鱼蛋白胶芒果糕的制备工艺优化及品质分析

孙金梦，涂宗财,2,3，王 辉, ，胡月明

（1.南昌大学，食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌 330047；2.江西师范大学，国家淡水鱼加工技术研发分中心，江西南昌 330022；3.江西师范大学，江西省淡水鱼高值化利用工程技术研究中心，江西南昌 330022）

近年来，人们对鱼类食用和加工量迅速增加，在此中间产生了很多的废弃物，例如鱼皮、鱼骨和鱼鳞等，这不仅对环境造成了污染，也是一种资源浪费，而使用这些含有大量胶原蛋白的废弃物来提取鱼蛋白胶可以在一定程度上解决上述问题。同时，由于宗教信仰以及疯牛病等哺乳动物传染病的出现，鱼蛋白胶作为一种优良的哺乳动物明胶替代物，对其加工应用进行研究就变得尤为重要，而有关其应用于果糕的研究尚未见报道。

芒果（Linn），又名檬果、漭果、望果等，是漆树科芒果属常绿乔木，在我国海南、云南、广西、广东、福建等地区有大面积种植且正在迅速发展。芒果因具有极高的营养价值，受到很多消费者的喜爱，但其因采收期短、不耐久存、果体娇嫩，极易在运输和贮藏过程中造成机械伤损和腐烂。目前除少数用于加工成果汁、果肉、果脯外，我国的芒果市场仍然主要是从原产地新鲜出售。随着芒果种植面积的不断扩大，产量越来越高，促进芒果的商业化生产已成为当务之急。果糕作为一种较好的水果深加工方式，可以很好地解决芒果易腐败、难保存的问题，但是相比其他高果胶含量水果，芒果多汁、果胶含量较低且果肉色泽在加工过程中极易发生变化等原因都决定了高品质芒果糕的加工存在一定难度。

综上，本研究选取青芒为原料，将鱼蛋白胶作为凝胶剂加入果糕中，研发一款富含蛋白、营养全面的新型果糕。在实现鱼蛋白胶创新应用的同时，既可以丰富果糕的营养价值、有效解决芒果贮运问题，又能提高芒果产业的附加值，实现渔业副产物高值化利用，促进水产与芒果加工业的发展。本文基于响应面优化，在单因素实验基础上选取对鱼蛋白胶芒果糕感官品质影响较大的因素，探究和优化其制备工艺，以期为我国芒果及鱼蛋白胶的开发应用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鱼蛋白胶 食品级，广东欧帝玛生物工程有限公司；果胶 高酯快凝，食品级，北京索莱宝科技有限公司；柠檬酸、D-异抗坏血酸钠、氯化钙 食品级，浙江一诺生物科技有限公司；青芒、白砂糖、糯米纸市售。

JYL-C16V 料理机 九阳股份有限公司；C21-RT2173 电磁炉 美的生活电器制造有限公司；DHG-9140A 电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司；TA.XTplus 质构仪 英国Stable Micro System；TVS-2018 多功能真空包装机 广州市新鲜世界电器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鱼蛋白胶芒果糕制备工艺流程

1.2.2 工艺操作要点

1.2.2.1 芒果预处理 将成熟（果胶含量相对较高）的青芒去皮去核，以果肉重量为100%计，溶解0.5%CaCl和0.5%D-异抗坏血酸钠于40%水中，与果肉一起打浆（第一次护色），再用120 目过滤袋进行过滤除去残渣。

1.2.2.2 溶胶 将鱼蛋白胶、果胶称量后加入适量温开水，80 ℃水浴加热使其溶胀化开，加入果浆中混匀。

1.2.2.3 熬糖浓缩 将白砂糖在80～100 ℃范围内加热溶解于其重量一半的水中，浆液变粘稠后调低温度至60 ℃，把果浆倒入糖液中不断搅拌，切忌搅拌剧烈，以免产生过多气泡影响产品质量。为防止褐变加速，浓缩温度不能高于60 ℃，熬煮至浆液成蜂蜜状即为终点，在浓缩终点结束前加入柠檬酸（第二次护色）。

1.2.2.4 倒模成形 将浓缩浆体快速倒入模具中，控制厚度在1 cm 左右，模具放平，切忌抖动，以防浆体表面出现褶皱。

1.2.2.5 烘制 将果糕放进烘箱中进行60 ℃干燥，烘制13 h 时将果糕脱模放在烤网上继续烘制，共烘制22 h，产品的最终含水量为15%～20%。

1.2.2.6 包装成品 果糕冷却后包裹上糯米纸，切分小块，无菌包装。

1.2.3 单因素实验 以果浆重量为100%计：固定鱼蛋白胶与果胶质量比为1.5:1、白砂糖40%、柠檬酸0.7%，探究凝胶剂添加量分别为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%时对果糕感官评分的影响；固定凝胶剂2.5%、白砂糖40%、柠檬酸0.7%，探究鱼蛋白胶与果胶质量比分别为2:1、1.5:1、1:1、1:1.5、1:2 时对果糕感官评分的影响；固定凝胶剂2.5%、鱼蛋白胶与果胶质量比为1.5:1、柠檬酸0.7%，探究白砂糖添加量分别为30%、35%、40%、45%、50%时对果糕感官评分的影响；固定凝胶剂2.5%、鱼蛋白胶与果胶质量比为1.5:1、白砂糖40%，探究柠檬酸添加量为分别0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%时对果糕感官评分的影响。

