發(fā)酵海鱸魚工藝優(yōu)化及品質控制研究

摘要：為使海鱸魚具有更好的風味和口感，使用植物乳桿菌對海鱸魚進行發(fā)酵。以總酸含量、氨基酸態(tài)氮含量和感官評分作為指標進行單因素試驗，在單因素試驗的基礎上，通過Box-Behnken中心組合試驗設計原理，測定發(fā)酵海鱸魚的感官評價指標，以感官評分為響應值，對海鱸魚的發(fā)酵工藝進行優(yōu)化。結果表明，當發(fā)酵溫度為19 ℃、接菌量為3%、發(fā)酵時間為33 h時，感官評分達83分。隨后對比了不同發(fā)酵時間下海鱸魚的質構、色澤、揮發(fā)性鹽基氮含量、亞硝酸鹽含量和菌落總數(shù)的變化。結果表明，隨著發(fā)酵時間的增加，發(fā)酵海鱸魚的質構和色澤得到改善，揮發(fā)性鹽基氮含量、亞硝酸鹽含量和菌落總數(shù)符合國家標準的最大限量。

關鍵詞：海鱸魚；植物乳桿菌；響應面法；感官評價

中圖分類號：TS254.5 """""文獻標志碼：A """"文章編號：1000-9973（2024）12-0001-07

Study on Process Optimization and Quality Control of Fermented Sea Bass

CHEN Li-kun1， WANG Cheng1， ZHAN Wei-jun2， JIN Xing-peng2， CHEN Li3*

（1.School of Marine Science and Fisheries， Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005， China;

2.School of Pharmacy， Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005， China; 3.Institute of

Marine Resources Development in Jiangsu Province， Lianyungang 222001， China）

Abstract： In order to make sea bass have better flavor and taste， Lactobacillus plantarum is used to ferment sea bass. With total acid content， amino acid nitrogen content and sensory score as the indexes， single factor test is conducted. On the basis of single factor test， Box-Behnken central composite test design principle is used to determine the sensory evaluation indexes of fermented sea bass， and the fermentation process of sea bass is optimized with sensory score as the response value. The results show that when the fermentation temperature is 19 ℃， the inoculation amount is 3% and the fermentation time is 33 h， the sensory score reaches 83 points. Then the changes of texture， color， volatile basic nitrogen content， nitrite content and total number of colonies of sea bass at different fermentation time are compared. The results show that with the increase of fermentation time， the texture and color of fermented sea bass are improved， and volatile basic nitrogen content， nitrite content and total number of colonies meet the maximum limit of national standards.

Key words： sea bass; Lactobacillus plantarum; response surface method; sensory evaluation

收稿日期：2024-07-12

基金項目：江蘇省海洋科技創(chuàng)新專項項目（HY2018-10）；江蘇省“333工程”高層次人才培養(yǎng)資金資助項目（BRA2014111）；連云港市“521高層次人才培養(yǎng)工程”資助項目（LYG52105-2018028）

作者簡介：陳儷錕（1998—），女，碩士，研究方向：食品發(fā)酵技術。

*通信作者：陳麗（1970—），女，教授，碩士，研究方向：普通生物學。

海鱸魚（Lateolabrax japonicus）又名寨花、鱸板，主要分布在中國、朝鮮半島及日本沿岸，在渤海海域終年可見，為近海廣溫魚類，而花鱸是我國養(yǎng)殖量最大的海水養(yǎng)殖品種［1］。鱸魚個體大、肉質鮮美、生長速度快，在國內外都很受歡迎。鱸魚肉中含有豐富的必需氨基酸，它們之間的比例非常平衡，具有很高的營養(yǎng)價值。其中，魚肉中所含的必需氨基酸約為總氨基酸的50.84%，高于大多數(shù)養(yǎng)殖魚類［1］。

