（廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院//廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//廣東省海洋食品工程技術(shù)研發(fā)中心//水產(chǎn)品深加工廣東普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524088）

凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei），又稱南美白對(duì)蝦、白蝦，以其營(yíng)養(yǎng)豐富、味道鮮美，深受消費(fèi)者青睞，是我國(guó)主要養(yǎng)殖蝦類品種之一[1-4]。目前，凡納濱對(duì)蝦加工品主要以冷凍品為主，產(chǎn)品種類單一且運(yùn)輸成本高，無(wú)法很好滿足消費(fèi)者需求，因此拓寬對(duì)蝦加工途徑和改進(jìn)加工工藝是對(duì)蝦加工研究的重要方向[5-7]。干制是蝦常見(jiàn)加工方式之一，蝦干制品風(fēng)味獨(dú)特、流通方便、銷(xiāo)售量大[8-9]。真空微波干燥是微波系統(tǒng)與真空系統(tǒng)相結(jié)合的一種新型高效干燥技術(shù)。該技術(shù)使物料內(nèi)部的水分在較低的溫度條件下，通過(guò)微波作用迅速汽化和遷移，實(shí)現(xiàn)低溫干燥，避免物料中活性成分的氧化變質(zhì)，能較好地保持物料的原有特性[10-17]。目前真空微波干燥已被運(yùn)用到獼猴桃、草莓、毛豆、甘薯、花椒、桃等果蔬加工領(lǐng)域[18-23]，但鮮見(jiàn)真空微波干燥技術(shù)應(yīng)用于對(duì)蝦干燥的報(bào)道。

在食品加工評(píng)價(jià)體系中，感官評(píng)價(jià)有重要作用。模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法，利用人的邏輯思維方式對(duì)各種因素綜合考慮，使其評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確、科學(xué)，此方法在食品工藝優(yōu)化等方面應(yīng)用廣泛且較成熟[24-25]。朱由珍等[26]通過(guò)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法得到凡納濱對(duì)蝦最佳真空油炸工藝；張迪等[27]通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化得到南極磷蝦酶解液的最佳脫氟工藝。本研究采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法對(duì)不同真空微波干燥條件下的凡納濱對(duì)蝦進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，研究干燥條件與蝦干感官品質(zhì)的關(guān)系，旨在開(kāi)發(fā)一種營(yíng)養(yǎng)美味、方便貯存運(yùn)輸?shù)募词澄r干食品。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮凡納濱對(duì)蝦（40～50尾/kg）購(gòu)于霞山水產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)，加冰運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，選大小均勻的凡納濱對(duì)蝦作為實(shí)驗(yàn)材料。食用鹽購(gòu)自鼎盛卜蜂蓮花超市，無(wú)水檸檬酸（食品級(jí)）購(gòu)于源隆食品有限公司。

主要儀器設(shè)備：FA 2004型分析天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司），RWBZ-08S型真空微波干燥箱（南京蘇恩瑞干燥設(shè)備有限公司），JY 20002型電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司），TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)儀（美國(guó)F.T.C公司），DZKW-0-2型電熱恒溫水浴鍋（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1工藝流程 制備工藝參考潘創(chuàng)[28]的方法，并稍作改進(jìn)，工藝流程：新鮮凡納濱對(duì)蝦→挑選、分級(jí)→瀝水稱量→水煮（NaCl濃度2 mol/L，溶液pH 4.0，加熱溫度80 ℃，加熱時(shí)間1 min，水料質(zhì)量比40∶1）→真空微波干燥。

1.2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2.1單因素實(shí)驗(yàn) 真空微波干燥法制備蝦干的條件為微波干燥時(shí)間20 min、干燥腔體積33 dm3，載裝量75 g、功率400 W、真空度0.08 MPa。固定其他條件不變，改變其中某個(gè)因素條件分別分析對(duì)蝦干感官評(píng)分、咀嚼性和中心溫度的影響。3個(gè)因素的梯度分別設(shè)置為載裝量25、50、75、100、125 g，加熱功率250、300、350、400、450 W，真空度0.075、0.080、0.085、0.090、0.095 MPa。凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥處理后，對(duì)其色澤、滋味、香氣、組織質(zhì)地4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行感官評(píng)定（表1），以這4個(gè)指標(biāo)評(píng)分的加權(quán)平均分作為感官評(píng)分。

1.2.2.2響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn) 在1.2.2.1試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以載裝量、加熱功率、真空度為自變量，感官評(píng)分為因變量，利用Design-Expert 10.0.7軟件設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，對(duì)凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表2。

表1 凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥感官指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation standard of sensory index of shrimp by vacuum microwave drying

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface design

1.2.3蝦體中心溫度測(cè)定 將真空微波干燥箱自帶的溫度探針插入蝦體中，探針與紅外溫度指示器相連，實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)記錄。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中待溫度示數(shù)穩(wěn)定后，記錄該數(shù)值，即為蝦體中心溫度。

