響應面法優化開發沙蠶罐頭食品

于曉琦，彭雪，霍彥銘，劉春娥*

中國農業大學煙臺研究院（煙臺 264670）

沙蠶含高比例的鮮味氨基酸，肉質脆嫩、味道鮮美，屬于優質海產蛋白源。在我國主要養殖的沙蠶品種中，含有8種人體必需氨基酸，有較高含量的多不飽和氨基酸、維生素E，另含礦物質鐵、鈣，有助于改善我國傳統膳食結構中鐵和鈣元素的缺乏，是高蛋白低脂肪、膳食營養價值較高的食品原料[1]。作為一種名貴的海味珍品，在我國南方素有將沙蠶作為一種海產美味而食用的傳統，而在北方并不常見，因而具有廣闊的市場前景。

近年來沙蠶的研究方向大多為沙蠶的培育和養殖方法[2]、沙蠶加工飼料[3]、沙蠶編碼基因及氨基酸序列的研究[4]、提取蛋白及其用途[5]、沙蠶毒素配制農藥[6]等，而將沙蠶作為原料進行食品加工的研究較少，現有的食用方式主要將沙蠶干制磨粉作為輔料添加[7-9]。鑒于罐頭食品具有保留原料營養、便于攜帶、開罐即食等特點，從軟包裝食品[10]出發，開發沙蠶軟罐食品的加工工藝，在單因素試驗基礎上，結合響應面法優化工藝參數，為沙蠶食品的進一步研發提供基礎數據和研究材料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活沙蠶（威海小石島養殖地）；食鹽、油、料酒、味精、砂糖、食鹽、五香粉、姜粉等（煙臺萊山區三笑超市）；真空封口機（SH13V-AZ550，九陽股份有限公司）。

1.2 工藝流程

原料處理。將沙蠶清洗干凈，用剪刀去頭去尾去除內臟，切成2～4 cm的小段。

鹽漬。將處理后的沙蠶放入120 mL 1%鹽水中。鹽漬后用清水漂洗1次，瀝水。

預煮。沙蠶放80～100 ℃的熱水中漂燙10～15 s撈出。

油炸。油熱后放入電磁鍋內補充油溫3 min，炸至沙蠶有堅實感，呈黃色或黃褐色為宜，油炸時要勤翻動，防止炸糊或炸不透，并及時清除鍋中碎渣。

調味汁配比。按照水100 mL、料酒15 mL、味精0.5～2.5 g、砂糖6～18 g、食鹽5～11 g、五香粉0.1～0.5 g、姜粉0～0.4 g配調味汁，香料與水在鍋內加熱微沸1 min，過濾，備用。

澆汁。將調味汁倒在油炸后的沙蠶上，充分混合。

裝罐。使用真空封口機裝罐，注意內容物不要過大，封口必須嚴密。具體情況可根據羅麗純[11]的軟罐頭封口質量進行分析。

1.3 產品感官評價

按照GB/T 10221—2012《感官分析術語》[12]設計感官評分表（表1）。由3名人員組成測評小組，對沙蠶軟罐食品進行感官評定，評定標準涉及口感、風味和外觀3個方面，分別占40%，30%和30%。參照表1的標準按照100分制進行打分，將3名參評人員所打分數的算術平均數作為最終得分。

表1 感官評價表

1.4 單因素試驗設計

選取味精添加量、砂糖添加量、食鹽添加量、五香粉添加量、姜粉添加量為單因素，設置5組單因素試驗，每組因素5個水平，分別為：味精添加量0，0.5，1.0，1.5和2.0 g；砂糖添加量6，9，12，15和18 g；食鹽添加量7，8，9，10和11 g；五香粉添加量0.1，0.2，0.3，0.4和0.5 g；姜粉添加量0，0.1，0.2，0.3和0.4 g。單因素為變量時，其他因素固定取值為味精添加量1 g、砂糖添加量9 g、食鹽添加量7 g、五香粉添加量0.3 g、姜粉添加量0.2 g。按照1.2和1.3的加工流程進行感官評定，通過對各單因素綜合分析得出各單因素最佳水平，并對各個因素水平進行分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗分析

將單因素試驗數據采用Microsoft Excel對數據進行整理，試驗結果見圖1。

由圖1（a）可以看出：隨著味精添加量增加，沙蠶罐頭的品質得到改善，味精添加量1.5 g時，此時沙蠶罐頭的口感最好，整體品質最高，但味精添加量超過1.5 g時，味精味過重，掩蓋其他香辛料的風味，因此口感逐漸變差。砂糖有去腥提鮮、改善肉質的作用，圖1（b）中其最佳添加量為15 g，添加過量會使香甜變得甜膩，因此砂糖添加量15 g時沙蠶罐頭的品質較高，可作為后續試驗的依據。吳浩然等[13]的風味蟹肉醬工藝配方同樣選擇白砂糖的添加量進行優化，確定白砂糖添加量6.31%可以降低咸味，同時具有提鮮效果。食鹽對于沙蠶罐頭品質同樣有很大的影響。詹飛麗等[14]在食鹽對肉制品風味影響及降鹽技術研究進展中指出，食鹽有助于風味物質的產生，提升口感，添加食鹽可以增加肉制品的保水能力[15-16]，這也是試驗中沙蠶保證脆感而不干柴的原因。由圖1（c）可見：食鹽最佳添加量9 g，繼續添加會導致沙蠶罐頭過咸。五香粉最佳添加量為0.3 g（圖1d），姜粉最佳添加量在0.2～0.3 g（圖1e），五香粉和姜粉添加量對沙蠶罐頭影響較小。

