佘文海，劉書成，董 浩，梁珀釧

（1.廣州祿仕食品有限公司，廣東廣州510820；2.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524088；

3.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東廣州510225；4.廣東省水產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州510820）

羅非魚（Tilapia），俗稱非洲鯽魚，原產(chǎn)于非洲，有600多種，目前被養(yǎng)殖的有15種。羅非魚食性廣泛，大多為植物性為主的雜食性，比較貪食，攝食量大，生長迅速。因羅非魚具有肉質(zhì)細(xì)嫩、骨刺少、略有甜味等特點(diǎn)，頗受歐美消費(fèi)者青睞，目前已被聯(lián)合國糧農(nóng)組織列為六大主食之一[1]。羅非魚有著優(yōu)良的適應(yīng)能力及強(qiáng)大的繁殖力。最早的時(shí)候從越南引進(jìn)我國內(nèi)地[2]?，F(xiàn)在更是世界水產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)培養(yǎng)的淡水養(yǎng)殖魚類，且被譽(yù)為未來動(dòng)物性蛋白質(zhì)的主要來源之一[3]。

羅非魚是我國主要的養(yǎng)殖種類之一，由于其肉質(zhì)鮮美、骨刺少，深受國內(nèi)外消費(fèi)者的歡迎。廣東省具有得天獨(dú)厚的羅非魚養(yǎng)殖條件，隨著養(yǎng)殖技術(shù)的成熟，養(yǎng)殖、加工出口量與日俱增，其中以羅非魚片加工為主。然而，羅非魚加工魚片后，剩余廢棄物的利用價(jià)值不高，特別是羅非魚皮占整條魚質(zhì)量的5%～6%。內(nèi)含水分（70.04%）、蛋白質(zhì)（25.40%）、脂肪（1.77%）、鈣、磷、鐵等多種礦物質(zhì)和維生素，以及大量的膠原蛋白（約占魚的10%），具有營養(yǎng)價(jià)值高、成本低的特點(diǎn)，有很好的市場(chǎng)研發(fā)前景[4-5]。

目前，羅非魚魚皮的加工主要分為2個(gè)方面，一方面作為制作魚皮明膠的原料，另一方面直接經(jīng)過熱處理，再加上調(diào)味制作成為即食羅非魚皮。但因?yàn)榧词沉_非魚魚皮的制作工藝簡單，市場(chǎng)上流通主要以小作坊加工為主，其生產(chǎn)安全可靠性難以保證。又因其價(jià)格極其低廉。因此，對(duì)工廠制作的產(chǎn)品沖擊較大，因此需要最大程度地優(yōu)化羅非魚魚皮的整體出成率，以提高相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

水發(fā)環(huán)節(jié)增重率是影響即食羅非魚魚皮的最為關(guān)鍵的一環(huán)，在已有的研究中，周婉君等人[6]對(duì)新鮮羅非魚魚皮在水發(fā)環(huán)節(jié)進(jìn)行了正交試驗(yàn)，得出了相應(yīng)的最佳水發(fā)工藝，水發(fā)率達(dá)到232%。劉暢[7]研究了堿處理?xiàng)l件的優(yōu)化，并以羅非魚的感官評(píng)分作為指標(biāo)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。姜慧燕[8]研究了泡椒魚皮的加工工藝要點(diǎn)。

工廠連續(xù)化生產(chǎn)魚皮，是建立在冷凍原料的基礎(chǔ)上。前者的研究主要建立在新鮮羅非魚魚皮的基礎(chǔ)上，經(jīng)過冷凍的魚皮其性質(zhì)已發(fā)生改變。周婉君等人[6]在其研究的內(nèi)容對(duì)水發(fā)環(huán)節(jié)緊制作了正交試驗(yàn)，并未采用更細(xì)致的方法描述水發(fā)環(huán)節(jié)的機(jī)制。劉暢[7]在其研究中采用的是干制魚皮，方法采用響應(yīng)面優(yōu)化法，響應(yīng)的主要指標(biāo)是以感官評(píng)價(jià)作為響應(yīng)值，未有以出成率作為關(guān)注點(diǎn)。

結(jié)合以上內(nèi)容，研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要是采用了冷凍羅非魚魚皮這一常規(guī)原料；對(duì)于水發(fā)環(huán)節(jié)優(yōu)化響應(yīng)值采用增重率，并探究制作即食魚皮的水發(fā)環(huán)節(jié)的動(dòng)力方程，以期為實(shí)際的生產(chǎn)制作提供理論參考和方法指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 原料

