響應面優化番茄巴沙魚罐頭制備工藝

譚屬瓊,謝勇武,廖宇星,謝三都,劉蒙佳

(閩南科技學院 生命科學與化學學院,福建 泉州 362332)

巴沙魚(Pangasiusbocourti)又名卡巴沙,是東南亞國家重要的淡水養殖品種,主要分布于柬埔寨、老撾、泰國、越南、中國云南,在我國廣東、廣西、海南及湖南等南方地區引種養殖[1—3]后迅速掀起一股潮流熱浪。該魚具有繁殖快、出肉率高、肉質鮮嫩、色澤呈白色、無肌間刺、魚糜品質好等優點[4],富含優質蛋白、脂肪、氨基酸和礦物質元素等必需營養素[5],由于其卡路里低,是減肥或低卡路里飲食者的完美選擇。番茄(SolanumlycopersicumL.)俗稱西紅柿,又稱洋柿子。番茄色澤鮮嫩、酸甜可口,其果實營養成分含量高,可以生食、煮食,也可加工成番茄醬、汁或整果罐藏[6],熱量低且可為人體提供多種維生素、礦物質,是人體補充番茄紅素的主要來源之一。番茄紅素有“植物黃金”之稱[7—8],有較強的抗氧化性,因此具有較好的延緩衰老、防癌抗癌等功能,為機體健康提供了重要保障[9—12]。中國作為罐頭進出口大國,在全球罐頭行業占據著重要地位,產品遠銷世界多國,而在我國市場上魚罐頭品種多為鱘魚、金槍魚、帶魚、羅非魚等[13—18],少見使用巴沙魚作為原材料的魚罐頭,本研究進一步提升了巴沙魚的可利用性,豐富了魚類罐頭的品類,調動了養殖漁民的積極性,解決了淡水魚囤積等問題。番茄巴沙魚罐頭的研制旨在制備一款既能瘦身美顏,又可以為市場提供多元化可能性的即食產品。

本研究在以巴沙魚和番茄為主要原材料的基礎上,以感官評分為指標,在單因素試驗米醋添加量、白砂糖添加量、番茄添加量、油炸時間的基礎上,利用Box-Behnken中心組合試驗設計原理進行工藝優化。制得一款色澤誘人、具有濃郁番茄香氣、魚肉鮮嫩、酸甜可口的即食罐頭。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

優質巴沙魚:購于康美農貿市場;新鮮番茄、食鹽、食用油、生粉、生抽、老抽、料酒、米醋、白砂糖、香葉、蔥、姜、蒜等原料及輔料:購于康美豪利友超市。

1.2 主要儀器設備

C21-SN216型電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司;JJ600型電子秤 常熟市雙杰測試儀器廠;GI36D自動壓力蒸汽滅菌器 致微(廈門)儀器有限公司;PHS-25 pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司;SPX-150B-Z生化培養箱、SW-9J-1F潔凈工作臺、N-1α手持式糖度計 上海博迅實業有限公司醫療設備廠;SW-CJ-1FDG單人超凈工作臺 上海領儀科技有限公司。

1.3 工藝流程及操作要點

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

原料處理:將巴沙魚洗凈,刮除魚鱗,去頭尾、內臟、魚皮得魚柳,切成長4～5 cm的小段備用;將番茄在80 ℃熱水中漂燙2 min去皮,切成塊狀備用[19]。腌制處理:加入適量料酒、食鹽、生姜腌制20 min去魚腥。油炸:鍋內倒油,待油溫180 ℃時加入蔥段、蒜末、姜片爆香撈出,倒入巴沙魚炸至表面金黃,盛出備用。調味熟化:于半碗清水中加入生粉、生抽、白砂糖、米醋、老抽、料酒,調制調味汁;鍋內倒油,加入番茄炒出汁液,待番茄變軟后加入調味汁和魚肉,轉小火微沸即可。殺菌:將魚肉和醬汁趁熱裝罐并封口,121 ℃殺菌30 min,冷卻得成品。

1.4 產品指標測定

1.4.1 感官評定

根據工藝制備產品,邀請10名食品專業同學分別從色澤、風味、組織形態、口感滋味4個方面進行評分,總分100分,每組做3個平行,計算平均值,感官評分標準見表1。

1.4.2 其他指標測定

凈含量、固形物含量的測定參考《罐頭食品的檢驗方法》[20];可溶性固形物含量的測定參考鄭平等[21]的方法;pH的測定參考彭飛[22]的方法;菌落總數的測定參考《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》[23]。

1.5 單因素試驗設計

番茄巴沙魚罐頭基礎配方:以巴沙魚200 g為基準,其他輔料按照質量百分比換算。即巴沙魚100%、食鹽0.315%、料酒2.5%、生粉1.875%、生抽2.0%、老抽0.5%,添加適量米醋、白砂糖、番茄。

