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      響應(yīng)面法優(yōu)化開發(fā)單環(huán)刺螠罐頭食品

      2022-01-24 11:40:00林愛齊索寧劉艷梅李潤雨劉春娥張家琪
      食品研究與開發(fā) 2022年1期
      關(guān)鍵詞:單環(huán)醬汁段長度

      林愛齊,索寧,劉艷梅,李潤雨,劉春娥,張家琪

      (中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺研究院,山東 煙臺 264670)

      單環(huán)刺螠(Urechis unicinctus)又稱海腸或海腸子,隸屬螠蟲動物門(Echiurioidea),營養(yǎng)組成和海參有較多相似之處,因此有“裸體海參”的美稱。單環(huán)刺螠蛋白質(zhì)含量為22.84%,且富含多種人體必需氨基酸,粗脂肪含量僅為4.24%,是一種優(yōu)質(zhì)的海洋產(chǎn)品[1-2]。此外,其體內(nèi)含有多肽、多糖、功能蛋白等,在抗凝血、溶栓、抗菌、抗腫瘤等方面具有較好的開發(fā)和應(yīng)用前景[3]。

      目前,單環(huán)刺螠主要以鮮活形式銷售,然而由于運(yùn)輸成本等的影響,使其銷售量受到極大限制。目前市場上單環(huán)刺螠加工品很少,較為成熟的單環(huán)刺螠加工品僅有海腸粉調(diào)味料。隨著單環(huán)刺螠育苗以及養(yǎng)殖技術(shù)的成熟[4-5],其產(chǎn)量逐年增加,近3年的產(chǎn)量均可達(dá)3 375 kg/hm2,單環(huán)刺螠產(chǎn)品研發(fā)具有巨大的市場潛力。為最大限度地保留單環(huán)刺螠原有的口感和營養(yǎng)價值,本試驗(yàn)根據(jù)單環(huán)刺螠體壁組成的特點(diǎn),研發(fā)一款單環(huán)刺螠罐頭食品,利用響應(yīng)面法優(yōu)化加工工藝,獲得最佳工藝參數(shù),以期增加其相關(guān)產(chǎn)品類型,促進(jìn)單環(huán)刺螠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

      1 材料與方法

      1.1 材料與儀器

      單環(huán)刺螠、調(diào)味料(砂糖、食鹽等):市售;醬汁:海天調(diào)味食品有限公司。C21S-C3150電磁爐:九陽股份有限公司;HH-8水浴鍋:上海力辰儀器科技有限公司。

      1.2 試驗(yàn)方法

      1.2.1 單環(huán)刺螠罐頭的制備

      1.2.1.1 原料處理

      選擇色澤鮮艷、活力充沛、體長為200 mm~250 mm的新鮮單環(huán)刺螠,用剪刀將兩頭帶刺的部分剪掉,將內(nèi)臟和血液洗凈,瀝干待用。

      1.2.1.2 鹽漬

      將單環(huán)刺螠浸沒于10°Bé~15°Bé的鹽水中,單環(huán)刺螠與鹽水體積比為1∶1,鹽漬時間為10 min。鹽漬期間應(yīng)間斷翻動,鹽水可使用3次,但在每次鹽漬后,應(yīng)調(diào)整至規(guī)定的濃度。將鹽漬后的單環(huán)刺螠撈起,用清水漂洗一次,瀝水。

      1.2.1.3 湯汁的配制

      按質(zhì)量百分比配制,湯汁配方為醬汁60%、砂糖5.5%、蔥花0.25%、米醋0.5%、油炸洋蔥5.6%、蒜泥0.35%和料酒5.6%。單環(huán)刺螠與湯汁的體積比為1∶3。

      1.2.1.4 排氣與密封

      水浴排氣,用水浴鍋排氣4 min后密封處理。

      1.2.1.5 殺菌及冷卻

      對各組進(jìn)行殺菌處理,待冷卻后進(jìn)行感官評價。

      1.2.2 單因素試驗(yàn)

      1.2.2.1 殺菌溫度對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響

      醬汁濃度60%,單環(huán)刺螠寸段3cm,殺菌時間60s,調(diào)整殺菌溫度為 112、114、116、118、120 ℃分別進(jìn)行試驗(yàn),考察殺菌溫度對罐頭感官品質(zhì)的影響。

      1.2.2.2 醬汁濃度對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響

      殺菌溫度116℃,單環(huán)刺螠寸段3 cm,殺菌時間60 s,將醬汁濃度設(shè)置為40%、50%、60%、70%、80%分別進(jìn)行試驗(yàn),考察醬汁濃度對罐頭感官品質(zhì)的影響。

