降低半干即食虾仁水分活度的方法＊

郝淑贤,黄卉,刁石强,李来好,杨贤庆,石红,岑剑伟,马海霞

(中国水产科学研究院南海水产研究所,广东广州,510300)

降低半干即食虾仁水分活度的方法＊

郝淑贤,黄卉,刁石强,李来好,杨贤庆,石红,岑剑伟,马海霞

(中国水产科学研究院南海水产研究所,广东广州,510300)

对水分活度的有效控制是提高半干虾仁产品保藏性能的重要因素。采用Box-Benhnken中心组合试验设计及响应面分析法,优化丙三醇、海藻糖及柠檬酸降低半干虾仁水分活度的组合。结果表明:降低半干虾仁水分活度的适宜配方为:丙三醇1.8%,海藻糖5.2%,柠檬酸0.2%,由此配方得到的半干虾仁水分活度为0.885。

虾仁,半干,响应面,水分活度

南美白对虾(L itopenaeus vannam ei)是一种营养丰富、汁鲜肉嫩的对虾产品,其蛋白质、氨基酸、维生素等含量都很高[1-2]。由于南美白对虾具有生长迅速、出肉率高、对饲料蛋白质需求量低、离水存活时间长、抗病能力强、适于高密度养殖及对盐度的适应能力强等特点,该品种在中国沿海地区进行了大面积养殖推广[3],是目前世界上三大养殖对虾中单产最高的虾种,目前已成为中国重要的虾类养殖品种。据统计,2006年中国养殖量大约为124×104t,其产量在三大对虾中居第一位[4]。与南美白对虾养殖业相比,中国对虾深加工进程相对较慢,虾类的加工仍处于初级阶段,产品种类少,而且加工量不大,这大大制约了中国对虾养殖业的进一步发展。水产加工薄弱的环节已成为制约中国水产养殖业发展的瓶颈,因而必须加大力度去探索新的加工工艺和新的加工产品。

响应面分析法(response surface methodology,RS M)是利用合理的设计得到相应研究数据,采用多元逐步回归方差拟合因素与响应值之间的函数关系,通过回归方程分析寻找最佳工艺条件,解决多变量问题的一种统计方法[5]。RS M的优点是以较简便快捷的方式评价各工艺因素与响应值之间的关系并预测最佳加工工艺条件,已经广泛应用在诸多工艺过程优化控制领域[6]。

传统虾干产品为达到长期保藏的目的往往以降低产品水分含量为主要目标,生产的产品质地干硬,咀嚼性差,不便食用。因此,寻求有效的降低干虾制品水分活度的方法,维持半干虾制品一定的含水量,对提高产品品质,延长产品保藏期具有重要的意义。本研究以提高半干虾仁水分活度为响应值,采用响应面设计法优化降低产品水分活度的适宜配方,以制备出低水分活度,口感性能好的半干高水分虾仁产品。

1 材料

1.1 原料

鲜活南美白对虾,购于广州华润万家(广州)有限公司,其质量附合NY 5058-2006无公害食品-海水虾的规定[7]。

1.2 试剂

丙三醇、柠檬酸、海藻糖,均为市售食品级。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

原料→前处理(去头、去壳、去肠腺)→清洗→蒸煮→调味→干制→杀菌→包装→冷藏

1.3.2 水分活度测定

参考吴燕工等人[8]的方法,取剪碎的虾肉约5.0 g,置于样品盒中,用水分活度测定仪测定样品水分活度。

1.3.3 响应面法优化设计

前期研究表明,对半干虾仁产品水分活度影响较大的因素是丙三醇、海藻糖和柠檬酸,因此针对这3个因素进行优化,选用三因子的Box-Behnken拟合二阶响应面三水平设计,以丙三醇(X1)、海藻糖(X2)、柠檬酸(X3)3个因素为自变量,以水分活度(Y)为响应值,因素取值见表1。

表1 实验因素水平表

1.3.4 统计分析方法

采用SAS 9.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 实验方案与实验结果

本实验根据前期研究,选用三因子的Box-Behnken拟合二阶响应面三水平设计,共有15个实验点,其中12个为分析因子,3个为零点,水分活度为响应值。实验方案及实验结果如表2所示。

表2 实验方案及实验结果

2.2 拟合回归模型

对表2试验数据采用SAS软件进行二次回归分析,得到半干虾仁水分活度(Y)对丙三醇(X1)、海藻糖(X2)、柠檬酸(X3)的回归模型方程:

由表3可知,模型一次项、二次项及总模型的“Pr>F”均<0.01,说明一次项、二次项及总回归模型与响应值之间的相关性极显著;交互项的“Pr>F”>0.05,说明交互项与响应值之间的相关性不显著;离回归偏差只有0.005085,说明方程拟合度好;总模型的决定系数(R-Square值)为0.9829,表明该模型理论上可以反映响应值的97.20%。Y的变异系数CV为0.5533,总体上讲,表3和表4的结果表明该模型的拟合度好。

