響應面法優化毛尖魚丸加工工藝及其抗氧化活性研究

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.07.016

引文格式：陳暉，劉海波，夏南，等.響應面法優化毛尖魚丸加工工藝及其抗氧化活性研究.中國調味品，2024，49（7）：105-111.

CHEN H， LIU H B， XIA N， et al.Optimization of processing technology of Maojian fish balls using response surface methodology and study on their antioxidant activity.China Condiment，2024，49（7）：105-111.

摘要：以信陽特產南灣魚和信陽毛尖為原料，以玉米淀粉、食鹽和蔗糖等為輔料研制毛尖魚丸。通過單因素試驗考察毛尖茶粉、玉米淀粉、蔗糖、食鹽添加量對毛尖魚丸質構特性和感官評分的影響，在單因素試驗的基礎上利用響應面試驗優化毛尖魚丸的加工工藝，并對成品魚丸的抗氧化性和品質進行分析。結果表明，當毛尖茶粉添加量為2.0%、玉米淀粉添加量為9.4%、食鹽添加量為2.0%時，制得的毛尖魚丸表面光滑、結構緊密，具有茶香味，感官評分為89.95分，彈性為2.94 mm，對DPPH自由基和ABTS自由基均具有一定清除能力。毛尖魚丸中茶多酚含量為0.491%，脂肪含量為0.80 g/100 g，蛋白質含量為12.02 g/100 g，揮發性鹽基氮含量為1.93 mg/100 g，未檢出致病菌，符合相關國家標準。試驗結果可為南灣魚丸的生產和信陽毛尖的開發利用提供參考。

關鍵詞：南灣魚；魚丸；信陽毛尖；感官評定；響應面法；抗氧化活性

中圖分類號：TS254.5""nbsp;"" 文獻標志碼：A""""" 文章編號：1000-9973（2024）07-0105-07

Optimization of Processing Technology of Maojian Fish Balls Using Response

Surface Methodology and Study on Their Antioxidant Activity

CHEN Hui1，2，3， LIU Hai-bo1，2，3， XIA Nan1，2，3， KONG Ru-dan1， CHEN Long1，2，3*

（1.College of Food Science and Engineering， Xinyang Agriculture and Forestry University， Xinyang

464000， China; 2.Engineering Technology Research Center of Henan Ta-pieh Mountains

Characteristic Food Resources Comprehensive Utilization， Xinyang 464000， China;

3.Key Laboratory of Comprehensive Utilization and Development of Characterisitc

Food Resources in Xinyang City， Xinyang 464000， China）

Abstract：" Maojian fish balls are prepared with Xinyang specialty Nanwan fish and Xinyang Maojian tea as the raw materials， corn starch， sucrose and salt as the auxiliary materials. The effects of the addition amount of Maojian tea powder， corn starch， sucrose and salt on the texture characteristics and sensory score of Maojian fish balls are investigated through single factor test. On the basis of single factor test， response surface test is used to optimize the processing technology of Maojian fish balls， and the antioxidant activity and quality of the finished fish balls are analyzed. The results show that when the addition amount of Maojian tea powder is 2.0%， the addition amount of corn starch is 9.4% and the salt addition amount is 2.0%， the prepared Maojian fish balls have smooth surface， tight structure and tea flavor. The sensory score is 89.95 points， and the elasticity is 2.94 mm. The fish balls have certain antioxidant capacity against DPPH radicals and ABTS radicals. The content of tea polyphenols in Maojian fish balls is 0.491%， the fat content is 0.80 g/100 g and the protein content is 12.02 g/100 g. The volatile basic nitrogen content is 1.93 mg/100 g and pathogenic bacteria are not detected， which meets the relevant national standards. The results of this study can provide references for the production of Nanwan fish balls and the development and utilization of Xinyang Maojian tea.