稱取巴沙魚200 g,油炸(2.0,2.5,3.0,3.5,4.0 min),添加白砂糖(2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%)、番茄(60%、70%、80%、90%、100%)、米醋(2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%)并調味制成番茄巴沙魚罐頭,通過感官評價確定各因素對產品品質的影響。

1.6 響應面試驗設計

根據單因素試驗結果,以米醋添加量、白砂糖添加量、番茄添加量、油炸時間為響應因素,利用Box-Behnken中心組合試驗設計原理進行四因素三水平響應面優化試驗,以感官評價確定番茄巴沙魚罐頭的最佳工藝,響應面試驗因素水平見表2。

表2 響應面試驗因素水平

1.7 數據分析

利用SPSS 17.0、Excel 2010、Design Expert 12軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 米醋添加量對番茄巴沙魚罐頭品質的影響

米醋添加量對番茄巴沙魚罐頭品質的影響結果見表3。

表3 米醋添加量對番茄巴沙魚罐頭品質的影響

由表3可知,米醋添加量對番茄巴沙魚罐頭評分的整體趨勢為先上升后下降,風味、組織形態、口感滋味的感官評分均在米醋添加量為3.0%時達到最高;色澤評分也在增加,米醋添加量為4.0%時色澤評分達到最高,這是由于米醋保護了番茄中的維生素C不被破壞,在色澤上達到最佳。當米醋添加量低于3.0%時,魚肉未與湯汁較好地融合,略帶些魚腥味,番茄湯汁偏甜;當米醋添加量高于3.0%時,罐頭風味略微偏酸,與番茄滋味不協調,回味略苦;當米醋添加量為3.0%時,感官評分最高,番茄巴沙魚罐頭具有明顯的番茄香氣,魚肉鮮而不腥,較好地保留了食材的色澤與營養。因此,米醋添加量以3.0%左右為宜。

2.1.2 白砂糖添加量對番茄巴沙魚罐頭品質的影響

白砂糖添加量對番茄巴沙魚罐頭品質的影響結果見表4。

表4 白砂糖添加量對番茄巴沙魚罐頭品質的影響

由表4可知,白砂糖添加量對番茄巴沙魚罐頭評分的整體趨勢為先上升后下降,組織形態、口感滋味的評分均在白砂糖添加量3.5%時達到最高;在風味的感官評分方面,白砂糖添加量3.0%與3.5%時相等;色澤評分則在白砂糖添加量3.0%時達到最高,這是由于白砂糖添加過少時,湯汁不黏稠,色澤暗淡;而白砂糖添加過多時,在熬煮過程中白砂糖焦糖化,顏色加深,會影響罐頭的整體色澤。當白砂糖添加量低于3.5%時,番茄巴沙魚罐頭整體風味單調,番茄和湯汁偏酸,魚肉略柴;當白砂糖添加量高于3.5%時,番茄巴沙魚罐頭風味酸味不足,魚肉和湯汁均偏甜;當白砂糖添加量為3.5%時,感官評分最高,此時的番茄巴沙魚罐頭品質上乘,湯汁濃稠,酸甜適中,組織狀態好。因此,白砂糖添加量以3.5%左右為宜。

2.1.3 番茄添加量對番茄巴沙魚罐頭品質的影響

番茄添加量對番茄巴沙魚罐頭品質的影響結果見表5。

表5 番茄添加量對番茄巴沙魚罐頭品質的影響

由表5可知, 番茄添加量對番茄巴沙魚罐頭評分的整體趨勢為先上升后下降,色澤、風味、組織形態、口感滋味的感官評分均在番茄添加量為90%時達到最高。當番茄添加量低于90%時,番茄巴沙魚罐頭中汁液偏少,湯汁顏色偏淡,缺少番茄特有的香氣;當番茄添加量高于90%時,番茄巴沙魚罐頭中魚肉偏少,湯汁顏色略微過深,整體味道偏酸;當番茄添加量為90%時,感官評分最高,此時巴沙魚肉與番茄的比例協調,湯汁色澤鮮艷誘人,使人口齒留香。因此,番茄添加量以90%左右為宜。

2.1.4 油炸時間對番茄巴沙魚罐頭品質的影響

油炸時間對番茄巴沙魚罐頭品質的影響結果見表6。

表6 油炸時間對番茄巴沙魚罐頭品質的影響

由表6可知, 油炸時間對番茄巴沙魚罐頭品質評分的整體趨勢為先上升后下降,色澤、風味、組織形態和口感滋味的評分均在油炸時間為3.0 min時達到最高,這是由于3.0 min的油炸時間處理既不會殘留魚腥味,也不會導致魚肉組織松散過焦。當油炸時間低于3.0 min時,罐頭魚肉腥味略重,組織狀態偏軟,香味不足;當油炸時間高于3.0 min時,罐頭中魚肉組織狀態松散,魚肉不完整,視覺感官不佳;當油炸時間為3.0 min時,感官評分最高,此時的番茄巴沙魚罐頭魚肉完整,口感飽滿,軟嫩滑爽,回味悠長。因此,油炸時間以3.0 min左右為宜。

