双响应值联合优化超声波辅助熬制雪菜大黄鱼汤工艺及其滋味评价

李珊慧 林登峰 赵洪雷 李学鹏 励建荣 徐永霞

摘要：以大黄鱼和腌制雪菜为主要原料，采用超声波辅助加热的方式熬制雪菜大黄鱼汤，以感官评分和可溶性蛋白含量为评价指标，通过双响应值优化熬制工艺条件，并采用电子舌和高效液相色谱法分析不同加热方式对雪菜大黄鱼汤滋味特性的影响。结果表明，超声波辅助熬制雪菜大黄鱼汤的最佳工艺条件为雪菜与大黄鱼的质量比1∶4、超声功率700 W、超声熬煮时间90 min。在此条件下熬制出的雪菜大黄鱼汤的感官评分为85.67，可溶性蛋白含量为119.65 mg/mL，与模型预测值无显著性差异（P>0.05）。与传统加热方式相比，超声波辅助热处理熬制的雪菜大黄鱼汤的鲜味强度增加，苦味程度降低，呈味核苷酸含量有所提高。

关键词：大黄鱼；雪菜；鱼汤；工艺优化；双响应值

中图分类号：TS201.1

文献标志码：A

文章编号：1000-9973（2024）06-0043-07

Optimization of Ultrasonic-Assisted Cooking Technology and Taste Evaluation

of Larimichthys crocea Soup with Brassica juncea var. crispifolia

by Combination of Double Response Values

LI Shan-hui， LIN Deng-feng， ZHAO Hong-lei， LI Xue-peng， LI Jian-rong， XU Yong-xia^*

（Research Institute of Ocean， College of Food Science and Engineering，

Bohai University， Jinzhou 121013， China）

Abstract： Using pickled Brassica juncea var. crispifolia and Larimichthys crocea as the main raw materials， Larimichthys crocea soup with Brassica juncea var. crispifolia is cooked by ultrasonic-assisted heating. Sensory score and soluble protein content are used as the evaluation indexes， the cooking process conditions are optimized by double response values， and the effects of different heating methods on the taste characteristics of Larimichthys crocea soup with Brassica juncea var. crispifolia are analyzed by electronic tongue and high performance liquid chromatography. The results show that the optimal process conditions of ultrasonic-assisted cooking are the mass ratio of Brassica juncea var. crispifolia to Larimichthys crocea of 1∶4， ultrasonic power of 700 W and ultrasonic cooking time of 90 min. Under these conditions， the sensory score of the prepared Larimichthys crocea soup with Brassica juncea var. crispifolia is 85.67， and the soluble protein content is 119.65 mg/mL， which has no significant difference from the predicted value （P>0.05）. Compared with traditional heating， the umami intensity of Larimichthys crocea soup with Brassica juncea var. crispifolia cooked by ultrasonic-assisted heat treatment increases， the bitterness decreases， and the content of taste nucleotides increases.

Key words： Larimichthys crocea; Brassica juncea var. crispifolia; fish soup; process optimization; double response values

收稿日期：2023-11-23

基金项目：辽宁省教育厅重点攻关项目（LJKZZ20220119）

作者简介：李珊慧（1999—），女，硕士，研究方向：食品加工与安全。

*通信作者：徐永霞（1983—），女，教授，博士，研究方向：水产品贮藏加工及风味化学。

大黄鱼（Larimichthys crocea）属硬骨鱼纲（Osteichthyes）、鲈形目（Perciformes）、石首鱼科（Sciaenidae）、黄鱼属（Larimichthys），主要分布在东海、黄海南部等，是传统“四大海产”之一^[1]。大黄鱼肉质鲜嫩，富含DHA和EPA等营养物质，自古有“琐碎金鳞软玉膏”之誉，是食用佳品。目前市面上的大黄鱼除鲜销外，主要被加工成干制品、腌制品、熏制品和糟制品等^[2]。