Key words： Nanwan fish; fish balls; Xinyang Maojian tea; sensory evaluation; response surface methodology; antioxidant activity

收稿日期：2023-12-13

基金項目：河南省高等學校重點科研項目（23B550006，22B550016）；信陽農林學院科技創新團隊（XNKJTD-001）；信陽農林學院高水平科研孵化器建設基金項目（FCL202110，FCL202014）；信陽農林學院青年基金項目（QN2023032）

作者簡介：陳暉（1993—），女，助教，碩士，研究方向：食品功能性成分。

*通信作者：陳龍（1989—），男，講師，碩士，研究方向：食品加工。

魚丸是將魚剁成茸，加淀粉等輔料攪拌均勻制成的丸狀食物，因具有高蛋白、低脂肪、食用方便等特點而受到消費者的歡迎。南灣魚富含蛋白質、脂肪以及人體所需的各種維生素和微量元素，其硒含量高出一般魚類6倍以上，呈味核苷酸、肌苷酸、鳥苷酸的含量為普通魚類的2～3倍，是很好的魚丸制品來源。但目前魚丸制品的營養結構相對單一，進一步開發功能性魚丸是目前的研究熱點之一。林倩等研制了高膳食纖維魚丸，鄭媛研制了海帶魚丸，洪金玲等研究了柚子皮粉對魚丸品質的影響，均是將動、植物營養相結合，進行優勢互補以提高魚丸的營養價值。

信陽毛尖是我國十大名茶之一，素以“細、圓、光、直、多白毫、香高、味濃、湯色綠”的獨特風格而飲譽中外。信陽毛尖富含有機酸、氨基酸、生物堿以及各種維生素等，經常飲用不僅能夠促進唾液分泌、去膩消食，而且可以清熱解毒、輔助降血壓。茶葉不僅可以泡水飲用，而且可以加入到其他食品中，我國的茶食品起源較早，在晉朝就形成了茶食品的雛形，并且一直流傳至今。蔡茜茜等研究的綠茶面條、王志輝等研究的白茶面包、陳明珠等研究的巖茶蛋糕均較好地提高了茶葉的資源利用率。若將信陽毛尖作為功能性成分添加到南灣魚糜中制成毛尖魚丸，可將植物營養和動物營養的優點結合起來，進一步豐富南灣魚與信陽毛尖的產品品種。基于此，本研究以南灣魚和信陽毛尖為原料，以魚丸的感官評分和質構特性為指標，通過單因素試驗和響應面試驗對毛尖魚丸的加工工藝進行優化，以期為南灣魚和信陽毛尖的深層次開發利用提供理論基礎。

1" 材料和方法

1.1" 材料

南灣魚、食鹽、蔗糖、料酒、蔥、姜、玉米淀粉：均購于信陽西亞超市；信陽毛尖（粉碎過100目篩）：購于信陽茶葉市場。

1.2" 試劑

無水碳酸鈉（優級純）、硫酸銅、硫酸鉀、甲基紅、溴甲酚綠、氧化鎂、硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉（均為分析純）：天津市永大化學試劑有限公司；95%乙醇溶液（分析純）：鄭州派尼化學試劑廠。

1.3" 主要儀器與設備

HX-J690絞肉機" 奧克斯集團有限公司；TMS-Pro質構儀" 美國FTC公司；SER148/3脂肪測定儀" 北京盈盛恒泰科技有限責任公司；ST-04半自動凱氏定氮儀" 山東盛泰儀器有限公司；URI20D0004紫外可見分光光度計" 翱藝儀器（上海）有限公司；SHP生化培養箱" 北京中興偉業世紀儀器有限公司；SW-CJ-2F雙人雙面凈化工作臺" 蘇州凈化設備有限公司。