2.2 響應面試驗結果

通過單因素試驗確定米醋添加量、白砂糖添加量、番茄添加量、油炸時間為考察因素,選擇Design-Expert 12進行四因素三水平的響應面試驗優化番茄巴沙魚罐頭工藝,共設計29組試驗,番茄巴沙魚罐頭響應面試驗結果見表7,模型的方差分析結果見表8。

表7 番茄巴沙魚罐頭響應面試驗結果

表8 方差分析

利用Design-Expert 12 軟件分析可得回歸方程為Y=91.63-1.34A+1.88B-1.44C-1.46D+3.96AB-3.17AC-2.59AD-2.96BC+1.84BD-3.26CD-5.99A2-6.87B2-5.22C2-4.72D2。

由表8可知,模型的P<0.000 1,差異極顯著;失擬項的P=0.166 0>0.05,差異不顯著,番茄巴沙魚罐頭的感官評分(Y)與米醋添加量(A)、白砂糖添加量(B)、番茄添加量(C)、油炸時間(D)存在線性關系﹐該模型具有統計學意義。B、AB、AC、CD、A2、B2、C2、D2對感官評分的影響極顯著(P<0.01);A、C、D、AD、BC對感官評分的影響顯著(P<0.05)。根據F值的大小可知,各因素對罐頭感官評分的影響為白砂糖添加量>油炸時間>番茄添加量>米醋添加量。相關系數R2=0.938 7,試驗模型RAdj2=0.877 3,信噪比13.643>4是理想的,表明信號充足,該數據可靠,模型擬合度較高,該模型可用于番茄巴沙魚罐頭感官評分的理論預測。

2.3 各因素交互作用的響應面圖分析

通過Design-Expert 12軟件分析得到番茄巴沙魚罐頭的響應面分析圖,交互作用對響應值影響的響應曲面及等高線見圖1～圖6。

圖1 米醋添加量與白砂糖添加量對感官評分影響的響應面及等高線

圖2 米醋添加量與番茄添加量對感官評分影響的響應面及等高線

圖3 米醋添加量與油炸時間對感官評分影響的響應面及等高線

圖4 白砂糖添加量與番茄添加量對感官評分影響的響應面及等高線

由圖1～圖6可知,感官評分隨著交互項因素的增加呈先上升后下降的趨勢,響應曲面開口朝下且坡度較陡,等高線密集且呈橢圓形,白砂糖添加量對番茄巴沙魚罐頭感官評分的影響最大,油炸時間對番茄巴沙魚罐頭感官評分的影響次之,番茄添加量和米醋添加量的影響相對較小,交互項AB、AC、CD對感官評分的影響極顯著,交互項AD、BC對感官評分的影響顯著,交互項BD對番茄巴沙魚罐頭感官評分的影響不顯著。

利用Design-Expert 12預測的最優工藝為米醋添加量3.000%、白砂糖添加量3.582%、番茄添加量88.363%、油炸時間2.967 min,預測感官評分為91.953分。

2.4 驗證試驗及產品理化指標結果

為便于實際操作,調整工藝為米醋添加量3.0%、白砂糖添加量3.6%、番茄添加量88%、油炸時間3.0 min,進行3次平行試驗得感官評分為92.05分,與預測值基本一致,即所得回歸方程與實際情況有較好的擬合程度,模型可靠。

該罐頭富有番茄紅的色澤,整體無渾濁,具有番茄特有的香氣,無魚腥味,湯汁濃郁,酸甜可口,組織緊密且魚肉完整,巴沙魚肉入口即化。

產品凈含量(150±3) g、固形物含量≥72%、可溶性固形物含量0.08%、pH 6.54,菌落總數符合罐頭商業無菌標準。

3 結論

以番茄和巴沙魚為原料,通過感官評定確定各因素對罐頭品質的影響以及響應面優化試驗,得到番茄巴沙魚罐頭制備的最優工藝:以巴沙魚200 g為基準,米醋添加量3.0%、白砂糖添加量3.6%、番茄添加量88%、油炸時間3.0 min、食鹽添加量0.315%、料酒添加量2.5%、生粉添加量1.875%、生抽添加量2.0%、老抽添加量0.5%,此工藝下感官評分為92.05分。經檢測,番茄巴沙魚罐頭產品凈含量(150±3) g、固形物含量≥72%、可溶性固形物含量0.08%、pH 6.54,菌落總數符合罐頭商業無菌標準。此工藝下制備的罐頭

品質佳,具有番茄特有的色澤和風味,與巴沙魚的鮮味融為一體,湯汁濃郁,酸甜可口,組織緊密且魚肉完整,巴沙魚肉入口即化。同時具有低卡優勢,為巴沙魚的生產加工提供了新的途徑,也為魚類罐頭行業提供了更多的生產形式。