響應面優化低鹽紫菜醬加工工藝

宋欣欣，柴智，馬愷揚，李瑩*，馬凱迪

(1.南京農業大學 食品科技學院，南京 210095；2.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，南京 210014)

紫菜(Porphyrayezoensis)隸屬于紅毛菜科，紫菜屬，它分布廣泛，在日本、韓國和中國都有大規模種植，現在用于產業化的紫菜品種主要是壇紫菜和條斑紫菜兩種，江蘇地區主要以條斑紫菜的養殖、生產為主[1-2]。紫菜味道鮮美，富含蛋白質、多糖、膳食纖維、葉黃素等多種活性物質，具有降血脂[3]、降血壓、抗氧化等功效[4-6]。

紫菜市場潛力較高[7]，但市場上紫菜產品形式和加工方法都較為單一，附加值相對較低；紫菜食品高油、高糖、高能量的現狀也不符合人們對營養健康的追求，因此開發新型、健康、營養豐富的產品很有必要。目前紫菜加工遇到的共性問題主要體現在紫菜醬的產品開發中，且鮮有紫菜醬風味改進的研究。特別是紫菜本身的口感不佳、腥味濃厚是制約產品加工的重要因素，也是影響產品感官的主要原因，而在加工過程中原料配比與熬煮時間是解決口感不佳的關鍵所在，漂燙[8-9]是改善風味的最簡單可行的方法，因此原料配比、漂燙時間與熬煮時間作為本次紫菜醬風味提升加工過程的主要技術參數。

本文以紫菜為主要原料，添加海帶等原料研究制作低鹽紫菜醬，利用單因素試驗和響應面優化試驗，以感官評分作為指標，通過改變紫菜的配比、漂燙的時間以及制醬時熬煮的時間來獲得營養豐富、口感和風味較好的即食紫菜醬，并對其品質進行分析。紫菜醬的研發對于豐富市場相關種類產品、滿足消費者對健康營養的需求有重要意義，還可以為醬料的研制和加工提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

試驗用條斑紫菜：南通丁布兒海苔食品有限公司提供；海帶、香菇、醬油、味淋、白砂糖：均購于江蘇省南京市孝陵衛市場。

ASC-30型電子秤 沈陽朝陽衡器廠；C21-SC001型電磁爐 九陽電器有限公司；R2011-0199型高壓滅菌鍋 湖北永大換熱設備有限公司；熬煮鍋 龍口市先科儀器公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 紫菜醬制作工藝流程

挑選紫菜→開水漂燙→加入海帶片和香菇水→攪拌打碎→調味→熬煮→加入增稠劑→裝瓶→滅菌→冷卻→成品。

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 預處理

挑選新鮮的紫菜，用清水將其洗凈，待用；挑選新鮮的海帶，用清水洗凈，切成適當大小的片。

1.2.2.2 開水漂燙

把洗凈的紫菜放入100 ℃沸水中進行漂燙，一定時間后撈出控水。

1.2.2.3 加入其他配料

在鍋中加入一定量的海帶片進行攪拌打碎，并加入適量的香菇水改善風味。

1.2.2.4 調味

在原料攪拌打碎后加入醬油、味淋、白砂糖進行調味。

1.2.2.5 熬煮

熬煮時要用小火并不斷攪拌，避免因受熱不均勻發生糊鍋現象。

1.2.2.6 裝瓶和滅菌

趁熱將制作完成的醬裝入玻璃瓶中，排氣后擰緊瓶蓋。將玻璃瓶在121 ℃的高壓滅菌鍋中滅菌20 min，醬料冷卻后即獲得成品。

1.3 感官指標和評分標準

感官評價是一種科學的評價方法，它是利用人的嗅覺、味覺等感覺器官進行的，通過統計分析評價員的評價數據來判斷產品風味等特征是否優良[10]，是對開發與改良后產品風味最直接的評價方法。感官評價參考耿吉等[11]的方法，并稍加修改。選擇10位食品專業人士進行感官評定，各評價員之間沒有任何相關交流，以保證評價結果的可靠性和真實性。評價員采用綜合評分法對低鹽紫菜醬的色澤、組織狀態、氣味、滋味等指標進行打分，滿分100 分。感官評分標準見表1。

