逐級正交優化復合海參調味料配方及加熱對其風味的影響

步營，欒宏偉，呂月月，朱文慧*，李學鵬*，王玉亭，畢蕾

(1.渤海大學 食品科學與工程學院，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心，遼寧 錦州 121013；2.榮成協匯食品股份有限公司，山東 榮成 246309；3.撫順獨鳳軒骨神生物技術股份有限公司，遼寧 撫順 113122)

海參是棘皮動物門海參綱生物的統稱，其體質柔軟，部分海參體周圍長有疣足[1]。全球有記載的海參約有1100種，分布于全球各大洋，大多數海參進行底棲生活[2]。遼寧地區的海參養殖業發展比較早，屬于傳統的海參養殖基地。研究發現[3,4]，海參中不僅富含蛋白質、人體必需的氨基酸以及各種微量元素、維生素等，而且含有許多生物活性物質，如：海參多糖、膠原蛋白、海參皂苷、海參肽以及腦苷酯等，這些活性物質在抗腫瘤、抗真菌、抗凝血、降血壓、降血脂和增強機體免疫功能等方面都有著良好的功效[5,6]。海參加工過程中大部分的蒸煮液依舊被作為廢液排放，也有學者對蒸煮液進行了綜合加工，如曹榮等[7]制作了海參蒸煮液風味調味料；孫榮雪等[8]制成營養型飲料。將海參蒸煮液全面進行利用，制作成復合調味品，不僅極大地提高了海參的附加價值，而且降低了廢棄液的排放量，減小了環境污染，具有一定的環保意義。

隨著當下我國生活節奏的加快與外賣等行業的崛起，調理食品得以迅速發展，復合調味料發展極具市場潛力，越來越多的消費者在口感上有了更大的追求[9]，本文將海參蒸煮液、濃縮蛤蜊汁、濃縮海帶汁等海洋提取液作為主要原料加工成復合調味料，并研究了加熱條件對復合調味料品質的影響。為海參蒸煮液的綜合利用提供了切實可行的方案(健康型調味料)，對海參加工產業的發展具有一定的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

海參蒸煮液：大連深藍肽科技研發有限公司提供；濃縮蛤蜊汁、濃縮海帶汁：榮成協匯食品股份有限公司提供；食用鹽、酵母抽提物、味精、白砂糖、小麥面粉、黃原膠、變性淀粉：市售。

Pb-10 pH計 德國賽多利斯公司； PEN3電子鼻 德國Air Sense公司；Taste Sensing SA402B電子舌 日本Insent公司；JA4103電子天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司；DK-8D恒溫水浴槽 上海一恒科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 海參蒸煮液復合調味品工藝流程

原料預處理→調配→混合攪拌→加熱反應→包裝→封口→殺菌→冷卻→成品。

根據前期預試驗，取Brix4的海參蒸煮液，離心處理掉蒸煮液內在加工時殘留的海參體壁等固形物，發酵脫腥后備用。

1.2.2 海參汁復合調味品配方的逐級正交優化試驗方法

1.2.2.1 海參汁復合調味品主原料配方正交試驗設計

在前期預試驗基礎上，對影響海參汁復合調味品的主要因素，即海參蒸煮液的添加量(%)、濃縮蛤蜊汁的添加量(%)、海帶汁的添加量(%)，采用三因素三水平正交試驗設計，試驗因素水平設計見表1。以感官評價結果作為依據，優化海參汁復合調味品主原料配方。

表1 主原料配方L9 (34) 試驗因素水平表

1.2.2.2 海參汁復合調味品的調味配方正交試驗設計

在前期預試驗的基礎上，選擇食用鹽添加量、白砂糖添加量、谷氨酸鈉添加量和酵母抽提物添加量進行L9(34)正交試驗，試驗因素水平設計見表2。以感官評價結果作為依據，優化海參汁復合調味品的調味配方。

1.2.2.3 穩定性配方正交試驗設計

在前期預試驗的基礎上，選擇變性淀粉添加量、小麥面粉添加量和黃原膠添加量進行L9(34)正交試驗，試驗因素水平設計見表3。以感官評價結果作為依據，優化海參汁復合調味品穩定性配方。

表3 穩定性配方L9 (34) 試驗因素水平表

1.2.3 不同加熱時間對海參汁復合調味品風味物質的影響

按照正交試驗得到的最優配方調配海參汁復合調味品，在(97.5±2.5) ℃下分別加熱反應10，20，30，40，50，60，70，80 min，使用電子鼻和電子舌進行分析，探究不同加熱時間對其風味變化的影響。

