魚蛋白膠芒果糕的制備工藝優化及品質分析

孫金夢，涂宗財,2,3，王 輝, ，胡月明

（1.南昌大學，食品科學與技術國家重點實驗室，江西南昌 330047；2.江西師范大學，國家淡水魚加工技術研發分中心，江西南昌 330022；3.江西師范大學，江西省淡水魚高值化利用工程技術研究中心，江西南昌 330022）

近年來，人們對魚類食用和加工量迅速增加，在此中間產生了很多的廢棄物，例如魚皮、魚骨和魚鱗等，這不僅對環境造成了污染，也是一種資源浪費，而使用這些含有大量膠原蛋白的廢棄物來提取魚蛋白膠可以在一定程度上解決上述問題。同時，由于宗教信仰以及瘋牛病等哺乳動物傳染病的出現，魚蛋白膠作為一種優良的哺乳動物明膠替代物，對其加工應用進行研究就變得尤為重要，而有關其應用于果糕的研究尚未見報道。

芒果（Linn），又名檬果、漭果、望果等，是漆樹科芒果屬常綠喬木，在我國海南、云南、廣西、廣東、福建等地區有大面積種植且正在迅速發展。芒果因具有極高的營養價值，受到很多消費者的喜愛，但其因采收期短、不耐久存、果體嬌嫩，極易在運輸和貯藏過程中造成機械傷損和腐爛。目前除少數用于加工成果汁、果肉、果脯外，我國的芒果市場仍然主要是從原產地新鮮出售。隨著芒果種植面積的不斷擴大，產量越來越高，促進芒果的商業化生產已成為當務之急。果糕作為一種較好的水果深加工方式，可以很好地解決芒果易腐敗、難保存的問題，但是相比其他高果膠含量水果，芒果多汁、果膠含量較低且果肉色澤在加工過程中極易發生變化等原因都決定了高品質芒果糕的加工存在一定難度。

綜上，本研究選取青芒為原料，將魚蛋白膠作為凝膠劑加入果糕中，研發一款富含蛋白、營養全面的新型果糕。在實現魚蛋白膠創新應用的同時，既可以豐富果糕的營養價值、有效解決芒果貯運問題，又能提高芒果產業的附加值，實現漁業副產物高值化利用，促進水產與芒果加工業的發展。本文基于響應面優化，在單因素實驗基礎上選取對魚蛋白膠芒果糕感官品質影響較大的因素，探究和優化其制備工藝，以期為我國芒果及魚蛋白膠的開發應用提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魚蛋白膠 食品級，廣東歐帝瑪生物工程有限公司；果膠 高酯快凝，食品級，北京索萊寶科技有限公司；檸檬酸、D-異抗壞血酸鈉、氯化鈣 食品級，浙江一諾生物科技有限公司；青芒、白砂糖、糯米紙市售。

JYL-C16V 料理機 九陽股份有限公司；C21-RT2173 電磁爐 美的生活電器制造有限公司；DHG-9140A 電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；TA.XTplus 質構儀 英國Stable Micro System；TVS-2018 多功能真空包裝機 廣州市新鮮世界電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 魚蛋白膠芒果糕制備工藝流程

1.2.2 工藝操作要點

1.2.2.1 芒果預處理 將成熟（果膠含量相對較高）的青芒去皮去核，以果肉重量為100%計，溶解0.5%CaCl和0.5%D-異抗壞血酸鈉于40%水中，與果肉一起打漿（第一次護色），再用120 目過濾袋進行過濾除去殘渣。

1.2.2.2 溶膠 將魚蛋白膠、果膠稱量后加入適量溫開水，80 ℃水浴加熱使其溶脹化開，加入果漿中混勻。

1.2.2.3 熬糖濃縮 將白砂糖在80～100 ℃范圍內加熱溶解于其重量一半的水中，漿液變粘稠后調低溫度至60 ℃，把果漿倒入糖液中不斷攪拌，切忌攪拌劇烈，以免產生過多氣泡影響產品質量。為防止褐變加速，濃縮溫度不能高于60 ℃，熬煮至漿液成蜂蜜狀即為終點，在濃縮終點結束前加入檸檬酸（第二次護色）。

1.2.2.4 倒模成形 將濃縮漿體快速倒入模具中，控制厚度在1 cm 左右，模具放平，切忌抖動，以防漿體表面出現褶皺。

1.2.2.5 烘制 將果糕放進烘箱中進行60 ℃干燥，烘制13 h 時將果糕脫模放在烤網上繼續烘制，共烘制22 h，產品的最終含水量為15%～20%。

1.2.2.6 包裝成品 果糕冷卻后包裹上糯米紙，切分小塊，無菌包裝。

1.2.3 單因素實驗 以果漿重量為100%計：固定魚蛋白膠與果膠質量比為1.5:1、白砂糖40%、檸檬酸0.7%，探究凝膠劑添加量分別為1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%時對果糕感官評分的影響；固定凝膠劑2.5%、白砂糖40%、檸檬酸0.7%，探究魚蛋白膠與果膠質量比分別為2:1、1.5:1、1:1、1:1.5、1:2 時對果糕感官評分的影響；固定凝膠劑2.5%、魚蛋白膠與果膠質量比為1.5:1、檸檬酸0.7%，探究白砂糖添加量分別為30%、35%、40%、45%、50%時對果糕感官評分的影響；固定凝膠劑2.5%、魚蛋白膠與果膠質量比為1.5:1、白砂糖40%，探究檸檬酸添加量為分別0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%時對果糕感官評分的影響。

