唐小航， 姜啟興*， 夏文水， 高 沛， 許艷順， 楊 方， 余達威

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫214122；2．江南大學(xué) 江蘇省食品安全與質(zhì)量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無錫214122）

斑點叉尾鮰（Ietalurus punetaus）俗稱溝鯰、鉗魚，屬于鯰形目、鮰科魚類，其原產(chǎn)于北美洲，是一種大型淡水魚類，具有食性雜、生長快、適應(yīng)性廣、抗病力強、肉質(zhì)上乘等優(yōu)點。我國從1984年引進鮰魚并大范圍養(yǎng)殖，2019年產(chǎn)量已高達29.7萬噸。鮰魚具有無鱗、無肌間刺、營養(yǎng)豐富、多脂、味道鮮美等特點，深受消費者喜愛，是一種經(jīng)濟價值較高的淡水魚[1-2]。我國鮰魚加工以冷凍鮰魚片為主，形式單一，且以出口為主。2010年以來，由于受美國“鮰魚法案”以及越南巴沙魚競爭的影響，冷凍鮰魚片出口難度加大，出口量呈波動下降趨勢，價格大幅下跌，嚴(yán)重影響了養(yǎng)殖和加工業(yè)人員的從業(yè)積極性。近年來，國內(nèi)加工企業(yè)為應(yīng)對國際市場的變化，積極開展面向餐飲及快速消費的冷凍調(diào)理、休閑即食等產(chǎn)品的開發(fā)研究[3]。凱里紅酸湯為貴州省凱里市的特產(chǎn)，具有色鮮紅、味醇酸的特點[4-5]；酸湯魚作為貴州的特色美食，在經(jīng)“舌尖上的中國”欄目宣傳報道后，以其幽香沁人、鮮嫩爽口等特點被廣大消費者所熟知和喜愛。傳統(tǒng)的酸湯魚主要作為菜肴在餐館銷售[6-7]，作者旨在將鮰魚與酸湯相結(jié)合，開發(fā)出開袋即食的休閑食品，不但能改變鮰魚單一的加工模式，也能拓寬酸湯這一特色產(chǎn)品銷售途徑。

鮰魚肉本身為低酸性食品，如采用傳統(tǒng)的100℃以上的高溫殺菌，會對產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)、色澤、滋味等帶來不利影響[8-9]。酸湯魚本身具有酸爽的口感，如通過工藝研究將其pH控制在4.6以下，可使其變成酸化食品，從而可參照酸性食品的殺菌方式進行低溫加熱殺菌，可使殺菌強度大幅降低[10]，進而減少殺菌過程對產(chǎn)品品質(zhì)的破壞程度[11-13]。

前期研究發(fā)現(xiàn)直接用酸湯酸化鮰魚片，由于酸湯的稠度高，傳質(zhì)慢，易在魚片表面附著，酸味也重，影響魚片的整體感官，且酸湯耗量大，成本高。因此，需對酸湯進行稀釋調(diào)味以滿足工業(yè)生產(chǎn)和消費者的需求。作者在前期實驗的基礎(chǔ)上，探索調(diào)理后腌制液的初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液料質(zhì)量比、魚片厚度、腌制時間對鮰魚片酸化效果的影響；另以酸化后的魚片為原料，測定殺菌曲線，通過保溫實驗確定殺菌條件，并比較經(jīng)不同殺菌溫度殺菌后魚片剪切力的變化，以期為酸湯鮰魚的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 原料及試劑

白砂糖、（1.8±0.2）kg鮮活鮰魚（經(jīng)現(xiàn)場宰殺后于30 min內(nèi)運回實驗室）：購于無錫歐尚超市高浪路店；凱里紅酸湯：購于貴州亮歡寨生物科技有限公司；食用乳酸：購于河南金丹乳酸科技股份有限公司；冰乙酸：購于陽江市陽東食品香料公司；真空包裝袋（15 cm×20 cm，厚度0.16 mm）：購于喜之龍辦公旗艦店；基準(zhǔn)鄰苯二甲酸氫鉀、氫氧化鈉（分析純）：購于國藥集團。

