碗裝小米海參粥的研究與開發(fā)

王成祥，劉炎橋，苑 鵬，王 雪，劉士偉，劉 杰，范光森，段盛林，*

（1.同福碗粥股份有限公司，河北石家莊052160；2.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京100015）

碗裝小米海參粥的研究與開發(fā)

王成祥1，劉炎橋2，苑 鵬2，王 雪2，劉士偉2，劉 杰2，范光森2，段盛林2，*

（1.同福碗粥股份有限公司，河北石家莊052160；2.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京100015）

以小米和海參為主要原料研究和開發(fā)小米海參碗粥。首先通過正交實驗優(yōu)化原料配比及穩(wěn)定劑用量，發(fā)現(xiàn)在糯米與小米比例為6∶12，改性淀粉添加量為15‰，魔芋膠用量為3.5‰時，能解決碗粥中的析水問題；然后從五種淡干海參（遼參、韓參、關(guān)西參、關(guān)中參和青參）品種中，篩選出最適合用于小米海參碗粥中的品種-淡干遼參。通過響應(yīng)面實驗優(yōu)化了海參處理工藝及殺菌條件，發(fā)現(xiàn)遼參在4℃下用純凈水泡發(fā)24h，碗粥在121℃殺菌24min的條件下，小米海參碗粥中的海參可在較長時間（大于5個月）保持良好的口感。

海參，碗粥，淀粉老化，析水

碗粥作為市場上近年來新興的罐頭產(chǎn)品，采用高阻隔、耐高溫塑料碗作為包裝材料，已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)氖袌鲆?guī)模。但碗粥產(chǎn)品在儲藏過程中容易出現(xiàn)析水現(xiàn)象，這降低了產(chǎn)品品質(zhì)，給廠家造成了一定的經(jīng)濟損失。碗粥產(chǎn)品中通常都含有大量的淀粉，而淀粉在儲藏過程中會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，即淀粉分子鏈間氫鍵不斷締合而產(chǎn)生的硬化現(xiàn)象［1］。研究表明淀粉老化是碗粥析水的主要原因。本實驗中通過選用直鏈淀粉含量較低的小米品種—復(fù)1小米，增加支鏈淀粉含量及產(chǎn)品體系的粘稠度［2-3］，以解決析水問題。

海參營養(yǎng)豐富，干海參中含有80%以上的蛋白質(zhì)，并且還有海參皂甙和粘多糖等活性物質(zhì)［4］。已證實海參黏多糖具有抗凝血、抗血栓、免疫調(diào)節(jié)、抑制腫瘤新生血管的形成等作用，如目前研究較多的海參硫酸軟骨素［5］。海參在加工過程中經(jīng)過高溫處理后容易造成膠原蛋白變性、組織軟化和肌肉纖維小片化［6-7］。海參體壁是海參主要的食用或藥用部位，主要構(gòu)成為上皮組織和真皮結(jié)締組織，刺參真皮結(jié)締組織的細胞間充填著膠原等成分和蛋白聚糖［8-9］，膠原蛋白是由細胞合成的一種生物高分子，是膠原纖維的基本單位，對刺參體壁起著很重要的支撐作用［10］。研究發(fā)現(xiàn)，海參的很多加工特性都與體壁膠原蛋白密不可分，其膠原蛋白的變化又與貨架壽命密切相關(guān)［11］。綜合文獻資料，控制海參在加工過程的受熱量（溫度、時間）是解決海參在常溫下口感下降的重要方法［12］。因此，本文主要從海參處理及殺菌條件入手研究保持小米海參粥中海參品質(zhì)的條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

復(fù)1小米 河北省谷子研究所選育；長糯米、瘦肉餡、President淡味黃油 購于超市；干海參 購于大連興華水產(chǎn)公司；改性淀粉 國民淀粉提供；魔芋膠購于湖北強森魔芋科技有限公司；脂肪酶20000L（20000LU-MM/g）、蛋白酶500MG（1000LAPU/g） 諾維信公司；其他添加劑 均為食品級。

