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        基于響應(yīng)面分析的沙蟹汁制備工藝優(yōu)化及其風(fēng)味研究

        2022-12-05 12:39:36段志霞宋潔趙娜
        中國調(diào)味品 2022年12期
        關(guān)鍵詞:酵母菌評價

        段志霞,宋潔,趙娜

        (1.濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 濟源 459000;2.華東理工大學(xué),上海 200237)

        沙蟹汁風(fēng)味獨特、味道鮮美,以沙蟹為原材料搗碎后進行自然發(fā)酵而成。微生物發(fā)酵法是一種常用的食品風(fēng)味改善方法,利用微生物的分解功能,將食品中具有腥味的小分子進行分解轉(zhuǎn)化,形成無腥味的物質(zhì),在微生物分解發(fā)酵過程中,能夠產(chǎn)生獨特的香味,從而達到改善食品風(fēng)味的目的。植物乳桿菌是一種發(fā)酵微生物,能夠積極促進肉類風(fēng)味物質(zhì)的形成,魯氏酵母菌是一種發(fā)酵食品增香型菌株,在食品發(fā)酵過程中能夠產(chǎn)生大量的糖類物質(zhì),提高食品的香氣[1-2]。本文以沙蟹為原材料,在傳統(tǒng)發(fā)酵工藝基礎(chǔ)上添加植物乳桿菌和魯氏酵母菌混合物,以感官評分為指標(biāo),采用單因素試驗與響應(yīng)面分析法相結(jié)合的方式對沙蟹汁制備工藝進行優(yōu)化,并對沙蟹汁的風(fēng)味物質(zhì)成分進行檢測,為沙蟹汁的工業(yè)化風(fēng)味改良提供了理論依據(jù)。

        1 沙蟹汁樣品制備與試驗分析方法

        稱取洗凈的沙蟹1 kg,加入200 g生姜末和300 g食鹽,攪拌均勻后加入500 L殺菌后的純凈水,在8000 r/min轉(zhuǎn)速下均質(zhì)3 min[3]。調(diào)整均質(zhì)處理后的混合溶液的pH值,加入發(fā)酵罐中,并加入發(fā)酵劑進行發(fā)酵。發(fā)酵完成后在4500 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min,取上清液放置于-20 ℃條件下備用[4]。

        沙蟹汁發(fā)酵工藝單因素試驗過程中,設(shè)定植物乳桿菌和魯氏酵母菌的混合比例為0∶3、1∶3、2∶3、1∶1、3∶2、3∶1、3∶0.5,發(fā)酵時間為11,13,15,17,19,21,25 d,發(fā)酵溫度為18,20,22,25,27,30,33 ℃,發(fā)酵劑接種量為1%、2%、3%、5%、7%、8%、9%,發(fā)酵過程初始pH值為6,6.5,7,7.5,8,8.5,9。

        對沙蟹汁品質(zhì)進行感官評價時,挑選10名感官評價人員分別從沙蟹汁的色澤、香氣、滋味以及組織形態(tài)4個角度,按照表1的感官評價標(biāo)準(zhǔn)進行評分,取10位評價人員的評分均值作為最終的評分值[5-7]。評價前將沙蟹汁樣品放置于50 ℃水浴鍋中進行恒溫加熱,并分別裝入不同的容器中,評價時隨機抽取樣品進行評價。

        表1 沙蟹汁感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation standard for Ocypode juice

        游離氨基酸含量測定時,取1 g沙蟹汁,加入濃度為50 g/L的磺基水楊酸溶液3 mL,混合后靜置1 h,在9000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min,取上清液在0.22 μm濾膜上進行過濾,最后使用氨基酸分析儀進行測定[8]。

        鮮甜味氨基酸含量測定時,取5 g沙蟹汁,加入25 mL殺菌后的純凈水,在10000 r/min轉(zhuǎn)速下均質(zhì)10 min,均質(zhì)后,在7000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min,取上清液在0.22 μm濾膜上進行過濾,最后使用高效液相色譜儀進行測定[9]。

