響應面優(yōu)化低鹽紫菜醬加工工藝

宋欣欣，柴智，馬愷揚，李瑩*，馬凱迪

(1.南京農(nóng)業(yè)大學 食品科技學院，南京 210095；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，南京 210014)

紫菜(Porphyrayezoensis)隸屬于紅毛菜科，紫菜屬，它分布廣泛，在日本、韓國和中國都有大規(guī)模種植，現(xiàn)在用于產(chǎn)業(yè)化的紫菜品種主要是壇紫菜和條斑紫菜兩種，江蘇地區(qū)主要以條斑紫菜的養(yǎng)殖、生產(chǎn)為主[1-2]。紫菜味道鮮美，富含蛋白質(zhì)、多糖、膳食纖維、葉黃素等多種活性物質(zhì)，具有降血脂[3]、降血壓、抗氧化等功效[4-6]。

紫菜市場潛力較高[7]，但市場上紫菜產(chǎn)品形式和加工方法都較為單一，附加值相對較低；紫菜食品高油、高糖、高能量的現(xiàn)狀也不符合人們對營養(yǎng)健康的追求，因此開發(fā)新型、健康、營養(yǎng)豐富的產(chǎn)品很有必要。目前紫菜加工遇到的共性問題主要體現(xiàn)在紫菜醬的產(chǎn)品開發(fā)中，且鮮有紫菜醬風味改進的研究。特別是紫菜本身的口感不佳、腥味濃厚是制約產(chǎn)品加工的重要因素，也是影響產(chǎn)品感官的主要原因，而在加工過程中原料配比與熬煮時間是解決口感不佳的關(guān)鍵所在，漂燙[8-9]是改善風味的最簡單可行的方法，因此原料配比、漂燙時間與熬煮時間作為本次紫菜醬風味提升加工過程的主要技術(shù)參數(shù)。

本文以紫菜為主要原料，添加海帶等原料研究制作低鹽紫菜醬，利用單因素試驗和響應面優(yōu)化試驗，以感官評分作為指標，通過改變紫菜的配比、漂燙的時間以及制醬時熬煮的時間來獲得營養(yǎng)豐富、口感和風味較好的即食紫菜醬，并對其品質(zhì)進行分析。紫菜醬的研發(fā)對于豐富市場相關(guān)種類產(chǎn)品、滿足消費者對健康營養(yǎng)的需求有重要意義，還可以為醬料的研制和加工提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

試驗用條斑紫菜：南通丁布兒海苔食品有限公司提供；海帶、香菇、醬油、味淋、白砂糖：均購于江蘇省南京市孝陵衛(wèi)市場。

ASC-30型電子秤 沈陽朝陽衡器廠；C21-SC001型電磁爐 九陽電器有限公司；R2011-0199型高壓滅菌鍋 湖北永大換熱設備有限公司；熬煮鍋 龍口市先科儀器公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 紫菜醬制作工藝流程

挑選紫菜→開水漂燙→加入海帶片和香菇水→攪拌打碎→調(diào)味→熬煮→加入增稠劑→裝瓶→滅菌→冷卻→成品。

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 預處理

挑選新鮮的紫菜，用清水將其洗凈，待用；挑選新鮮的海帶，用清水洗凈，切成適當大小的片。

1.2.2.2 開水漂燙

把洗凈的紫菜放入100 ℃沸水中進行漂燙，一定時間后撈出控水。

1.2.2.3 加入其他配料

在鍋中加入一定量的海帶片進行攪拌打碎，并加入適量的香菇水改善風味。

1.2.2.4 調(diào)味

在原料攪拌打碎后加入醬油、味淋、白砂糖進行調(diào)味。

1.2.2.5 熬煮

熬煮時要用小火并不斷攪拌，避免因受熱不均勻發(fā)生糊鍋現(xiàn)象。

1.2.2.6 裝瓶和滅菌

趁熱將制作完成的醬裝入玻璃瓶中，排氣后擰緊瓶蓋。將玻璃瓶在121 ℃的高壓滅菌鍋中滅菌20 min，醬料冷卻后即獲得成品。

1.3 感官指標和評分標準

感官評價是一種科學的評價方法，它是利用人的嗅覺、味覺等感覺器官進行的，通過統(tǒng)計分析評價員的評價數(shù)據(jù)來判斷產(chǎn)品風味等特征是否優(yōu)良[10]，是對開發(fā)與改良后產(chǎn)品風味最直接的評價方法。感官評價參考耿吉等[11]的方法，并稍加修改。選擇10位食品專業(yè)人士進行感官評定，各評價員之間沒有任何相關(guān)交流，以保證評價結(jié)果的可靠性和真實性。評價員采用綜合評分法對低鹽紫菜醬的色澤、組織狀態(tài)、氣味、滋味等指標進行打分，滿分100 分。感官評分標準見表1。

