響應面法優(yōu)化銀鱈魚脫腥工藝

張淼，楊凱，張佳敏，胡樂，黃羽，范文教

（1.四川旅游學院食品學院，四川 成都 610100；2.肉類加工四川省重點實驗室，四川 成都 610106）

銀鱈魚又叫裸蓋魚，是高蛋白低脂肪的深海魚代表[1]，肉質(zhì)細嫩鮮美，體內(nèi)含有豐富的不飽和脂肪酸，尤其適合嬰幼兒、婦女及老人的食用，不少國家把銀鱈魚作為主要食用魚類原料。但由于銀鱈魚體內(nèi)的腥味物質(zhì)特征成分三甲胺含量較高，制約了銀鱈魚產(chǎn)品的加工，影響了銀鱈魚產(chǎn)品的品質(zhì)。鱈魚體內(nèi)的腥味物質(zhì)的主要來源是由于其自身具有的揮發(fā)性有機化學物醛、酮以及甲胺類物質(zhì)，其中以三甲胺含量作為腥味物質(zhì)的主要來源[2-4]。

目前國內(nèi)對于魚類脫腥方式的研究較多，常用化學脫腥劑、物理脫腥劑、生物脫腥劑、天然脫腥劑以及復合脫腥劑對魚肉進行脫腥處理[5]，以減少魚肉中含有的腥味物質(zhì)，使得魚肉本身的風味能夠得到更好的發(fā)揮，增加產(chǎn)品的多樣化，擴大魚肉的食用范圍。但目前針對鱈魚脫腥并未進行詳細的研究，并且多為單一脫腥劑對鱈魚進行脫腥處理，在脫腥的效果上沒有取得顯著的效果。馬麗杰等[6]將鱈魚皮洗干凈，攪碎后利用微生物發(fā)酵技術制備魚皮膠原蛋白多肽，并且利用微生物發(fā)酵脫去魚皮的腥味，黃薇等[7]以鱈魚皮復合酶解液采用粉末狀活性炭、酵母粉和β-環(huán)糊精為脫腥脫苦材料并通過正交試驗設計研究了復合酶解液的脫腥脫苦工藝技術條件。

相關研究表明，茶葉中含有茶多酚、黃酮類化合物、萜烯類化合物以及兒茶素類化合物等，黃酮類與萜烯類化合物能夠吸附異味，而兒茶素類化合物可以與氨基酸結合從而具有一定的鈍化酶類和殺菌作用，還可以消除甲硫醇化合物，作為天然抗氧化劑的茶多酚也可以除臭和吸附異味[8]。氯化鈣可以通過晶體滲透作用和鹽析來除去腥味，此外，氯化鈣可以增加原料中Ca2+的含量，從而改善原料中的鈣素營養(yǎng)，預防由于缺鈣而引發(fā)的佝僂病等缺鈣癥狀[9]。

本試驗選擇CaCl2和綠茶進行復配，作為復合脫腥劑，對脫腥的工藝條件進行優(yōu)化，從而降低銀鱈魚中的腥味物質(zhì)，并且不對銀鱈魚肉的營養(yǎng)成分帶來損失。在去除銀鱈魚中的腥味物質(zhì)的同時增強了銀鱈魚肉的風味及營養(yǎng)，本研究擬為以后的魚類脫腥工藝研究奠定一定的理論基礎及技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 試驗材料

銀鱈魚：永輝超市成都市龍泉驛區(qū)皇冠國際店；綠茶：紫蕓秀芽，重慶市渝川茶業(yè)有限公司巴南分公司茶葉加工廠。

1.1.2 主要試劑

三氯乙酸、氯化鈣：上海展云化工有限公司；濃硫酸：永飛化工廠；甲苯：萊陽經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)精細化工廠；苦味酸：臺山市眾城化工有限公司；碳酸鉀、甲醛：南京維之誠化學試劑有限公司；碳酸鎂：南京化學試劑股份有限公司；三甲胺鹽酸鹽：上海展云化工有限公司；無水硫酸鈉：天津市化學試劑廠。以上化學試劑均為分析純。

1.1.3 主要儀器設備

紫外可見分光光度計（UV-1800）：上海美譜達儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋（HWS-12）、電熱鼓風干燥箱（DHG-9015A）：上海一恒科技有限公司；電子天平（JJ523BC）：常熟市雙杰測試儀器廠；自動凱氏定氮儀（KDN-AZ）：上海精科儀器公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料處理

