超高压工艺优化及其对即食金鲳鱼质构的影响

王安琪，黄睿，胡晓苹，*，张伟敏，冯爱国，刘荣峰，马延鹏

（1.海南大学食品学院，海南海口570228；2.海南翔泰渔业股份有限公司，海南澄迈571924）

超高压工艺优化及其对即食金鲳鱼质构的影响

王安琪1，黄睿1，胡晓苹1，*，张伟敏1，冯爱国1，刘荣峰2，马延鹏2

（1.海南大学食品学院，海南海口570228；2.海南翔泰渔业股份有限公司，海南澄迈571924）

以金鲳鱼为原料，采用真空渗透腌制，再经油炸、微波快速脱水处理，并经真空包装后采用超高压灭菌处理，研制半干即食金鲳鱼。本研究在超高压压力、保压时间及协同温度3个单因素实验基础上，采用Box-Behnken设计通过响应面分析，对超高压的灭菌条件进行优化，并且，测定了经超高压处理后的半干即食金鲳鱼质构特性。结果表明：在压强430MPa、保压时间20min、处理温度30℃的条件下，样品的菌落总数对数由初始4.176 lg CFU/g降低至2.263 7 lg CFU/g，杀菌效果显著，可达到水产制品的食品安全国标要求。此外，随着处理压力增大，样品的剪切力、硬度、回复性、弹性和咀嚼性等各项质构指标均呈上升趋势，且显著高于传统热杀菌（高压蒸汽灭菌、巴氏灭菌）样品的各指标。

超高压；响应面；质构特性

金鲳鱼（Trachinotusovatus）学名卵形鲳鲹，属硬骨鱼纲，鲈形目，鯵科，鲳鲹属，是南方沿海名贵海产经济鱼类之一，其肉质细嫩鲜美，富含蛋白质且氨基酸组成合理，此外，富含各种维生素，具有很高的营养价值。目前，国内外市场以其冻全鱼、冻鱼片形式居多，深加工即食产品较少，仅有鱼仔的干鱼片等少数几个产品。本研究旨在开发健康低盐、风味优良且方便即食的金鲳鱼产品，以提升金鲳鱼深加工技术，解决目前金鲳鱼产品单一且附加值低的缺陷。

超高压技术（Ultra-high Pressure Processing，UHPP）是指将食品原料包装后密封于超高压容器中，以水或其他流体（如食用油、甘油、油与水的乳液等）作为压力传递介质，在100MPa～1 000MPa的静态高压和适当温度下处理一段时间[1]，以达到杀菌、灭酶、保藏和组织改性目的的新型食品加工技术。它是一项非热加工技术，在保证食品微生物方面安全的同时，能最大限度地保持食品原有的风味、质构以及生理活性物质[2]。

目前，日、美、德、英、法等国在超高压食品加工方面处于国际领先地位，对超高压食品展开了广泛研究并取得丰硕成果[3-7]。我国的相关研究多始于21世纪，主要集中于果蔬、饮料等方面[8-9]，在肉制品加工领域研究也有相关研究[10-11]。本研究调制出半干即食金鲳鱼产品，并采用超高压灭菌技术，探讨超高压处理对半干即食金鲳鱼制品的灭菌效果和质构的影响。

1材料与方法

1.1材料与试剂

金鲳鱼：深海网箱养殖金鲳鱼（500 g左右）；生姜、调味料、酱油、食用植物油：市售；老村长白酒（45%）、韩国真露清（20%）：购于海口南国超市；山兰酒（12%）：购于海南仙昌酒业有限公司；无水碳酸钠（分析纯）：广州化学试剂厂。

1.2仪器与设备

SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵：巩义市子华仪器有限公司；YZ-3032-BX2多功能油炸锅：广东容声电器股份有限公司；MC-PF18C电磁炉：广东美的生活电器制造有限公司；NN-GS597M微波炉：上海松下微波炉有限公司；超高压实验机：天津华泰森淼超高压设备有限公司；TA.XT plus质构仪：英国StableMicro System公司。

1.3方法

1.3.1半干即食金鲳鱼制作工艺流程

冻全鱼解冻→去头、去鳍、去内脏，清洗→切块（约3 cm×2 cm×1 cm）→脱腥→一次微波干燥→真空渗透→油炸→二次微波干燥→冷却→真空密封包装→超高压灭菌

1.3.2半干即食金鲳鱼灭菌处理

1.3.2.1超高压单因素试验

在预试验基础上，确定压强、保压时间、温度3个单因素，并且各单因素水平数如下：压强300、400、500、600MPa，保压时间分别为5、10、15、20min，温度分别为10、20、30、40℃。