雪菜（Brassica juncea var. crispifolia），又名雪里蕻等，是十字花科植物，芥菜的变种之一。雪菜中含有丰富的维生素、氨基酸和膳食纤维等营养物质，且具有降血压、治疗泌尿系统疾病、增强免疫力等作用^[3]。新鲜雪菜中含有大量芥子苷，经过芥子酶催化水解产生具有辛辣味的异硫氰酸烯丙酯，但腌制后其含量有所降低，并产生腌制雪菜典型的芳香味^[4]。腌制雪菜滋味鲜美、生津开胃、营养丰富，含有10多种氨基酸^[5]，雪菜腌制后不仅能保留原有的营养成分，而且能增添乳酸菌等有益微生物。

鱼汤从古至今都是备受人们推崇的滋补佳肴。鱼汤在熬制时，鱼肉中的蛋白质、脂肪、糖类等营养物质逐渐溶出并降解产生许多风味物质，从而赋予鱼汤鲜美的味道，而熬汤所用的原辅料、加工技术和工艺条件等直接影响鱼汤的风味特性和营养价值，进而影响鱼汤的品质^[6-7]。超声波是一项新兴绿色加工技术，目前在食品领域多用于腌制、冷冻保鲜、杀菌等加工环节^[8]，其原理是利用超声波与介质间的相互作用力发生“声空化”现象^[9]，这种现象能够破坏细胞结构，加速物质传递，促进生化反应过程，从而达到提高效率、改善品质、减少加工时间等作用^[10]。雪菜大黄鱼汤是宁波市的一道特色名菜，由大黄鱼和腌制雪菜等烹制而成，其汤鲜味美，融合了大黄鱼的鲜美滋味和雪菜特有的清香。本研究以大黄鱼和腌制雪菜为原料，采用超声波辅助加热的方法熬制雪菜大黄鱼汤，以感官评分和可溶性蛋白含量为响应值，利用双响应值联合优化超声波辅助热处理熬制雪菜大黄鱼汤的最佳工艺条件，并运用电子舌和高效液相色谱法对不同熬煮方式下的雪菜大黄鱼汤进行滋味评价，对研发鱼汤新型产品及其工业化生产提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冰鲜大黄鱼：尾重（260±20）g，市售；腌制雪菜：浙江省宁波市余姚市临山酱菜厂。

高氯酸等（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；IMP（纯度≥99%）等核苷酸标准品、甲醇（色谱级）：阿拉丁试剂（上海）有限公司。

1.2 仪器与设备

SA402B型电子舌 日本Insent公司；THC-1000SF型超声波煎煮锅 济宁天华超声电子仪器有限公司；UV-2550型紫外分光光度计 日本岛津公司；1260 Infinity高效液相色谱仪 美国Agilent公司；FiveEasy Plus FE28 pH计 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 雪菜大黄鱼汤的制备

将大黄鱼去内脏，用流水清洗干净，沥干水分，备用。用清水浸泡腌制雪菜30 min，捞出，控干水分，切成2 cm的小段，备用。将处理好的大黄鱼和雪菜按照一定比例放入蒸煮袋中，按照鱼∶水为1∶3的质量比加水，再加入适量的食盐，封口后放入超声波蒸煮锅中熬煮一定时间，过滤后得到雪菜大黄鱼汤。

1.3.2 感官评定

选择10名经过专业感官培训后的食品专业研究生（5男5女）进行雪菜大黄鱼汤的感官评定。最终感官评分取平均值。

雪菜大黄鱼汤的可溶性蛋白含量采用双缩脲法^[11]测定。取适量鱼汤样品适度稀释，将双缩脲试剂加入1 mL样品中，反应30 min后于540 nm波长下测定，结果取3次测定的平均值。

1.3.4 单因素试验设计

研究雪菜与大黄鱼的质量比（0∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6）、超声功率（400，500，600，700，800 W）、超声熬煮时间（30，60，90，120，150 min）、盐添加量（0%、0.25%、0.50%、0.75%、1%）对雪菜大黄鱼汤可溶性蛋白含量和感官评分的影响，确定最佳的因素水平。

1.3.5 响应面优化试验设计

在单因素试验的基础上，确定盐添加量为0.5%，选择雪菜与大黄鱼的质量比、超声功率、超声熬煮时间3个因素进行响应面试验，主要评价指标为感官评分，辅助评价指标为可溶性蛋白含量，试验因素和水平见表2。