1.2 儀器與設(shè)備

ZBRTD-211恒溫水浴鍋：上海力辰邦西儀器有限公司產(chǎn)品；CH-150型高溫溫度記錄儀：馳煌控測技術(shù)（上海）有限公司產(chǎn)品；DZ真空封口機：上海尤溪機械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；TA-XTPlus物性分析儀：英國SMS公司產(chǎn)品；pH計：梅特勒-托利多儀器有限公司產(chǎn)品；高速分散機：德國Sigma公司產(chǎn)品；其他儀器均為實驗室常用儀器。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 原料魚處理將鮰魚頭部擊暈宰殺，去頭、去骨、去皮后用清潔冷水沖洗魚肉上的血跡，切成3、6、9 mm厚的魚片，用100℃的蒸汽蒸制80 s，稍冷后轉(zhuǎn)移至55℃的恒溫干燥箱中烘干，定時翻面使魚片干燥均勻，直至魚肉水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%左右。

1.3.3 腌制液配置凱里紅酸湯中酸含量高、總糖含量極低，氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.8%?？偹豳|(zhì)量分?jǐn)?shù)為41.46 g/kg（以乳酸計），有機酸主要為乳酸和乙酸，其中乳酸與乙酸占比分別為42.16%和57.84%，研究中總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均以乳酸計。除總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 g/kg的腌制液用飲用水將原始酸湯稀釋8.3倍，再加入酸湯總質(zhì)量16.5%的白砂糖之外，其余質(zhì)量分?jǐn)?shù)的腌制液配比依據(jù)以下原則：固定腌制液的糖酸質(zhì)量比為4∶1，凱里紅酸湯質(zhì)量占腌制液總質(zhì)量的1/5，設(shè)要調(diào)理總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x g/kg的酸湯共y kg，各物料所需添加量見表1，剩余用飲用水補充。

表1 調(diào)理y kg總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x g/kg的腌制液時各物料的添加量Table 1 Amount of each material added to the pickling solution with x g/kg total acid for y kg

1.3.4 腌制工藝

1)初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對酸化效果的影響 固定液料質(zhì)量比為2.0∶1.0，魚肉切面時厚度為3 mm，腌制溫度為4℃，分別以初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5、15、25、35、45 g/kg的腌制液腌制魚片，測定魚片在腌制過程中第0、1、2、3、4、6、8、12小時的pH和總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2)液料質(zhì)量比對酸化效果的影響 固定腌制液初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25 g/kg，魚肉切面時厚度為3 mm，腌制溫度為4℃，分別在液料質(zhì)量比為2.0∶1.0、2.5∶1.0、3.0∶1.0、3.5∶1.0、4.0∶1.0的條件下腌制魚片，測定魚片在腌制過程中第0、1、2、3、4、6、8、12小時的pH和總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

3)魚片厚度對酸化效果的影響 固定腌制液初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25 g/kg，液料質(zhì)量比為2.0∶1.0，腌制溫度為4℃，分別對3、6、9 mm的魚片進行腌制，測定魚片在腌制過程中第0、1、2、3、4、6、8、12小時的pH和總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

4)響應(yīng)面實驗[15-16]以酸化效果的單因素實驗為基礎(chǔ)，依據(jù)Box-Behnken原理設(shè)計四因素三水平的酸化預(yù)測實驗，選取腌制液初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液料質(zhì)量比、魚片厚度、腌制時間為自變量，pH為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面法來確定酸化效果的預(yù)測曲線。

1.3.5 殺菌工藝9 mm厚的魚片經(jīng)初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)35 g/kg的酸湯腌制8 h后，將約30 g魚片與無線溫度探頭一起裝入真空封口袋中，無線溫度探頭的探針針尖部分放置于魚片的幾何中心處，再加入3 g腌制液，于真空封口機上封口，真空度≥0.095 MPa，使腌制液較均勻地分布于魚片表面，減少殺菌過程中因水分遷移等導(dǎo)致的魚片體系pH變化現(xiàn)象的發(fā)生。將封口后的包裝袋置于恒溫水浴鍋中進行水浴加熱，加熱完成后置于流動冷卻水中冷卻，整個流程結(jié)束后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。在加熱階段，每隔1 min記錄1次加熱升溫過程中魚塊的中心溫度，冷卻階段每隔20 s記錄1次冷卻過程中魚塊的中心溫度，依據(jù)記錄的數(shù)據(jù)及計算出的殺菌F值繪制殺菌曲線，每個溫度做3組平行，同個溫度下，選取達到相同F(xiàn)值所需時間最長的實驗組別作為最終的殺菌曲線[17]。

