响应面法优化开发沙蚕罐头食品

于晓琦，彭雪，霍彦铭，刘春娥*

中国农业大学烟台研究院（烟台 264670）

沙蚕含高比例的鲜味氨基酸，肉质脆嫩、味道鲜美，属于优质海产蛋白源。在我国主要养殖的沙蚕品种中，含有8种人体必需氨基酸，有较高含量的多不饱和氨基酸、维生素E，另含矿物质铁、钙，有助于改善我国传统膳食结构中铁和钙元素的缺乏，是高蛋白低脂肪、膳食营养价值较高的食品原料[1]。作为一种名贵的海味珍品，在我国南方素有将沙蚕作为一种海产美味而食用的传统，而在北方并不常见，因而具有广阔的市场前景。

近年来沙蚕的研究方向大多为沙蚕的培育和养殖方法[2]、沙蚕加工饲料[3]、沙蚕编码基因及氨基酸序列的研究[4]、提取蛋白及其用途[5]、沙蚕毒素配制农药[6]等，而将沙蚕作为原料进行食品加工的研究较少，现有的食用方式主要将沙蚕干制磨粉作为辅料添加[7-9]。鉴于罐头食品具有保留原料营养、便于携带、开罐即食等特点，从软包装食品[10]出发，开发沙蚕软罐食品的加工工艺，在单因素试验基础上，结合响应面法优化工艺参数，为沙蚕食品的进一步研发提供基础数据和研究材料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜活沙蚕（威海小石岛养殖地）；食盐、油、料酒、味精、砂糖、食盐、五香粉、姜粉等（烟台莱山区三笑超市）；真空封口机（SH13V-AZ550，九阳股份有限公司）。

1.2 工艺流程

原料处理。将沙蚕清洗干净，用剪刀去头去尾去除内脏，切成2～4 cm的小段。

盐渍。将处理后的沙蚕放入120 mL 1%盐水中。盐渍后用清水漂洗1次，沥水。

预煮。沙蚕放80～100 ℃的热水中漂烫10～15 s捞出。

油炸。油热后放入电磁锅内补充油温3 min，炸至沙蚕有坚实感，呈黄色或黄褐色为宜，油炸时要勤翻动，防止炸糊或炸不透，并及时清除锅中碎渣。

调味汁配比。按照水100 mL、料酒15 mL、味精0.5～2.5 g、砂糖6～18 g、食盐5～11 g、五香粉0.1～0.5 g、姜粉0～0.4 g配调味汁，香料与水在锅内加热微沸1 min，过滤，备用。

浇汁。将调味汁倒在油炸后的沙蚕上，充分混合。

装罐。使用真空封口机装罐，注意内容物不要过大，封口必须严密。具体情况可根据罗丽纯[11]的软罐头封口质量进行分析。

1.3 产品感官评价

按照GB/T 10221—2012《感官分析术语》[12]设计感官评分表（表1）。由3名人员组成测评小组，对沙蚕软罐食品进行感官评定，评定标准涉及口感、风味和外观3个方面，分别占40%，30%和30%。参照表1的标准按照100分制进行打分，将3名参评人员所打分数的算术平均数作为最终得分。

表1 感官评价表

1.4 单因素试验设计

选取味精添加量、砂糖添加量、食盐添加量、五香粉添加量、姜粉添加量为单因素，设置5组单因素试验，每组因素5个水平，分别为：味精添加量0，0.5，1.0，1.5和2.0 g；砂糖添加量6，9，12，15和18 g；食盐添加量7，8，9，10和11 g；五香粉添加量0.1，0.2，0.3，0.4和0.5 g；姜粉添加量0，0.1，0.2，0.3和0.4 g。单因素为变量时，其他因素固定取值为味精添加量1 g、砂糖添加量9 g、食盐添加量7 g、五香粉添加量0.3 g、姜粉添加量0.2 g。按照1.2和1.3的加工流程进行感官评定，通过对各单因素综合分析得出各单因素最佳水平，并对各个因素水平进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验分析

将单因素试验数据采用Microsoft Excel对数据进行整理，试验结果见图1。

由图1（a）可以看出：随着味精添加量增加，沙蚕罐头的品质得到改善，味精添加量1.5 g时，此时沙蚕罐头的口感最好，整体品质最高，但味精添加量超过1.5 g时，味精味过重，掩盖其他香辛料的风味，因此口感逐渐变差。砂糖有去腥提鲜、改善肉质的作用，图1（b）中其最佳添加量为15 g，添加过量会使香甜变得甜腻，因此砂糖添加量15 g时沙蚕罐头的品质较高，可作为后续试验的依据。吴浩然等[13]的风味蟹肉酱工艺配方同样选择白砂糖的添加量进行优化，确定白砂糖添加量6.31%可以降低咸味，同时具有提鲜效果。食盐对于沙蚕罐头品质同样有很大的影响。詹飞丽等[14]在食盐对肉制品风味影响及降盐技术研究进展中指出，食盐有助于风味物质的产生，提升口感，添加食盐可以增加肉制品的保水能力[15-16]，这也是试验中沙蚕保证脆感而不干柴的原因。由图1（c）可见：食盐最佳添加量9 g，继续添加会导致沙蚕罐头过咸。五香粉最佳添加量为0.3 g（图1d），姜粉最佳添加量在0.2～0.3 g（图1e），五香粉和姜粉添加量对沙蚕罐头影响较小。