為了提升海鱸魚的風味，可以將海鱸魚進行發(fā)酵處理，魚肉發(fā)酵是一種古老的方法，用于保存水產(chǎn)品并進一步提升水產(chǎn)品的質量。發(fā)酵魚類產(chǎn)品通過微生物發(fā)酵制成，這些產(chǎn)品不僅具有獨特的顏色、口感和豐富的營養(yǎng)成分，而且具有獨特的風味和較長的保質期。傳統(tǒng)發(fā)酵魚類產(chǎn)品大多是自然發(fā)酵的產(chǎn)物，但自然發(fā)酵過程不可預測，為了對發(fā)酵過程進行有效控制，人們開始采用人工培養(yǎng)的發(fā)酵劑，從而確保產(chǎn)品的安全性和質量的穩(wěn)定性［2］。

植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）是一種以碳水化合物為主要原料的發(fā)酵劑，具有特殊的發(fā)酵風味［3］。乳酸菌對發(fā)酵產(chǎn)品的營養(yǎng)品質和保質期有很大的影響［4］。已有研究顯示，植物乳桿菌通過無氧酵解途徑降解魚肉中的單糖、雙糖生成乳酸，使其pH值下降［5］;在低pH值條件下，有害微生物的生長和繁殖受到抑制，使魚肉在發(fā)酵期間具有獨特的風味［6］。利用植物乳桿菌對魚肉進行發(fā)酵，使其蛋白質、脂肪、糖等物質轉化成預先消化的形態(tài)，使之更易于被人體吸收，從而提升其消化吸收能力和營養(yǎng)價值［7］。因此，植物乳桿菌對多種魚制品的發(fā)酵具有重要作用。

本研究選擇海鱸魚作為主要的研究材料，并采用植物乳桿菌作為發(fā)酵的菌種，通過單因素試驗和響應面試驗對海鱸魚的發(fā)酵流程進行了優(yōu)化設計，并對最終產(chǎn)品進行了分析，旨在為海鱸魚發(fā)酵工藝的優(yōu)化提供科學的理論支撐和技術建議。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮活海鱸魚：購于江蘇省連云港市家得福超市；植物乳桿菌（編號：GDMCC 1.140）：廣東省微生物菌種保藏中心。

1.2 試劑

MRS肉湯培養(yǎng)基：青島海博生物技術有限公司；甲醛、冰醋酸、硼酸（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；亞鐵氰化鉀（分析純）、乙酸鋅（分析純）、鹽酸萘乙二胺、對氨基苯磺酸：上海麥克林生化科技股份有限公司。

1.3 主要儀器與設備

SW-CJ-2FD雙人單面凈化工作臺 蘇州凈化設備有限公司；TG16.5高速離心機 上海盧湘儀離心機儀器有限公司；SPX恒溫培養(yǎng)箱 寧波東南儀器有限公司；FE28 pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；TMS-Pro質構儀 美國FTC公司。

1.4 方法

1.4.1 發(fā)酵液的制備

細菌在MRS肉湯中活化后，首先在37 ℃下培養(yǎng)24 h，然后將5 mL菌懸液接種到20 mL MRS肉湯中，并在37 ℃下培養(yǎng)16 h。培養(yǎng)完成后，在4 ℃、1 000 r/min的條件下離心10 min，去除細菌上清液后，用無菌生理鹽水清洗2～3次，隨后對菌液進行1 000倍稀釋處理，確保菌液濃度在108～109 CFU/mL之間。

1.4.2 海鱸魚發(fā)酵工藝流程

鮮活海鱸魚清洗→去頭、去內臟→切塊→腌制→發(fā)酵→成品。

1.4.3 海鱸魚發(fā)酵操作要點

海鱸魚清洗處理：用流動的清水將海鱸魚清洗干凈。

去頭、去內臟：將鱸魚去內臟，切除頭部和尾部，去掉魚刺、魚骨。

切塊：將魚塊切成2 cm×7 cm×1 cm的小塊，每塊魚重20 g。

腌制：用無菌水洗凈后晾干魚塊上的水分，用魚塊質量3%的食鹽均勻涂抹，在4 ℃下腌制24 h。

發(fā)酵：將腌制好的魚塊洗凈后擦干表面水分，將菌液均勻噴灑在魚塊上發(fā)酵。

1.5 單因素試驗設計

1.5.1 單因素試驗

1.5.1.1 發(fā)酵時間對海鱸魚發(fā)酵效果的影響

將預處理好的海鱸魚肉置于20 ℃下，接菌量為3%，發(fā)酵16，24，32，40，48 h，以總酸含量、氨基酸態(tài)氮含量和感官評分為指標，研究不同發(fā)酵時間對發(fā)酵效果的影響。