表1 低鹽紫菜醬配方優(yōu)化的感官評分標準

1.4 單因素試驗

選擇紫菜與海帶的質(zhì)量比(7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7)、開水漂燙時間(30，45，60，75，90 s)、熬煮時間(5，10，15，20，25 min)3個因素來探究對低鹽紫菜醬品質(zhì)的影響，評價標準是10名評價員的感官評分。在進行試驗時以紫菜和海帶的質(zhì)量比5∶5、開水漂燙時間60 s、熬煮時間15 min為固定參數(shù)進行試驗。

1.5 響應面試驗

選擇紫菜與海帶的質(zhì)量比、漂燙時間、熬煮時間為自變量，以低鹽紫菜醬的感官評分為響應值，設計Box-Behnken響應面優(yōu)化試驗[12]，因素水平見表2。

表2 Box-Behnken響應面設計因素及水平

1.6 產(chǎn)品質(zhì)量測定

1.6.1 感官品質(zhì)分析

利用經(jīng)過響應面優(yōu)化后的工藝參數(shù)進行紫菜醬的制作，以評價人員的感官評分為指標，與市場上常見的同類產(chǎn)品進行比較，分析本紫菜醬的感官品質(zhì)。

1.6.2 穩(wěn)定性指標

根據(jù)高雅文等[13]、郭凱晴等[14]的方法并稍作修改進行測定。水分離心析出率：將制好的紫菜醬分別在4 ℃和25 ℃條件下存放180 d，每隔30 d取出一定質(zhì)量的樣品進行檢測。將一定質(zhì)量的樣品M(g)加入離心管中，在7500 r/min條件下離心20 min后，倒出上清液，并用紙巾將內(nèi)壁擦干，稱量質(zhì)量為m(g)。每個樣品設置3個平行，計算取平均值。

1.6.3 理化指標

按照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量；按照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》中索式抽提法測定粗脂肪含量；按照GB 5009.91-2017《食品中鉀、鈉的測定》測定鈉含量；按照GB 28050-2011《預包裝食品營養(yǎng)標簽通則》測定碳水化合物含量。

1.6.4 微生物指標

將制好的紫菜醬分別在4，25，37 ℃條件下存放180 d，每隔30 d取出一定質(zhì)量的樣品進行檢測，每個樣品設置3個平行，取檢測值的平均值進行分析。按照GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》的方法測定菌落總數(shù)，結(jié)果單位以lg CFU/g表示。

1.7 數(shù)據(jù)處理

單因素試驗的繪圖采用Origin 2022進行，響應面試驗設計采用Design-Expert 8.0來繪制曲面圖和等高線圖，并且進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 紫菜與海帶的質(zhì)量比對感官品質(zhì)的影響

咀嚼性與風味是紫菜醬感官品質(zhì)測定的重要指標，紫菜口感較軟，有鮮味，而海帶本身咀嚼性較強，改變二者的配比會使紫菜醬擁有不同的咀嚼性和風味。由圖1可知，隨著紫菜質(zhì)量比例的增加，紫菜醬的感官得分曲線先上升后下降。紫菜與海帶質(zhì)量比由3∶7增加到5∶5時其感官評分也在增加，當二者比例為5∶5時感官得分最高，為86分。但隨著紫菜質(zhì)量的繼續(xù)增加，紫菜醬的咀嚼性下降，感官評分降低。因此，本試驗進行響應面優(yōu)化時選擇的比例為4∶6、5∶5、6∶4。

圖1 紫菜與海帶質(zhì)量比對品質(zhì)的影響

2.1.2 漂燙時間對感官品質(zhì)的影響

漂燙是指將樣品在70～100 ℃的水中進行熱燙一定時間。其工藝簡單，操作容易，通常被用來控制褐變反應和改善風味。漂燙的參數(shù)不同對樣品的影響也不同。本文選擇開水漂燙，并探究漂燙時間對紫菜醬感官品質(zhì)的影響。由圖2可知，隨著漂燙時間的增加，紫菜醬的感官評分先上升后下降，漂燙60 s時紫菜醬的感官評分最高，為85分。在加工過程中對紫菜進行漂燙，可以脫除腥味，對紫菜的口感、氣味等產(chǎn)生影響。因此，本試驗進行響應面優(yōu)化時選擇的漂燙時間為45，60，75 s。