1.4" 方法

1.4.1" 工藝流程

預處理→制取魚茸→絞肉→混料→肉丸成型→成熟→冷卻、貯藏。

1.4.2 "操作要點

預處理：選用新鮮宰殺并處理好的南灣魚，洗凈去水，將其沿著魚骨剖成3份。

制取魚茸：將切好的魚的尾部用釘子固定在案板上，用刀不斷重復由上到下刮下魚肉使其呈茸狀。

絞肉：將刮好的魚茸放入絞肉機中攪碎，攪碎過程中應添加適量蔥姜冰水，絞碎時間2 min。

混料：打碎成魚糜后加入味精、蛋清、料酒、食鹽、玉米淀粉、毛尖茶粉、蔗糖等輔料。

肉丸成型：用大拇指將魚糜在虎口的位置擠入湯勺，使魚丸定型。

成熟：魚丸應冷水下鍋煮制，溫度保持在90 ℃左右，大約煮制10 min即可。

冷卻、貯藏：將魚丸盛出冷卻，然后裝袋，置于4 ℃條件下儲藏。

1.4.3" 單因素試驗

經過預試驗確定毛尖魚丸的基本配方為食鹽2%（以魚糜質量計，下同）、蔗糖1.2%、玉米淀粉10%、毛尖茶粉2%、味精2%、料酒2%。以質構特性和感官評分為指標，采用單因素試驗探究毛尖茶粉添加量、食鹽添加量、蔗糖添加量、玉米淀粉添加量對毛尖魚丸的影響，試驗水平分別選取毛尖茶粉添加量1.4%、1.7%、2%、2.3%、2.6%；食鹽添加量1.0%、1.5%、2%、2.5%、3%；蔗糖添加量0.8%、1%、1.2%、1.4%、1.6%；玉米淀粉添加量5%、7.5%、10%、12.5%、15%。對毛尖魚丸加工工藝進行初步優化，確定有顯著影響的因素試驗參數范圍，每個處理重復3次，結果取平均值。

1.4.4" 響應面優化試驗

在單因素試驗的基礎上，根據Box-Behnken中心組合設計原理，使用Design-Expert 13軟件進行試驗設計，以毛尖茶粉添加量、玉米淀粉添加量、食鹽添加量為自變量，以感官評分和彈性為響應值，進行三因素三水平的響應面分析，試驗因素水平見表1。

1.4.5" 感官評定方法

由10名專業人士組成的感官評定小組對毛尖魚丸進行評價。評價指標包含滋味、氣味、色澤、組織形態和口感，每項20分，總分100分。感官評價標準見表2。

1.4.6" 質構指標測定

將魚丸切成1 cm×1 cm×1 cm的立方體，利用質構儀在TPA模式下對其進行測定，測定參數：探頭類型為P/50，檢測速度為60 mm/min，形變量為40%，下壓次數為2次，測試距離為15 mm，觸發力為0.1 N，每個樣品測定3次，質構指標選擇彈性、硬度、咀嚼性和膠黏性。

1.4.7" 抗氧化活性測定

1.4.7.1" DPPH自由基清除能力

取5 g毛尖魚丸樣品破碎后加入10 mL 95%乙醇浸提1 h，以6 000 r/min離心10 min后取上清液稀釋10倍，然后取2 mL稀釋液于試管中并加入1 mL濃度為0.2 mmol/L的DPPH溶液混勻，避光反應30 min后，在波長517 nm處測定吸光度，代入式（1）計算DPPH自由基清除能力。按比例稱取適量毛尖茶粉和玉米淀粉按上述操作測定DPPH自由基清除能力。

DPPH自由基清除率（%）=1－A1－A2A0×100%。（1）

式中：A0為蒸餾水代替樣品的吸光度；A1為樣品與DPPH反應后的吸光度；A2為無水乙醇代替DPPH的吸光度。

1.4.7.2" ABTS自由基清除能力

按1.4.7.1處理毛尖魚丸、毛尖茶粉和玉米淀粉。取0.5 mL稀釋液加入2.5 mL ABTS溶液混勻，避光反應10 min，于波長734 nm處測定吸光度，代入式（2）計算ABTS自由基清除能力。

ABTS自由基清除率（%）=1－A3A4×100%。（2）

式中：A3為樣品和ABTS溶液反應的吸光度；A4為蒸餾水代替樣品的吸光度。

1.4.8" 其他指標測定

茶多酚含量的測定參考GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》；蛋白質含量的測定參考GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》；脂肪含量的測定參考GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》；揮發性鹽基氮含量的測定參考GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》；致病菌的測定參考GB 4789.4—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 沙門氏菌檢驗》，檢測結果應符合GB 29921—2021《食品安全國家標準 預包裝食品中致病菌限量》。

1.4.9" 數據分析

試驗結果使用SPSS 24和Design-Expert 8.0.6軟件進行處理，采用Origin 2022軟件繪圖。

2" 結果與分析

2.1" 單因素試驗結果

2.1.1" 毛尖茶粉添加量考察結果

在魚肉中加入毛尖茶粉可以起到去腥解膩的作用，使魚丸伴有茶香，毛尖茶粉對毛尖魚丸質構特性和感官評分的影響見表3和圖1。

由表3可知，隨著毛尖茶粉添加量的增加，魚丸的彈性和咀嚼性都呈現先上升后下降的趨勢，硬度和膠黏性無顯著性變化（Plt;0.05）。由圖1可知，魚丸的感官評分隨著毛尖茶粉添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢，當毛尖茶粉添加量為2.0%時，感官評分最高，這可能是由于過量添加毛尖茶粉會使魚丸中茶粉風味過重，伴有苦味，同時使魚丸表面有粗糙感。綜上，毛尖茶粉的最適添加量為2.0%。

