郝淑賢,黃卉,刁石強(qiáng),李來好,楊賢慶,石紅,岑劍偉,馬海霞

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所,廣東廣州,510300)

降低半干即食蝦仁水分活度的方法＊

郝淑賢,黃卉,刁石強(qiáng),李來好,楊賢慶,石紅,岑劍偉,馬海霞

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所,廣東廣州,510300)

對(duì)水分活度的有效控制是提高半干蝦仁產(chǎn)品保藏性能的重要因素。采用Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)面分析法,優(yōu)化丙三醇、海藻糖及檸檬酸降低半干蝦仁水分活度的組合。結(jié)果表明:降低半干蝦仁水分活度的適宜配方為:丙三醇1.8%,海藻糖5.2%,檸檬酸0.2%,由此配方得到的半干蝦仁水分活度為0.885。

蝦仁,半干,響應(yīng)面,水分活度

南美白對(duì)蝦(L itopenaeus vannam ei)是一種營養(yǎng)豐富、汁鮮肉嫩的對(duì)蝦產(chǎn)品,其蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素等含量都很高[1-2]。由于南美白對(duì)蝦具有生長迅速、出肉率高、對(duì)飼料蛋白質(zhì)需求量低、離水存活時(shí)間長、抗病能力強(qiáng)、適于高密度養(yǎng)殖及對(duì)鹽度的適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn),該品種在中國沿海地區(qū)進(jìn)行了大面積養(yǎng)殖推廣[3],是目前世界上三大養(yǎng)殖對(duì)蝦中單產(chǎn)最高的蝦種,目前已成為中國重要的蝦類養(yǎng)殖品種。據(jù)統(tǒng)計(jì),2006年中國養(yǎng)殖量大約為124×104t,其產(chǎn)量在三大對(duì)蝦中居第一位[4]。與南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)相比,中國對(duì)蝦深加工進(jìn)程相對(duì)較慢,蝦類的加工仍處于初級(jí)階段,產(chǎn)品種類少,而且加工量不大,這大大制約了中國對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。水產(chǎn)加工薄弱的環(huán)節(jié)已成為制約中國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的瓶頸,因而必須加大力度去探索新的加工工藝和新的加工產(chǎn)品。

響應(yīng)面分析法(response surface methodology,RS M)是利用合理的設(shè)計(jì)得到相應(yīng)研究數(shù)據(jù),采用多元逐步回歸方差擬合因素與響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系,通過回歸方程分析尋找最佳工藝條件,解決多變量問題的一種統(tǒng)計(jì)方法[5]。RS M的優(yōu)點(diǎn)是以較簡便快捷的方式評(píng)價(jià)各工藝因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系并預(yù)測(cè)最佳加工工藝條件,已經(jīng)廣泛應(yīng)用在諸多工藝過程優(yōu)化控制領(lǐng)域[6]。

傳統(tǒng)蝦干產(chǎn)品為達(dá)到長期保藏的目的往往以降低產(chǎn)品水分含量為主要目標(biāo),生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)地干硬,咀嚼性差,不便食用。因此,尋求有效的降低干蝦制品水分活度的方法,維持半干蝦制品一定的含水量,對(duì)提高產(chǎn)品品質(zhì),延長產(chǎn)品保藏期具有重要的意義。本研究以提高半干蝦仁水分活度為響應(yīng)值,采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)法優(yōu)化降低產(chǎn)品水分活度的適宜配方,以制備出低水分活度,口感性能好的半干高水分蝦仁產(chǎn)品。

1 材料

1.1 原料

鮮活南美白對(duì)蝦,購于廣州華潤萬家(廣州)有限公司,其質(zhì)量附合NY 5058-2006無公害食品-海水蝦的規(guī)定[7]。

1.2 試劑

丙三醇、檸檬酸、海藻糖,均為市售食品級(jí)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

原料→前處理(去頭、去殼、去腸腺)→清洗→蒸煮→調(diào)味→干制→殺菌→包裝→冷藏

1.3.2 水分活度測(cè)定

參考吳燕工等人[8]的方法,取剪碎的蝦肉約5.0 g,置于樣品盒中,用水分活度測(cè)定儀測(cè)定樣品水分活度。

1.3.3 響應(yīng)面法優(yōu)化設(shè)計(jì)