1.3.2.2超高压响应面试验设计

根据单因素试验结果，选取压强（A）、保压时间（B）、温度（C）作为主要影响因素，进行超高压灭菌条件优化，采用Box-Behnken Design（BBD）中心组合设计方法，以菌落总数的对数（Y）为评价指标（响应值），响应分析超高压处理半干即食金鲳鱼的工艺参数。因素水平表见表1。

表1 超高压灭菌响应面分析因素水平表Table1 Factorsand levelsof response surfaceanalysisabout HPP sterilization

1.3.2.3常规热灭菌

对半干即食金鲳鱼样品分别采用巴氏灭菌（82℃水浴加热，16min）和高压蒸汽灭菌（121℃，15min），作为超高压灭菌效果的阳性对照。

1.3.3不同灭菌条件处理半干即食金鲳鱼的微生物检测

微生物检测方法见表2。

表2 微生物检测方法Table2 M icrobiologicalassaymethod

1.3.4不同灭菌条件处理半干即食金鲳鱼的质构特性

1.3.4.1剪切力测定

使用HDP/BS型号的质构仪探头，测前速度2mm/s，测试速度1mm/s，测后速度10mm/s，位移15mm，触发力20 g，触发类型为自动，数据采集速率200.00 pps。每组样品平行测定3次。

1.3.4.2全质构分析（Texture Profile Analysis，TPA）

使用P/36R型号的质构仪探头，测前速度2mm/s，测试速度1mm/s，测后速度1mm/s，探头两次测定时间间隔5 s，压缩比75%，触发力20g，触发类型为自动，数据采集速率200.00 pps。每组样品平行测定3次。

1.3.4.3感官品评

对不同灭菌条件处理的半干即食金鲳鱼样品的质构进行感官评定，依据口感优劣排序，评定人员由8名食品专业人员组成。

1.4数据分析

所有试验均进行3次重复，所得数据以平均值±标准差（means±S.D.）的形式表示。单因素试验结果采用SPSS 22进行方差分析（ANOVA）、多重比较（Duncan法），显著性水平α=0.05；通过Design-Expert8.0软件进行响应面试验的设计、分析与优化。

2结果与分析

2.1微生物检测结果

各样品有8项指标结果相同，均未超过国家、出口以及行业标准要求限值，如表3。菌落总数（TPC）的国家标准为＜105CFU/g，各样品该指标差异较大，因此，响应面分析中以TPC的对数值为响应值（Y）即可。微生物检测结果见表3。

表3 微生物检测结果Table3 M icrobiological test results

2.2超高压灭菌工艺单因素试验结果

2.2.1压力对半干即食金鲳鱼菌落总数的影响

压力对半干即食金鲳鱼菌落总数的影响见图1。

图1 不同处理压力对菌落总数的影响Fig.1 Theeffectofdifferent pressureon totalplate count

由图1可知，在20℃、保压15min的条件下，随着压力的增大，菌落总数先急剧减少后趋于平稳，500MPa和600MPa条件下无显著差异。高压会破坏细菌的细胞膜结构，使其内容物溢出、酶被破坏，从而杀灭细菌，但由于存在一些革兰氏阳性的耐压菌，灭菌处理后样品中总会有少量细菌残留[13]。未经灭菌处理样品的菌落总数为4.176 lgCFU/g，而经500MPa超高压处理后的菌落总数为2.17 lg CFU/g，这与袁龙等[13]研究结果相似。综合考虑超高压设备成本，选择500MPa为压强中心水平。

2.2.2保压时间对半干即食金鲳鱼菌落总数的影响

保压时间对半干即食金鲳鱼菌落总数的影响见图2。

图2 不同保压时间对菌落总数的影响Fig.2 Theeffectofdifferent pressure-holding tim eon totalplate count

由图2可知，500MPa、20℃条件下，保压时间延长菌落总数逐渐降低，15min后，增加保压时间菌落总数并不显著减少。从实际生产考虑，选择15min为保压时间的中心水平。