图1 单因素试验对沙蚕罐头品质的影响

2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 响应面法试验设计

调味配方里香辛料五香粉和姜粉的添加量极少，而调味料味精、砂糖和食盐的添加量较多，并且在单因素试验中对于产品口感的影响较大，因此选取味精添加量（g）、砂糖添加量（g）和食盐添加量（g）3个因素进行响应面试验，以感官评分作为响应值，优化软罐沙蚕罐头的调味料最佳添加量，其因素水平见表2。根据Box-Behnken设计，进行的17组响应面试验及数据，具体见表3。

表2 因素水平表 单位：g

表3 响应面试验及数据表

2.2.2 响应面数学模型的建立

利用Design-Expert 8.0.6软件得到以感官评分为目标函数的多项回归方程：Y=96.2-0.25A+0.13B+0.38C-1.25AB-0.25AC+BC-3.1A2-3.85B2-4.85C2。

2.2.3 回归模型方差分析

分析表4结果可知：试验选用的模型极显著（p＜0.01）。由p值可以看出：各因素对沙蚕软罐食品的评分影响为C＞A＞B。相关系数R2=0.971 1，表示模型拟合程度良好，R2adj=0.933 9，说明试验误差小，该模型可用于对沙蚕软罐食品的感官进行分析和预测。

表4 方差分析表

2.2.4 感官评定的响应面结果

多元二次回归模型方程可以通过A、B、C这3个变量所构成的三维曲面图来直观表示，并说明每个变量的响应和试验水平之间的相互作用[17-19]。味精添加量、砂糖添加量、食盐添加量之间的交互作用对沙蚕罐头感官评分的影响如图2～图4所示。响应面坡度越陡，等高线呈椭圆形，说明该因素对沙蚕罐头感官评分的影响越大；相反坡度越平缓，等高线呈圆形，说明该因素对沙蚕罐头感官评分的影响越小。在交互项对感官评分影响的图中，味精添加量与砂糖添加量的交互作用最为明显，这与方差分析的结果一致。

图2 味精添加量和食盐添加量交互作用对沙蚕罐头品质的影响

图4 砂糖添加量和味精添加量交互作用对沙蚕罐头品质的影响

从图2可以看出：味精添加量不变时，食盐添加量逐渐增加有助于呈味作用的发挥，沙蚕罐头的口感呈上升状态，食盐添加量过多，罐头过咸，罐头的口感会因此下降；食盐添加量不变时，随着味精添加量逐渐增加，沙蚕罐头的口感先上升后下降，这是由于味精发挥呈鲜效果，增加产品的风味物质，与食盐形成鲜咸基础味[20]，但味精添加过多反而因料味过重口感逐渐下降。由图3可见：食盐添加量不变时，添加适量白砂糖，使其与食盐添加量达到适当比例，可在味觉上起到一定协同效应，去腥提鲜，给予罐头香甜感，增加食欲，因此口感上升，其添加过量时过于甜腻，口感逐渐下降；砂糖添加量不变时，食盐添加在甜味上增加了咸香，但添加过量会致罐头过咸，沙蚕罐头的口感先上升后下降。由图4可见：味精添加量不变时，随着砂糖的添加，沙蚕罐头的口感先上升后下降；砂糖添加量不变时，随着味精添加量增加，沙蚕罐头的口感先升后降。

图3 食盐添加量和砂糖添加量交互作用对沙蚕罐头品质的影响

根据上述模拟二次多项回归模型，设置最大响应值，得到最佳的制备工艺：味精添加量1.48 g、砂糖添加量15.09 g、食盐添加量9.04 g，此时感官评分为96.22分。叶琳弘等[21]的即食菲律宾蛤仔休闲食品，也对味精、砂糖、食盐等添加量采用正交试验进行优化，得到食盐添加量5%、味精添加量2.0%、白砂糖添加量8%的最佳配方，因素影响为砂糖添加量＞食盐添加量＞味精添加量，这与试验结果结论一致。毕军华等[22]的虾油调味汁研究确定的最佳配方为味精添加量10%、白砂糖添加量8%、食盐添加量2%，味精添加量相对较高，可能原因是其产品是对鲜味要求较高的调味汁，味精与食盐呈味强度的平衡也受其他调味料的影响[23]。

2.2.5 验证试验

为确定模型预测的准确性，按照得到的最佳制备工艺（味精添加量1.48 g、砂糖添加量15.09 g和食盐添加量9.04 g）进行罐头制作，综合感官评分为98分，高于单因素试验及模拟优化方案中的感官评分。

3 结论

以沙蚕、调味汁为主要原料，通过单因素试验和响应面优化试验确定沙蚕软罐食品的最佳制备工艺参数：味精添加量1.48 g、砂糖添加量15.09 g、食盐添加量9.04 g，在此条件下制作的沙蚕软罐食品其调味汁口感咸香不失甜味，沙蚕具有薄脆感。试验工艺参数的优化，主要集中在料汁组成，在今后的研究中，可以根据不同地区人群的口味需求，对部分调味料进行适当调整，研究多种口味沙蚕罐头。