1.3.6 电子舌测定

参考徐永霞等^[12]的方法，取适量处理后的样品置于测试杯中，使用活化后的7个传感器进行测定，仪器参数设置为采集时间120 s、每秒采集1次、样品测试循环次数4次，选择后3组数据进行分析。

1.3.7 呈味核苷酸的测定

参考徐永霞等^[13]的方法，采用高效液相色谱法测定雪菜大黄鱼汤中呈味核苷酸的含量。

1.4 数据分析

采用Origin 2019作图，采用SPSS 21.0进行显著性分析，P<0.05表示差异显著，采用Design-Expert 8.0.6软件进行试验设计。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 雪菜与大黄鱼的质量比对鱼汤感官评分和可溶性蛋白含量的影响

雪菜腌渍时，在食盐和有益微生物的发酵作用下，腌制雪菜具有特殊风味，香气清新，滋味鲜美^[14]。由图1可知，随着雪菜与大黄鱼的质量比的增加，鱼汤的感官评分先升高后降低，当雪菜与大黄鱼的质量比为1∶4时，鱼汤的感官评分最高，此时雪菜与大黄鱼的风味协调，口味较佳。随着雪菜添加量的增加，鱼汤中可溶性蛋白含量呈现下降趋势，这可能是由于雪菜量的增加使鱼汤体系中大黄鱼的占比减小，且腌制雪菜中富含乙酸、乳酸、草酸等有机酸，能够使鱼汤中的蛋白质变性而沉淀，从而导致鱼汤中可溶性蛋白含量降低^[15-16]。综合考虑，选择最佳的雪菜与大黄鱼的质量比为1∶4。

2.1.2 超声功率对鱼汤感官评分和可溶性蛋白含量的影响

由图2可知，随着超声功率的升高，雪菜大黄鱼汤的感官评分逐渐上升，可溶性蛋白含量先升高后降低，超声功率为700 W时可溶性蛋白含量最高，为81.53 mg/mL，这可能是由于超声波与介质间相互作用，产生了机械作用和热效应，给予了鱼汤更高的压力和温度，在一定程度上破坏了细胞结构，促进了细胞内物质的溶出和营养物质的迁移^[17-18]。但随着超声功率的升高，鱼汤体系中的空化作用加速进行，蛋白质降解，从而使鱼汤中可溶性蛋白含量降低^[19]。综合考虑，选择最佳的超声功率为700 W。

2.1.3 超声熬煮时间对鱼汤感官评分和可溶性蛋白含量的影响

由图3可知，随着超声熬煮时间的延长，鱼汤的感官评分先上升后下降（P<0.05），当超声熬煮时间为90 min时感官评分最高。随着超声熬煮时间继续延长，鱼肉组织变得疏松，可溶性蛋白等营养物质不断溶出和降解^[20]，氨基酸、可溶性肽等风味物质的含量也随之增加，从而提高了鱼汤的口感；但超声熬煮时间过长可能导致美拉德反应过度，从而破坏了鱼汤中的呈味物质，使鱼汤略带苦涩味。随着超声熬煮时间的延长，雪菜大黄鱼汤中的可溶性蛋白含量呈现先显著上升后趋于平稳的趋势，当超声熬煮时间从60 min延长到90 min时，鱼汤中可溶性蛋白含量急剧上升。研究表明，超声辅助热处理能有效提高鱼汤中可溶性蛋白含量^[21]，随着超声熬煮时间的延长，鱼汤中可溶性蛋白含量增加，但超声熬煮时间大于90 min时，虽仍有新物质继续溶出，但过度的超声空化效应使鱼汤中一些化合物发生降解^[22]，从而导致可溶性蛋白含量变化不大。综合考虑，选择最佳的超声熬煮时间为90 min。