BC-272S型冰柜 海爾集團；全自動打漿機 九陽股份有限公司；PIB03型電磁爐 上海奔騰電器有限公司；SHA-B型水浴恒溫振蕩器 金達儀器制造廠；BL-75G型滅菌鍋 上海博迅；GSP-9080MBE型恒溫箱 上海博訊；殺菌釜 工廠自有臥式殺菌釜。

1.2 實驗方法

1.2.1 小米海參碗粥的制作流程 海參泡發(fā)→清理→放入塑料碗中→放入糧食（小米和糯米）→加滿糖液→封口殺菌→降溫→保藏（37℃保溫）。

1.2.2 海參的處理

1.2.2.1 海參的泡發(fā) 將盛有150m L純凈水的燒杯加蓋，放入4℃冰柜中，燒杯中的水溫達到4℃后，將干海參加入燒杯中，浸泡一定時間（具體時間見1.2.6）。

1.2.2.2 海參的清理 將泡發(fā)好的海參取出后，從腹部剖開，去除嘴部石灰質(zhì)，清洗干凈。

1.2.3 豬肉高湯的制備 將150g瘦肉餡（含少量肥肉），加3倍水量（450g）后一并倒入不銹鋼盆內(nèi)，加熱到沸騰，保溫5min后用打漿機打漿，補足加熱損失的水分，隨后將肉漿冷卻至50℃；稱取9g黃油，加熱熔化后將其加入肉漿中混勻，再加入0.6g脂肪酶，攪拌均勻后將混合物裝入1L三角瓶中并封口，置于50℃保溫3h，轉(zhuǎn)速為150r/min；脂肪酶解結(jié)束后再加入0.6g蛋白酶，繼續(xù)在水浴搖床中50℃保溫1h；蛋白酶酶解結(jié)束后，加入24g果葡糖漿，攪拌均勻；將酶解后的肉湯分裝到罐頭瓶中，放入滅菌鍋內(nèi)，加熱到110℃，保溫40min，進行美拉德反應(yīng)。

1.2.4 糖液的制備 糖液配料組成：淀粉15‰、木糖醇17%、魔芋膠3‰、自制高湯10%、食鹽2‰、三聚磷酸鈉0.3‰、焦磷酸鈉0.3‰、異抗壞血酸鈉0.3‰、EDTA0.2‰。

將稱好的淀粉、膠體等配料及添加劑混勻后，加入打漿機中，再加入200g豬肉高湯，加水使重量達到2kg，打漿，加熱到85℃。

1.2.5 粥體穩(wěn)定性的單因素實驗和優(yōu)化實驗 單碗粥中糯米與小米總共18g，分別考察糯米與小米比例（0∶18、3∶15、6∶12、9∶9、12∶6）、淀粉添加量（9‰、12‰、15‰、18‰、21‰）、魔芋膠添加量（1‰、2‰、3‰、4‰、5‰）、卡拉膠添加量（1‰、2‰、3‰、4‰、5‰）、果膠添加量（1‰、2‰、3‰、4‰、5‰）對粥體穩(wěn)定性的影響。在單因素實驗的基礎(chǔ)上，采用三因素三水平對粥體配方進行正交優(yōu)化實驗，具體實驗因素及水平見表1。此階段實驗選用遼參，海參泡發(fā)時間16h，罐頭殺菌溫度121℃，殺菌時間30min。

表1 粥體配方正交優(yōu)化實驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal optimization test for porridge's formula