2.1.2" 食鹽添加量考察結果

食鹽對微生物的生長繁殖具有抑制作用，具有保鮮和延長水產品貨架期的作用，且可使鹽溶性肌原纖維蛋白溶解，進而使魚糜出現溶膠狀態。肌球蛋白與肌動蛋白結合，生成肌動球蛋白，形成較松散的網狀結構，進而形成凝膠。食鹽添加量對毛尖魚丸質構特性和感官評分的影響見表4和圖2。

由表4可知，食鹽添加量對毛尖魚丸的質構特性具有顯著影響（Plt;0.05）。隨著食鹽添加量的增加，毛尖魚丸的質構指標呈先上升后下降的趨勢，當食鹽添加量為2.0%時，魚丸的彈性、硬度、咀嚼性最高。由圖2可知，隨著食鹽添加量的增加，毛尖魚丸的感官評分先上升后下降，當食鹽添加量為2.0%時，感官評分最高，可達81.2分。可能是因為添加適量的食鹽有助于改善魚丸的口感，同時也可降低黏性，使其更易成型。當食鹽添加量大于2.0%時，會使魚丸的味道偏咸，還會破壞蛋白質的特性，使魚丸的口感變差。綜上，最適食鹽添加量為2.0%。

2.1.3" 蔗糖添加量考察結果

在魚糜生產中使用蔗糖，除了用作甜味劑減少食品咸味、增加鮮味外，還可起到防腐、解膩和去腥的作用。蔗糖添加量對毛尖魚丸質構特性和感官評分的影響見表5和圖3。

由表5可知，添加蔗糖可顯著提高魚丸的硬度和咀嚼性（Plt;0.05），但不同蔗糖添加量對魚丸的彈性沒有顯著影響。由圖3可知，隨著蔗糖添加量的增加，魚丸的感官評分不斷升高。當蔗糖添加量大于1.2%時，魚丸的感官評分和質構指標整體變化趨勢不顯著。綜上，選擇蔗糖添加量為1.2%，在響應面試驗中舍去該因素。

2.1.4" 玉米淀粉添加量考察結果

淀粉是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。在生產加工中使用淀粉可以降低生產成本，便于產品成型。在魚丸制作過程中添加淀粉可以促使魚糜制品形成致密的微孔結構，從而增加其凝膠強度、彈性和持水性，并且使產品具有更好的組織形態。玉米淀粉添加量對毛尖魚丸質構特性和感官評分的影響見表6和圖4。

由表6可知，不同的玉米淀粉添加量對魚丸的4個質構指標都產生顯著影響。加入玉米淀粉可以改善魚丸的品質，增加其彈性和膠黏性。由圖4可知，隨著玉米淀粉添加量的不斷增加，魚丸的感官評分呈現先升高后降低的趨勢。當玉米淀粉添加量為10.0%時，魚丸的感官評分最高。當玉米淀粉添加量高于10.0%時感官評分顯著下降（Plt;0.05），這可能是由于過量玉米淀粉不能全部溶解，導致魚丸的硬度過高，口感不好。綜上，玉米淀粉的最適添加量為10.0%。

2.2" 響應面試驗設計及結果分析

在單因素試驗的基礎上，以彈性和感官評分為評價指標，采用Design-Expert 13軟件中的Box-Behnken法進行試驗設計，確定毛尖魚丸的最佳加工工藝參數，響應面試驗設計及結果見表7。

對表7中試驗數據進行二次多項回歸擬合，獲得感官評分（Y1）和彈性（Y2）對毛尖茶粉添加量（A）、玉米淀粉添加量（B）、食鹽添加量（C）的多元回歸方程：Y1=89.26-0.3A-0.4B+0.025C-0.275AB+0.175AC-0.325BC-1.417 5A2-0.817 5B2-1.367 5C2；Y2=2.834-0.001 25A+0.098 75B+0.022 5C+0.012 5AB-0.01AC+0.06BC-0.093 25A2-0.113 25B2-0.090 75C2。