1.2.4 响应面试验 根据单因素实验的结果，将感官评分作为响应值，选择对果糕感官评分影响较大的凝胶剂、白砂糖和柠檬酸添加量3 个因素为自变量，使用Design-Expert 11 软件，进行三因素三水平试验设计，试验因素及水平见表1。

表1 响应面试验因素及水平Table 1 Factors and levels of response surface method

1.2.5 感官评价 参考郑毅等的方法，略作修改，对鱼蛋白胶芒果糕进行感官评价，由10 位经过专业训练的评定人（男女各半）对果糕样品进行评分，详细评定标准示于表2。

表2 鱼蛋白胶芒果糕感官评定标准Table 2 Sensory assessment criteria of fish gelatin mango cake

1.2.6 质构测定 质构测定指标包括：硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性。测试类型T.P.A，测试探头P/50，测定前、测定时及测定后探头速度均为1.0 mm/s，压缩比20%，触发力5.0 g。测定时，将果糕样品切成3 cm×2 cm×0.4 cm 的长方体，置于探头正下方，连续压缩2 次，间隔时间2 s，每组样品平行测定3 次。

1.2.7 产品品质指标测定

1.2.7.1 理化指标检测 根据标准GB/T 10782-2006《蜜饯通则》，检测蛋白质、总糖、水分、总砷、汞、铅等指标。

1.2.7.2 微生物指标检测 根据标准GB 14884-2016《食品安全国家标准 蜜饯》，检测菌落总数、大肠菌群、致病菌等指标。

1.3 数据处理

本文实验均进行3 次平行，结果取平均值，同时使用SPSS 25 对实验结果进行单因素方差分析，a～d 表示不同样品之间存在差异（＜0.05），相同字母则表示无显著性差异（＞0.05），采用Origin 2017 作图，使用Design-Expert 11 软件进行响应面试验设计及分析。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

各个单因素对于鱼蛋白胶芒果糕感官评分的影响如图1 所示。由图1A 可以看出，随着凝胶剂总添加量的增加，感官评分在2.5%时达到最大值，随后开始呈下降趋势，这是因为凝胶剂添加过多会导致果糕硬度增大，进而影响口感，因此确定凝胶剂总添加量的最佳取值范围在2%～3%；由图1B 可以看出，鱼蛋白胶与果胶质量比为1:1.5 时，凝胶效果最好，感官评分最佳，这是由于此比例下果胶对鱼蛋白胶起到了良好的修饰作用，因此鱼蛋白胶与果胶质量比选择为1:1.5；由图1C 和图1D 可以看出，白砂糖和柠檬酸添加量的感官评分都呈先上升后下降的趋势，这是因为白砂糖添加量太少会导致果糕甜度不够，而太多则口感偏甜；同样，柠檬酸添加量太少会导致果糕酸度不够，而太多也会使口感过酸，进而使感官评分降低，因此确定白砂糖添加量的最佳取值范围在35%～45%，柠檬酸添加量的最佳取值范围为0.5%～0.9%。

图1 各单因素对果糕感官评分的影响Fig.1 Effects of each single factor on the sensory score of fruit cake

2.2 响应面优化试验

2.2.1 响应面试验设计及结果 根据以上单因素实验结果，选取对果糕感官品质影响最大的3 个单因素（凝胶剂总添加量、白砂糖添加量、柠檬酸添加量）进行响应面设计，结果如表3。

表3 响应面试验设计及结果Table 3 Experimental design and results for response surface analysis

2.2.2 模型建立及显著性分析 运用Design-Expert 11 软件对鱼蛋白胶芒果糕感官评分试验结果进行方差分析，得到的二次多项式回归方程为：Y=83.60+0.375A-0.0875B-0.8625C+1.85AB-0.7AC-0.475BC-5.19A-2.66B-6.56C。回归模型方差分析结果见表4。

由表4 可以看出，模型的＜0.0001，表明模型极其显著。失拟项不显著（=0.6356＞0.05），表明方程拟合程度比较好。决定系数²=0.9923，则说明实际值和预测值相关性较高。因此，该模型可以较好地反映鱼蛋白胶芒果糕制备过程中各因素与响应值的关系并预测最佳工艺条件。由值可得，柠檬酸C、交互项AB 以及所有二次项对鱼蛋白胶芒果糕感官评分的影响均为极显著（＜0.01），其余均不显著（＞0.05）。由值可知，三个因素对鱼蛋白胶芒果糕感官评分的影响顺序为：C＞A＞B，即柠檬酸添加量＞凝胶剂总添加量＞白砂糖添加量。