2.2.3温度对半干即食金鲳鱼菌落总数的影响

温度对半干即食金鲳鱼菌落总数的影响见图3。

由图3可知，500MPa、保压15min条件下，随处理温度升高菌落总数有降低趋势，10℃与40℃处理的有显著差异，但10℃、20℃及30℃间菌落总数无显著差异。从实际生产考虑，选20℃为温度的中心水平。

图3 不同温度对菌落总数的影响Fig.3 Theeffectof different temperatureon totalplate count

2.3超高压灭菌工艺响应面优化结果

2.3.1 Box-Behnken Design（BBD）中心组合设计及结果

对表3数据进行多元回归拟合分析，建立多元回归模型，获得菌落总数（Y）对处理压强（A）、保压时间（B）及处理温度（C）的非编码二次多项回归模型方程：Y=9.811-0.019 6A-0.235B-3.629×10-3C+1.14×10-4AB+ 1.725×10-6AC+3.95×10-5BC+1.535×10-5A2+4.683×10-3B2-8.725×10-6C2。试验设计及结果见表4。

表4 超高压灭菌响应面试验设计及结果Table 4 Thedesign and resultsof response surfaceexperiment for HPP sterilization

2.3.2回归模型的方差分析

F检验反映了各因素对响应值的影响是否显著及模型的有效性。由表4可见，回归模型显著（P值＜0.000 1）；A、B、C、AB、A2、B2是菌落总数的显著影响因素，AC、BC、C2不是显著影响因素。根据F值大小排序，可知对杀菌效果的影响：A（压强）＞B（保压时间）＞C（温度），这与袁龙等[15]的研究结果一致。此外，模型的相关系数R2=99.82%，变异系数为0.69%（＜15%），表明模型拟合实验结果相关度高；信噪比=72.4＞4，所受干扰小，即此模型可用于预测分析[14]。方差分析表见表5。

表5 响应面回归模型方差分析表Table5 Analysisof variance for regression equation of response surface

2.3.3交互效应分析

曲面形状可用于判断交互作用对响应值影响的显著性，曲面越陡说明交互作用越显著。分析结果见图4、图5、图6。由图4～图6可见，压力与保压时间的交互作用是显著性影响因素，而压力与温度及温度与保压时间的交互作用不是显著性影响因素。

通过Design-Expert软件的最优化功能，综合考虑灭菌效果和加工成本，最终选取压力430MPa、保压时间20min、温度30℃为最优化超高压处理参数。

2.3.4验证实验

为检验模型的可靠性，利用模型对结果进行预测，实验值与预测值的相关系数为0.997 8，说明模型具有很好的预测能力，能较为准确地预测灭菌效果。

图4 压力和保压时间交互作用对菌落总数的影响Fig.4 Theeffectof interactionsof pressureand holding-timeon totalplate count

图5 压力与温度交互作用对菌落总数的影响Fig.5 Theeffectof interactionsof pressureand temperatureon totalplate count

图6 保压时间与温度交互作用对菌落总数的影响Fig.6 Theeffectof interactionsofholding-tim eand tem perature on totalplate count

经检测响应面分析得到的最优超高压工艺下制备的半干即食金鲳鱼制品的菌落总数数量级为2.263 7，接近模型预测值（2.284 5）。说明回归方程与实际情况拟合良好，响应面分析所得的优化模型可靠，具有实用价值。

此外，与传统热灭菌的效果对比发现：超高压处理的灭菌效果介于巴氏灭菌和高压蒸汽灭菌之间，且相比于巴氏灭菌的菌落总数有显著性减少，与张隐等研究结果一致[16]。

2.4不同灭菌条件下处理半干即食金鲳鱼的质构特性

2.4.1剪切力变化

不同超高压压力对剪切力的影响见图7。不同处理方式对剪切力的影响见图8。

图7 不同超高压压力对剪切力的影响Fig.7 Theeffectof differenthigh pressureon firmness

图8 不同处理方式对剪切力的影响Fig.8 Theeffectof different processingm ethodson firmness

由图7可知，随着超高压压力的增大，样品的剪切力值逐步上升后稍有下降，且所有处理组样品的剪切力值均高于空白对照组（未经灭菌处理），即经超高压处理后样品的嫩度降低。430、500MPa以及600MPa的压力条件下处理样品后，测得剪切力无显著差异。超高压导致剪切力值上升是由于压力的作用使得鱼肉的肌动球蛋白变性、分子聚集，致使鱼肉硬度增大；600MPa作用时，样品的剪切力值出现下降，可能是由于过高的压力导致蛋白质结构破裂，肉质嫩化[18]。此外，由图8可知，传统热灭菌处理会显著降低样品的剪切力值，而经HPP处理，样品剪切力会显著增加。