      1.2.2.3 單環(huán)刺螠寸段長度對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響

      殺菌溫度116℃,醬汁濃度60%,殺菌時間60 s,將單環(huán)刺螠切成1、2、3、4、5 cm的小段分別進(jìn)行試驗(yàn),考察單環(huán)刺螠寸段長度對罐頭感官品質(zhì)的影響。

      1.2.2.4 殺菌時間對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響

      殺菌溫度116℃,醬汁濃度60%,單環(huán)刺螠寸段3cm,調(diào)整殺菌時間為 20、40、60、80、100 s 分別進(jìn)行試驗(yàn),考察殺菌時間對罐頭感官品質(zhì)的影響。

      1.2.3 感官評價

      邀請4名經(jīng)過感官評價訓(xùn)練的人員對單環(huán)刺螠罐頭的口感、風(fēng)味、外觀進(jìn)行獨(dú)立評分,以參評人員打分的算術(shù)平均數(shù)作為最終得分。結(jié)合文獻(xiàn)[6-8]并參照GB/T 10221—2012《感官分析術(shù)語》[9]設(shè)計(jì)感官評分表,具體見表1。

      表1 感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria

      1.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

      將單環(huán)刺螠罐頭試驗(yàn)中的單個因素結(jié)果進(jìn)行回歸線性分析,選取3個影響較大的因素:殺菌溫度、醬汁濃度、單環(huán)刺螠寸段長度,進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì),因素與水平見表2。

      表2 響應(yīng)面因素與水平Table 2 Response surface factor and level

      1.2.5 數(shù)據(jù)處理

      用SPSS Statistics 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。用Design-Expert.8.0.6模擬多元響應(yīng)面回歸模型[10]。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

      2.1.1 殺菌溫度對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響

      殺菌溫度對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響見圖1。

      圖1 殺菌溫度對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of germicidal temperature on sensory quality of Urechis unicinctus cans

      由圖1可知,當(dāng)殺菌溫度在112℃~114℃時,隨著殺菌溫度的升高,單環(huán)刺螠罐頭的感官評分呈上升趨勢;殺菌溫度達(dá)到114℃時,單環(huán)刺螠罐頭的感官評分達(dá)到最高值,即81分。殺菌溫度繼續(xù)升高,單環(huán)刺螠罐頭呈現(xiàn)鮮味減弱、色澤變暗、彈性變差的現(xiàn)象,且不易咀嚼,整體口感變差,感官評分下降,因此選取殺菌溫度112、114、116℃進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

      海參加熱殺菌溫度一般為118℃~121℃,加熱時間為20 min~30 min[11]。通過預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),121℃下加熱60 s后單環(huán)刺螠體壁的彈性變得很差,口感差。海參與單環(huán)刺螠均屬于體壁蛋白含量很高的水產(chǎn)品,單環(huán)刺螠體壁蛋白質(zhì)含量為22.84%,海參蛋白含量為50%左右。膠原蛋白是動物體內(nèi)含量最多、分布最廣的蛋白質(zhì),膠原蛋白中氨基酸組成、氨基酸序列等對其熱穩(wěn)定性具有非常重要的影響,如一些亞氨基酸含量越高的膠原蛋白其熱穩(wěn)定性就越強(qiáng)[12]。單環(huán)刺螠的膠原蛋白中亞氨基酸脯氨酸與羥脯氨酸含量為12.6%[13],海參膠原蛋白中脯氨酸與羥脯氨酸含量為16.4%[14],所以海參的膠原蛋白熱穩(wěn)定性更高,同時海參中蛋白質(zhì)含量也更高,所以相較單環(huán)刺螠,對海參的殺菌需要更高的溫度和更長的時間。

      2.1.2 醬汁濃度對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響

      醬汁濃度對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響見圖2。

      圖2 醬汁濃度對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響Fig.2 The effect of sauce concentration on the sensory quality of Urechis unicinctus cans

      由圖2可知,醬汁濃度50%時,單環(huán)刺螠罐頭口感最好,感官評分達(dá)到最高,即73.5分。繼續(xù)增加醬汁濃度,其感官評分逐漸下降。分析原因?yàn)?,醬汁濃度增加時,在整個罐頭中醬料風(fēng)味過重,單環(huán)刺螠的存在感降低,罐頭的整體風(fēng)味被削弱,并且罐頭外觀顏色過深。醬汁的存在豐富了單環(huán)刺螠罐頭的口感,能夠適當(dāng)?shù)匮谏w水產(chǎn)品的腥味,使單環(huán)刺螠產(chǎn)品更能夠被消費(fèi)者接受,但醬汁存在過量會掩蓋單環(huán)刺螠本身的風(fēng)味。因此選取醬汁濃度40%、50%、60%進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。醬料在罐頭產(chǎn)品中具有非常重要的調(diào)味作用,不同的醬料在不同的水產(chǎn)品罐頭中有不同的使用比例。如制作鰹魚罐頭時,番茄醬的最佳添加量為35%[15],制作豆豉鯪魚罐頭時豆豉占魚肉的13.3%~40%[16]。