1.2.6 海參品種的選擇、海參泡發(fā)、殺菌溫度及殺菌時間的單因素實驗和響應(yīng)面優(yōu)化實驗 在泡發(fā)溫度4℃、泡發(fā)時間16h、殺菌溫度121℃、殺菌時間20m in條件下，考察海參品種（遼參、韓參、關(guān)西參、關(guān)中參和青參）對口感的影響；在確定海參品種的基礎(chǔ)上，在泡發(fā)溫度4℃、殺菌溫度121℃、殺菌時間20m in條件下，考察泡發(fā)時間（12、16、20、24、28、32h）對海參口感的影響；在泡發(fā)溫度4℃、泡發(fā)時間16h、海參品種遼參、殺菌時間20m in的條件下，考察殺菌溫度（121、123、125、127、129℃）對海參口感的影響；在泡發(fā)溫度4℃、泡發(fā)時間16h、殺菌溫度121℃、海參品種（遼參）條件下，研究殺菌時間（15、20、25、30、35、40m in）對海參口感的影響。在單因素的基礎(chǔ)上，采用Box-Benhnken設(shè)計原理，在三因素三水平上對海參加工工藝進行優(yōu)化，具體實驗因素及水平見表2。

表2 響應(yīng)面優(yōu)化實驗因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface optimization test

1.2.7 小米海參粥碗粥的感官評價 小米海參粥罐頭在37℃恒溫箱中保溫21d后，由10位有感官評定經(jīng)驗工作人員組成評定小組進行感官評價。

1.2.7.1 粥體的評價 從粥體表面的析水情況（0～5分）和粥體的口感（1～5分）對粥體進行評分，將兩項評分相加，相對應(yīng)分?jǐn)?shù)為0～10分，具體見表3。

表3 粥體評分表Table 3 Score table of porridge condition

1.2.7.2 海參的評價 從硬度（0～4分）、彈性（0～3分）和咀嚼度（0~3分）3個方面對海參口感進行評分。將三項評分相加，相對應(yīng)分?jǐn)?shù)為0~10分。

表4 海參口感評分表Table 4 Score table of sea cucumber'smouth feel

2 結(jié)果與分析

2.1 粥體配方單因素實驗

2.1.1 糯米與小米比例對粥體的影響 糖液中魔芋膠添加量為3‰、淀粉添加量為15‰時，研究糯米與小米比例對粥體感官的影響，結(jié)果見圖1。隨著糯米比例的提高，粥體越來越穩(wěn)定；糯米與小米比例為0∶18、3∶15時，粥體表面出現(xiàn)析水；隨著糯米比例繼續(xù)提高后，粥體粘稠度逐漸上升，沒有出現(xiàn)析水現(xiàn)象。

圖1 糯米與小米比例對粥體的影響Fig.1 Influence of glutinous rice andmillet ratio on porridge's texture and stabilization

2.1.2 魔芋膠添加量對粥體的影響 粥中糯米與小米比例為6∶12、淀粉添加量為15‰時，研究魔芋膠添加量對粥體的影響，結(jié)果見圖2。當(dāng)魔芋膠添加量為1‰和2‰時，粥表面出現(xiàn)析水現(xiàn)象；隨著魔芋膠比例繼續(xù)提高，粥體粘稠度逐漸上升，當(dāng)魔芋膠添加量超過3‰，粥體沒有出現(xiàn)析水現(xiàn)象。但隨著魔芋膠添加量的增加，粥體粘稠，口感下降，因此以3‰的魔芋膠添加量為最好。

圖2 魔芋膠添加量對粥體的影響Fig.2 Influence of konjak gum percentage on porridge's texture and stabilization

2.1.3 卡拉膠添加量對粥體的影響 粥中糯米小米比例為6∶12、淀粉添加量為15‰時，研究卡拉膠添加量對粥體的影響，結(jié)果表明：在卡拉膠添加量為1‰、2‰和3‰時，粥表面均出現(xiàn)析水現(xiàn)象，卡拉膠比例增加到4‰和5‰后，粥體表面沒有析水，但是粥體呈果凍狀，口感很差，所以在后續(xù)的實驗中，不予考慮在海參小米粥中添加卡拉膠。

2.1.4 果膠添加量對粥體的影響 粥中糯米與小米比例為6∶12、淀粉添加量為15‰時，研究果膠添加量對粥體的影響，實驗結(jié)果表明：不同果膠添加量的粥體都出現(xiàn)了析水。所以在后續(xù)的實驗中，不予考慮在海參小米粥中添加果膠。