表1 低鹽紫菜醬配方優化的感官評分標準

1.4 單因素試驗

選擇紫菜與海帶的質量比(7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7)、開水漂燙時間(30，45，60，75，90 s)、熬煮時間(5，10，15，20，25 min)3個因素來探究對低鹽紫菜醬品質的影響，評價標準是10名評價員的感官評分。在進行試驗時以紫菜和海帶的質量比5∶5、開水漂燙時間60 s、熬煮時間15 min為固定參數進行試驗。

1.5 響應面試驗

選擇紫菜與海帶的質量比、漂燙時間、熬煮時間為自變量，以低鹽紫菜醬的感官評分為響應值，設計Box-Behnken響應面優化試驗[12]，因素水平見表2。

表2 Box-Behnken響應面設計因素及水平

1.6 產品質量測定

1.6.1 感官品質分析

利用經過響應面優化后的工藝參數進行紫菜醬的制作，以評價人員的感官評分為指標，與市場上常見的同類產品進行比較，分析本紫菜醬的感官品質。

1.6.2 穩定性指標

根據高雅文等[13]、郭凱晴等[14]的方法并稍作修改進行測定。水分離心析出率：將制好的紫菜醬分別在4 ℃和25 ℃條件下存放180 d，每隔30 d取出一定質量的樣品進行檢測。將一定質量的樣品M(g)加入離心管中，在7500 r/min條件下離心20 min后，倒出上清液，并用紙巾將內壁擦干，稱量質量為m(g)。每個樣品設置3個平行，計算取平均值。

1.6.3 理化指標

按照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質的測定》中凱氏定氮法測定蛋白質含量；按照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》中索式抽提法測定粗脂肪含量；按照GB 5009.91-2017《食品中鉀、鈉的測定》測定鈉含量；按照GB 28050-2011《預包裝食品營養標簽通則》測定碳水化合物含量。

1.6.4 微生物指標

將制好的紫菜醬分別在4，25，37 ℃條件下存放180 d，每隔30 d取出一定質量的樣品進行檢測，每個樣品設置3個平行，取檢測值的平均值進行分析。按照GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》的方法測定菌落總數，結果單位以lg CFU/g表示。

1.7 數據處理

單因素試驗的繪圖采用Origin 2022進行，響應面試驗設計采用Design-Expert 8.0來繪制曲面圖和等高線圖，并且進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 紫菜與海帶的質量比對感官品質的影響

咀嚼性與風味是紫菜醬感官品質測定的重要指標，紫菜口感較軟，有鮮味，而海帶本身咀嚼性較強，改變二者的配比會使紫菜醬擁有不同的咀嚼性和風味。由圖1可知，隨著紫菜質量比例的增加，紫菜醬的感官得分曲線先上升后下降。紫菜與海帶質量比由3∶7增加到5∶5時其感官評分也在增加，當二者比例為5∶5時感官得分最高，為86分。但隨著紫菜質量的繼續增加，紫菜醬的咀嚼性下降，感官評分降低。因此，本試驗進行響應面優化時選擇的比例為4∶6、5∶5、6∶4。

圖1 紫菜與海帶質量比對品質的影響

2.1.2 漂燙時間對感官品質的影響

漂燙是指將樣品在70～100 ℃的水中進行熱燙一定時間。其工藝簡單，操作容易，通常被用來控制褐變反應和改善風味。漂燙的參數不同對樣品的影響也不同。本文選擇開水漂燙，并探究漂燙時間對紫菜醬感官品質的影響。由圖2可知，隨著漂燙時間的增加，紫菜醬的感官評分先上升后下降，漂燙60 s時紫菜醬的感官評分最高，為85分。在加工過程中對紫菜進行漂燙，可以脫除腥味，對紫菜的口感、氣味等產生影響。因此，本試驗進行響應面優化時選擇的漂燙時間為45，60，75 s。