      2.1.3 單環(huán)刺螠寸段長度對罐頭感官品質(zhì)的影響

      單環(huán)刺螠寸段長度對罐頭感官品質(zhì)的影響見圖3。

      圖3 單環(huán)刺螠寸段長度對罐頭感官品質(zhì)的影響Fig.3 The effect of Urechis unicinctus inch length on sensory quality of cans

      由圖3可知,單環(huán)刺螠寸段長度低于4 cm時,隨著單環(huán)刺螠寸段長度的增加,單環(huán)刺螠罐頭口感變好,長度為4 cm時口感最好,感官評分最高,為73.25分,且此時與醬汁的混合最為均勻。單環(huán)刺螠的體壁肌較薄,約2 mm~4 mm,在加熱的時候容易收縮變短,其寸段長度對罐頭的口感有直接影響。長度過短,會降低單環(huán)刺螠在整個罐頭中的存在感;長度過長,咀嚼時會有頓挫感。因此選取單環(huán)刺螠寸段長度為3、4、5 cm進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。不同的水產(chǎn)品由于其肉質(zhì)組成不同以及罐頭制作方法不同,水產(chǎn)品的寸段長度會有差異。鮮帶魚肌肉中蛋白質(zhì)含量為(16.36±0.28)%,少于單環(huán)刺螠,且加熱時肉質(zhì)收縮不明顯,在制作番茄醬糖醋帶魚罐頭時,將帶魚制成5 cm~6 cm的小段,具有比較好的食用效果[17]。制作海參罐頭時不同的工藝要求對應(yīng)不同的海參寸段長度,任洪海[18]制作香菇海參罐頭時采用去除內(nèi)臟和石灰牙的較為完整的海參部分,吳靈等[11]制作海參罐頭時采用的是海參肉泥。

      2.1.4 殺菌時間對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響

      殺菌時間對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響見圖4。

      圖4 殺菌時間對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of sterilization time on sensory quality of Urechis unicinctus cans

      隨著加熱時間的延長,體壁肌會出現(xiàn)一系列的變化,如膠原纖維的變性程度增大,排列順序也會被打亂,纖維之間的空隙也變得更大[19],在加熱過程中膠原蛋白α螺旋會有向β折疊轉(zhuǎn)變的趨勢,而且這樣的轉(zhuǎn)變往往不可逆[20]。由圖4可知,殺菌時間對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響并不大,分值均在70分~72.75分之間,而殺菌時間60 s時,感官評分相對較高,分值為72.75分。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),隨著殺菌時間的延長,對膠原蛋白的影響在感官上體現(xiàn)在體壁顏色慢慢失去光澤,彈性的口感下降,肉質(zhì)失去嚼勁等。這可能是因?yàn)閱苇h(huán)刺螠體壁較薄,且富含膠原蛋白,加熱變性后膠原蛋白在一定程度上會影響肌肉在加熱過程中的嫩度[21],所以其殺菌時間不易過長。但因殺菌時間對單環(huán)刺螠罐頭感官品質(zhì)的影響整體不大,后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)中,殺菌時間不再作為考察因素。

      2.2 SPSS分析

      SPSS顯著性分析結(jié)果見表3。

      由表3得回歸方程式為Y=-1.713A+1.400B-0.354C-0.011D,由此可得出各因素對單環(huán)刺螠罐頭的影響的大小順序?yàn)獒u汁濃度>殺菌溫度>單環(huán)刺螠寸段長度>殺菌時間,殺菌時間對單環(huán)刺螠罐頭口感影響不大。因此選取前3個因素進(jìn)行響應(yīng)面分析。

      表3 SPSS顯著性分析Table 3 SPSS significance analysis

      2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)

      2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

      響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見表4,回歸與方差分析結(jié)果見表5。

      表4 響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 4 Design and experimental results of response surface experiment

      表5 回歸與方差分析結(jié)果Table 5 Regression and analysis of variance results

      經(jīng)過ANOVA分析得二次響應(yīng)面回歸方程為感官評分=-6 221.58+110.23A-0.53B+10.96C+0.013AB-2.48E-014AC-0.094BC-0.49A2-5.06E-003B2-0.76C2。