1.2.4咀嚼性測(cè)定 咀嚼性能夠反映食品的硬度、凝聚性及彈性特性，是食品重要的感官品質(zhì)之一。本試驗(yàn)采用TMS-Pro物性測(cè)試儀進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。選取大小相近的真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦，截取第三腹節(jié)，選用P/0.5柱形探頭，測(cè)試速度60 mm/min，測(cè)試形變量50%，重復(fù)3次。

1.2.5綜合模糊感官評(píng)定分析

1.2.5.1感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 參考Sallam[29]的方法，選食品專業(yè)10名學(xué)生（5男5女）組成感官評(píng)定小組，并進(jìn)行與蝦干相關(guān)的食品感官評(píng)定培訓(xùn)，要求評(píng)定小組成員在評(píng)價(jià)前12 h內(nèi)不得有食用刺激性食物、飲酒等行為，按表1進(jìn)行感官評(píng)定。

1.2.5.2評(píng)定因素確定 確定凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥4項(xiàng)評(píng)判指標(biāo)組成的因素集，即U=(色澤u1，滋味u2，香氣u3，組織質(zhì)地u4)。

1.2.5.3評(píng)語(yǔ)集確定 感官評(píng)定小組成員對(duì)處理后的凡納濱對(duì)蝦質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，確定凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥的評(píng)語(yǔ)集為V=(很差v1，較差v2，一般v3，較好v4，很好v5)=(20分，40分，60分，80分，100分)。

1.2.5.4各因素權(quán)重集的確定 各因素在評(píng)定因素中的比重和影響即為權(quán)重，用K=（k1，k2，k3，k4）來(lái)表示評(píng)定對(duì)象的集合，且k1+k2+k3+k4=1。本研究中，權(quán)重因子的確定方法如下：選擇10名感官評(píng)定員對(duì)真空油炸對(duì)蝦的色澤、滋味、香氣和組織質(zhì)地等4個(gè)質(zhì)量因素在感官評(píng)價(jià)中的重要程度進(jìn)行打分，總分為10分，最后各因素得分之和與總分100分的比值，即為各因素的權(quán)重因子。

1.2.5.5模糊關(guān)系綜合評(píng)判集 感官評(píng)價(jià)員對(duì)樣品的每個(gè)影響因素進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，統(tǒng)計(jì)影響因素在每個(gè)等級(jí)中的票數(shù)分布情況，將各等級(jí)的票數(shù)除以總?cè)藬?shù)得到樣品的質(zhì)量評(píng)價(jià)模糊關(guān)系矩陣。采用模糊數(shù)學(xué)方法處理凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，根據(jù)模糊矩陣變換原理，將權(quán)重矩陣K與模糊關(guān)系矩陣A相乘得到每組的評(píng)價(jià)結(jié)果Y，即Y=K×A。分析每組樣品的評(píng)價(jià)結(jié)果，優(yōu)秀峰值最大的樣品即可認(rèn)為其風(fēng)味質(zhì)量綜合評(píng)分最高，在此條件下的反應(yīng)工藝為最佳工藝。

1.3 統(tǒng)計(jì)與分析

每組試驗(yàn)重復(fù)3次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Design-Expert 10.0.7、Excel 2016和Orgin 2017進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和響應(yīng)面分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官品質(zhì)評(píng)定結(jié)果

表3為10名感官評(píng)定員對(duì)凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥4項(xiàng)品質(zhì)影響因素的權(quán)重統(tǒng)計(jì)結(jié)果。由表3可知，各感官評(píng)定員對(duì)色澤、滋味、香氣、組織質(zhì)地等4個(gè)影響因素的權(quán)重分配有一定差異。每個(gè)質(zhì)量因素權(quán)重得分除以總分100，得到各質(zhì)量因素權(quán)重，即色澤（0.335）、滋味（0.305）、香氣（0.215）、組織質(zhì)地（0.145）。其中，權(quán)重較大的為色澤和滋味，權(quán)重較小的是香氣和組織質(zhì)地。

表3 評(píng)價(jià)凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥質(zhì)量因素的權(quán)重分布Table 3 Weight distribution of shrimp quality factors during vacuum microwave drying

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1載裝量對(duì)凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥品質(zhì)的影響 如圖1，在固定真空度0.095 MPa、功率250 W的條件下，當(dāng)載裝量為75 g時(shí)，凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥的感官評(píng)分達(dá)到最大值。載裝量過(guò)低或者過(guò)高時(shí)感官評(píng)分均較低。由于載裝量較低時(shí)，蝦體溫度上升較快，水分劇烈蒸發(fā)，致使蝦體出現(xiàn)爆頭、肉質(zhì)口感變差等問(wèn)題；而載裝量較高時(shí)，蝦體溫度上升較慢，溫度較低，水分蒸發(fā)較慢，出現(xiàn)香氣不明顯等問(wèn)題。

