基于Box Behnken 法的油炸金线鱼鱼饼配方优化的研究

杨舒琦，童铭瑶，程子润，张 怡，2， 曾红亮，2

（1. 福建农林大学 食品科学学院，福建 福州 350002；2. 闽台特色海洋食品加工及营养健康教育部工程中心，福建福州 350002）

近年来，随着社会发展和人们生活水平的不断提高，消费观念也快速转变，人们对于鱼肉的需求量也越来越高，各类鱼肉制品层出不穷，而油炸鱼饼因其独特的感官品质、丰富的营养价值和食用的方便性，受到消费者青睐。油炸鱼饼是以鱼肉为主要原料，加入各类辅料，经过定型水煮、凝胶化、油炸等多道工序处理之后，能够直接食用或经简单热处理后即可食用的鱼肉制品[1-3]。油炸是鱼饼制品在加工工艺过程中的一项关键性技术，能够赋予鱼饼独特的感官特性，如色泽鲜亮金黄、外壳酥脆、肉质多汁且均匀、滋味可口、香气浓郁等，从而受到广大消费者欢迎。

大豆分离蛋白功能特性主要有乳化性、水合性、吸油性、胶凝性等，作为一种蛋白类食品添加剂，能够降低油炸产品的水分损失量和吸油量，从而改善产品质量[4]。同时，马铃薯淀粉具有优良的特性和独特的用途，其平均粒径大、粒径大小分布范围广，糊化温度低、膨胀容易，糊化时吸水、保水力大，能增强油炸产品的弹性，提升口感，改善产品质量[5]。大豆分离蛋白添加量、马铃薯淀粉添加量及食盐添加量作为影响其品质的3 个主要因素，不同添加量的大豆分离蛋白、马铃薯淀粉及食盐使得油炸鱼饼发生不同程度的失水、吸油、美拉德反应，以及蛋白质变性和降解等，从而改变了鱼饼的质地、风味、色泽、口感及嫩度等[6-7]。

因此，采用Box Behnken 法优化油炸鱼饼的工艺，经单因素试验后再通过响应面试验对大豆分离蛋白、马铃薯淀粉及食盐添加量进行优化，确定最佳的工艺参数，以期为鱼饼的工业化生产提供一定的理论依据。

1 材料与设备

1.1 材料

金线鱼鱼糜（冻藏），海欣食品股份有限公司提供；马铃薯淀粉，潍坊汇洋国际贸易有限公司提供；食盐，连云港大洋化工有限公司提供；大豆分离蛋白，河南维润生物科技有限公司提供。

1.2 仪器设备

BSM- 120.4 型电子天平，上海友缜电子科技有限公司产品；多功能电磁炉，星光电器（深圳） 有限公司产品；ZB- 20 型斩拌机，诸城市华钢机械有限公司产品；FDZ- 260T 型真空封口机，上海泛威实业有限公司产品。

2 试验方法

2.1 加工工艺

金线鱼鱼糜解冻→鱼糜斩拌→定型水煮→凝胶化→油炸→沥油→冷却→包装→检验→成品。

2.2 操作要点

2.2.1 斩拌

将解冻的金线鱼鱼糜用斩拌机进行均匀斩拌，空斩5 min，使鱼糜充分进行摩擦，从而进一步升高温度，为下一步的盐擂做充分准备。当鱼肉出现发黏状态时，继而加入食盐，由低速至高速盐斩10 min。接着加入大豆分离蛋白、马铃薯淀粉等继续斩拌10 min，使马铃薯淀粉和大豆分离蛋白与鱼糜混匀，斩拌期间适时加入冰块或是冰水，保持擂溃温度为5 ℃以下。

2.2.2 定型、水煮

为防止成型前鱼糜就发生凝胶化，斩拌后马上将鱼糜放入饼状模具中制成饼状，在50 ℃水浴中定型30 min 后成型，成型后于95 ℃热水中水煮7 min后捞出沥水、冷却。

2.2.3 凝胶化

为使鱼饼中鱼肉蛋白质分子之间形成富有弹性的网状结构，则需将已成型的鱼饼放入40 ℃的恒温箱内静置20 min，使蛋白质分子之间充分反应，从而提高鱼饼的弹性[8]。