2.4.2 TPA特性

不同超高压压力处理下样品TPA特性见表6。不同处理方式下样品TPA的特性见表7。

对照组由表6可知，经超高压处理的样品与未经超高压处理的对照样相比，样品的硬度均有显著提高，可能是由于高压促进了分子间二硫键的形成，从而形成高分子的多肽，导致硬度升高[17-18]；样品的咀嚼性有显著提升，可能是由于高压使蛋白质分子间交联，形成了坚实的凝聚网络而导致咀嚼性显著增强[19-21]。在430、500MPa及600MPa条件下处理的样品，硬度、回复性和弹性均无显著差异。

表6 不同超高压压力处理下样品TPA特性Table6 The characteristicsof TPA under differenthigh p ressure processing

表7 不同处理方式下样品TPA的特性Table7 The characteristicsof TPA under different processingmethods

由表7可知，经巴氏灭菌或高压蒸汽灭菌处理，样品硬度与咀嚼性相比于未处理样均有显著降低，但两种热杀菌方法间无显著性差异。这可能是由于热杀菌促使即食金鲳鱼中胶原蛋白等蛋白质溶出，降低了样品的凝胶特性，从而使样品硬度和咀嚼性降低[22-24]，HPP处理样品则显著提高了样品的硬度和咀嚼性。

2.4.3感官分析

在不同超高压压力条件下处理的样品中，430、500、600MPa处理的样品，咀嚼性好、硬度适中、口感佳、质地优良；而未经超高压处理样、300、400MPa处理的样品则咀嚼性较差、偏软、口感欠佳。

在不同灭菌方式下处理的样品中，经传统热灭菌的样品，肉质松软、嚼劲不足、口感不佳；而经较高压力处理的样品则硬度适中、咀嚼性好、口感佳。

3结论

通过单因素试验和响应面优化分析，得出超高压处理半干即食金鲳鱼的最优工艺条件为：压强430MPa、保压时间20min、温度30℃。在此处理条件下，半干即食金鲳鱼的菌落总数对数可由未处理状态的4.176 lg CFU/g减少至2.2637 lg CFU/g，灭菌效果显著。并且与传统热灭菌相比，经超高压处理的样品的剪切力、硬度、回复性、弹性和咀嚼性等各项质构指标都有显著提高，半干即食金鲳鱼的质构特性得到了提升。此最优超高压灭菌条件下生产的半干即食金鲳鱼制品营养丰富，咀嚼性好、口感佳，具有良好的市场前景。

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Optim ization of High Pressure Processing and Its Effect on the Texture of Product of Golden Pompano

WANGAn-qi1，HUANGRui1，HUXiao-ping1，*，ZHANGWei-min1，FENGAi-guo1，LIURong-feng2，MA Yan-peng2
（1.Collegeof Food Scienceand Technology，Hainan University，Haikou 570228，Hainan，China；2.Hainan XiangtaiFishery Co.，Ltd.，Chengmai571924，Hainan，China）

Golden pompano used as rawmaterial，semi-dry ready-to-eatproductofgolden pompanowas prepared by vacuum infiltration，rapid dehydrationwith frying andmicrowave，and vacuum packaging followed by sterilization with ultra high pressure processing（HPP）.In this study，response surface analysis with Box-Behnken design was used and the sterilization conditions were optimized on the basis of single factor experiments，including pressure，treatment time and temperature.In addition，the texture properties of the product weremeasured.The results showed under the conditions of430MPa for 20min at30℃，the total plate count wassignificantly reduced from 4.176 lg CFU/g to 2.2637 lg CFU/g，and reached the safety standard for aquatic products.Moreover，the firmness，hardness，resilience，springiness and chewiness displayed the rising trend with the increasing ofpressure and were significantly higher than those of the samplessterilized by high pressure steam sterilization and pasteurization.

high pressureprocessing；responsesurfaceanalysis；texturecharacteristics

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.05.026

2016-06-13

海南省产学研一体化专项项目（CXY20140008）

王安琪（1996—），女（汉），本科生，食品质量与安全专业。

*通信作者：胡晓苹（1978—），女，副教授，博士，研究方向：海产品深加工研究及产品推广。