正交試驗優化青蝦仁保水關鍵工藝

福建坤興海洋股份有限公司 福建福州 353000

青蝦，亦稱河蝦，學名日本沼蝦(Macrobranchium nipponese)[1]，屬于節肢動物門、甲殼綱、十足目、長臂蝦科、沼澤屬[2]，是我國淡水水域分布廣、產量大、經濟價值與營養價值較高的蝦類之一，也是我國著名淡水養殖蝦[3]。河蝦既有鮮活銷售，也有進行加工處理，加工品主要以冷凍產品為主，包括凍蝦、凍蝦仁、凍炸蝦和單凍煮蝦等[4～13]。

青蝦仁是指選用活青蝦為原料，用清水洗凈蝦體，去除蝦頭、蝦尾和蝦殼后剩下的純蝦肉。由于蝦肉水分含量高，營養很豐富，特別適宜腐敗微生物的生長繁殖，在常溫下蝦肉易腐敗變質，因此蝦仁常作為冷凍產品在-18℃以下貯藏、運輸和銷售[14，15]。青蝦仁在冷凍貯藏過程中因蝦肉蛋白質容易發生變性，隨著貯藏時間的延長，青蝦仁保持水分能力降低，當解凍和加熱時汁液流失增多，導致青蝦仁失重，且肉質變硬、易碎，口感變粗糙，外觀色澤變暗，進而品質降低[16]。因此，降低冷凍青蝦仁在解凍和水煮過程中的汁液流失，提高蝦仁食用品質是冷凍青蝦仁加工中的關鍵工序，而青蝦仁保水工序與此密切相關。

磷酸鹽作為品質改良劑被廣泛應用于肉品加工的各個領域，對肉品品質的改良起著重要的作用[17，18]。在肉品中加入磷酸鹽時，能提高肉的持水能力，讓制品在加工和烹飪過程中仍能保持其天然水分、減少營養成分的損失，保證了制品的脆嫩度，提高產品得率[19～22]。但由于磷酸鹽易水解，導致保水效果降低，因此一些不法生產商常常過量添加磷酸鹽以提高產品保水性能。然而過量使用磷酸鹽類品質改良劑不僅會產生令人不愉快的金屬澀味，導致產品風味惡化并且組織結構變粗糙，而且長期過量攝入會影響機體的鈣磷平衡，對人體健康帶來不利影響[23]。因此，無磷保水劑的研究開發與生產應用具有極其重要的意義。國內外對無磷保水劑的應用已有報道，但對無磷保水劑應用的關鍵工藝參數尤其是無磷保水劑在青蝦仁中的具體生產加工應用工藝參數鮮有報道。

本文以青蝦仁為原料，研究無磷保水劑對其增重保水效果，采用正交試驗優化其保水浸泡工藝參數，以期為冷凍水產加工廠家提供指導與借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

青蝦仁：福建坤興海洋股份有限公司提供。

無磷保水劑：江蘇海之瑞食品科技有限公司。

食鹽：福建省鹽業有限責任公司福州分公司。

1.2 主要儀器設備

重量分級機，青島愛克森機械有限公司；

BS-3000A電子天平，上海友聲衡器有限公司；

YP601N電子天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司。

1.3 研究內容與方法

1.3.1 青蝦仁保水浸泡工藝流程與操作要點

1.3.1.1 工藝流程

原料驗收→清洗→分級→去頭去殼去腸線→浸泡保水→挑選、清洗→品檢→速凍→渡冰衣→品檢→內包裝→過金探→裝箱→入庫凍藏→出庫。

1.3.1.2 操作要點

(1)原料驗收。驗收原料時首先需觀察蝦的清潔度、新鮮度。要求蝦體完整，體表紋理清晰有光澤，外觀色澤青色，肉質有彈性，藥物殘留符合標準要求。

(2)清洗。采用氣泡清洗裝置清洗蝦體，去除依附其上的雜質及臟物。要控制好水溫，以免蝦肉質變色。清洗干凈的蝦用食品級消毒水適當浸泡消毒后再次用冰水清洗干凈。

(3)分級。采用重量自動分級設備對清洗除雜后的青蝦進行大小規格分級。本文中試驗對象選用重量規格為80/100的青蝦(500g青蝦仁中有80～100只)。

(4)去頭去殼去腸線。采用蝦去頭去殼設備去除蝦的頭部和外殼，并采用人工抽腸的方式，挑除蝦仁的腸線。

(5)浸泡保水，根據無磷保水劑配方調配浸泡液，按照最佳的浸泡保水工藝參數對青蝦仁進行浸泡保水，要求浸泡液的溫度控制在3～8℃之間，浸泡時間為2.5～3h，每30min攪拌一次，青蝦仁與浸泡液的重量比為1∶1.5(W/W)。