1.2.3.1 電子鼻分析

樣品測定：取5 g左右的待測樣品裝入50 mL燒杯中，用保鮮膜封口，平衡10 min。在25 ℃環境中運用電子鼻傳感器對樣品進行檢測。檢測時間120 s，進樣流量和內部流量均為300 mL/min，數據采集時間為90～95 s。每個樣品做3組平行試驗。根據樣品頂空揮發物通過傳感器的電阻值G與基準氣體通過傳感器的電阻值G0的比值進行數據處理和模式識別[10-12]。傳感器由10種金屬氧化物半導體型(metal oxide semiconductor，MOS)化學傳感元件組成，每型傳感元件對應的主要敏感物質見表4。

表4 化學傳感器及其對應的敏感物質類型

1.2.3.2 電子舌分析

樣品處理：將冷藏備用的樣品取5.0 mL溶于100 mL蒸餾水中均質，10000 r/min離心10 min，取上清液備用。

將電子舌的傳感器和參比電極內部充滿內部液(3.3 mmol/L KCl+飽和氯化銀)，并分別將傳感器置于基準溶液(30 mmol/L KCl+0.3 mmol/L酒石酸)、參比電極置于3.3 mmol/L KCl溶液中活化24 h。自檢后，在室溫下通過電子舌對每種樣品的苦味、苦味余味、澀味、澀味余味、咸味、鮮味和豐富度進行分析[13]。每個樣品重復4次，保留3組穩定的數據，取平均值。

1.2.4 感官評定

感官檢驗是采用人自身器官的功能：例如味覺、嗅覺、視覺、觸覺等自身神經反饋來檢驗食品的顏色、口味、氣味、組織狀態等。檢驗方式簡便，但具有一定的人為主觀性[14]，本試驗感官評定小組由食品科學與工程專業學生組成(4男6女)，年齡段在20～25歲，評定員評定每項樣品前后以純凈水漱口脫味，保證結果的準確性。海參汁復合調味品感官評分表見表5。

表5 海參汁復合調味品感官評分表

2 結果分析

2.1 逐級正交試驗海參汁復合調味品配方的優化

表6 海參汁復合調味品主原料配方正交試驗結果

綜合感官評分是對海參汁復合調味品的整體評價，客觀反映了產品的可接受度。由表6可知，影響海參汁復合調味品品質的主配方中的因素主次為 A>B>C，即海參蒸煮液含量的高低對海參調味料的品質影響最大，其次是濃縮蛤蜊汁含量，最后為海帶汁含量，最優組合為A3B2C1。因此由正交設計試驗得出最優主原料配方為海參蒸煮液50%，濃縮蛤蜊汁6%，海帶汁2%。

選擇食用鹽添加量、白砂糖添加量、谷氨酸鈉添加量和酵母抽提物添加量進行L9(34)正交試驗，正交試驗結果分析見表7。

表7 調味配方正交試驗結果

由表7可知，影響海參調味料品質的調味配方中的因素主次為 A>D>C>B，即食用鹽含量對海參汁復合調味品的品質影響最大，其次是酵母抽提物與谷氨酸鈉的含量，最后為白砂糖的含量，最優組合為A2B2C3D2。因此由正交設計試驗得出最優配方為食用鹽14%，白砂糖6%，谷氨酸鈉1.5%，酵母抽提物0.4%。

在前期單因素試驗的基礎上，選擇變性淀粉添加量、小麥面粉添加量和黃原膠添加量進行L9(34)正交試驗，正交試驗結果分析見表8。

表8 穩定性配方正交試驗結果

由表8可知，影響海參汁復合調味品穩定性的因素主次為C>B>A，即黃原膠含量對海參汁復合調味品的品質影響最大，其次是變性淀粉的含量，最后為小麥面粉的含量，最優組合為A2B1C2。因此由正交設計試驗所得出最優配方為小麥面粉0.5%，變性淀粉3.8%，黃原膠0.04%。

2.2 不同加熱時間對海參汁復合調味品氣味的影響

復合調味料不同反應時間的電子鼻分析雷達圖見圖1。

圖1 海參汁復合調味品電子鼻雷達圖

由圖1可知，對不同加熱時間的海參汁復合調味品做出比較，1，2，3，6，7，8，9號傳感器的響應值變化較大，4，5，10號傳感器的響應值變化小，相對不明顯，根據電子鼻檢測分析，不同加熱時間對海參汁復合調味品的芳香成分、氮氧化合物、氨類芳香成分、甲烷、硫化物、乙醇、有機硫化物有著較大的影響，對氫氣、烷烴芳香成分與烷烴的影響微弱。

不同加熱時間下海參汁復合調味品的氣味主成分分析見圖2。

圖2 不同加熱時間對海參汁復合調味品電子鼻PCA分析

PCA分析是將多變量線性轉換選出較少重要變量的一種多元統計分析方法，可進行數據轉換和降維，在PCA圖上顯示主要的兩維圖，貢獻率越大，越能更好地反映樣品信息[15-17]。