表3 回归方程方差分析表

表4 模型可信度分析

2.3 因子分析

回归方程中各因素对指标水分活度的影响程度大小可由因子分析法来估计。其F值及F值检验见表5。

表5 回归方程各因素F值及F值检验

由表5可以看出,在丙三醇、海藻糖和柠檬酸三因素中,丙三醇对半干虾仁水分活度的影响最大,其次是柠檬酸,海藻糖含量的影响最小。

2.4 响应曲面分析

根据上述数学模型做出响应曲面图和等值线图,结果如图1～图3所示。从图1～图3中可以直观了解各因素对水分活度的影响以及各因素之间的交互作用。

由图1可以看出,在选定的条件范围内,水分活度较低值落在两坐标编码值的中间偏上区域。在海藻糖浓度变化范围内,丙三醇浓度偏低或偏高,半干虾仁的水分活度都升高;在合适的丙三醇浓度下,随海藻糖浓度增加,半干虾仁的水分活度下降。由图2可知,响应值水分活度Y随其中2个因素的水平改变而变化的趋势及优化点与图1类似,有一个水分活度较低的区域。当达到最优点后,各因素水平无论是增加或减少,响应值Y均升高。表3与上述图1、图2略有不同,水分活度较低值落在两坐标编码值的右上区域,响应值水分活度Y随各因素增加而降低。

图1 丙三醇与海藻糖含量对水分活度影响的响应曲面和等值线

图2 丙三醇与柠檬酸含量对水分活度影响的响应曲面和等值线

图3 海藻糖与柠檬酸含量对水分活度影响的响应曲面和等值线

2.5 确定最优值及验证实验

利用SAS软件分析能够求出响应面的稳定点并判断它是最大点、最小点还是马鞍形点。由试验数据的规范分析可知,响应面的稳定点是最小值,编码值及未编码值(真实值)如表6所示。

表6 实验数据典型分析及对应真实值

利用SAS软件分析得到X1、X2、X3的代码值分别为-0.23407、0.614044、0.687742,经换算得出相应的实际值为丙三醇浓度X1为1.765934%,海藻糖浓度X2为5.228088%,柠檬酸浓度X3为0.237548%,此时半干虾仁水分活度的理论值为0.881902。为检验响应曲面法所得结果的可靠性,采用上述优化的配方,考虑到实际操作的情况,将配方参数修正为丙三醇浓度X1为1.8%,海藻糖浓度X2为5.2%,柠檬酸浓度X3为0.2%,实际得到的虾仁水分活度为0.885。实验值与理论值的相对误差为0.35%,与预测结果在α=0.05水平无显著性差异,证明该模型得出的降低半干虾仁水分活度的配方参数是可行的。

3 讨论

食品所含的水分有结合水分和游离(或自由)水分,但只有游离水分才能被微生物、酶和化学反应所触及,此即为有效水分,用水分活度进行估量,因而水分活度与水分含量是2个不同的概念[9]。一般水分活度<0.69时,贮存更加安全,但虾肉干制到水分活度<0.69时,水分含量已降至15%以下,得到的产品干硬,其食用价值已大大降低,伍玉洁等[10]通过研究发现当水分活度控制在0.86～0.90时,常温保藏的南美白对虾干制产品在口感及微生物指标等方面可取得较好的平衡。本研究由响应面优化得到的降低半干虾仁水分活度的最佳组合为:丙三醇浓度1.8%,海藻糖浓度5.2%,柠檬酸浓度0.2%,所得产品水分活度为0.89。

根据罗海波等[11-12]人的研究报道表明,柠檬酸、丙二醇、丙三醇及复合磷酸盐等保水剂都具有较好的降低水产品水分活度的效果。刘金福等[13]人通过研究证实丙三醇可以明显降低鸡肉制品的水分活度,可能是由于肉中的脂肪和蛋白质含量高,易与丙三醇和水结合,使水分结合更牢固。有大量研究报道表磷酸盐等保水剂具有调节pH值、乳化、缓冲和螯合金属离子等功能,从而来提高肉制品肌球蛋白凝胶的保水性[14-15],海藻糖作为一种新型保水剂在有肉制品中的应用也越来越广泛。本研究表明,柠檬酸、丙三醇海藻糖均在一定范围内可降低虾仁制品的水分活度,但三者对水分活度影响的协同作用效果不明显。柠檬酸、丙三醇水分活度降低剂对半干即食虾仁水分活度的影响效果为:丙三醇对半干虾仁水分活度的影响最大,其次是柠檬酸,海藻糖含量的影响最小。

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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)

硕士研究生。

＊国家科技支撑计划项目(No.2008BAD94B02)

2009-11-27,改回日期:2010-04-08