降低半干即食蝦仁水分活度的方法＊

郝淑賢,黃卉,刁石強,李來好,楊賢慶,石紅,岑劍偉,馬海霞

(中國水產科學研究院南海水產研究所,廣東廣州,510300)

降低半干即食蝦仁水分活度的方法＊

郝淑賢,黃卉,刁石強,李來好,楊賢慶,石紅,岑劍偉,馬海霞

(中國水產科學研究院南海水產研究所,廣東廣州,510300)

對水分活度的有效控制是提高半干蝦仁產品保藏性能的重要因素。采用Box-Benhnken中心組合試驗設計及響應面分析法,優化丙三醇、海藻糖及檸檬酸降低半干蝦仁水分活度的組合。結果表明:降低半干蝦仁水分活度的適宜配方為:丙三醇1.8%,海藻糖5.2%,檸檬酸0.2%,由此配方得到的半干蝦仁水分活度為0.885。

蝦仁,半干,響應面,水分活度

南美白對蝦(L itopenaeus vannam ei)是一種營養豐富、汁鮮肉嫩的對蝦產品,其蛋白質、氨基酸、維生素等含量都很高[1-2]。由于南美白對蝦具有生長迅速、出肉率高、對飼料蛋白質需求量低、離水存活時間長、抗病能力強、適于高密度養殖及對鹽度的適應能力強等特點,該品種在中國沿海地區進行了大面積養殖推廣[3],是目前世界上三大養殖對蝦中單產最高的蝦種,目前已成為中國重要的蝦類養殖品種。據統計,2006年中國養殖量大約為124×104t,其產量在三大對蝦中居第一位[4]。與南美白對蝦養殖業相比,中國對蝦深加工進程相對較慢,蝦類的加工仍處于初級階段,產品種類少,而且加工量不大,這大大制約了中國對蝦養殖業的進一步發展。水產加工薄弱的環節已成為制約中國水產養殖業發展的瓶頸,因而必須加大力度去探索新的加工工藝和新的加工產品。

響應面分析法(response surface methodology,RS M)是利用合理的設計得到相應研究數據,采用多元逐步回歸方差擬合因素與響應值之間的函數關系,通過回歸方程分析尋找最佳工藝條件,解決多變量問題的一種統計方法[5]。RS M的優點是以較簡便快捷的方式評價各工藝因素與響應值之間的關系并預測最佳加工工藝條件,已經廣泛應用在諸多工藝過程優化控制領域[6]。

傳統蝦干產品為達到長期保藏的目的往往以降低產品水分含量為主要目標,生產的產品質地干硬,咀嚼性差,不便食用。因此,尋求有效的降低干蝦制品水分活度的方法,維持半干蝦制品一定的含水量,對提高產品品質,延長產品保藏期具有重要的意義。本研究以提高半干蝦仁水分活度為響應值,采用響應面設計法優化降低產品水分活度的適宜配方,以制備出低水分活度,口感性能好的半干高水分蝦仁產品。

1 材料

1.1 原料

鮮活南美白對蝦,購于廣州華潤萬家(廣州)有限公司,其質量附合NY 5058-2006無公害食品-海水蝦的規定[7]。

1.2 試劑

丙三醇、檸檬酸、海藻糖,均為市售食品級。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

原料→前處理(去頭、去殼、去腸腺)→清洗→蒸煮→調味→干制→殺菌→包裝→冷藏

1.3.2 水分活度測定

參考吳燕工等人[8]的方法,取剪碎的蝦肉約5.0 g,置于樣品盒中,用水分活度測定儀測定樣品水分活度。

1.3.3 響應面法優化設計

前期研究表明,對半干蝦仁產品水分活度影響較大的因素是丙三醇、海藻糖和檸檬酸,因此針對這3個因素進行優化,選用三因子的Box-Behnken擬合二階響應面三水平設計,以丙三醇(X1)、海藻糖(X2)、檸檬酸(X3)3個因素為自變量,以水分活度(Y)為響應值,因素取值見表1。

表1 實驗因素水平表

1.3.4 統計分析方法

采用SAS 9.0軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 實驗方案與實驗結果

本實驗根據前期研究,選用三因子的Box-Behnken擬合二階響應面三水平設計,共有15個實驗點,其中12個為分析因子,3個為零點,水分活度為響應值。實驗方案及實驗結果如表2所示。

表2 實驗方案及實驗結果

2.2 擬合回歸模型

對表2試驗數據采用SAS軟件進行二次回歸分析,得到半干蝦仁水分活度(Y)對丙三醇(X1)、海藻糖(X2)、檸檬酸(X3)的回歸模型方程:

由表3可知,模型一次項、二次項及總模型的“Pr>F”均<0.01,說明一次項、二次項及總回歸模型與響應值之間的相關性極顯著;交互項的“Pr>F”>0.05,說明交互項與響應值之間的相關性不顯著;離回歸偏差只有0.005085,說明方程擬合度好;總模型的決定系數(R-Square值)為0.9829,表明該模型理論上可以反映響應值的97.20%。Y的變異系數CV為0.5533,總體上講,表3和表4的結果表明該模型的擬合度好。