圖1 單因素試驗對沙蠶罐頭品質的影響

2.2 響應面試驗結果分析

2.2.1 響應面法試驗設計

調味配方里香辛料五香粉和姜粉的添加量極少，而調味料味精、砂糖和食鹽的添加量較多，并且在單因素試驗中對于產品口感的影響較大，因此選取味精添加量（g）、砂糖添加量（g）和食鹽添加量（g）3個因素進行響應面試驗，以感官評分作為響應值，優化軟罐沙蠶罐頭的調味料最佳添加量，其因素水平見表2。根據Box-Behnken設計，進行的17組響應面試驗及數據，具體見表3。

表2 因素水平表 單位：g

表3 響應面試驗及數據表

2.2.2 響應面數學模型的建立

利用Design-Expert 8.0.6軟件得到以感官評分為目標函數的多項回歸方程：Y=96.2-0.25A+0.13B+0.38C-1.25AB-0.25AC+BC-3.1A2-3.85B2-4.85C2。

2.2.3 回歸模型方差分析

分析表4結果可知：試驗選用的模型極顯著（p＜0.01）。由p值可以看出：各因素對沙蠶軟罐食品的評分影響為C＞A＞B。相關系數R2=0.971 1，表示模型擬合程度良好，R2adj=0.933 9，說明試驗誤差小，該模型可用于對沙蠶軟罐食品的感官進行分析和預測。

表4 方差分析表

2.2.4 感官評定的響應面結果

多元二次回歸模型方程可以通過A、B、C這3個變量所構成的三維曲面圖來直觀表示，并說明每個變量的響應和試驗水平之間的相互作用[17-19]。味精添加量、砂糖添加量、食鹽添加量之間的交互作用對沙蠶罐頭感官評分的影響如圖2～圖4所示。響應面坡度越陡，等高線呈橢圓形，說明該因素對沙蠶罐頭感官評分的影響越大；相反坡度越平緩，等高線呈圓形，說明該因素對沙蠶罐頭感官評分的影響越小。在交互項對感官評分影響的圖中，味精添加量與砂糖添加量的交互作用最為明顯，這與方差分析的結果一致。

圖2 味精添加量和食鹽添加量交互作用對沙蠶罐頭品質的影響

圖4 砂糖添加量和味精添加量交互作用對沙蠶罐頭品質的影響

從圖2可以看出：味精添加量不變時，食鹽添加量逐漸增加有助于呈味作用的發揮，沙蠶罐頭的口感呈上升狀態，食鹽添加量過多，罐頭過咸，罐頭的口感會因此下降；食鹽添加量不變時，隨著味精添加量逐漸增加，沙蠶罐頭的口感先上升后下降，這是由于味精發揮呈鮮效果，增加產品的風味物質，與食鹽形成鮮咸基礎味[20]，但味精添加過多反而因料味過重口感逐漸下降。由圖3可見：食鹽添加量不變時，添加適量白砂糖，使其與食鹽添加量達到適當比例，可在味覺上起到一定協同效應，去腥提鮮，給予罐頭香甜感，增加食欲，因此口感上升，其添加過量時過于甜膩，口感逐漸下降；砂糖添加量不變時，食鹽添加在甜味上增加了咸香，但添加過量會致罐頭過咸，沙蠶罐頭的口感先上升后下降。由圖4可見：味精添加量不變時，隨著砂糖的添加，沙蠶罐頭的口感先上升后下降；砂糖添加量不變時，隨著味精添加量增加，沙蠶罐頭的口感先升后降。

圖3 食鹽添加量和砂糖添加量交互作用對沙蠶罐頭品質的影響

根據上述模擬二次多項回歸模型，設置最大響應值，得到最佳的制備工藝：味精添加量1.48 g、砂糖添加量15.09 g、食鹽添加量9.04 g，此時感官評分為96.22分。葉琳弘等[21]的即食菲律賓蛤仔休閑食品，也對味精、砂糖、食鹽等添加量采用正交試驗進行優化，得到食鹽添加量5%、味精添加量2.0%、白砂糖添加量8%的最佳配方，因素影響為砂糖添加量＞食鹽添加量＞味精添加量，這與試驗結果結論一致。畢軍華等[22]的蝦油調味汁研究確定的最佳配方為味精添加量10%、白砂糖添加量8%、食鹽添加量2%，味精添加量相對較高，可能原因是其產品是對鮮味要求較高的調味汁，味精與食鹽呈味強度的平衡也受其他調味料的影響[23]。

2.2.5 驗證試驗

為確定模型預測的準確性，按照得到的最佳制備工藝（味精添加量1.48 g、砂糖添加量15.09 g和食鹽添加量9.04 g）進行罐頭制作，綜合感官評分為98分，高于單因素試驗及模擬優化方案中的感官評分。

3 結論

以沙蠶、調味汁為主要原料，通過單因素試驗和響應面優化試驗確定沙蠶軟罐食品的最佳制備工藝參數：味精添加量1.48 g、砂糖添加量15.09 g、食鹽添加量9.04 g，在此條件下制作的沙蠶軟罐食品其調味汁口感咸香不失甜味，沙蠶具有薄脆感。試驗工藝參數的優化，主要集中在料汁組成，在今后的研究中，可以根據不同地區人群的口味需求，對部分調味料進行適當調整，研究多種口味沙蠶罐頭。