      由表5可知,模型P<0.01,模型達(dá)到極顯著;模型失擬項(xiàng)P>0.05,不顯著。模型的絕對系數(shù)R2=0.952 8,說明該模型能解釋95.28%的響應(yīng)值變化,模型擬合程度較好,可以用此模型來預(yù)測真實(shí)值。自變量與響應(yīng)值之間存在線性關(guān)系,可以用于理論推測。各因素的影響大小順序?yàn)閱苇h(huán)刺螠寸段長度>醬汁濃度>殺菌溫度,綜合SPSS分析的結(jié)果,均說明了醬汁濃度與單環(huán)刺螠寸段長度對感官評分具有較大的影響。

      2.3.2 各因素交互顯著項(xiàng)響應(yīng)面分析

      各因素交互顯著項(xiàng)響應(yīng)面分析結(jié)果見圖5~圖7。

      圖5 殺菌溫度與醬汁濃度交互作用Fig.5 Sterilization temperature interacts with sauce concentration

      圖6 殺菌溫度與單環(huán)刺螠寸段長度交互作用Fig.6 The sterilization temperature interacts with Urechis unicinctus length

      圖7 醬汁濃度與單環(huán)刺螠寸段長度交互作用Fig.7 Sauce concentration interacts with Urechis unicinctus length

      從圖5可以看出,殺菌溫度不變時,隨著醬汁濃度的增加,單環(huán)刺螠罐頭的感官評分呈先上升后下降的趨勢,隨著醬汁濃度的增加,單環(huán)刺螠的腥味逐漸下降,口感越來越好,但是當(dāng)醬汁濃度超過60%時,咸味逐漸增加,醬汁對單環(huán)刺螠香味的覆蓋作用加強(qiáng),罐頭口感下降;醬汁濃度不變時,隨著殺菌溫度的上升,單環(huán)刺螠罐頭口感先上升后下降,隨著殺菌溫度的上升,單環(huán)刺螠口感逐漸軟糯,但是當(dāng)殺菌溫度過高時,單環(huán)刺螠?zhǔn)ソ绖?,口感迅速下降?/p>

      從圖6可以看出,殺菌溫度不變時,隨著單環(huán)刺螠寸段長度的增加,單環(huán)刺螠罐頭的感官評分呈先上升后下降的趨勢。單環(huán)刺螠寸段長度過短時,單環(huán)刺螠喪失嚼勁,過于軟糯;其寸段過長時,又難以咀嚼;單環(huán)刺螠寸段長度不變時,隨著殺菌溫度的上升,單環(huán)刺螠罐頭的感官評分呈先上升后下降的趨勢。

      從圖7可以看出,醬汁濃度不變時,隨著單環(huán)刺螠寸段長度的增加,單環(huán)刺螠罐頭的感官評分呈先上升后下降的趨勢;單環(huán)刺螠寸段長度不變時,隨著醬汁濃度增加,單環(huán)刺螠罐頭的感官評分呈先增加后下降的趨勢。由圖5~圖7可知,在各因素中心點(diǎn)感官評分最高,回歸方程具有最優(yōu)水平。

      2.4 最佳試驗(yàn)條件的確定和驗(yàn)證

      通過Design-Expert.8.0.6分析發(fā)現(xiàn),最佳工藝條件為殺菌溫度116℃、醬汁濃度56.46%、單環(huán)刺螠寸段長度3.74cm。根據(jù)實(shí)際情況,將工藝參數(shù)調(diào)整為殺菌溫度116℃、醬汁濃度56.5%、單環(huán)刺螠寸段長度3.7 cm,該條件下的感官評分為83.1,高于試驗(yàn)預(yù)測的感官評分。

      3 結(jié)論

      單環(huán)刺螠因其豐富的營養(yǎng)以及優(yōu)良的口感,受到越來越多消費(fèi)者的青睞。由于其獨(dú)特的體壁組成,使其對加工工藝有特殊要求,尤其對殺菌溫度和時間要求嚴(yán)格。本文在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用三因素三水平的響應(yīng)面分析法對單環(huán)刺螠罐頭的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化,得到的最佳工藝條件為殺菌溫度116℃、醬汁濃度56.5%、單環(huán)刺螠寸段長度3.7 cm,在此條件下感官評分為83.1。目前對單環(huán)刺螠產(chǎn)品的研究較少,本試驗(yàn)通過響應(yīng)面法開發(fā)一種新型、營養(yǎng)的單環(huán)刺螠加工產(chǎn)品,為單環(huán)刺螠新產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

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