2.2.4 油炸

当油锅温度达180～210 ℃时，即可将鱼饼投入油锅中，油炸时间为4～8 min，直至鱼饼上浮，注意翻面要轻，避免鱼饼出现黏结的情况而导致饼型破损。需油炸至鱼饼表面呈鲜亮的金黄色，内部鱼肉有一定坚实感，则可将其捞出沥油。

2.2.5 包装

油炸后的鱼饼迅速沥油、冷却，待其完全冷却后再进行包装，以保证鱼饼的饼型完整度。

2.3 试验内容

2.3.1 单因素试验

以大豆分离蛋白添加量（1%，2%，3%，4%，5%） 为变量的单因素试验中，设定马铃薯淀粉添加量为9%，食盐添加量为1.5%；以马铃薯淀粉添加量（3%，6%，9%，12%，15%） 为变量的单因素试验中，设定大豆分离蛋白添加量为3%，食盐添加量为1.5%；以食盐添加量（0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%） 为变量的单因素试验中，设定大豆分离蛋白添加量为3%，马铃薯淀粉添加量为9%。

2.3.2 Box Behnken 响应面法分析

综合前期单因素试验结果，设计以大豆分离蛋白添加量、马铃薯淀粉添加量和食盐添加量3 个因素为自变量，选取感官特性评分为响应值，设计三因素三水平的响应面试验，考查大豆分离蛋白添加量、马铃薯淀粉添加量和食盐添加量对油炸鱼饼品质的影响，确定油炸鱼饼的最佳加工工艺。

2.3.3 产品感官评定

邀请10 位受过食品感官分析培训的评价员组成评定小组对油炸后鱼饼的色泽、质地、风味、口感和总可接受性等感官特性进行分析评分。

油炸鱼饼感官评定标准见表1。

表1 油炸鱼饼感官评定标准

质地占比30%，风味占比25%，口感占比25%，总可接受度占比20%，产品的总分以100 分计，以10 位评定员的平均分为各特性的评分，油炸鱼饼的感官评价总分为各项特性评分与权重乘积之和。评定时各评价员不相互交流，均单独工作，不同样品评定之间需用清水漱口。

3 结果与分析

3.1 单因素试验结果与分析

3.1.1 大豆分离蛋白添加量对油炸鱼饼感官评分的影响

大豆分离蛋白添加量对油炸鱼饼感官评分的影响见图1。

由图1 可知，油炸鱼饼随着大豆分离蛋白含量的增加，感官评分呈现先增加后减少的趋势，当大豆分离蛋白添加量达到3%时，油炸鱼饼的感官评分达到了最高分。因此，选择3%大豆分离蛋白添加量作为响应面试验的基准值。

3.1.2 马铃薯淀粉添加量对油炸鱼饼感官评分的影响

马铃薯淀粉添加量对油炸鱼饼感官评分的影响见图2。

由图2 可知，油炸鱼饼随着马铃薯淀粉添加量的增加，感官评分呈现先增加后减小的趋势，当马铃薯淀粉添加量达到9%时，鱼饼的感官评价分值达到最高。因此，选择9%马铃薯淀粉添加量作为响应面试验的基准值。

3.1.3 食盐添加量对油炸鱼饼感官评分的影响

食盐添加量对油炸鱼饼感官评分的影响见图3。

由图3 可知，总体感官评价分值随着食盐添加量的增加呈现先增加后减小的趋势，当食盐添加量达到1.5%时，鱼饼的感官评价分值达到最高。因此，选择1.5%食盐添加量作为响应面试验的基准值。

3.2 响应面试验结果

3.2.1 模型的建立及参数分析结果

在单因素试验的基础上，对大豆分离蛋白添加量、马铃薯淀粉添加量和食盐添加量为自变量，采用Box Behnken 中心组合方法设计三因素三水平，进行优化试验。

响应面试验设计因素与水平设计见表2，响应曲面优化试验设计及结果见表3。

表2 响应面试验设计因素与水平设计/ %

表3 响应曲面优化试验设计及结果

通过Design Expert V8.0.6 统计软件对响应面试验结果数据进行多元回归拟合，得到关于大豆分离蛋白添加量、马铃薯淀粉添加量和食盐添加量对油炸鱼饼感官评分的多元多项回归式拟合模型，模型如下：