1.5.1.2 發(fā)酵溫度對海鱸魚發(fā)酵效果的影響

將預處理好的海鱸魚肉置于10，15，20，25，30 ℃下，接菌量為3%，發(fā)酵48 h，以總酸含量、氨基酸態(tài)氮含量和感官評分為指標，研究不同發(fā)酵溫度對發(fā)酵效果的影響。

1.5.1.3 接菌量對海鱸魚發(fā)酵效果的影響

將預處理好的海鱸魚肉置于20 ℃下，接菌量為1%、2%、3%、4%、5%，發(fā)酵48 h，以總酸含量、氨基酸態(tài)氮含量和感官評分為指標，研究不同接菌量對發(fā)酵效果的影響。

1.5.2 總酸含量的測定

參考許惠雅［8］的方法，稱取50 g魚肉攪碎，加入100 mL煮沸過的無CO2水，混勻后用濾紙過濾，收集濾液備用。

取20 mL濾液，放入250 mL錐形瓶中，加入60 mL煮沸過的無CO2水和0.2 mL 1%酚酞指示劑，用0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定，直至其顏色轉為微紅，并確保在30 s內不褪色。記錄消耗氫氧化鈉標準溶液的體積（V1），同時進行空白操作（V2）。同一被測樣測定3次。

1.5.3 氨基酸態(tài)氮含量的測定

參考王華娟［9］的方法，稱取50 g魚肉，在50 mL蒸餾水中粉碎，在80 ℃下水浴30 min，用濾紙迅速過濾，量取25 mL濾液，用0.050 0 mol/L氫氧化鈉標準溶液將濾液滴定至 pH為8.2。

向濾液中加入10 mL中性甲醛溶液混合均勻，然后繼續(xù)用氫氧化鈉標準溶液進行滴定操作，直到pH達到9.2，記錄消耗的氫氧化鈉標準溶液的體積（V1），同時進行空白操作（V2）。同一被測樣測定3次。

1.5.4 感官評價標準

邀請10名具有感官評價基礎知識的學生組成感官評價小組，對產(chǎn)品進行評分。針對發(fā)酵半干海鱸魚的色澤、氣味、質地、滋味4個方面給予評分，以感官評價員給出的平均分作為各試驗組的評分。感官評價標準見表1。

1.6 響應面法優(yōu)化發(fā)酵海鱸魚工藝

基于單因素試驗結果，以發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度和接菌量為自變量，以感官評分為響應值，依據(jù)Box-Behnken中心組合設計原理設計正交試驗，研究發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、接菌量以及這3個變量之間的交互作用對發(fā)酵海鱸魚感官評分的影響，從而進一步優(yōu)化植物乳桿菌發(fā)酵海鱸魚的工藝參數(shù)。響應面試驗因素及水平見表2。

1.7 理化指標的測定

1.7.1 質構的測定

使用質構儀測定魚肉的質構特性，并以文獻［10］為依據(jù)，選擇直徑為40 mm的圓柱形探頭，該探頭具有2 mm/s的測前速度、1 mm/s的測中速度和1 mm/s的測后速度。以50 mm/s的速率對樣品進行壓縮，壓縮位移達到30 mm。對每個樣品進行3次重復測試，并以其平均值作為結果。

1.7.2 色澤的測定

海鱸魚經(jīng)發(fā)酵后，用色差儀對發(fā)酵海鱸魚的色澤進行測定，其結果以L*、a*、b*表示。

1.7.3 揮發(fā)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(fā)性鹽基氮的測定》中的微量擴散法［11］。