(6)挑選、清洗。浸泡保水后的青蝦仁進行挑選，去除個體不完整或鮮度不佳的青蝦仁后，對其用冰水再次進行漂洗，確保青蝦仁干凈清潔。

(7)速凍。二次清洗后的青蝦仁及時送入IQF雙螺旋單體速凍機進行速凍或擺盤后放入平板速凍庫進行急凍，速凍機的溫度在-35℃及以下，凍結后產品的中心溫度在-18℃及以下。

(8)渡冰衣。速凍后的青蝦仁，根據客戶需求選擇是否進行渡冰衣和渡冰衣量。渡冰衣時，將青蝦仁浸入冰水中渡上一層冰衣，冰水的溫度控制在0～5℃之間。

(9)品檢、內包裝。渡冰衣的青蝦仁通過品檢去除不良品，然后按產品包裝規格計量包裝，封口要平整、嚴實，生產日期要打印清晰、正確。

(10)過金探。每袋產品逐袋過金屬探測器，剔除有金屬異物存在的不良品。

(11)裝箱入庫冷藏與出庫。按照規格裝箱，箱子信息需明確，裝好后整板入庫凍藏。根據客戶訂單量出貨，要求出庫及時，數據準確無誤。

1.3.2 單因素試驗

以分級清洗后重量規格為80/100(500g青蝦仁中有80～100只)的青蝦仁為對象，研究無磷保水劑用量、浸泡保水時間、食用鹽用量及料液質量比對青蝦仁保水性能的影響，優化青蝦仁保水浸泡工藝參數，以達到提高青蝦仁保水抗凍性能和出品率的目的。

1.3.3 青蝦仁浸泡保水生產工藝參數優化試驗

在單因素試驗的基礎上，以無磷保水劑用量、保水浸泡時間、食用鹽用量及料液質量比為影響因子，以青蝦仁浸泡增重率和蒸煮損失率為指標，采用L9(34)正交表進行四因素雙指標正交試驗設計，優化青蝦仁浸泡保水生產的關鍵工藝參數。正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 青蝦仁浸泡保水正交試驗L9(34)因素水平表

1.4 測定指標與方法

浸泡增重率的測定：準確稱重樣品，分別按照不同浸泡條件進行保水浸泡，將浸泡好的青蝦仁取出瀝干，15min后準確稱重[24]。計算出樣品的浸泡增重率，每次取樣設10個平行，結果取平均值。

浸泡增重率的計算公式：

浸泡增重率=[(浸泡后重量-浸泡前重量)/浸泡前重量]×100%

1.5 統計分析

試驗數據采用DPS數據處理系統和Microsoft Excel 2007軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 青蝦仁浸泡保水處理方法

青蝦仁按照不同的料液質量比例(1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3)向浸泡槽中添加不同濃度的無磷保水劑(0%、1%、2%、3%、4%)和不同用量的食用鹽(0%、0.5%、1%、1.5%、2%)，攪拌混合均勻后置于冷藏庫(0～4℃)中浸泡不同的時間(1、2、3、4、5h)，并且每隔30min沿著同一方向輕輕攪拌一次。

2.2 單因素試驗

采取單因素變動，其他因素設定在中間值進行平行試驗，經過多次反復試驗得出各影響因素的最佳值，并在此范圍內，青蝦仁的浸泡增重率最大。

青蝦仁浸泡保水工藝參數條件見表2。試驗以青蝦仁浸泡增重率作為評價指標，確定青蝦仁無磷保水劑保溫浸泡工藝最佳的工藝參數。

表2 青蝦仁浸泡保水工藝參數

2.2.1 無磷保水劑用量對青蝦仁增重保水性的影響

無磷保水劑用量對青蝦仁增重保水品質的影響見圖1。從圖1中可以看出，隨著無磷保水劑用量的增加，青蝦仁浸泡增重率呈現先增加后略降低的趨勢。當無磷保水劑用量為2%時，浸泡增重率達到15.65%。綜合考慮青蝦仁感官品質和成本因素，選擇無磷保水劑用量為2%左右為宜。

