合方程, 計算所得的質構和感官評分, 發現其誤差在1.6%—4.5%之間, 說明結果的可靠性。

3 結論

研究結果表明脂肪、淀粉和豬肉添加量均會對帶魚魚肉腸的質構和感官產生影響。魚肉腸硬度隨著脂肪的增加而減小, 隨著豬肉和淀粉的增加而增大, 同時淀粉含量的增加會使魚肉腸的咀嚼性增加。在帶魚魚肉腸加工生產過程中脂肪添加量低于 9%, 淀粉含量在7%以下, 豬肉魚肉質量比為1︰5時, 產品質量較佳。通過響應面分析確定魚肉腸加工的最佳配料配比為: 脂肪添加量 6.8%, 淀粉添加量為 7.4%, 豬肉魚肉比1: 5。采用該配料生產的魚肉腸產品風味獨特,品質穩定, 具有極大的開發價值。

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