        呈味核苷酸含量測定時,取5 g沙蟹汁,加入濃度為0.05 g/mL的高氯酸溶液30 mL,在10000 r/min轉(zhuǎn)速下均質(zhì)10 min,均質(zhì)后,在7000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min,離心完成后取沉淀物,加入濃度為0.05 g/mL的高氯酸溶液10 mL,按照上述均質(zhì)和離心處理條件再次進行提取[10]。取上述兩次過程的上清液,使用濃度為5 mol/L的KOH溶液將pH調(diào)節(jié)為6.75,并使用殺菌后的純凈水定容至50 mL,在0.22 μm濾膜上進行過濾,最后使用高效液相色譜儀進行測定。

        2 單因素試驗結(jié)果分析

        本文以沙蟹汁感官品質(zhì)綜合評分為指標(biāo),分別對植物乳桿菌與魯氏酵母菌混合比例、發(fā)酵時間、發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵溫度以及發(fā)酵環(huán)境初始pH值5個單因素進行試驗,試驗完成后進行感官品質(zhì)綜合評價[11]。單因素試驗感官綜合評價結(jié)果見圖1。

        圖1 沙蟹汁單因素試驗感官綜合評價結(jié)果Fig.1 The comprehensive sensory evaluation results of Ocypode juice by single factor test

        由圖1中a可知,植物乳桿菌與魯氏酵母菌不同混合比例對沙蟹汁的感官評分產(chǎn)生較大的影響,混合比例為3∶2時,沙蟹汁的感官綜合評分最高,達到7分。經(jīng)綜合分析,選擇植物乳桿菌與魯氏酵母菌混合比例為3∶2。由圖1中b可知,隨著發(fā)酵時間的延長,沙蟹汁的感官綜合評分逐漸升高,當(dāng)發(fā)酵時間為17 d時,感官綜合評分最高,達到7.8分,發(fā)酵17 d后,沙蟹汁的感官綜合評分逐漸降低,主要原因是發(fā)酵后期產(chǎn)生次級菌種代謝產(chǎn)物,對沙蟹汁的風(fēng)味產(chǎn)生劣化影響[12],因此選擇沙蟹汁發(fā)酵最佳時間為17 d。由圖1中c可知,隨著發(fā)酵劑接種量的增加,沙蟹汁感官綜合評分先上升后下降,當(dāng)接種量為5%時,感官綜合評分達到最大值7.5分,因此選擇發(fā)酵劑最佳接種量為5%。由圖1中d可知,當(dāng)發(fā)酵溫度低于25 ℃時,沙蟹汁的感官綜合評分隨著溫度的上升而上升,當(dāng)溫度高于25 ℃時,隨著發(fā)酵溫度的上升,沙蟹汁的感官綜合評分逐漸下降,因此選擇25 ℃為最佳發(fā)酵溫度[13]。由圖1中e可知,隨著發(fā)酵環(huán)境中pH值的增加,沙蟹汁的感官綜合評分先上升后下降,當(dāng)pH值為7.5時,感官綜合評分最高,為7分,微生物在最佳環(huán)境pH值下代謝速率最高,當(dāng)環(huán)境pH值高于或者低于該值時,菌種代謝速率均會降低,因此選擇沙蟹汁的最佳發(fā)酵環(huán)境pH值為7.5。

        3 響應(yīng)面優(yōu)化沙蟹汁制備工藝

        根據(jù)單因素試驗結(jié)果,固定發(fā)酵過程中植物乳桿菌與魯氏酵母菌混合比例為3∶2,發(fā)酵環(huán)境pH值為7.5,設(shè)定發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間以及發(fā)酵過程菌種接種量3個因素為自變量,以感官綜合評分為響應(yīng)值,采用響應(yīng)面分析法對沙蟹汁最佳生產(chǎn)工藝條件進行優(yōu)化[14]。響應(yīng)面分析試驗因素水平設(shè)計方案見表2。

        表2 響應(yīng)面分析試驗因素水平設(shè)計方案Table 2 Design scheme of factors and levels of response surface analysis test