圖1 無磷保水劑用量對青蝦仁保水品質的影響

2.2.2 食用鹽用量對青蝦仁增重保水性的影響

根據圖2可以得知，隨著食用鹽用量的增加，青蝦仁浸泡增重率呈現逐步上升的趨勢，當添加量超過1%時，青蝦仁浸泡增重率隨其濃度增加的變化不明顯。此外，隨著食用鹽用量的增大，青蝦仁咸度會增加。綜合感官風味品質考慮，選擇食用鹽用量在1%～1.5%之間較佳，此時青蝦仁浸泡增重率在15.9%～16.5%之間。

圖2 食用鹽用量對青蝦仁保水品質的影響

2.2.3 保溫浸泡時間對青蝦仁增重保水性的影響

青蝦仁浸泡恒溫在4℃左右，隨著浸泡時間的增加，青蝦仁可吸收更多的水分。從圖3可以看出，隨著保溫浸泡時間的增加，青蝦仁浸泡增重率逐漸增大，原因可能是由于浸泡時間的增加，讓青蝦仁內部吸收的溶質含量增加，使得溶質擴散更加均勻，也間接地提高了青蝦仁肉質的持水能力。當浸泡時間為3h時，青蝦仁浸泡增重率為17.5%。考慮生產成本因素及生產效率問題，選擇青蝦仁保溫浸泡時間在3h左右較為合適。

圖3 保溫浸泡時間對青蝦仁保水品質的影響

2.2.4 料液質量比對青蝦仁增重保水性的影響

不同的料液質量比例，對青蝦仁的保水性能及感官品質影響不顯著。由圖4可以看出，隨著料液質量比例的變化，青蝦仁的浸泡增重率略微增加，這是因為同樣的青蝦仁，浸泡液用量不同時，青蝦仁接觸浸泡液的體表面積存在差異。當料液質量比例為1∶1.5時，青蝦仁浸泡增重率達到17.7%，隨后浸泡液用量再增加，對青蝦仁浸泡增重率的影響不顯著。結合生產實際和成本因素考慮，選定料液質量比為1∶1.5較合適。

圖4 料液質量比對青蝦仁保水品質的影響

2.3 青蝦仁保溫浸泡工藝參數正交試驗結果分析

2.3.1 正交試驗結果極差分析

從表3的R值可知，影響青蝦仁保溫保水浸泡增重率的因素主次順序為B>C>D>A,最佳工藝參數組合為A2B2C2D2，即食用鹽用量為1.0%，保溫浸泡時間為2h，料液質量比為1∶1.5，無磷保水劑用量為1.5%。

表3 青蝦仁保溫浸泡工藝參數最優 組合正交試驗方案與結果

2.3.2 正交試驗結果方差分析

通過方差分析可知，因素B(即食用鹽用量)和因素C(即保溫浸泡時間)對青蝦仁浸泡增重率的影響差異顯著(p<0.05)。

2.3.3 驗證試驗

在試驗得到的最佳工藝參數組合條件下，分別進行放大5倍試驗，重復三次，結果取平均值，得到青蝦仁的浸泡增重率達到21.48%，優于正交試驗9組試驗組合，證明正交試驗得到的優化工藝參數組合是可靠的，具有一定的實用價值。

3 結論

(1)單因素試驗結果表明，在青蝦仁保溫浸泡加工工藝參數中，無磷保水劑用量為2%左右較為合適，食用鹽用量較佳范圍在1%～1.5%之間，保溫浸泡時間在3h左右較為合適，且選定料液質量比為1∶1.5較合適。

(2)正交試驗優化得到青蝦仁保水浸泡關鍵生產工藝參數的最佳組合為：食用鹽用量為1.0%，保溫浸泡時間為3h，料液質量比為1∶1.5，無磷保水劑用量為1.5%。以此最佳工藝參數組合為條件，青蝦仁浸泡增重率可達到21.48%。