圖2 漂燙時間對品質的影響

2.1.3 熬煮時間對感官品質的影響

原輔料按照配比添加后進行熬煮，使產品水分控制在一定范圍內，從而使產品有相應的口感與風味。熬煮時間過短，最終產品水分較高，咀嚼性較差；熬煮時間過長，最終產品水分較低，口感較干。本文中對紫菜醬熬煮工藝的時間進行試驗，探究不同熬煮時間于感官品質的影響。由圖3可知，隨著熬煮時間的延長，紫菜醬的感官評分先上升后下降。當熬煮時間為15 min時，紫菜醬的感官評分最高，為86分。因此，本試驗進行響應面優化時選擇的熬煮時間為10，15，20 min。

圖3 熬煮時間對品質的影響

2.2 響應面分析

2.2.1 Box-Behnken響應面設計及結果

本試驗以紫菜與海帶的質量比(A)、漂燙時間(B)、熬煮時間(C)為自變量，采用Box-Behnken進行三因素三水平的響應面優化試驗，以紫菜醬感官評分為響應值，探究加工紫菜醬的最優工藝條件，試驗結果見表3。

表3 響應面試驗方案及結果

2.2.2 回歸擬合及方差分析

對表3中數據進行多元回歸擬合，得出紫菜醬的感官評分與3個因素之間的方程為:Y=86.40+1.75A+0.37B+0.13C+0.25AB-2.75AC+1.50BC-4.45A2-4.20B2-3.20C2。

方差分析和顯著性檢驗結果見表4。

表4 方差分析和顯著性檢驗

由表4可知，模型的F值為7.63，P<0.01,回歸方程的R2=0.9075，說明試驗數據可以很好地反映和感官評分之間的關系，失擬項的P=0.1626>0.05，即失擬項不顯著，對紫菜醬的感官評分分析和預測用此模型是可行的。表4中F值越大，表明該因素對產品感官評分的影響越顯著，3個因素對紫菜醬的影響大小為A>B>C，即紫菜與海帶的質量比>漂燙時間>熬煮時間。

2.2.3 各因素相互作用結果與分析

2.2.3.1 紫菜與海帶的質量比和漂燙時間對紫菜醬感官評分的影響

由圖4可知，在熬煮時間為0的水平下，即熬煮時間為15 min時，紫菜醬的感官評分隨著紫菜與海帶的質量比和漂燙時間的變化呈現出先上升后下降的趨勢；等高線呈現圓形，表示紫菜與海帶的質量比和漂燙時間的相互作用不顯著。

圖4 紫菜與海帶的質量比和漂燙時間對紫菜醬感官評分影響的曲面圖和等高線圖

2.2.3.2 紫菜與海帶的質量比和熬煮時間對紫菜醬感官評分的影響

由圖5可知，在漂燙時間為0的水平下，即漂燙時間為60 s時，紫菜醬的感官評分隨著紫菜與海帶的質量比和熬煮時間的變化呈現出先增加后減少的趨勢；等高線呈現橢圓形，表示紫菜與海帶的質量比和熬煮時間的相互作用顯著。

圖5 紫菜與海帶的質量比和熬煮時間對紫菜醬感官評分影響的曲面圖和等高線圖

2.2.3.3 漂燙時間和熬煮時間對紫菜醬感官評分的影響

由圖6可知，在紫菜與海帶的質量比為0的水平下，即紫菜與海帶的質量比為5∶5時，紫菜醬的感官評分隨著漂燙時間和熬煮時間的變化呈現出先上升后下降的趨勢；等高線趨近于圓形，表示漂燙時間和熬煮時間的相互作用不顯著。