圖2中每個橢圓形氣味區域表示在不同加熱時間下海參汁復合調味品的數據采集點，每個樣品的 3次不重復檢測形成一個獨立的族群，說明分析的重復性良好。經分析得知，不同加熱時間的海參汁復合調味品風味特征存在差異，主成分1(PC1)與主成分2(PC2)的貢獻率分別為94.16%與2.79%，總貢獻率達到96.95%，超過85%，說明所受干擾較小，代表了樣品的主要信息特征。一般認為，距離原點越遠的數據點，其貢獻率越大[18-20]。根據PC2可以看出有著較好的單向趨勢，且各加熱時間的海參汁復合調味品PC2載荷因子差異性較大，各組數據在區域上無重疊，不同加熱時間的海參汁復合調味品之間風味是互相獨立的，說明不同加熱時間的海參汁復合調味品可以在電子鼻的檢測分析下得到有效的區分。在PC1上可將樣品分為3個不同區域，其各區域間載荷距離都相對較遠，說明在不同加熱時間下，海參汁復合調味品的風味特征有著較大的區別。

2.3 不同加熱時間對海參汁復合調味品滋味的影響

不同加熱時間下的海參汁復合調味品的電子舌分析雷達圖見圖3。

圖3 不同加熱時間對海參汁復合調味品電子舌味覺雷達圖

由圖3可知，海參汁復合調味品的咸味、鮮味、苦回味的響應值存在著差異，其咸味和鮮味的響應值差異最大，其他味覺響應值的檢測結果差異相對較小。

圖4 不同加熱時間下海參汁復合調味品電子舌味覺值

在不同加熱時間的海參汁復合調味品中，酸味的響應值都非常低，不能被人體感受到[21]，故而樣品中的酸味可以忽略不計。由圖4可知，鮮味和咸味是海參汁復合調味品最為重要的味覺指標。產品中檢測到的鮮味響應值較強，且濃厚感也響應明顯，有良好的滋味，這可能是因為樣品是以海參汁為主要原料，輔以蛤蜊汁、海帶汁等制成，說明該調味品可呈現很好的增鮮效果。所有樣品檢測到的澀味和澀味的回味的響應值較低，不易被人體感知。不同加熱時間海參汁復合調味品樣品對應的鮮味強度有較為明顯的差別。濃厚感(鮮味回味：代表了樣品滋味的持久性和豐富程度)與鮮味的變化規律相同。鮮味回味與鮮味物質的絕對含量、種類以及無機離子含量相關[22-24]。產品中所檢測到的咸味響應值均較高，咸味主要由Na+、K+等無機陽離子產生，它們的存在可以在一定程度上對纖維強度起到增強作用。在不同加熱時間下，70 min得到的樣品的鮮味和濃厚感的響應值最高，且其苦味、澀味以及二者回味的響應值最低，說明加熱70 min的樣品的口感最協調，可起到更好的增鮮效果。

圖5 不同加熱時間海參汁復合調味品電子舌PCA分析結果

由圖5可知，主成分1(PC1)與主成分2(PC2)的貢獻度分別為74.24%與17.03%，總貢獻率為91.27%>85%，說明兩個主成分內涵蓋了樣品的大部分信息，隨著加熱時間的增長，數據點距離原點越來越遠，但加熱10，30，50 min的樣品數據點重疊，說明其滋味相近[25]，區分度不好，而其他數據點區分明顯，說明加熱時間對海參汁復合調味品的滋味影響有相對區別。

3 結論

經過逐級正交試驗得出海參汁復合調味品的最佳工藝配方為海參蒸煮液50%、蛤蜊汁濃縮液6%、海帶汁2%、食用鹽14%、酵母抽提物0.4%、谷氨酸鈉1.5%、白砂糖6%、小麥面粉0.5%、變性淀粉3.8%、黃原膠0.04%，以最佳工藝配方制作出的海參汁復合調味品顏色紅褐色，光亮，口感細膩，粘稠度良好，有海參的特殊香氣，口感醇厚，味道鮮美。還探究了不同加熱時間對最佳工藝配方制作出的海參汁復合調味品風味的影響。根據電子鼻檢測分析，不同加熱時間對海參汁復合調味品的芳香成分、氮氧化合物、氨類芳香成分、甲烷、硫化物、乙醇、有機硫化物有著較大的影響，對氫氣、烷烴芳香成分與烷烴的影響微弱；且電子鼻PCA可以有效地區分在不同加熱時間下海參汁復合調味品的品質變化。電子舌結果顯示：海參汁復合調味品的滋味主要由鮮味和咸味組成，在不同加熱時間下，加熱70 min時的產品口感優良，鮮味突出，明顯優于加熱其他時間的產品。綜合研究發現，加熱70 min可得到品質良好的產品，為海參蒸煮液的綜合加工與利用提供了一定的參考。