1.4 殺菌F值的計算

式中：t為殺菌時間；T為對應(yīng)時間樣品的中心溫度，以70℃作為起點溫度；Z為目標(biāo)微生物的敏感性溫度，對于酸化食品，取8.89℃[10]。

1.5 殺菌強度的確定

殺菌用魚片的平衡pH約為4.35，依據(jù)FDA的規(guī)定，產(chǎn)品平衡pH在4.2～4.4建議殺菌強度≥5 min[10]。分別在85、88、91、93、95℃條件下殺菌樣品至F值達到5、6、7、8 min，每組制備20個樣品；依據(jù)GB 4789.26—2013《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 商業(yè)無菌檢驗》[18]做保溫實驗進行商業(yè)無菌檢驗。

1.6 p H及總酸的測定

pH參照國標(biāo)GB 5009.237—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品pH值的測定》[19]進行測定；總酸參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》[20]進行測定。每個樣品做3個平行。

1.7 剪切力的測定

剪切力采用A/CKB探頭進行測定，測定前速率為1 mm/s，測試速率為1 mm/s，測試后速率為1 mm/s，觸發(fā)力為5 g，剪切深度為4 mm。每組樣品做5組平行[21-22]。

1.8 數(shù)據(jù)分析

組間差異比較采用SPSS 21軟件進行單因素均值分析，檢測限設(shè)定為0.05，繪圖采用Origin和Office 2013軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 鮰魚片的酸化工藝

2.1.1 腌制液初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對酸化速率的影響腌制液的初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鮰魚片腌制過程中酸化速率的影響如圖1所示。由圖1可知，隨著腌制時間延長腌制液初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15～45 g/kg下，pH均是先快速下降，后逐漸變緩，呈“L”型下降曲線；腌制液初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，pH下降越快；總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)則是先快速上升，后逐漸變緩，呈“倒L”型上升曲線。5 g/kg和15 g/kg的腌制液酸化效果較差，在腌制12 h后，其pH分別為5.85和4.63，均未達到酸化食品要求（pH≤4.6）；在25 g/kg的腌制液中腌制12 h后，魚片的pH達到了4.29，總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.1 g/kg，符合酸化食品要求，但整個酸化過程耗時較長；經(jīng)35 g/kg和45 g/kg的腌制液腌制的魚片分別在4 h和3 h后即達到酸化要求。提高腌制液的初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以使整個酸化過程耗時縮短，這是因為魚片在不同總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的腌制液中的傳質(zhì)驅(qū)動力大小存在差異，腌制液總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，傳質(zhì)驅(qū)動力也越大，郭麗媛[23]的研究也發(fā)現(xiàn)豬肉在濕腌過程中的鹽分增長速率隨腌制液食鹽含量的增加而增加。

圖1 初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對腌制過程中鮰魚片酸化速率的影響Fig.1 Effect of initial total acid content on acidification rate of catfish fillets during pickling

2.1.2 液料質(zhì)量比對酸化速率的影響液料質(zhì)量比對鮰魚片酸化速率的影響如圖2所示。液料質(zhì)量比為2.0∶1.0時腌制液正好能淹沒魚片，液料質(zhì)量比為4.0∶1.0時可見明顯的酸湯富余。由圖2可知，在不同液料質(zhì)量比中腌制的魚片pH和總酸的整體趨勢仍分別為“L”和“倒L”型。液料質(zhì)量比為2.0∶1.0及2.5∶1.0時，需12 h才能完成酸化，液料質(zhì)量比為3.0∶1.0時，在8 h完成酸化，液料質(zhì)量比為3.5∶1.0及4.0∶1.0時，在6 h完成酸化。在不同液料質(zhì)量比下腌制的魚片pH及總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的曲線先聚合后散開，這就意味著在腌制初期提高液料質(zhì)量比對提升酸化速率無顯著作用，隨著腌制時間的延長，高的液料質(zhì)量比對酸化效果的促進作用才得以體現(xiàn)，這可能是因為在腌制初期腌制液濃度梯度基本是一樣的，腌制速度也基本類似；隨著腌制進行，腌制液中酸進入魚片，液料質(zhì)量比大的腌制體系中酸濃度會逐漸高于液料質(zhì)量比小的腌制體系，進而使得腌制后期液料質(zhì)量比大的體系具有較大的濃度梯度和酸化速率[24]。閆瑾等[25]的研究也表明草魚在鹽腌初期液料質(zhì)量比對草魚鹽含量影響不顯著，在腌制后期才出現(xiàn)顯著差異，與本文結(jié)果相一致。