表3 回歸方程方差分析表

表4 模型可信度分析

2.3 因子分析

回歸方程中各因素對指標水分活度的影響程度大小可由因子分析法來估計。其F值及F值檢驗見表5。

表5 回歸方程各因素F值及F值檢驗

由表5可以看出,在丙三醇、海藻糖和檸檬酸三因素中,丙三醇對半干蝦仁水分活度的影響最大,其次是檸檬酸,海藻糖含量的影響最小。

2.4 響應曲面分析

根據上述數學模型做出響應曲面圖和等值線圖,結果如圖1～圖3所示。從圖1～圖3中可以直觀了解各因素對水分活度的影響以及各因素之間的交互作用。

由圖1可以看出,在選定的條件范圍內,水分活度較低值落在兩坐標編碼值的中間偏上區域。在海藻糖濃度變化范圍內,丙三醇濃度偏低或偏高,半干蝦仁的水分活度都升高;在合適的丙三醇濃度下,隨海藻糖濃度增加,半干蝦仁的水分活度下降。由圖2可知,響應值水分活度Y隨其中2個因素的水平改變而變化的趨勢及優化點與圖1類似,有一個水分活度較低的區域。當達到最優點后,各因素水平無論是增加或減少,響應值Y均升高。表3與上述圖1、圖2略有不同,水分活度較低值落在兩坐標編碼值的右上區域,響應值水分活度Y隨各因素增加而降低。

圖1 丙三醇與海藻糖含量對水分活度影響的響應曲面和等值線

圖2 丙三醇與檸檬酸含量對水分活度影響的響應曲面和等值線

圖3 海藻糖與檸檬酸含量對水分活度影響的響應曲面和等值線

2.5 確定最優值及驗證實驗

利用SAS軟件分析能夠求出響應面的穩定點并判斷它是最大點、最小點還是馬鞍形點。由試驗數據的規范分析可知,響應面的穩定點是最小值,編碼值及未編碼值(真實值)如表6所示。

表6 實驗數據典型分析及對應真實值

利用SAS軟件分析得到X1、X2、X3的代碼值分別為-0.23407、0.614044、0.687742,經換算得出相應的實際值為丙三醇濃度X1為1.765934%,海藻糖濃度X2為5.228088%,檸檬酸濃度X3為0.237548%,此時半干蝦仁水分活度的理論值為0.881902。為檢驗響應曲面法所得結果的可靠性,采用上述優化的配方,考慮到實際操作的情況,將配方參數修正為丙三醇濃度X1為1.8%,海藻糖濃度X2為5.2%,檸檬酸濃度X3為0.2%,實際得到的蝦仁水分活度為0.885。實驗值與理論值的相對誤差為0.35%,與預測結果在α=0.05水平無顯著性差異,證明該模型得出的降低半干蝦仁水分活度的配方參數是可行的。

3 討論

食品所含的水分有結合水分和游離(或自由)水分,但只有游離水分才能被微生物、酶和化學反應所觸及,此即為有效水分,用水分活度進行估量,因而水分活度與水分含量是2個不同的概念[9]。一般水分活度<0.69時,貯存更加安全,但蝦肉干制到水分活度<0.69時,水分含量已降至15%以下,得到的產品干硬,其食用價值已大大降低,伍玉潔等[10]通過研究發現當水分活度控制在0.86～0.90時,常溫保藏的南美白對蝦干制產品在口感及微生物指標等方面可取得較好的平衡。本研究由響應面優化得到的降低半干蝦仁水分活度的最佳組合為:丙三醇濃度1.8%,海藻糖濃度5.2%,檸檬酸濃度0.2%,所得產品水分活度為0.89。

根據羅海波等[11-12]人的研究報道表明,檸檬酸、丙二醇、丙三醇及復合磷酸鹽等保水劑都具有較好的降低水產品水分活度的效果。劉金福等[13]人通過研究證實丙三醇可以明顯降低雞肉制品的水分活度,可能是由于肉中的脂肪和蛋白質含量高,易與丙三醇和水結合,使水分結合更牢固。有大量研究報道表磷酸鹽等保水劑具有調節pH值、乳化、緩沖和螯合金屬離子等功能,從而來提高肉制品肌球蛋白凝膠的保水性[14-15],海藻糖作為一種新型保水劑在有肉制品中的應用也越來越廣泛。本研究表明,檸檬酸、丙三醇海藻糖均在一定范圍內可降低蝦仁制品的水分活度,但三者對水分活度影響的協同作用效果不明顯。檸檬酸、丙三醇水分活度降低劑對半干即食蝦仁水分活度的影響效果為:丙三醇對半干蝦仁水分活度的影響最大,其次是檸檬酸,海藻糖含量的影響最小。

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ABSTRACTThe method to reduce water activity of medium-dried shrimp products was optimized with Box-Benhnken design and response surface methodology.The effects of glycerol,fucose and citric acid on water activity of dried shr impswere discussed by analyzingwater activity.The results showed thatwater activity o was0.885 after treated with 1.8%glycerol,5.2%fucose and 0.2%citric acid.

Key wordsprawn flesh,medium-dried,response surface method,activitywater

Opt im iz the Processing of ReducingWater Activity in M edium-dried Shr imp Products

Hao Shu-xian,Huang Hui,Diao Shi-qiang LiLai-hao,Yang Xian-qing,Shi Hong,Cen Jian-wei,Ma Hai-xia
(South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Guangzhou 510300,China)

碩士研究生。

＊國家科技支撐計劃項目(No.2008BAD94B02)

2009-11-27,改回日期:2010-04-08