2.1.4 盐添加量对鱼汤感官评分和可溶性蛋白含量的影响

在传统的肉汤熬煮过程中，添加适量食盐既可增强汤的鲜味，达到咸鲜协调，又可促进营养物质溶出并改善肉汤的品质^[23]。由图4可知，随着盐添加量的增加，雪菜大黄鱼汤的感官评分先上升后下降（P<0.05），当盐添加量为0.5%时感官评分最高；随着盐添加量的增加，雪菜大黄鱼汤的可溶性蛋白含量呈逐渐上升的趋势（P<0.05），尤其是当盐添加量从0.25%增至0.5%时尤为显著。肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白等是鱼肉中的主要成分，皆为盐溶性蛋白，达到一定离子强度时会溶解，所以适当的盐添加量会使蛋白质迁移到汤中^[24]。综合考虑，选择最佳的盐添加量为0.5%。

2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 响应面试验设计结果

对由单因素试验确定的各因素水平范围进行Box-Behnken试验设计，以感官评分和可溶性蛋白含量为响应值，试验设计和结果见表3。

2.2.2 响应面试验显著性检验

对响应面结果进行拟合，得出感官评分（Y₁）和可溶性蛋白含量（Y₂）的二次回归方程：

Y₁=89.42+3.93A+1.08B-2.45C+0.35AB+1.1AC-0.7BC-12.83A²-3.53B²-9.58C²。

Y₂=109.62+18.02A+10.12B+11.55C+7.24AB+10.70AC+10.91BC-14.39A²-12.21B²-5.44C²。

由表4和表5可知，两个回归方程模型均极显著（P<0.000 1），且失拟项均不显著，表明两个模型的拟合度高，具有可信度^[25-27]。两个回归方程均能反映响应值与各因素的真实关系，可采用两个模型预测雪菜大黄鱼汤的最佳工艺参数。由F值可以看出A、B、C 3个因素对感官评分的影响大小排序均是A>C>B。

2.2.3 各因素交互作用分析

响应面3D图曲面陡峭、等高线呈椭圆形，表明各因素的交互作用对感官评分的影响较大，反之表示各因素的交互作用对感官评分的影响较小^[28]。由图5可知，雪菜与大黄鱼的质量比、超声功率、超声熬煮时间3个因素的交互作用在3D曲面图上都存在极值，并且超声功率和雪菜与大黄鱼的质量比的曲面图所投影的等高线图较其他两组更接近椭圆形，说明超声功率和雪菜与大黄鱼的质量比的交互作用对感官评分的影响更显著。

由图6可知，3个因素的交互作用3D曲面图均开口向下，说明可溶性蛋白含量随着各因素水平的增大而升高，达到最大响应值后仍有上升的趋势。响应面的弧度越大，表示此工艺条件对响应值的影响越大^[29]。3D曲面图的侧面弧度显示，超声功率和雪菜与大黄鱼的质量比的弧度较大，表明这两个因素的交互作用对可溶性蛋白含量的影响显著。

综上所述，超声功率和雪菜与大黄鱼的质量比对感官评分和可溶性蛋白含量都有较大的影响，所以可将这两个因素对感官评分和可溶性蛋白含量的交互作用曲面图进行叠加，从而进行两因素对双响应值相关度的分析，最终确定最佳的工艺参数。

2.2.4 双响应值联合优化雪菜大黄鱼汤最佳工艺及验证

双响应面优化工艺的优点在于能够增强优化结果的有效性。雪菜大黄鱼汤感官评分耦合可溶性蛋白含量曲面叠加效果见图7。

由图7可知，超声功率、雪菜与大黄鱼的质量比和双响应值呈正相关，相关性系数为0.892，优化得到雪菜大黄鱼汤的最佳工艺条件为雪菜与大黄鱼的质量比1∶4.41、超声功率747.47 W、超声熬煮时间90.51 min。考虑到实际操作的便捷性，调整最佳工艺条件为雪菜与大黄鱼的质量比1∶4、超声功率700 W、超声熬煮时间90 min。进行试验验证，得到鱼汤的感官评分为85.67，可溶性蛋白含量为119.65 mg/mL，分别达到模型预测值的98.55%和96.31%，说明通过该响应面优化得到的结果可靠。

2.3 电子舌分析

电子舌能够有效模仿人的味觉，智能识别样品的味觉强度，将滋味转换为电信号，从而得到样品味觉特征的总体评价^[30]。传统加热和超声辅助加热熬制方式下得到的雪菜大黄鱼汤电子舌滋味雷达图见图8。