圖2 漂燙時間對品質(zhì)的影響

2.1.3 熬煮時間對感官品質(zhì)的影響

原輔料按照配比添加后進行熬煮，使產(chǎn)品水分控制在一定范圍內(nèi)，從而使產(chǎn)品有相應的口感與風味。熬煮時間過短，最終產(chǎn)品水分較高，咀嚼性較差；熬煮時間過長，最終產(chǎn)品水分較低，口感較干。本文中對紫菜醬熬煮工藝的時間進行試驗，探究不同熬煮時間于感官品質(zhì)的影響。由圖3可知，隨著熬煮時間的延長，紫菜醬的感官評分先上升后下降。當熬煮時間為15 min時，紫菜醬的感官評分最高，為86分。因此，本試驗進行響應面優(yōu)化時選擇的熬煮時間為10，15，20 min。

圖3 熬煮時間對品質(zhì)的影響

2.2 響應面分析

2.2.1 Box-Behnken響應面設計及結(jié)果

本試驗以紫菜與海帶的質(zhì)量比(A)、漂燙時間(B)、熬煮時間(C)為自變量，采用Box-Behnken進行三因素三水平的響應面優(yōu)化試驗，以紫菜醬感官評分為響應值，探究加工紫菜醬的最優(yōu)工藝條件，試驗結(jié)果見表3。

表3 響應面試驗方案及結(jié)果

2.2.2 回歸擬合及方差分析

對表3中數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得出紫菜醬的感官評分與3個因素之間的方程為:Y=86.40+1.75A+0.37B+0.13C+0.25AB-2.75AC+1.50BC-4.45A2-4.20B2-3.20C2。

方差分析和顯著性檢驗結(jié)果見表4。

表4 方差分析和顯著性檢驗

由表4可知，模型的F值為7.63，P<0.01,回歸方程的R2=0.9075，說明試驗數(shù)據(jù)可以很好地反映和感官評分之間的關(guān)系，失擬項的P=0.1626>0.05，即失擬項不顯著，對紫菜醬的感官評分分析和預測用此模型是可行的。表4中F值越大，表明該因素對產(chǎn)品感官評分的影響越顯著，3個因素對紫菜醬的影響大小為A>B>C，即紫菜與海帶的質(zhì)量比>漂燙時間>熬煮時間。

2.2.3 各因素相互作用結(jié)果與分析

2.2.3.1 紫菜與海帶的質(zhì)量比和漂燙時間對紫菜醬感官評分的影響

由圖4可知，在熬煮時間為0的水平下，即熬煮時間為15 min時，紫菜醬的感官評分隨著紫菜與海帶的質(zhì)量比和漂燙時間的變化呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢；等高線呈現(xiàn)圓形，表示紫菜與海帶的質(zhì)量比和漂燙時間的相互作用不顯著。

圖4 紫菜與海帶的質(zhì)量比和漂燙時間對紫菜醬感官評分影響的曲面圖和等高線圖

2.2.3.2 紫菜與海帶的質(zhì)量比和熬煮時間對紫菜醬感官評分的影響

由圖5可知，在漂燙時間為0的水平下，即漂燙時間為60 s時，紫菜醬的感官評分隨著紫菜與海帶的質(zhì)量比和熬煮時間的變化呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢；等高線呈現(xiàn)橢圓形，表示紫菜與海帶的質(zhì)量比和熬煮時間的相互作用顯著。

圖5 紫菜與海帶的質(zhì)量比和熬煮時間對紫菜醬感官評分影響的曲面圖和等高線圖

2.2.3.3 漂燙時間和熬煮時間對紫菜醬感官評分的影響

由圖6可知，在紫菜與海帶的質(zhì)量比為0的水平下，即紫菜與海帶的質(zhì)量比為5∶5時，紫菜醬的感官評分隨著漂燙時間和熬煮時間的變化呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢；等高線趨近于圓形，表示漂燙時間和熬煮時間的相互作用不顯著。