前期研究表明,對(duì)半干蝦仁產(chǎn)品水分活度影響較大的因素是丙三醇、海藻糖和檸檬酸,因此針對(duì)這3個(gè)因素進(jìn)行優(yōu)化,選用三因子的Box-Behnken擬合二階響應(yīng)面三水平設(shè)計(jì),以丙三醇(X1)、海藻糖(X2)、檸檬酸(X3)3個(gè)因素為自變量,以水分活度(Y)為響應(yīng)值,因素取值見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)因素水平表

1.3.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

采用SAS 9.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)根據(jù)前期研究,選用三因子的Box-Behnken擬合二階響應(yīng)面三水平設(shè)計(jì),共有15個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn),其中12個(gè)為分析因子,3個(gè)為零點(diǎn),水分活度為響應(yīng)值。實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 擬合回歸模型

對(duì)表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS軟件進(jìn)行二次回歸分析,得到半干蝦仁水分活度(Y)對(duì)丙三醇(X1)、海藻糖(X2)、檸檬酸(X3)的回歸模型方程:

由表3可知,模型一次項(xiàng)、二次項(xiàng)及總模型的“Pr>F”均<0.01,說明一次項(xiàng)、二次項(xiàng)及總回歸模型與響應(yīng)值之間的相關(guān)性極顯著;交互項(xiàng)的“Pr>F”>0.05,說明交互項(xiàng)與響應(yīng)值之間的相關(guān)性不顯著;離回歸偏差只有0.005085,說明方程擬合度好;總模型的決定系數(shù)(R-Square值)為0.9829,表明該模型理論上可以反映響應(yīng)值的97.20%。Y的變異系數(shù)CV為0.5533,總體上講,表3和表4的結(jié)果表明該模型的擬合度好。

表3 回歸方程方差分析表

表4 模型可信度分析

2.3 因子分析

回歸方程中各因素對(duì)指標(biāo)水分活度的影響程度大小可由因子分析法來估計(jì)。其F值及F值檢驗(yàn)見表5。

表5 回歸方程各因素F值及F值檢驗(yàn)

由表5可以看出,在丙三醇、海藻糖和檸檬酸三因素中,丙三醇對(duì)半干蝦仁水分活度的影響最大,其次是檸檬酸,海藻糖含量的影響最小。

2.4 響應(yīng)曲面分析

根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型做出響應(yīng)曲面圖和等值線圖,結(jié)果如圖1～圖3所示。從圖1～圖3中可以直觀了解各因素對(duì)水分活度的影響以及各因素之間的交互作用。

由圖1可以看出,在選定的條件范圍內(nèi),水分活度較低值落在兩坐標(biāo)編碼值的中間偏上區(qū)域。在海藻糖濃度變化范圍內(nèi),丙三醇濃度偏低或偏高,半干蝦仁的水分活度都升高;在合適的丙三醇濃度下,隨海藻糖濃度增加,半干蝦仁的水分活度下降。由圖2可知,響應(yīng)值水分活度Y隨其中2個(gè)因素的水平改變而變化的趨勢(shì)及優(yōu)化點(diǎn)與圖1類似,有一個(gè)水分活度較低的區(qū)域。當(dāng)達(dá)到最優(yōu)點(diǎn)后,各因素水平無論是增加或減少,響應(yīng)值Y均升高。表3與上述圖1、圖2略有不同,水分活度較低值落在兩坐標(biāo)編碼值的右上區(qū)域,響應(yīng)值水分活度Y隨各因素增加而降低。

圖1 丙三醇與海藻糖含量對(duì)水分活度影響的響應(yīng)曲面和等值線

圖2 丙三醇與檸檬酸含量對(duì)水分活度影響的響應(yīng)曲面和等值線

圖3 海藻糖與檸檬酸含量對(duì)水分活度影響的響應(yīng)曲面和等值線

2.5 確定最優(yōu)值及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

利用SAS軟件分析能夠求出響應(yīng)面的穩(wěn)定點(diǎn)并判斷它是最大點(diǎn)、最小點(diǎn)還是馬鞍形點(diǎn)。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范分析可知,響應(yīng)面的穩(wěn)定點(diǎn)是最小值,編碼值及未編碼值(真實(shí)值)如表6所示。