圖6 漂燙時間和熬煮時間對紫菜醬感官評分影響的曲面圖和等高線圖

2.2.4 最佳配方的確定和驗證試驗

根據Box-Behnken模型預測響應面優化的最佳配方為紫菜與海帶的質量比為5.2∶4.8，漂燙時間為60.59 s，熬煮時間為14.67 min，此時的感官評分為86.59分，考慮到試驗的可行性和可操作性，將工藝參數調整為紫菜與海帶的質量比為5∶5，漂燙時間為60 s，熬煮時間為15 min，做3次平行驗證試驗，紫菜醬的感官評分為86分，與預測值接近，說明通過響應面優化獲得的紫菜醬的最佳工藝條件是可行的。

2.3 產品質量測定

2.3.1 感官品質分析

現將市面上常見紫菜醬的配料進行對比，由圖7可知，用優化后的配方加工得到的紫菜醬與其他二者的滋味、組織狀態、氣味均有差異，其中自制的紫菜醬的滋味得分較高，但是氣味得分較低。影響紫菜醬氣味的因素主要是紫菜本身的腥味，說明優化后的配方制成的紫菜醬滋味較好，紫菜腥味還應進一步優化去除。樣品1與樣品2中除了凈化水、紫菜等原料外，還添加了味精、生姜等多種食品添加劑來調整產品風味，而本試驗中依據最佳配方制得的樣品使用的食品添加劑較少，氯化鈉含量較低；其中樣品1中使用了干香菇柄和干海帶，原料復水后制醬與使用新鮮原料制醬可能也是影響產品風味的一個因素。

圖7 不同品牌紫菜醬樣品的感官分析

2.3.2 穩定性指標

將產品在不同溫度下放置一定時間后測量其水分的離心析出率。由圖8可知，隨著貯藏時間的延長，4 ℃與25 ℃時的離心析出率均逐漸增加且較為平緩。4 ℃與25 ℃的貯藏條件下有一定的差異，但是差異不顯著。主要是由于適當的熬煮時間使樣品具有較為合適的水分含量，在制作過程中添加的增稠劑具有保持水分含量的作用。

圖8 不同貯藏時間下樣品的穩定性分析

2.3.3 理化指標

由表5可知，自制的紫菜醬蛋白質、碳水化合物含量較高，脂肪、鈉含量均較低。依據最佳配方制得的紫菜醬與市場上常見的同類產品相比其原輔料較為簡單，食品添加劑的使用較少，并且紫菜中膳食纖維含量豐富，脂肪含量低，故自制的紫菜醬中脂肪含量低，而碳水化合物含量較高。

表5 不同品牌樣品營養成分分析

2.3.4 微生物指標

微生物是食品在貯藏過程中品質發生變化的主要因素[15-17]。由圖9可知，紫菜醬在各個溫度條件下貯藏時菌落總數隨著時間的延長逐漸上升，其初始菌落總數為(0.63±0.02) lg CFU/g，在4，25，37 ℃條件下貯藏 180 d 后分別上升到(1.38±0.01)，(2.86±0.02)，(3.87±0.03) lg CFU/g。且貯藏溫度越高，紫菜醬中菌落總數增長越快，說明紫菜醬成品低溫貯藏時微生物增長減緩，有利于延長紫菜醬的貨架期，保證其在銷售期內的品質。

圖9 不同貯藏溫度下紫菜醬菌落總數的變化

3 結論

本試驗以單因素試驗為基礎，通過響應面法優化試驗獲得加工紫菜醬的最優工藝條件為紫菜與海帶的質量比5∶5、開水漂燙時間60 s、熬煮時間15 min，在此工藝條件下制得的低鹽紫菜醬組織均勻穩定，鮮香濃郁，有獨特的風味和咀嚼性，營養豐富且鈉含量較低，感官評分較高，并且低溫貯藏可有效延長成品的貨架期。本研究結果為開發新型紫菜產品提供了思路和理論支持。響應面分析得出紫菜與海帶的質量比和熬煮時間的交互作用顯著，感官評定分析得出利用此配方制得的紫菜醬口感和風味較好。