冷凍羅非魚魚皮，廣州祿仕食品有限公司提供；食品級(jí)燒堿（NaOH），濱化集團(tuán)股份有限公司提供。

1.2 儀器設(shè)備

PL-L型電子秤。

1.3 工藝流程

冷凍羅非魚魚皮→解凍→清洗→瀝水→水發(fā)→瀝干→稱質(zhì)量。

1.4 計(jì)算方法

式中：Y——增重率，%；

M1——水發(fā)前的魚皮質(zhì)量，g；

M2——水發(fā)后的魚皮質(zhì)量，g。

1.5 試驗(yàn)方法

1.5.1 單因素試驗(yàn)

依據(jù)不同的浸泡時(shí)間（1～3 h），水溫度（10～30℃），燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.2%～1.0%）進(jìn)行試驗(yàn)。

單因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 單因素與水平設(shè)計(jì)

1.5.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以3個(gè)因素作為主要因素，以增重率作為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面Box-behnken的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)魚皮增重工藝試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素與水平設(shè)計(jì)

1.6 數(shù)據(jù)分析方法

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析采用WPS Office，數(shù)據(jù)分析采用Design Expert軟件并采取Box-behnken的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 浸泡時(shí)間對(duì)增重率的影響

浸泡時(shí)間對(duì)魚皮增重率的影響見圖1。

圖1 浸泡時(shí)間對(duì)魚皮增重率的影響

由圖1可見，隨著浸泡時(shí)間的變化魚皮的增重效果不同，1.0～2.5 h為逐步增加的狀態(tài)，2.5～3.0 h時(shí)趨于緩和。說明隨著時(shí)間的增加，堿與魚皮細(xì)胞的作用效果加強(qiáng)，使到魚皮細(xì)胞被破壞程度變高，吸收水分的能力加強(qiáng)，又因?yàn)轸~皮細(xì)胞的持水能力有限，所以增重率不會(huì)一直增加。因此，選擇時(shí)間2.2，2.5，2.8 h這3個(gè)水平作為優(yōu)化的參數(shù)。

2.1.2 浸泡溫度對(duì)魚皮增重率的影響

浸泡溫度對(duì)魚皮增重率的影響見圖2。

圖2 浸泡溫度對(duì)魚皮增重率的影響

由圖2可見，隨著浸泡溫度的變化魚皮的增重效果不同，在10～20℃是逐步增加的狀態(tài)，在20～30℃趨于緩和。由此說明，溫度的升高提升了水分子的擴(kuò)散速率，也促使了蛋白膠原分子鏈接鍵斷開，增加了間隙，提高了魚皮細(xì)胞的吸水速率，增重率在20～30℃比15～20℃要高。因?yàn)樗肿舆M(jìn)入魚皮的通道數(shù)目有限，所以在20℃后趨于平緩。因此，選擇22，25，28℃這3個(gè)水平作為優(yōu)化的參數(shù)。

2.1.3 燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)增重率的影響

燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)魚皮增重率的影響見圖3。

圖3 燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)魚皮增重率的影響

由圖3可見，隨著浸泡燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化魚皮的增重效果不同，在0.2%～0.6%是逐步增加的狀態(tài)，在0.6%～1.0%趨于緩和或下降。這是因?yàn)殡S著堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，堿通過水解、皂化等作用破壞羅非魚皮細(xì)胞內(nèi)的蛋白，使之分解，增大了魚皮細(xì)胞間隙，與水分子形成水化層，增加魚皮的持水能力[9]。但該能力隨著堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到0.6%后趨于極值，與劉暢的研究結(jié)果相同。因此，選擇0.5%，0.6%，0.7%這3個(gè)水平堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為優(yōu)化的參數(shù)。

2.2 響應(yīng)面分析法對(duì)魚皮增重工藝的優(yōu)化

2.2.1 Box-behnken的試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采取Box-behnken的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)三因素三水平試驗(yàn)，以確定魚皮增重的最佳工藝。

響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)的方案及結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)的方案及結(jié)果

利用軟件對(duì)相應(yīng)值各個(gè)因素進(jìn)行回歸擬合，得到回歸方程為：

方差分析中失擬項(xiàng)未有F值，模型中F值為85.35，說明回歸方程是顯著的（p＜0.000 1），相關(guān)系數(shù)R2=0.991 0，說明魚皮增重的因素有99.10%是來源于所選變量，即浸泡溫度、浸泡時(shí)間、燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此，回歸方程對(duì)試驗(yàn)的擬合情況好，試驗(yàn)誤差小，可以較好地描述因素與響應(yīng)面之間的真實(shí)關(guān)系，可以利用該回歸方程代替試驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