表6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)典型分析及對(duì)應(yīng)真實(shí)值

利用SAS軟件分析得到X1、X2、X3的代碼值分別為-0.23407、0.614044、0.687742,經(jīng)換算得出相應(yīng)的實(shí)際值為丙三醇濃度X1為1.765934%,海藻糖濃度X2為5.228088%,檸檬酸濃度X3為0.237548%,此時(shí)半干蝦仁水分活度的理論值為0.881902。為檢驗(yàn)響應(yīng)曲面法所得結(jié)果的可靠性,采用上述優(yōu)化的配方,考慮到實(shí)際操作的情況,將配方參數(shù)修正為丙三醇濃度X1為1.8%,海藻糖濃度X2為5.2%,檸檬酸濃度X3為0.2%,實(shí)際得到的蝦仁水分活度為0.885。實(shí)驗(yàn)值與理論值的相對(duì)誤差為0.35%,與預(yù)測(cè)結(jié)果在α=0.05水平無顯著性差異,證明該模型得出的降低半干蝦仁水分活度的配方參數(shù)是可行的。

3 討論

食品所含的水分有結(jié)合水分和游離(或自由)水分,但只有游離水分才能被微生物、酶和化學(xué)反應(yīng)所觸及,此即為有效水分,用水分活度進(jìn)行估量,因而水分活度與水分含量是2個(gè)不同的概念[9]。一般水分活度<0.69時(shí),貯存更加安全,但蝦肉干制到水分活度<0.69時(shí),水分含量已降至15%以下,得到的產(chǎn)品干硬,其食用價(jià)值已大大降低,伍玉潔等[10]通過研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)水分活度控制在0.86～0.90時(shí),常溫保藏的南美白對(duì)蝦干制產(chǎn)品在口感及微生物指標(biāo)等方面可取得較好的平衡。本研究由響應(yīng)面優(yōu)化得到的降低半干蝦仁水分活度的最佳組合為:丙三醇濃度1.8%,海藻糖濃度5.2%,檸檬酸濃度0.2%,所得產(chǎn)品水分活度為0.89。

根據(jù)羅海波等[11-12]人的研究報(bào)道表明,檸檬酸、丙二醇、丙三醇及復(fù)合磷酸鹽等保水劑都具有較好的降低水產(chǎn)品水分活度的效果。劉金福等[13]人通過研究證實(shí)丙三醇可以明顯降低雞肉制品的水分活度,可能是由于肉中的脂肪和蛋白質(zhì)含量高,易與丙三醇和水結(jié)合,使水分結(jié)合更牢固。有大量研究報(bào)道表磷酸鹽等保水劑具有調(diào)節(jié)pH值、乳化、緩沖和螯合金屬離子等功能,從而來提高肉制品肌球蛋白凝膠的保水性[14-15],海藻糖作為一種新型保水劑在有肉制品中的應(yīng)用也越來越廣泛。本研究表明,檸檬酸、丙三醇海藻糖均在一定范圍內(nèi)可降低蝦仁制品的水分活度,但三者對(duì)水分活度影響的協(xié)同作用效果不明顯。檸檬酸、丙三醇水分活度降低劑對(duì)半干即食蝦仁水分活度的影響效果為:丙三醇對(duì)半干蝦仁水分活度的影響最大,其次是檸檬酸,海藻糖含量的影響最小。

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ABSTRACTThe method to reduce water activity of medium-dried shrimp products was optimized with Box-Benhnken design and response surface methodology.The effects of glycerol,fucose and citric acid on water activity of dried shr impswere discussed by analyzingwater activity.The results showed thatwater activity o was0.885 after treated with 1.8%glycerol,5.2%fucose and 0.2%citric acid.

Key wordsprawn flesh,medium-dried,response surface method,activitywater

Opt im iz the Processing of ReducingWater Activity in M edium-dried Shr imp Products

Hao Shu-xian,Huang Hui,Diao Shi-qiang LiLai-hao,Yang Xian-qing,Shi Hong,Cen Jian-wei,Ma Hai-xia
(South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Guangzhou 510300,China)

碩士研究生。

＊國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(No.2008BAD94B02)

2009-11-27,改回日期:2010-04-08