试验模型方差分析见表4。

由表4 可知，回归模型p＜0.000 1，说明该模型具有极显著差异，一次项A 达到极显著水平，一次项B 达到显著水平，一次项C 不显著，从F 值判断，可得到该3 个因素对油炸鱼饼感官评分的影响大小的排序为A＞B＞C。同时，方程失拟项不显著（p=0.189 5＞0.05），表明该方程不失拟，即说明该模型设计合理且适合拟合试验，方程模型极显著（p＜0.000 1），说明能较好地拟合试验结果。由表4 可见模型的决定系数为R2=0.982 0，且模型的调整决定系数为R2Adj=0.958 8，变异系数C.V.=2.016 2%，说明该模型的相关性和解释度都很好，即此响应面模型与实际试验相拟合，具有较高的可信度，适用于基于Box Behnken 法的油炸鱼饼配方优化研究的理论预测和分析。

表4 试验模型方差分析

3.2.2 响应面交互作用分析

根据回归方程作响应曲面图，对所拟合的结果进行分析，探讨大豆分离蛋白添加量、马铃薯淀粉添加量、食盐添加量对油炸鱼饼感官评分的影响。

大豆分离蛋白添加量与马铃薯淀粉添加量交互影响的响应面曲面见图4，大豆分离蛋白添加量与食盐添加量交互影响的响应面曲面见图5，马铃薯淀粉添加量与食盐添加量交互影响的响应面曲面见图6。

在响应面曲线图中，曲面越陡，说明该因素对结果的影响越显著[9]。由图4 可知，大豆分离蛋白添加量和马铃薯淀粉添加量对油炸鱼饼感官评分的影响呈先升高后降低的抛物线形，通过响应曲面图分析，大豆分离蛋白添加量和马铃薯淀粉添加量的交互作用得出，曲面最为陡峭，且越接近顶端，颜色越深，表明二者交互作用对鱼饼感官影响显著，这与方差分析的结果一致。

由图5 可知，大豆分离蛋白添加量、食盐添加量对油炸鱼饼感官评分的影响均呈抛物线形，即随着大豆分离蛋白添加量和食盐添加量的增加，油炸鱼饼感官评分呈先升高后降低的趋势，且大豆分离蛋白添加量和食盐添加量的交互中，两者的交互作用不明显，曲面呈现平缓。

由图6 可知，曲面图中马铃薯淀粉添加量的曲线较陡，说明马铃薯淀粉添加量的影响较显著，这可能是由于马铃薯淀粉具有保水性、保油性的作用，对于油炸鱼饼的感官评分有一定的提升作用；然而随着食盐添加量的增多有一个先增后减的趋势，这可能是由于较大的食盐含量，破坏了淀粉颗粒结构，淀粉出现膨胀或破裂，有明显的孔和裂缝，而且黏连到一起，即对马铃薯淀粉的结构和糊化性质产生显著影响，故需严格控制食盐的添加量[10]，但整体曲面较为平缓，说明两者交互不显著。

由Design Expert V8.0.6 软件预测分析油炸鱼饼的最优工艺条件为大豆分离蛋白添加量3.57%，马铃薯淀粉添加量10.17%，食盐添加量1.38%，在此条件下，油炸鱼饼的感官评分为95.275 6 分。

4 结论

以金线鱼加工副产物金线鱼鱼糜为主要原料，制作金线鱼鱼饼，以鱼饼的感官评分为主要的评价指标，考查鱼饼中的大豆分离蛋白添加量、马铃薯淀粉添加量和食盐添加量对产品品质的影响，并通过Box Behnken 法对鱼饼的加工工艺参数进行优化。最终确定金线鱼鱼饼的配方为大豆分离蛋白添加量3.57%，马铃薯淀粉添加量10.17%，食盐添加量1.38%，在此条件下，油炸鱼饼的感官评分为95.275 6 分。该工艺提高金线鱼利用率，合理可行。