1.7.4 亞硝酸鹽含量的測定

參考GB 5009.33—2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的分光光度法［12］。

1.7.5 菌落總數(shù)的測定

參考GB 4789.2—2022《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》［13］。

2 結果與討論

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 發(fā)酵時間對發(fā)酵海鱸魚品質的影響

2.1.2 發(fā)酵溫度對發(fā)酵海鱸魚品質的影響

由圖2可知，發(fā)酵海鱸魚中總酸含量和氨基酸態(tài)氮含量隨著發(fā)酵溫度的升高而增加，但在20 ℃后總酸含量增速明顯降低。感官評分隨著發(fā)酵溫度的上升而上升，但超過20 ℃后，感官評分呈下降趨勢，在20 ℃時達到最大值。因此，最佳發(fā)酵溫度為20 ℃。

2.1.3 接菌量對發(fā)酵海鱸魚品質的影響

由圖3可知，隨著接菌量的增加，總酸含量和氨基酸態(tài)氮含量逐漸升高。感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，并在3%時達到最大值。繼續(xù)增加植物乳桿菌接菌量會使魚肉的風味過于濃郁，滋味可接受度降低。因此，最佳接菌量為3%。

2.2 響應面優(yōu)化試驗設計及結果分析

2.2.1 結果分析

基于單因素試驗，以感官評分為評價標準，通過Box-Behnken中心組合試驗設計原理進行正交試驗設計，見表3。

通過對試驗數(shù)據(jù)進行擬合分析，得出發(fā)酵海鱸魚的感官評分與發(fā)酵時間（A）、發(fā)酵溫度（B）和接菌量（C）之間的多元回歸方程：Y=84.92－2.16A－1.71B－1.7C－1.4AB－0.225AC－0.125BC－4.64A2－5.79B2－4.06C2。

該模型的方差分析結果見表4。

由表4可知，模型的P值lt;0.000 1，表明模型極顯著。R2=0.977 5，RAdj2=0.994 2，表明該模型是可信的，可以用來預測感官評分。通過對各因素P值的分析，發(fā)現(xiàn)A、B、C、A2、B2、C2均達到極顯著水平（Plt;0.01）。根據(jù)F值可以推斷出各因素對發(fā)酵海鱸魚感官評分影響的主次順序為發(fā)酵時間（A）＞發(fā)酵溫度（B）＞接菌量（C）。

發(fā)酵溫度與接菌量、發(fā)酵時間與接菌量、發(fā)酵時間與發(fā)酵溫度這3組變量之間存在交互作用，通過響應面分析它們之間的具體交互模式。響應曲面圖和等高線圖見圖4～圖6。

由圖4～圖6可知，3個因素在對應的試驗區(qū)間都對感官評分有影響，且三者間的交互作用與方差分析的結果基本吻合。運用響應面分析法，對各因素對發(fā)酵海鱸魚感官評分的影響進行探究，考慮了不同因素之間的交互作用。

2.2.2 響應面優(yōu)化驗證

通過繪制相應的響應面圖和等高線圖，并結合相應軟件預測出當發(fā)酵時間為33.17 h，發(fā)酵溫度為19.19 ℃，接菌量為2.76%時，發(fā)酵海鱸魚的感官評分為84.84分。考慮到模型預測的準確性及現(xiàn)實可行性，調整發(fā)酵時間為33 h，發(fā)酵溫度為19 ℃，接菌量為3%，并用此優(yōu)化條件重復試驗3次，得到的感官評分為83分。由此可見，該模型可以較好地預測植物乳桿菌發(fā)酵海鱸魚的感官評分。