2.1.5 淀粉添加量對粥體的影響 粥中糯米小米比例為6∶12、魔芋膠添加量為3‰時，研究淀粉添加量對粥體口感和穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見圖3。隨著淀粉添加量增加，粥體逐漸穩(wěn)定。當(dāng)?shù)矸厶砑恿繛?‰和12‰時，粥體表面均有輕微析水；而15‰、18‰和21‰添加量時都沒有析水。

圖3 淀粉添加量對粥體的影響Fig.3 Influence ofmodified starch percentage on porridge's texture and stabilization

2.2 粥體配方正交實驗

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選擇糯米與小米比例、魔芋膠添加量和淀粉添加量三個因素設(shè)計正交實驗，結(jié)果見表5，通過極差分析發(fā)現(xiàn)影響小米海參粥口感及穩(wěn)定性的主次因素為A＞B＞C，通過方差分析（表6）發(fā)現(xiàn)因素A（糯米與小米比例）和B（魔芋膠添加量）對小米海參粥的口感和穩(wěn)定性影響顯著（pB＜pA＜0.05），而因素C（淀粉添加量）影響不顯著（pC＞0.05）。

由于因素C（淀粉添加量）影響不顯著，考慮到成本問題，選擇較少添加量，即C1。

通過以上實驗結(jié)果，得出粥體配方的最佳組合為A1B2C1，即糯米與小米比例為6∶12、魔芋膠添加量為3.5‰、淀粉添加量為15‰。在此條件下，實際測得感官評價得分為9.5分。

表5 粥體配方正交實驗結(jié)果表Table 5 Results of orthogonal optimization test for porridge's formula

表6 正交實驗結(jié)果方差分析表Table 6 Analysis of variance table of orthogonal optimization test's results

2.3 影響海參口感的單因素實驗

在后續(xù)的實驗中，物料添加量為糯米與小米比例為6∶12、魔芋膠添加量為3.5‰、淀粉添加量為15‰，在此基礎(chǔ)上進行影響海參口感的單因素實驗。

2.3.1 海參品種對海參口感的影響 不同品種海參對口感的影響結(jié)果見圖4。結(jié)果表明，遼參口感最好；韓參次之；而關(guān)中參、青參和關(guān)西參都失去彈性、口感差，并且關(guān)西參軟爛、溶化，將粥染成黑色。因此后續(xù)實驗以遼參作為原料。

圖4 不同海參品種感官評價得分的比較Fig.4 Comparison of different kind of sea cucumber's sensory evaluation score

2.3.2 泡發(fā)時間對海參口感的影響 泡發(fā)時間對海參口感的影響結(jié)果（圖5）表明，隨著泡發(fā)時間的延長，海參感官評價分?jǐn)?shù)呈逐漸下降趨勢。當(dāng)海參泡發(fā)12h時，口感較好，感官評分最高；泡發(fā)16~24h時，海參口感相比12h時稍差，但差別不明顯，繼續(xù)增加泡發(fā)時間，海參口感下降比較明顯。同時考慮到由于海參泡發(fā)12h時，用刀難以從腹部剖開，導(dǎo)致海參體內(nèi)石灰嘴及泥沙難以去除干凈。故選擇16、20、24h作為優(yōu)化實驗的三個水平。

圖5 泡發(fā)時間對海參口感的影響Fig.5 Influence of immersion time on sea cucumber's texture

2.3.3 罐頭殺菌溫度對海參口感的影響 殺菌溫度對海參口感的影響結(jié)果（圖6）表明，121℃時，海參口感最好；在127℃和129℃條件下，海參的口感急劇下降。所以選擇殺菌溫度121、123、125℃作為優(yōu)化條件。