        沙蟹汁響應(yīng)面試驗結(jié)果見表3。利用Design Expert對試驗結(jié)果進行回歸擬合,并對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析,當(dāng)P<0.05時表示差異顯著,當(dāng)P<0.01時表示差異極顯著,去除不顯著項得到沙蟹汁響應(yīng)面分析回歸方程[15]:Y=7.28+0.24A+0.24B-0.2AC-0.83A2-0.77B2-0.27C2。

        表3 沙蟹汁響應(yīng)面分析試驗結(jié)果Table 3 The response surface analysis experimental results of Ocypode juice

        為檢驗沙蟹汁響應(yīng)面試驗回歸方程的有效性,對回歸方程進行方差分析[16]。沙蟹汁響應(yīng)面試驗回歸方程方差分析結(jié)果見表4。

        表4 沙蟹汁響應(yīng)面試驗回歸方程方差分析結(jié)果Table 4 Analysis of variance of regression equation of response surface test for Ocypode juice

        續(xù) 表

        由表4可知,響應(yīng)面回歸方程模型顯著,回歸方程模型失擬項不顯著,試驗值與預(yù)測值之間具有較好的相關(guān)性,模型擬合度高,能夠用于對沙蟹汁生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化,生產(chǎn)工藝參數(shù)發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對沙蟹汁的感官綜合評價貢獻率影響最大,發(fā)酵劑接種量對沙蟹汁的感官綜合評價貢獻率影響最小。

        根據(jù)響應(yīng)面分析試驗結(jié)果,確定沙蟹汁最佳發(fā)酵生產(chǎn)工藝條件為植物乳桿菌與魯氏酵母菌混合比例3∶2,發(fā)酵環(huán)境初始pH值7.5,發(fā)酵時間17 d,發(fā)酵環(huán)境溫度25 ℃,發(fā)酵劑接種量5%,經(jīng)3次平行試驗,對所得沙蟹汁進行感官評價,感官評分分別為7.26,7.36,7.33分,與響應(yīng)面試驗所得沙蟹汁綜合評價偏差為2%,由此說明該預(yù)測回歸模型能夠較好地對沙蟹汁發(fā)酵生產(chǎn)工藝參數(shù)進行優(yōu)化。

        4 沙蟹汁風(fēng)味物質(zhì)成分理化檢測分析

        游離氨基酸是沙蟹汁的主要呈鮮物質(zhì),同時也是判斷沙蟹汁品質(zhì)的重要指標(biāo)。呈味核苷酸也是沙蟹汁的重要呈鮮物質(zhì),對沙蟹汁的口感和風(fēng)味產(chǎn)生明顯影響。按照上述理化測定方法對沙蟹汁中游離氨基酸含量、鮮甜味氨基酸含量以及呈味核苷酸含量進行理化檢測。沙蟹汁游離氨基酸含量、鮮甜味氨基酸含量以及呈味核苷酸含量檢測結(jié)果見表5。

        表5 沙蟹汁游離氨基酸含量、鮮甜味氨基酸以及呈味核苷酸含量檢測結(jié)果Table 5 Detection results of free amino acid content, umami and sweet amino acid content and flavor nucleotide content in Ocypode juice mg/100 g

        由表5可知,游離氨基酸總量達到1548 mg/100 g,其中鮮味氨基酸含量為607.9 mg/100 g;鮮甜味氨基酸總量達到665.1 mg/100 g,其中乙酸含量為223.7 mg/100 g,乳酸含量為221.3 mg/100 g;呈味核苷酸總量達到219.4 mg/100 g,其中黃嘌呤含量為83.3 mg/100 g。

        5 結(jié)論

        本文基于響應(yīng)面分析法對沙蟹汁生產(chǎn)工藝配方進行優(yōu)化,添加植物乳桿菌與魯氏酵母菌,對所得生產(chǎn)工藝配方進行試驗驗證,驗證完成后以沙蟹汁感官品質(zhì)綜合評價為目標(biāo)。感官品質(zhì)綜合評價結(jié)果表明,本文所研究方法為沙蟹汁的規(guī)?;a(chǎn)和風(fēng)味品質(zhì)改良提供了理論基礎(chǔ),促進了沙蟹汁的市場推廣。

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