圖2 液料質(zhì)量比對腌制過程中鮰魚片酸化速率的影響Fig.2 Effect of liquid to material ratio on acidification rate of catfish fillets during pickling

2.1.3 魚片厚度對酸化速率的影響鮰魚片的切片厚度對酸化速率的影響如圖3所示。鮰魚片的酸化速率隨著切片厚度的增加而降低，這主要體現(xiàn)在前2 h內(nèi)較厚的魚片所累計的總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)要低于較薄的魚片，2 h后鮰魚片總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增長趨勢一致。這是由于酸是由外向魚片中心傳遞的，在腌制前期，較厚魚片的中心部位酸的擴散量較少，經(jīng)過長時間的腌制之后，較厚的魚片的各個部位的酸含量趨于與外界平衡，在其余各項外界條件相一致的情況下，不同厚度魚片最終的酸含量趨于一致。

圖3 鮰魚切片厚度對腌制過程中鮰魚片酸化速率的影響Fig.3 Effect of the thickness of slices on the acidification rate of catfish fillets during pickling

2.1.4 響應(yīng)面預(yù)測預(yù)干燥魚片的酸化效果單因素實驗可知，魚片的初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液料質(zhì)量比、魚片厚度以及腌制時間均會影響魚片的酸化效果。在工業(yè)生產(chǎn)中，通過調(diào)整各個因素，對酸化效果進行預(yù)測才能對工業(yè)生產(chǎn)提供較好的理論指導(dǎo)。故采用響應(yīng)面法探討腌制過程中各因素與pH之間的關(guān)系。響應(yīng)面設(shè)計因素、水平及編碼見表2，Box-Behnken實驗設(shè)計方案及結(jié)果見表3，模型方差分析見表4。

表2 響應(yīng)面設(shè)計因素、水平及編碼Table 2 Response surface design factors，level and coding

表3 Box-Behnken實驗設(shè)計方案及結(jié)果Table 3 Box-Behnken experimental design and results

表4 模型方差分析Table 4 Model analysis of variance

續(xù)表3

運用Design-Expert 8.0.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件對表3結(jié)果進行多元線性回歸分析，得到魚片腌制后pH關(guān)于腌制液初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液料質(zhì)量比、魚片厚度、腌制時間的二次多項式數(shù)學(xué)模型：

模型顯著性檢驗P<0.000 1，表明該模型具有統(tǒng)計學(xué)意義。依據(jù)回歸系數(shù)的顯著性檢驗可知，一次項A、C、D以及二次薦D2對酸化速率具有顯著影響，交互項CD對酸化速率的交互影響顯著。失擬項用來表示所用模型與實驗擬合的程度，即二者差異的程度，P為0.091 3>0.05，對模型是有利的，無失擬因素存在，因此可用該回歸方程對魚片的酸化過程進行預(yù)測。依據(jù)F值，對響應(yīng)值的影響順序為D>C>A>B[15]。

通過殺菌實驗，發(fā)現(xiàn)魚片厚度太薄時殺菌后魚片容易碎裂，因此殺菌魚片厚度選用9 mm，在該厚度下運用Design-Expert 8.0.6數(shù)據(jù)軟件預(yù)測出的pH最低點條件為：腌制液初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)45 g/kg、液料質(zhì)量比2.55∶1.00、腌制時間7 h，在此條件下魚片的pH為4.34，經(jīng)3次驗證實驗，在該條件下進行腌制的魚片pH分別為4.27、4.29、4.35，與預(yù)測值相差不大，這進一步驗證了該模型的可靠性。