該模型的方差分析結果見表8。

由表8可知，兩個二次回歸模型的P值均小于0.000 1，失擬項的P值均大于0.05，表明失擬項不顯著，感官評分模型的R2=0.982 8，RAdj2=0.960 7，彈性模型的R2=0.979 8，RAdj2=0.953 8，表明所建模型的可信度高，由方差分析結果可知，各因素對感官評分的影響程度為玉米淀粉添加量gt;毛尖茶粉添加量gt;食鹽添加量，其中玉米淀粉添加量的影響極顯著，毛尖茶粉添加量的影響顯著，食鹽添加量的影響不顯著；各因素對彈性的影響程度為玉米淀粉添加量gt;食鹽添加量gt;毛尖茶粉添加量，其中玉米淀粉添加量的影響極顯著，食鹽添加量的影響顯著，毛尖茶粉添加量的影響不顯著。

2.3" 各因素交互作用分析

各因素交互作用對毛尖魚丸感官評分和彈性的影響見圖5。響應曲面越陡峭說明響應因素對響應值的影響越顯著，等高線呈橢圓表示兩因素交互作用顯著，呈圓形表示交互作用不顯著。

由圖5可知，以感官評分和彈性為響應值時，沿B因素軸方向的響應面坡度明顯比較陡峭，說明玉米淀粉添加量對毛尖魚丸的影響較毛尖茶粉添加量和食鹽添加量大。玉米淀粉添加量與食鹽添加量的等高線呈明顯的橢圓形，說明兩者的交互作用強，與表8中回歸分析結果相吻合。

2.4" 最佳條件預測及驗證試驗

通過感官評分響應面模型預測毛尖魚丸的最佳工藝為毛尖茶粉添加量1.976%、玉米淀粉添加量9.4%、食鹽添加量2.015%，預測感官評分為89.32分。通過彈性響應面模型預測毛尖魚丸的最佳工藝為毛尖茶粉添加量2.003%、玉米淀粉添加量11.275%、食鹽添加量2.145%，預測彈性為2.863 mm。考慮到實際操作的可行性及成本，調整工藝參數為毛尖茶粉添加量2.0%、玉米淀粉添加量9.4%、食鹽添加量2.0%。在該條件下進行5次平行試驗，制得成品毛尖魚丸的感官評分為89.95分，彈性為2.94 mm，與預測值相差小于5%，優化后工藝可靠。

2.5" 成品毛尖魚丸的抗氧化活性

成品毛尖魚丸及其原料的抗氧化活性見表9。

由表9可知，成品毛尖魚丸具有一定的DPPH自由基和ABTS自由基清除能力，但其抗氧化活性顯著低于毛尖茶粉（Plt;0.05），可能是因為毛尖魚丸在汆熟過程中茶多酚等活性成分溶于水中，造成一定損失。

2.6" 成品毛尖魚丸的理化指標和微生物指標

成品毛尖魚丸的理化指標和微生物指標見表10。

根據GB 28050—2011《食品安全國家標準 預包裝食品營養標簽通則》，高蛋白質食品的蛋白質含量應不少于12 g/100 g，低脂肪食品的脂肪含量應不超過3 g/100 g。由表10可知，測得毛尖魚丸的蛋白質含量為12.02 g/100 g，脂肪含量為0.80 g/100 g，滿足高蛋白質和低脂肪的要求，并且成品毛尖魚丸中的揮發性鹽基氮含量和致病菌檢測結果均符合國家標準要求。

3" 結論

本研究以南灣魚和信陽毛尖為原料制備毛尖魚丸，以感官評分和質構特性為指標，通過單因素試驗和響應面試驗優化毛尖魚丸的加工工藝并對成品魚丸的抗氧化活性、理化指標和微生物指標進行分析。結果表明，毛尖魚丸的最佳加工工藝為毛尖茶粉添加量2.0%、玉米淀粉添加量9.4%、食鹽添加量2.0%。用該配方制成的毛尖魚丸的感官評分可達89.95分，彈性可達2.94 mm。毛尖魚丸對DPPH自由基和ABTS自由基均具有一定的清除能力，這可能與其中含有0.491%的茶多酚有關。成品毛尖魚丸中蛋白質含量為12.02 g/100 g，脂肪含量為0.80 g/100 g，致病菌和揮發性鹽基氮含量均符合國家標準要求。將信陽毛尖加入南灣魚中制成毛尖魚丸，可為南灣魚和信陽毛尖的資源開發提供新的思路。

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