表4 回归模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model

2.2.3 响应面分析 运用Design-Expert 11 软件做出各因素之间交互作用对果糕感官评分影响的等高线及响应曲面图，见图2。响应曲面图在水平方向落下的投影是等高线，等高线若呈椭圆形，表示这两因素有极为显著的交互作用，呈圆形则表示不显著。并且各因素响应曲面坡度的陡峭程度反映该因素对鱼蛋白胶芒果糕感官评分的影响程度，越陡峭，说明影响越大。因此，综合以上对等高线和响应曲面图进行分析可以得出：凝胶剂总添加量和白砂糖添加量之间交互作用极为显著（＜0.01），其他因素的交互作用均不显著。单因素柠檬酸添加量对鱼蛋白胶芒果糕的感官评分影响最明显，其次是凝胶剂总添加量，影响最小的是白砂糖添加量。

图2 三个因素之间交互作用对果糕感官评分影响的等高线图及响应面图Fig.2 Contour map and response surface graph of the interaction among three factors on the sensory score of fruit cake

2.2.4 最优工艺条件预测及验证 通过Design-Expert 11 软件对实验数据进行优化预测，得到鱼蛋白胶制备芒果糕的最佳工艺配方为凝胶剂总添加量2.52%，白砂糖添加量40.02%，柠檬酸添加量0.69%，该工艺条件下鱼蛋白胶芒果糕的感官评分预测值为83.64 分。结合实际操作，选取凝胶剂总添加量为2.5%，白砂糖添加量40%，柠檬酸添加量0.7%，测得鱼蛋白胶芒果糕感官评分为83.8±0.2 分，与模型预测值较为接近，说明该模型可用于鱼蛋白胶制备芒果糕的工艺优化。

2.3 质构特性分析

为了更全面地探究各因素的添加量对鱼蛋白胶芒果糕品质的影响，同时使用质构仪对响应面试验设计（表3）里的17 组样品进行了质构特性分析，结果见表5。

从表5 可以看出，17 组果糕样品的各项质构指标均存在不同程度的差别，这与各因素添加量的不同有关。在所有样品中，感官评分最高的13 号样品其各项质构指标也排在前列。其中，弹性、内聚性、咀嚼性和回复性这四个与果糕口感显著相关的指标都是最大值，分别达到了0.124、0.176、59.919 和0.113，硬度也适中，因而13 号样品在口感方面达到了最优。鲁丹游等研究表明果糕口感与弹性、内聚性、咀嚼性呈显著相关，并且随着弹性、咀嚼性和内聚性的增加，果糕口感更好，本文与之研究结果是一致的。质构特性分析也表明13 号样品的品质最佳，与前面最优工艺条件预测的结果一致，因此可以得出：在凝胶剂总添加量为2.5%，白砂糖添加量为40%，柠檬酸添加量为0.7%时，鱼蛋白胶芒果糕的品质确为最佳。

表5 凝胶剂、白砂糖和柠檬酸添加量对产品质构及感官评分的影响Table 5 Effects of gel,white sugar and citric acid additions on texture of products and sensory score

2.4 理化及微生物指标检测结果

根据上述优化得到的工艺配方制备的鱼蛋白胶芒果糕产品，其各项理化及微生物指标经检测均符合国家标准的要求，不含重金属且微生物数量在国家允许安全范围之内，说明所制备的鱼蛋白胶芒果糕产品可以进行商品化生产。目前，市售果糕营养成分表上蛋白质含量不超过1 g/100 g，甚至大多不含蛋白质，而经上述工艺制备的鱼蛋白胶芒果糕的蛋白质含量达到2.19 g/100 g，高于市售普通果糕的蛋白质含量，因此本文研发的鱼蛋白胶芒果糕在一定程度上提高了果糕的蛋白质含量，实现了果糕作为休闲零食的同时还可以补充各种营养的目的。检测结果见表6。

表6 理化及微生物指标检测结果Table 6 Test results of physical,chemical and microbial indicators

3 结论

通过单因素和响应面优化试验，结合感官评定和质构特性分析，得到鱼蛋白胶制备芒果糕的最佳工艺配方为：凝胶剂总添加量2.5%，鱼蛋白胶和果胶质量比1:1.5，白砂糖添加量40%，柠檬酸添加量0.7%。经该工艺配方制得的鱼蛋白胶芒果糕弹性良好，硬度适中，感官品质最佳，且各项指标均符合国家标准，其中蛋白质含量达到2.19 g/100 g，丰富了果糕的营养价值，实现了渔业副产物利用的高值化，提高了芒果产业的附加值，是一款老少皆宜的新型营养果糕，具有极大的开发前景，同时研究结果也可为我国芒果及鱼蛋白胶的开发应用提供理论依据。但是，本产品在研发过程中发现，鱼蛋白胶芒果糕在熬糖浓缩这一工序上不可避免要进行搅拌，导致成品存在少量气泡问题，还有待后续进一步研究解决。