2.2 鮰魚片的殺菌工藝

2.2.1 不同殺菌溫度下殺菌F值隨時間變化情況對不同殺菌溫度下魚片的傳熱曲線進行測定，并計算各時間點F值的變化情況，結(jié)果如圖4所示。在加熱過程中，魚片的中心溫度都有一個上升再穩(wěn)定的趨勢，魚片中心的溫度在穩(wěn)定后接近于水浴的設(shè)定溫度；與升溫過程相比，魚片的降溫過程速率較快，在冷卻水冷卻5 min左右即可降至室溫。經(jīng)計算，殺菌溫度為85、88、91、93、95℃時降溫過程中累計的F值分別為0.05、0.12、0.39、0.45、0.53 min，扣除降溫過程中所累積的F值后再反推各個殺菌溫度下達到F值為5、6、7、8 min所需要的恒溫殺菌時間，具體如表5所示[10]。

表5 殺菌條件對酸化鮰魚片安全性的影響Table 5 Effects of sterilization conditions on the safety of acidified channel fish fillets

圖4 鮰魚片在不同殺菌溫度下的傳熱曲線與F值Fig.4 Heat transfer curve and F value of catfish fillets at different sterilization temperatures

2.2.2 殺菌強度對鮰魚片安全性的影響將不同殺菌溫度下不同殺菌強度（F值）的樣品根據(jù)GB 4789.26—2013 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 商業(yè)無菌檢驗》[18]做保溫實驗，進行商業(yè)無菌檢驗，實驗結(jié)果如表5所示。在實驗條件下酸化后的鮰魚片在各殺菌溫度下的殺菌F值達到5 min時即達到了商業(yè)無菌要求，但考慮到實驗樣品數(shù)量和實驗殺菌設(shè)備的限制，實際工業(yè)生產(chǎn)過程中建議在此基礎(chǔ)上進一步驗證和修正殺菌參數(shù)[10]。

2.2.3 殺菌強度對鮰魚片剪切力的影響剪切力的大小能反映魚片質(zhì)構(gòu)被破壞的程度[21]，9 mm魚片經(jīng)不同殺菌溫度殺菌至F值5 min時剪切力大小如表6所示。由表可知，經(jīng)85℃及88℃殺菌后樣品的剪切力顯著低于未殺菌以及其他殺菌溫度的樣品。經(jīng)91、93℃殺菌后樣品的剪切力與未殺菌樣品差異不大，經(jīng)95℃殺菌樣品的剪切力顯著高于未殺菌的，經(jīng)91～95℃殺菌能較好地保留魚片原有的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)。此外，85℃及88℃殺菌耗時較長，用較低的溫度殺菌會使殺菌設(shè)備操作周轉(zhuǎn)期延長，綜合殺菌時長及剪切力指標(biāo)，建議酸化后鮰魚片采用91～95℃殺菌。

表6 不同殺菌溫度對酸化鮰魚片剪切力的影響Table 6 Effects of different sterilization temperatures on shearing stress of acidified catfish fillets

3 結(jié)語

液料質(zhì)量比為2.0∶1.0時3 mm魚片在25 g/kg腌制液中腌制12 h時可被酸化。提升腌制液的初始總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)能顯著提升腌制速率；提升液料質(zhì)量比能在腌制后期提升腌制速率；魚片厚度增加后，前期累積的總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)要低于較薄的魚片，在腌制后期與較薄的魚片的總酸增長趨勢幾乎一致，不同厚度的魚片最終pH均可低于4.6?；陔缰埔撼跏伎偹豳|(zhì)量分?jǐn)?shù)、液料質(zhì)量比、魚片厚度、腌制時間的響應(yīng)面預(yù)測模型能對鮰魚片的腌制過程進行預(yù)測。酸化后的鮰魚片在經(jīng)85～95℃殺菌至F值達到5 min時均可達到商業(yè)無菌狀態(tài)，采用91～95℃的溫度殺菌時能較好地保持魚片的剪切力，且整個殺菌工藝可控制在30 min之內(nèi)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。