2.3 理化指標的測定

2.3.1 質構

食品的質地是決定消費者接受度的一個關鍵因素，通過TPA得到的質構參數(shù)可以評估肉制品的品質。選擇硬度、彈性、咀嚼性、膠著性這4個指標［14］進行TPA測試，其中影響感官評分的主要指標是咀嚼性［15］。硬度反映了魚肉為保持自身形狀的內部結合力；彈性揭示了在外部力量影響下的形變程度以及去除外力后的復原狀況；咀嚼性是指魚肉在咀嚼過程中處于穩(wěn)定狀態(tài)所需要的能量［16］；膠著性為硬度和黏聚性的乘積，用于描述食品的口感和黏稠度［17］。海鱸魚發(fā)酵過程中質構的變化見表5。

由表5可知，隨著發(fā)酵時間的增加，魚肉的硬度顯著增加，可能是在鹽腌和植物乳桿菌的作用下，魚肉中的水分含量降低、蛋白質變性引起的［18］；彈性呈顯著下降趨勢，這是因為鹽腌會降低肉質的彈性［19］；咀嚼性與膠著性顯著增加，表明植物乳桿菌發(fā)酵會對海鱸魚的質構特性產(chǎn)生影響。

2.3.2 色澤

色澤可用來衡量肉制品的品質，色澤的變化會在一定程度上影響消費者的選擇。L*表示產(chǎn)品的亮度，a*表示紅綠色，b*表示黃藍色［18］。發(fā)酵海鱸魚的L*、a*和b*隨著發(fā)酵時間增加的變化見表6。

由表6可知，在發(fā)酵過程中，發(fā)酵海鱸魚的L*顯著增加，可能是發(fā)酵導致魚肉的色澤發(fā)生改變［20］，a*和 b*顯著增加，說明發(fā)酵海鱸魚的肉質顯著變紅和變黃。

2.3.3 揮發(fā)性鹽基氮含量

揮發(fā)性鹽基氮（volatile basic nitrogen，TVB-N）被視為評估水產(chǎn)品是否腐敗的關鍵指標之一。由圖7可知，植物乳桿菌發(fā)酵海鱸魚的TVB-N在發(fā)酵48 h時達到最高，為21.295 mg/100 g，符合GB 10136—2015《食品安全國家標準 動物性水產(chǎn)制品》［21］中預制動物性水產(chǎn)制品≤30 mg/100 g的標準。

2.3.4 亞硝酸鹽含量

亞硝酸鹽是一種具有強氧化性的物質，一旦進入體內，可能會導致低鐵血紅蛋白、高鐵血紅蛋白和血紅蛋白失去攜帶氧氣的能力，從而引發(fā)組織缺氧［22］。

將不同發(fā)酵時間下鱸魚肉濾液的吸光度值代入圖8中亞硝酸鹽標準曲線，得到海鱸魚中亞硝酸鹽含量隨發(fā)酵時間延長的變化，結果見圖9。

由圖9可知，經(jīng)發(fā)酵后，亞硝酸鹽含量由發(fā)酵16 h時的（0.66±0.025） mg/kg增加到發(fā)酵48 h時的（0.865±0.035） mg/kg，增加趨勢明顯。但是發(fā)酵后海鱸魚的亞硝酸鹽含量仍符合GB 2760—2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》［23］中預制動物性水產(chǎn)制品亞硝酸鹽含量≤30 mg/kg的標準。

2.3.5 菌落總數(shù)

海鱸魚在發(fā)酵過程中菌落總數(shù)呈先上升后下降的趨勢，可能是由于發(fā)酵前期水分含量高，營養(yǎng)成分充足，所以在發(fā)酵24 h前微生物大量繁殖，菌落總數(shù)快速增加；24 h后營養(yǎng)物質被菌群消耗，微生物大量繁殖后，生長空間不足也會導致菌落總數(shù)降低。發(fā)酵后海鱸魚的菌落總數(shù)符合GB 10136—2015《食品安全國家標準 動物性水產(chǎn)制品》中微生物限量標準［21］。

3 結論

經(jīng)植物乳桿菌在發(fā)酵時間33 h、發(fā)酵溫度19 ℃、接菌量3%的條件下發(fā)酵海鱸魚肉，質構和色澤得到改善，揮發(fā)性鹽基氮含量、亞硝酸鹽含量和菌落總數(shù)均符合國家標準。

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