2.3.4 殺菌時間對海參口感的影響 殺菌時間對海參口感的影響結(jié)果見圖7，在海參小米粥的儲藏過程中，殺菌時間15min的樣品出現(xiàn)脹罐現(xiàn)象，說明殺菌強度難以保證商業(yè)無菌；殺菌時間35min和40min的樣品中，海參口感已經(jīng)很軟。所以選用20、25、30m in作為優(yōu)化實驗的條件。

2.4 響應(yīng)面實驗

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，以海參泡發(fā)時間、碗粥殺菌溫度和殺菌時間為自變量，以海參的感官評價得分為響應(yīng)值，響應(yīng)面實驗結(jié)果見表7。利用軟件對實驗數(shù)據(jù)進行回歸擬合分析得到的感官評價得分（Y）的回歸方程：

圖6 殺菌溫度對海參口感的影響Fig.6 Influence of sterilization temperature on sea cucumber's texture

圖7 殺菌時間對海參感官評分的影響Fig.7 Influence of sterilization time on sea cucumber's texture

表7 Box-Behnken實驗設(shè)計與結(jié)果Table 7 Box-Behnken test's design and results

利用Design Expert軟件進行ANOVA分析，分析結(jié)果見表8、表9。由響應(yīng)面的方差分析可知，模型的p值小于0.05，意味著此二次模型是顯著的，即模型建立成功；說明使用該方程模擬真實的三因素三水平的分析是可行的。得出回歸方程的各因變量和全體自變量之間的復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.9706，說明響應(yīng)值（感官評價得分）的變化有97.06%來源于所選變量，因此回歸方程能較好地描述各因素與響應(yīng)值之間的真實關(guān)系，可以利用該回歸方程確定最佳殺菌條件。一般來說，信噪比大于4時模型可信，實驗測得信噪比為22.9264，遠大于4，進一步說明模型可靠。因素A、B和AB對感官評價的影響顯著；因素C、AC和BC對感官評價的影響不顯著，說明回歸方程不是簡單的線性關(guān)系。

表8 響應(yīng)面二次模型的方差分析表Table 8 Analysis of variance table of response surface's quadraticmodel

表9 模型的可信度分析Table 9 Reliability analysis ofmodel

2.5 響應(yīng)因子的水平選擇

對回歸模型進行分析，計算最大值的穩(wěn)定點及對應(yīng)的因素水平。最佳的加工工藝為：殺菌溫度121.0℃，殺菌時間20.06m in，海參泡發(fā)時間23.89h，在此條件下，理論感官評價為分9.50。

考慮到罐頭生產(chǎn)中的食品安全因素，將殺菌時間設(shè)計為24m in，通過增加殺菌時間，減少產(chǎn)品變質(zhì)的可能性。將B=24，輸入Design-Expert軟件進行求解，得到極值點為：A=121，C=24，方程最大值為8.88，即殺菌溫度121.0℃，殺菌時間24.0m in，海參泡發(fā)時間24.0h，在此條件下，理論感官評價為分8.88。

在糯米與小米比例為6∶12，改性淀粉添加量為15‰，魔芋膠用量為3.5‰，選用遼參在4℃下用純凈水泡發(fā)24h，碗粥在121℃殺菌24m in的條件下進行生產(chǎn)的樣品，能較好地控制粥罐頭中由于淀粉老化導(dǎo)致的產(chǎn)品析水問題；并且海參在制成罐頭后，能使海參較長時間（大于5個月）保持較好的口感，實際的感觀評價得分為8.8分。

3 結(jié)論

通過單因素及正交實驗，確定了海參小粥碗粥中的糧食配比和穩(wěn)定劑用量，以及海參的泡發(fā)時間、殺菌溫度和殺菌時間，即確定了糯米與小米比例為6∶12，改性淀粉添加量為15‰，魔芋膠用量為3.5‰，海參品種為遼參，泡發(fā)時間為24h，碗粥殺菌溫度為121℃，殺菌時間為24min。在此條件下生產(chǎn)的碗粥，能較好地控制碗粥中由于淀粉老化導(dǎo)致的產(chǎn)品析水問題；并且海參在制成罐頭后，能使海參較長時間（大于5個月）保持較好的口感，實際的感觀評價得分為8.8分。

［1］孟祥艷.淀粉老化機理及影響因素的研究［J］.食品工程，2007（2）：60-63.