由图8可知，两种方式熬制的雪菜大黄鱼汤的味觉指标有一定的相似度，其中涩味、回味-A、回味-B、咸味和丰富度都高度相似，但在苦味与鲜味响应值上有所差异。传统加热熬制的鱼汤的苦味和鲜味响应值分别为3.70和2.10，经超声辅助熬制的鱼汤的苦味明显降低，其苦味响应值为2.95，而鲜味响应值显著提高到2.90，这可能是由于超声波辅助熬煮促进了鱼肉中蛋白质的分解和脂肪的氧化，提高了鱼汤中游离氨基酸等呈味物质的含量^[31]，从而提升了鱼汤的滋味特性。

2.4 呈味核苷酸分析

由表6可知，雪菜大黄鱼汤中共检测出3种呈味核苷酸，包括鸟苷单磷酸（5′-GMP）、肌苷单磷酸（5′-IMP）和腺苷单磷酸（5′-AMP），其中5′-GMP和5′-IMP通常被认为是有效的鲜味增强剂，对鱼汤的滋味有着重要的影响^[32]。传统加热熬制的鱼汤中核苷酸的总含量为36.52 mg/dL，而超声辅助熬制的鱼汤中核苷酸的总含量为58.04 mg/dL，且超声辅助熬制的鱼汤中3种核苷酸的含量均明显高于传统加热，说明超声辅助加热可显著提高雪菜大黄鱼汤中呈味核苷酸的含量。研究表明，超声波的空化作用既能有效地促进鱼肉中的三磷酸腺苷降解形成呈味核苷酸，又可促进呈味核苷酸的溶出，从而提高鱼汤中呈味核苷酸的含量^[33]。

3 结论

本研究采用双响应值联合优化雪菜大黄鱼汤的加工工艺，得出最佳的工艺参数为雪菜与大黄鱼的质量比1∶4、超声功率700 W、超声熬煮时间90 min，在此条件下雪菜大黄鱼汤的感官评分为85.67，可溶性蛋白含量为119.65 mg/mL，均达到预测值的95%以上，表明此工艺参数具有应用价值。电子舌与核苷酸结果表明，与传统熬煮相比较，超声波辅助熬煮降低了雪菜大黄鱼汤的苦味强度，提升了鲜味强度，同时增加了呈味核苷酸含量，从而提升了雪菜大黄鱼汤的风味品质，该研究为雪菜大黄鱼汤的生产标准化提供了一定的参考。

参考文献：

[1]李玉尚.600年来中国带鱼种群历史专题导言[J].科学与管理，2012，32（1）：21-22.

[2]雷彩玲，火玉明，周静，等.大黄鱼鱼卵腌制工艺的优化[J].食品工业科技，2022，43（24）：235-243.

[3]任锡亮，王毓洪，郭斯统，等.宁波雪里蕻的产业化研究[J].中国瓜菜，2013，26（3）：68-70.

[4]章金梅，唐云，刘仁杰.杨庙雪菜低盐发酵工艺探究[J].浙江农业科学，2022，63（1）：8-11.

[5]竺济法.宁波“咸齑”溯源及其文化传承[J].农业考古，2022（1）：222-227.

[6]蒋静.电磁加热模式对鲫鱼汤营养素释放的影响[D].武汉：华中农业大学，2016.

[7]SKIPNES D， ?STBY M L， HENDRICKX M E. A method for characterising cook loss and water holding capacity in heat treated cod （Gadus morhua） muscle[J].Journal of Food Engineer，2006，80（4）：1078-1085.

[8]SOLTANI-FIROUZ M， SARDARI H， ALIKHANI-CHAMGO P， et al. Power ultrasound in the meat industry （freezing， cooking and fermentation）： mechanisms， advances and challenges[J].Ultrasonics Sonochemistry，2022，86：106027.

[9]周莉.超声波在食品工业中的应用的研究现状[J].肉类研究，2009（2）：67-71.

[10]蔡路昀，万江丽，周小敏，等.超声波技术在鱼类加工中的应用研究进展[J].食品科学技术学报，2020，38（2）：114-120.

[11]张健，刘少伟，张毅，等.仿刺参精酶解工艺条件优化及体外抗氧化[J].食品工业科技，2017，38（5）：232-237.