回歸分析結(jié)果見表4。

表4 回歸分析結(jié)果

2.2.2 響應(yīng)面曲線圖

根據(jù)回歸方程，采用Design Expert軟件作出各因素對(duì)魚皮增重影響的響應(yīng)面圖，其中等高線的形狀可以反映出交互效應(yīng)的強(qiáng)弱大小，等高線圓形表示兩因素交互作用不顯著，橢圓表示兩因素交互作用顯著。從圖中的曲面形狀可以看出影響因素的顯著水平，曲面較陡說明影響顯著，曲面較平緩說明影響不顯著。

各因素對(duì)魚皮增重率的影響見圖4。

由圖4可見，X1（浸泡時(shí)間）和X3（燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)），X2（浸泡溫度）和X3（燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的曲面較陡，說明這2個(gè)因素對(duì)魚皮增重率的交互影響較為顯著；而X1和X2的曲面較平緩，說明2個(gè)因素對(duì)其響應(yīng)值的影響較小。

圖4 各因素對(duì)魚皮增重率的影響

其中，X1和X3交互作用對(duì)魚皮增重的影響響應(yīng)圖顯示，當(dāng)浸泡溫度為25℃時(shí)，浸泡時(shí)間和燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)有顯著的交互作用，2個(gè)因素均沿坡面先上升后趨于平緩再下降。且燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)坡面較陡，說明燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)的顯著性要更為強(qiáng)。這是因?yàn)闊龎A對(duì)膠原蛋白分子的破壞，增加了水分的吸收速率，產(chǎn)生的效果更明顯。在燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.50%～0.55%呈明顯上升趨勢(shì)，當(dāng)燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.60%時(shí)，魚皮增重率降低，這是因?yàn)轸~皮的分子被破壞過度，持水能力下降的表現(xiàn)。

其中，X2和X3交互作用對(duì)魚皮增重的影響響應(yīng)圖顯示，也是可以看出X3的影響因素更為明顯。魚皮吸水膨脹與魚皮中的膠原在經(jīng)過酸或堿處理以后，膠原分子間、肽鏈間離子交聯(lián)鍵和氫鍵會(huì)受到破壞，使膠原結(jié)構(gòu)松散，膠原吸收大量的水分而膨脹現(xiàn)象有關(guān)[9-10]。

試驗(yàn)與周婉君等人[6]的研究結(jié)果有所不同，其結(jié)果是影響水發(fā)的因素X1＞X2＞X3，這是可能是因?yàn)閮烧卟捎玫脑喜煌?，還有采用的優(yōu)化方法不同，試驗(yàn)探究的是在接近最優(yōu)點(diǎn)比較小范圍的因素探究。試驗(yàn)與劉暢[7]的研究結(jié)果有相似之處，其結(jié)果是X1和X2的曲線較陡，說明這2個(gè)因素對(duì)魚皮的感官評(píng)分響應(yīng)較為顯著；而堿處理時(shí)間和溫度的曲線相對(duì)平緩，說明其對(duì)2個(gè)響應(yīng)值的影響較小。感官口感與增重率可能存在一定的關(guān)聯(lián)，如明膠蛋白分子吸水，能夠使產(chǎn)品的飽滿度增加，增重率越高產(chǎn)生的脆性會(huì)更好。

2.2.3 工藝參數(shù)響應(yīng)面優(yōu)化

在選取各因素范圍內(nèi)，根據(jù)回歸模型通過Design Expert軟件分析得出，魚皮增重率的最佳工藝為浸泡時(shí)間2.51 h，浸泡溫度25.97℃，燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.61%?？紤]實(shí)際的操作便利，將浸泡溫度修正為26.0℃。驗(yàn)證以上最佳條件，重復(fù)試驗(yàn)3次結(jié)果為93.21%±0.03%。與模型預(yù)測(cè)93.148%基本一致，說明模型方程與實(shí)際情況擬合良好。

3 結(jié)論

采用響應(yīng)面分析法建立了羅非魚魚皮增重過程中浸泡時(shí)間、浸泡溫度、燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)3個(gè)影響因素的回歸模型（R2=0.991 0），并對(duì)分析模型進(jìn)行分析試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，響應(yīng)面法優(yōu)化羅非魚魚皮增重工藝可行，最佳工藝條件是浸泡時(shí)間2.51 h，浸泡溫度26.0℃，燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.61%，得出增重率為93.21%±0.03%。