［2］孫翠霞，郭曉冬，李穎，等.不同品種小米淀粉品質(zhì)特性研究［J］.糧食與油脂，2012（5）：10-13.

［3］Zhu F.Structure，physicochemical properties，and uses of millet starch［J］.Food Research International，2014，64：200-211.

［4］馬天舒，葛迎春.海參活性物質(zhì)的藥理研究進展［J］.特產(chǎn)研究，2003（1）：57-61.

［5］Myron P，Siddiquee S.Fucosylated chondroitin sulfate diversity in sea cucumbers：A review［J］.Carbohydrate Polymers，2014，112：173-178.

［6］徐杰.海參腦苷脂的分離純化、結(jié)構(gòu)分析及其生物活性研究［D］.青島：中國海洋大學(xué)，2011.

［7］Yu L，Ge L，Xue C，et al.Structural study of fucoidan from sea cucumber Acaudina molpadioides：A fucoidan containing novel tetrafucose repeating unit［J］.Food Chemistry，2014，142：197-200.

［8］湯志旭，薛冬梅，徐鳳香，等.即食海參質(zhì)構(gòu)及流變學(xué)特征的研究［J］.食品工業(yè)科技，2007（10）：57-60.

［9］肖楓，曾名勇，董士遠，等.海參膠原蛋白的研究進展［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2005（6）：39-41.

［10］張春云，王印庚，榮小軍，等.國內(nèi)外海參自然資源、養(yǎng)殖狀況及存在問題［J］.海洋水產(chǎn)研究，2004（3）：89-97.

［11］姜丹，董秀萍，朱蓓薇，等.海參體壁明膠的提取及性質(zhì)研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2009（3）：183-186.

［12］肖和蘭，孫素琴，周群，等.溫度對膠原蛋白結(jié)構(gòu)影響的二維紅外相關(guān)光譜的研究［J］.原子與分子物理學(xué)報，2003（2）：211-218.

Research and development of millet holothurians porridge in plastic bowl

WANG Cheng-xiang1，LIU Yan-qiao2，YUAN Peng2，WANG Xue2，LIU Shi-wei2，LIU Jie2，F(xiàn)AN Guang-sen2，DUAN Sheng-lin2，*
（1.Tongfu Porridge Food Co.，Ltd.，Shijiazhuang 052160，China；2.China National Research Institute of Food and Fermentation Industries，Beijing 100015，China）

In this paper，millet and sea cucumber were used as the main raw material.Optimal conditions of millet sea cucumber bow l porridge were studied.By op timizing the ratio of raw material and stabilizer through orthogonal experiment，the water separating problem could be solved.The results showed that:The ratio of glutinous rice and millet was 6∶12，the added percentage of modified starch and konjak gum were 15‰ and 3.5‰，respectively.Liao sea cucumber was selected as the best ingredient for the m illet sea cucumber bow l porridge out of 5 kinds of sea cucumber（Liao sea cucumber，Korea sea cucumber，Northwest sea cucumber，Northeast sea cucumber and Green sea cucumber）.The treatment process and sterilized condition were optimized by response surface testing.It was found that:The sea cucumber was immersed in the pure water for 24hours，and the bow l porridge was sterilized at 121℃for 24m in could achieve commercial sterilization and maintain a good texture（＞5 months）.

sea cucumber；bow lporridge；starch aging；water separating

TS201.1

B

1002-0306（2015）08-0257-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.045

2014－05－12

王成祥（1974-），男，工程師，研究方向：食品科學(xué)與工程。

*通訊作者：段盛林（1968-），男，碩士研究生，教授級高級工程師，研究方向：食品科學(xué)。