1.2.4 響應面試驗 根據單因素實驗的結果，將感官評分作為響應值，選擇對果糕感官評分影響較大的凝膠劑、白砂糖和檸檬酸添加量3 個因素為自變量，使用Design-Expert 11 軟件，進行三因素三水平試驗設計，試驗因素及水平見表1。

表1 響應面試驗因素及水平Table 1 Factors and levels of response surface method

1.2.5 感官評價 參考鄭毅等的方法，略作修改，對魚蛋白膠芒果糕進行感官評價，由10 位經過專業訓練的評定人（男女各半）對果糕樣品進行評分，詳細評定標準示于表2。

表2 魚蛋白膠芒果糕感官評定標準Table 2 Sensory assessment criteria of fish gelatin mango cake

1.2.6 質構測定 質構測定指標包括：硬度、彈性、內聚性、咀嚼性、回復性。測試類型T.P.A，測試探頭P/50，測定前、測定時及測定后探頭速度均為1.0 mm/s，壓縮比20%，觸發力5.0 g。測定時，將果糕樣品切成3 cm×2 cm×0.4 cm 的長方體，置于探頭正下方，連續壓縮2 次，間隔時間2 s，每組樣品平行測定3 次。

1.2.7 產品品質指標測定

1.2.7.1 理化指標檢測 根據標準GB/T 10782-2006《蜜餞通則》，檢測蛋白質、總糖、水分、總砷、汞、鉛等指標。

1.2.7.2 微生物指標檢測 根據標準GB 14884-2016《食品安全國家標準 蜜餞》，檢測菌落總數、大腸菌群、致病菌等指標。

1.3 數據處理

本文實驗均進行3 次平行，結果取平均值，同時使用SPSS 25 對實驗結果進行單因素方差分析，a～d 表示不同樣品之間存在差異（＜0.05），相同字母則表示無顯著性差異（＞0.05），采用Origin 2017 作圖，使用Design-Expert 11 軟件進行響應面試驗設計及分析。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

各個單因素對于魚蛋白膠芒果糕感官評分的影響如圖1 所示。由圖1A 可以看出，隨著凝膠劑總添加量的增加，感官評分在2.5%時達到最大值，隨后開始呈下降趨勢，這是因為凝膠劑添加過多會導致果糕硬度增大，進而影響口感，因此確定凝膠劑總添加量的最佳取值范圍在2%～3%；由圖1B 可以看出，魚蛋白膠與果膠質量比為1:1.5 時，凝膠效果最好，感官評分最佳，這是由于此比例下果膠對魚蛋白膠起到了良好的修飾作用，因此魚蛋白膠與果膠質量比選擇為1:1.5；由圖1C 和圖1D 可以看出，白砂糖和檸檬酸添加量的感官評分都呈先上升后下降的趨勢，這是因為白砂糖添加量太少會導致果糕甜度不夠，而太多則口感偏甜；同樣，檸檬酸添加量太少會導致果糕酸度不夠，而太多也會使口感過酸，進而使感官評分降低，因此確定白砂糖添加量的最佳取值范圍在35%～45%，檸檬酸添加量的最佳取值范圍為0.5%～0.9%。

圖1 各單因素對果糕感官評分的影響Fig.1 Effects of each single factor on the sensory score of fruit cake

2.2 響應面優化試驗

2.2.1 響應面試驗設計及結果 根據以上單因素實驗結果，選取對果糕感官品質影響最大的3 個單因素（凝膠劑總添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量）進行響應面設計，結果如表3。

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Experimental design and results for response surface analysis

2.2.2 模型建立及顯著性分析 運用Design-Expert 11 軟件對魚蛋白膠芒果糕感官評分試驗結果進行方差分析，得到的二次多項式回歸方程為：Y=83.60+0.375A-0.0875B-0.8625C+1.85AB-0.7AC-0.475BC-5.19A-2.66B-6.56C。回歸模型方差分析結果見表4。

由表4 可以看出，模型的＜0.0001，表明模型極其顯著。失擬項不顯著（=0.6356＞0.05），表明方程擬合程度比較好。決定系數2=0.9923，則說明實際值和預測值相關性較高。因此，該模型可以較好地反映魚蛋白膠芒果糕制備過程中各因素與響應值的關系并預測最佳工藝條件。由值可得，檸檬酸C、交互項AB 以及所有二次項對魚蛋白膠芒果糕感官評分的影響均為極顯著（＜0.01），其余均不顯著（＞0.05）。由值可知，三個因素對魚蛋白膠芒果糕感官評分的影響順序為：C＞A＞B，即檸檬酸添加量＞凝膠劑總添加量＞白砂糖添加量。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model