圖1 載裝量對(duì)凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of load on the quality of shrimp in vacuum microwave drying

2.2.2功率對(duì)凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥品質(zhì)的影響 如圖2，在固定真空度0.095 MPa、載裝量75 g的條件下，當(dāng)功率為400 W時(shí)，真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦的感官評(píng)分達(dá)到最大值。隨著功率的增加，溫度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而感官評(píng)分則是先升后降。在功率超過(guò)400 W時(shí)感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)，主要是因?yàn)殡S著功率的增加導(dǎo)致溫度升高過(guò)快而使水分劇烈蒸發(fā)，從而影響肉質(zhì)口感。

圖2 功率對(duì)凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥品質(zhì)的影響Fig.2 Influence of power on the quality of shrimp in vacuum microwave drying

2.2.3真空度對(duì)凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥品質(zhì)的影響 如圖3，在固定功率250 W、載裝量75 g的條件下，當(dāng)真空度為0.08 MPa時(shí)，真空微波干燥對(duì)蝦的感官評(píng)分達(dá)到最大值。隨著真空度的增大，溫度呈下降趨勢(shì)，主要是因?yàn)檎婵斩鹊纳叨鴮?dǎo)致壓強(qiáng)降低，進(jìn)而溫度下降；感官評(píng)分的變化主要是因?yàn)楣β实淖兓鴮?dǎo)致水分流失速率的不同引起，進(jìn)而影響肉質(zhì)口感。

圖3 真空度對(duì)凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥品質(zhì)的影響Fig.3 Influence of vacuum degree on the quality of shrimp in vacuum microwave drying

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定結(jié)果 感官評(píng)定人員對(duì)17組樣品進(jìn)行打分，并統(tǒng)計(jì)匯總不同指標(biāo)在各等級(jí)中的評(píng)定人數(shù)，得到凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥感官評(píng)定結(jié)果（表4）。

2.3.2模糊矩陣的建立與結(jié)果 由表4可見(jiàn)，在評(píng)定小組10人中，1號(hào)樣品色澤評(píng)價(jià)結(jié)果中，很好、較好、一般、較差得票數(shù)分別為1、2、5、2，將1號(hào)樣品不同指標(biāo)每個(gè)等級(jí)的票數(shù)除以評(píng)定總?cè)藬?shù)，即得1號(hào)樣品的模糊評(píng)價(jià)矩陣A1。

表4 凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥感官評(píng)定結(jié)果Table 4 Sensory evaluation results of shrimp dried by vacuum microwave

同理可得其他樣品的模糊關(guān)系矩陣。

2.3.3模糊變換及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果 以樣品1為例，權(quán)重矩陣K與模糊關(guān)系矩陣A1的乘積為樣品1的綜合評(píng)價(jià)Y1，即

同理可得其他樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.3.4Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析 設(shè)感官特殊性很好、較好、一般、較差、很差分別為100分、80分、60分、40分、20分，等級(jí)矩陣R=（100，80，60，40，20）與綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Y的乘積即為模糊綜合評(píng)分T。以樣品1為例，T1=Y1×R=62.87，同理可得其他樣品的綜合評(píng)分(表5)。

2.3.4.1二次響應(yīng)面回歸模型的建立與分析 使用Design-Expert 10.0.7軟件對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行擬合分析，并剔除不顯著項(xiàng)，得到感官評(píng)分與影響凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥因素的二元多次回歸方程：?＝84.588＋1.084A＋1.409B＋1.700C－7.353A2－8.793B2－13.860C2。

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與結(jié)果Table 5 Design and results of response surface analysis

由表6可知，回歸模型P＜0.01，失擬項(xiàng)P＝0.430 5 ＞0.05，證明該模型極顯著，擬合良好；相關(guān)系數(shù)R2＝0.9963，一次項(xiàng)（A、C）、二次項(xiàng)（A2、B2、C2）對(duì)感官評(píng)定影響極顯著（P＜0.01），一次項(xiàng)B對(duì)感官評(píng)定影響顯著，而交互項(xiàng)（AB、AC、BC）對(duì)感官評(píng)分影響不顯著（P＞0.05）。因此可用該模型預(yù)測(cè)和分析凡納濱對(duì)蝦真空微波干燥感官評(píng)分。