圖6 漂燙時間和熬煮時間對紫菜醬感官評分影響的曲面圖和等高線圖

2.2.4 最佳配方的確定和驗證試驗

根據(jù)Box-Behnken模型預測響應面優(yōu)化的最佳配方為紫菜與海帶的質(zhì)量比為5.2∶4.8，漂燙時間為60.59 s，熬煮時間為14.67 min，此時的感官評分為86.59分，考慮到試驗的可行性和可操作性，將工藝參數(shù)調(diào)整為紫菜與海帶的質(zhì)量比為5∶5，漂燙時間為60 s，熬煮時間為15 min，做3次平行驗證試驗，紫菜醬的感官評分為86分，與預測值接近，說明通過響應面優(yōu)化獲得的紫菜醬的最佳工藝條件是可行的。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量測定

2.3.1 感官品質(zhì)分析

現(xiàn)將市面上常見紫菜醬的配料進行對比，由圖7可知，用優(yōu)化后的配方加工得到的紫菜醬與其他二者的滋味、組織狀態(tài)、氣味均有差異，其中自制的紫菜醬的滋味得分較高，但是氣味得分較低。影響紫菜醬氣味的因素主要是紫菜本身的腥味，說明優(yōu)化后的配方制成的紫菜醬滋味較好，紫菜腥味還應進一步優(yōu)化去除。樣品1與樣品2中除了凈化水、紫菜等原料外，還添加了味精、生姜等多種食品添加劑來調(diào)整產(chǎn)品風味，而本試驗中依據(jù)最佳配方制得的樣品使用的食品添加劑較少，氯化鈉含量較低；其中樣品1中使用了干香菇柄和干海帶，原料復水后制醬與使用新鮮原料制醬可能也是影響產(chǎn)品風味的一個因素。

圖7 不同品牌紫菜醬樣品的感官分析

2.3.2 穩(wěn)定性指標

將產(chǎn)品在不同溫度下放置一定時間后測量其水分的離心析出率。由圖8可知，隨著貯藏時間的延長，4 ℃與25 ℃時的離心析出率均逐漸增加且較為平緩。4 ℃與25 ℃的貯藏條件下有一定的差異，但是差異不顯著。主要是由于適當?shù)陌局髸r間使樣品具有較為合適的水分含量，在制作過程中添加的增稠劑具有保持水分含量的作用。

圖8 不同貯藏時間下樣品的穩(wěn)定性分析

2.3.3 理化指標

由表5可知，自制的紫菜醬蛋白質(zhì)、碳水化合物含量較高，脂肪、鈉含量均較低。依據(jù)最佳配方制得的紫菜醬與市場上常見的同類產(chǎn)品相比其原輔料較為簡單，食品添加劑的使用較少，并且紫菜中膳食纖維含量豐富，脂肪含量低，故自制的紫菜醬中脂肪含量低，而碳水化合物含量較高。

表5 不同品牌樣品營養(yǎng)成分分析

2.3.4 微生物指標

微生物是食品在貯藏過程中品質(zhì)發(fā)生變化的主要因素[15-17]。由圖9可知，紫菜醬在各個溫度條件下貯藏時菌落總數(shù)隨著時間的延長逐漸上升，其初始菌落總數(shù)為(0.63±0.02) lg CFU/g，在4，25，37 ℃條件下貯藏 180 d 后分別上升到(1.38±0.01)，(2.86±0.02)，(3.87±0.03) lg CFU/g。且貯藏溫度越高，紫菜醬中菌落總數(shù)增長越快，說明紫菜醬成品低溫貯藏時微生物增長減緩，有利于延長紫菜醬的貨架期，保證其在銷售期內(nèi)的品質(zhì)。

圖9 不同貯藏溫度下紫菜醬菌落總數(shù)的變化

3 結(jié)論

本試驗以單因素試驗為基礎(chǔ)，通過響應面法優(yōu)化試驗獲得加工紫菜醬的最優(yōu)工藝條件為紫菜與海帶的質(zhì)量比5∶5、開水漂燙時間60 s、熬煮時間15 min，在此工藝條件下制得的低鹽紫菜醬組織均勻穩(wěn)定，鮮香濃郁，有獨特的風味和咀嚼性，營養(yǎng)豐富且鈉含量較低，感官評分較高，并且低溫貯藏可有效延長成品的貨架期。本研究結(jié)果為開發(fā)新型紫菜產(chǎn)品提供了思路和理論支持。響應面分析得出紫菜與海帶的質(zhì)量比和熬煮時間的交互作用顯著，感官評定分析得出利用此配方制得的紫菜醬口感和風味較好。