[12]徐永霞，白旭婷，曲诗瑶，等.蟹味菇添加量对鳕鱼汤风味特性的影响[J].食品与发酵工业，2021，47（10）：139-144.

[13]徐永霞，曲诗瑶，白旭婷，等.菌菇狭鳕鱼汤加工工艺优化及核苷酸含量的变化[J].中国食品学报，2021，21（8）：200-207.

[14]刘大群，张程程.基于厌氧环境的低盐雪菜挥发性风味物质分析[J].食品工业科技，2018，39（22）：225-230.

[15]虞任莹，彭思佳，李艺，等.梅干菜和腌制雪菜细菌菌群多样性分析[J].食品工业科技，2021，42（18）：134-141.

[16]刘安齐，郭全友，杨絮，等.香糟大黄鱼混菌发酵工艺及物质成分变化研究[J].食品与发酵科技，2022，58（4）：46-51.

[17]XIA T， SHI S Q， WAN X C. Impact of ultrasonic-assisted extraction on the chemical and sensory quality of tea infusion[J].Journal of Food Engineering，2006，74：557-560.

[18]李璐，李鹏，孙慧娟，等.响应面优化超声波辅助革胡子鲶鱼鱼头汤熬煮工艺[J].肉类研究，2022，36（2）：27-32.

[19]ZHU W H， HE W， WANG W X， et al. Effects of thermoultrasonic treatment on characteristics of micro-nano particles and flavor in Greenland halibut bone soup[J].Ultrasonics Sonochemistry，2021，79：105785.

[20]孟倩.超声辅助熬煮用于改善牛骨汤加工工艺的研究[D].杭州：浙江大学，2021.

[21]ALAJAJI S A， EL-ADAWY T A. Nutritional composition of chickpea （Cicer arietinum L.） as affected by microwave cooking and other traditional cooking methods[J].Food Chemistry，2006，19（8）：806-812.

[22]邵越楣，李婷婷，吴彩娥，等.不同超声辅助提取桂花黄酮及其抑菌性[J].精细化工，2023，40（12）：2705-2713，2730.

[23]ZHU C Z， ZHAO G M， CUI W M， et al. Utilization of i-TRAQ technology to determine protein modifications in pork soup in response to addition of salt[J].Journal of Food Composition and Analysis，2020，88：103453.

[24]苏丽，李欣，高瑞昌.食盐添加对乌鳢鱼头汤熬煮过程营养物质溶出与微纳米颗粒稳定性的影响[J].渔业科学进展，2023，44（2）：205-213. [25]SHEW Y W， KWONG C K.Optimisation of the plated through hole （PTH） process using experimental design and response surface methodology[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2002，20（10）：758-764.

[26]GAO P， XIA W S， LI X Z， et al. Optimization of the Maillard reaction of xylose with cysteine for modulating aroma compound formation in fermented tilapia fish head hydrolysate using response surface methodology[J].Food Chemistry，2020，331：127353.

[27]张良晨，李东红，于淼，等.双响应值联合优化发芽糙米脉冲强光杀菌耦合γ-氨基丁酸富集技术研究[J].食品研究与开发，2019，40（19）：69-75.

[28]王凯旋，张健，王俊，等.应用双响应曲面法优化乳酸菌发酵桑椹汁的生产工艺条件[J].蚕业科学，2013，39（4）：763-770.

[29]刘嘉玲.蛹虫草鸡汤工艺优化及其风味研究[D].广州：仲恺农业工程学院，2017.

[30]丛艳君，易红，郑福平.基于电子舌技术不同超声处理时间的奶酪滋味区分[J].食品科学，2015，36（6）：114-118.

[31]陈春梅.超声波辅助炖煮羊肉汤的工艺优化及风味分析[D].扬州：扬州大学，2021.

[32]侯钰柯，王鹏，徐幸莲，等.不同鸡肉香精对鸡汤食用品质的影响[J].食品与发酵工业，2023，49（4）：77-87.

[33]刘华林，林登峰，赵洪雷，等.超声波辅助熬制三文鱼骨汤的工艺优化及其滋味评价[J].食品工业科技，2023，44（17）：186-193.