表6 回歸模型方差分析結(jié)果Table 6 Variance analysis for regression model

2.3.4.2響應(yīng)面與等高線分析結(jié)果 圖4－6是載裝量、功率、真空度三個(gè)因素以感官評(píng)分為響應(yīng)值的趨勢(shì)圖。載裝量和真空度交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響最小。在低真空度區(qū)，感官評(píng)分隨載裝量和功率的增加而升高；在高真空度區(qū)，感官評(píng)分隨載裝量和功率的增加而降低。在低裝載量區(qū)，感官評(píng)分隨真空度和功率的增加而升高，在高裝載量區(qū)，感官評(píng)分隨真空度和功率的增加而降低。在低功率區(qū)，感官評(píng)分隨真空度和載裝量的增加而升高；在高功率區(qū)，感官評(píng)分隨真空度和載裝量的增加而降低。

2.3.4.3驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果 用Design-Expert 10.0.7分析擬合方程，得出其最佳真空微波干燥參數(shù)為載裝量75 g，加熱功率400 W，真空度0.08 MPa。在此條件下，模型感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為85.92分，對(duì)模型預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，在最佳參數(shù)條件下進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，得到真實(shí)感官評(píng)分為（85.60 ± 0.07）分，與理論值無(wú)顯著差異，充分驗(yàn)證了回歸模型的正確性，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)合理。

圖4 載裝量和功率對(duì)真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面（左）和等高線（右）Fig.4 Response surface diagram (left) and contour line (right) of the influence of load and power on sensory score of shrimp in vacuum microwave drying

圖5 載裝量和真空度對(duì)真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面（左）和等高線（右）Fig.5 Response surface diagram (left) and contour line (right) of the influence of load and vacuum degree on sensory score of shrimp in vacuum microwave drying

圖6 功率和真空度對(duì)真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面（左）和等高線（右）Fig.6 Response surface diagram (left) and contour line (right) of the influence of power and vacuum degree on sensory score of shrimp in vacuum microwave drying

3 討論

真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦是集營(yíng)養(yǎng)美味與方便即食于一體的新型對(duì)蝦即食食品，不僅酥脆可口、方便運(yùn)輸，還因水分含量低而耐貯藏，但目前關(guān)于真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦的生產(chǎn)鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究以感官評(píng)分最高為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分結(jié)合響應(yīng)面法確定最佳真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦工藝條件。模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法能夠極大消除評(píng)價(jià)員的主觀因素對(duì)感官評(píng)分的影響，且該評(píng)價(jià)方法方便、準(zhǔn)確、有說(shuō)服力，評(píng)價(jià)結(jié)果較為合理；響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)僅需三因素三水平，操作簡(jiǎn)便。本研究采用響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，可分析自變量間的交互作用對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，也能確保試驗(yàn)實(shí)際值與理論預(yù)測(cè)值的誤差較小，具有操作簡(jiǎn)單、工藝參數(shù)精確、結(jié)果顯示直觀的優(yōu)點(diǎn)。在常用的干燥技術(shù)中，晾曬干燥由于長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，產(chǎn)品衛(wèi)生條件難以保證，且對(duì)環(huán)境依賴性大；熱風(fēng)干燥雖然操作簡(jiǎn)單、成本低，但產(chǎn)品品質(zhì)較差，易出現(xiàn)表皮硬化現(xiàn)象，熱敏性營(yíng)養(yǎng)成分損失嚴(yán)重，色香味劣變；真空冷凍干燥能最大限度保留產(chǎn)品的色澤形態(tài)，但口感和風(fēng)味較差，且生產(chǎn)成本高。本研究采用真空微波干燥技術(shù)對(duì)凡納濱對(duì)蝦進(jìn)行處理，并通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)對(duì)其工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，建立載裝量、功率、真空度三個(gè)因素對(duì)蝦干感官評(píng)分的回歸模型：＝84.588＋1.084A＋1.409B＋1.700C－7.353A2－8.793B2－13.860C2。驗(yàn)證試驗(yàn)表明，該模型可預(yù)測(cè)蝦干品質(zhì)的變化規(guī)律，適用于實(shí)際生產(chǎn)的預(yù)測(cè)。優(yōu)化得到的最佳工藝參數(shù)為載裝量75 g，加熱功率400 W，真空度0.08 MPa，該真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦工藝條件下感官評(píng)分為（85.6 ± 0.07）分，產(chǎn)品酥脆可口且色香味俱全。在實(shí)際生產(chǎn)中采用該工藝參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗、提高生產(chǎn)效率、操作簡(jiǎn)單且容易控制的目標(biāo)。

4 結(jié)論

通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化得到的真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦工藝條件為載裝量75 g，加熱功率400 W，真空度0.08 MPa，在此條件下的感官評(píng)分為（85.6 ± 0.07）分，與理論預(yù)測(cè)值偏差小。響應(yīng)面法優(yōu)化真空微波干燥凡納濱對(duì)蝦工藝具有操作簡(jiǎn)單、條件精確、結(jié)果直觀等優(yōu)點(diǎn)；建立的回歸方程能分析各因素對(duì)指標(biāo)的影響規(guī)律，并可進(jìn)行實(shí)際預(yù)測(cè)。