2.2.3 響應面分析 運用Design-Expert 11 軟件做出各因素之間交互作用對果糕感官評分影響的等高線及響應曲面圖，見圖2。響應曲面圖在水平方向落下的投影是等高線，等高線若呈橢圓形，表示這兩因素有極為顯著的交互作用，呈圓形則表示不顯著。并且各因素響應曲面坡度的陡峭程度反映該因素對魚蛋白膠芒果糕感官評分的影響程度，越陡峭，說明影響越大。因此，綜合以上對等高線和響應曲面圖進行分析可以得出：凝膠劑總添加量和白砂糖添加量之間交互作用極為顯著（＜0.01），其他因素的交互作用均不顯著。單因素檸檬酸添加量對魚蛋白膠芒果糕的感官評分影響最明顯，其次是凝膠劑總添加量，影響最小的是白砂糖添加量。

圖2 三個因素之間交互作用對果糕感官評分影響的等高線圖及響應面圖Fig.2 Contour map and response surface graph of the interaction among three factors on the sensory score of fruit cake

2.2.4 最優工藝條件預測及驗證 通過Design-Expert 11 軟件對實驗數據進行優化預測，得到魚蛋白膠制備芒果糕的最佳工藝配方為凝膠劑總添加量2.52%，白砂糖添加量40.02%，檸檬酸添加量0.69%，該工藝條件下魚蛋白膠芒果糕的感官評分預測值為83.64 分。結合實際操作，選取凝膠劑總添加量為2.5%，白砂糖添加量40%，檸檬酸添加量0.7%，測得魚蛋白膠芒果糕感官評分為83.8±0.2 分，與模型預測值較為接近，說明該模型可用于魚蛋白膠制備芒果糕的工藝優化。

2.3 質構特性分析

為了更全面地探究各因素的添加量對魚蛋白膠芒果糕品質的影響，同時使用質構儀對響應面試驗設計（表3）里的17 組樣品進行了質構特性分析，結果見表5。

從表5 可以看出，17 組果糕樣品的各項質構指標均存在不同程度的差別，這與各因素添加量的不同有關。在所有樣品中，感官評分最高的13 號樣品其各項質構指標也排在前列。其中，彈性、內聚性、咀嚼性和回復性這四個與果糕口感顯著相關的指標都是最大值，分別達到了0.124、0.176、59.919 和0.113，硬度也適中，因而13 號樣品在口感方面達到了最優。魯丹游等研究表明果糕口感與彈性、內聚性、咀嚼性呈顯著相關，并且隨著彈性、咀嚼性和內聚性的增加，果糕口感更好，本文與之研究結果是一致的。質構特性分析也表明13 號樣品的品質最佳，與前面最優工藝條件預測的結果一致，因此可以得出：在凝膠劑總添加量為2.5%，白砂糖添加量為40%，檸檬酸添加量為0.7%時，魚蛋白膠芒果糕的品質確為最佳。

表5 凝膠劑、白砂糖和檸檬酸添加量對產品質構及感官評分的影響Table 5 Effects of gel,white sugar and citric acid additions on texture of products and sensory score

2.4 理化及微生物指標檢測結果

根據上述優化得到的工藝配方制備的魚蛋白膠芒果糕產品，其各項理化及微生物指標經檢測均符合國家標準的要求，不含重金屬且微生物數量在國家允許安全范圍之內，說明所制備的魚蛋白膠芒果糕產品可以進行商品化生產。目前，市售果糕營養成分表上蛋白質含量不超過1 g/100 g，甚至大多不含蛋白質，而經上述工藝制備的魚蛋白膠芒果糕的蛋白質含量達到2.19 g/100 g，高于市售普通果糕的蛋白質含量，因此本文研發的魚蛋白膠芒果糕在一定程度上提高了果糕的蛋白質含量，實現了果糕作為休閑零食的同時還可以補充各種營養的目的。檢測結果見表6。

表6 理化及微生物指標檢測結果Table 6 Test results of physical,chemical and microbial indicators

3 結論

通過單因素和響應面優化試驗，結合感官評定和質構特性分析，得到魚蛋白膠制備芒果糕的最佳工藝配方為：凝膠劑總添加量2.5%，魚蛋白膠和果膠質量比1:1.5，白砂糖添加量40%，檸檬酸添加量0.7%。經該工藝配方制得的魚蛋白膠芒果糕彈性良好，硬度適中，感官品質最佳，且各項指標均符合國家標準，其中蛋白質含量達到2.19 g/100 g，豐富了果糕的營養價值，實現了漁業副產物利用的高值化，提高了芒果產業的附加值，是一款老少皆宜的新型營養果糕，具有極大的開發前景，同時研究結果也可為我國芒果及魚蛋白膠的開發應用提供理論依據。但是，本產品在研發過程中發現，魚蛋白膠芒果糕在熬糖濃縮這一工序上不可避免要進行攪拌，導致成品存在少量氣泡問題，還有待后續進一步研究解決。