市售銀鱈魚解凍，經(jīng)去骨、去皮后，取肉，切成2 cm×2 cm×2 cm 的魚塊備用。

1.2.2 單因素試驗設計

1）不同濃度復合脫腥劑對脫腥效果的影響

取魚肉5 份，配置綠茶與氯化鈣質(zhì)量比為1 ∶1 的復合脫腥劑，濃度分別為0%、1%、2%、3%、4%，原料與脫腥料液比為 1 ∶15（g/mL），于 35 ℃恒溫水浴鍋中，浸泡30 min。研究復合脫腥劑濃度對三甲胺含量及感官得分的影響。

2）脫腥劑浸泡料液比對脫腥效果的影響

取魚肉5 份，配置綠茶與氯化鈣質(zhì)量比為1 ∶1 的復合脫腥劑，復合脫腥劑濃度為3%，原料與脫腥劑料液比分別為 1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶25（g/mL），于35 ℃恒溫水浴鍋中，浸泡30 min。研究浸泡料液比對三甲胺含量及感官得分的影響。

3）浸泡溫度對脫腥效果的影響

取魚肉5 份，配置綠茶與氯化鈣質(zhì)量比為1 ∶1 的復合脫腥劑，復合脫腥劑濃度為3%，原料與脫腥劑比為 1 ∶10（質(zhì)量比），分別放入 25、30、35、40、45 ℃的恒溫水浴鍋中，浸泡30 min。研究浸泡溫度對三甲胺含量及感官得分的影響。

4）浸泡時間對脫腥效果的影響

取魚肉5 份，配置綠茶與氯化鈣質(zhì)量比為1 ∶1 的復合脫腥劑，復合脫腥劑濃度為3%，原料與脫腥劑比為 1 ∶10（g/mL），在溫度為 40 ℃的恒溫水浴鍋中，分別浸泡 10、20、30、40、50 min。研究浸泡時間對三甲胺含量及感官得分的影響。

1.2.3 響應面法優(yōu)化試驗設計

在單因素試驗確定最優(yōu)參數(shù)范圍的基礎上，以復合脫腥劑濃度、浸泡料液比，浸泡時間、浸泡溫度作為自變量，以三甲胺含量為響應值，根據(jù)Box-Behnken試驗設計原理設計四因素三水平的響應面分析試驗[10-11]。試驗因素及水平見表1。

表1 工藝參數(shù)優(yōu)化試驗設計方案Table 1 Design of optimization for process parameters

1.2.4 測定指標

1.2.4.1 感官評分標準

對銀鱈魚肉進行脫腥處理后，利用高溫熟制，待魚肉冷卻至室溫（25 ℃），采用3 位隨機編碼編號，讓評定人員根據(jù)編號順序通過感官進行評分。感官評分采用100 分制，腥味為主要成分占60%，色澤與口感為次要因素各占20%，最終評分由多次打分后的平均值得到，最終結果以整數(shù)為準。感官指標評分標準見表2。

表2 銀鱈魚感官指標評分標準Table 2 Sensory index score criteria of cod

1.2.4.2 三甲胺（trimethylamine，TMA）的測定

使用分光光度法，根據(jù)國標GB 5009.179-2016《食品安全國家標食品中三甲胺的測定》[12]測定魚肉的三甲胺含量。

1）標準曲線的繪制

準確的吸取 0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4 mL 三甲胺標準溶液（等同于 0、2、4、6、8、10、12、14、16 μg/mL的三甲胺氮）放入25 mL 比色管中，不足5 mL 的標準溶液加入蒸餾水補至5 mL，以蒸餾水當空白試驗做參照，按照試樣操作方法進行測定，做濃度-吸光度回歸曲線。三甲胺含量標準曲線見圖1。

圖1 三甲胺含量標準曲線Fig.1 Standard curve of trimethylamine

2）試樣的測定

將魚肉利用攪拌機攪碎，取10.000 g 放入帶塞三角燒瓶中，再加入20%的三氯乙酸10 mL 和70 mL 蒸餾水，充分搖勻，靜置30 min，直到沉淀完成之后進行過濾，取5 mL 的濾液放入25 mL 比色管中，然后再依次加入10%的甲醛溶液1 mL，無水甲苯10 mL 以及飽和碳酸鉀溶液3 mL，塞上瓶蓋，進行劇烈搖晃約70次，靜置30 min，在比色管中加入0.5 g～1 g 無水硫酸鈉，然后吸取6 mL～9 mL 甲苯萃取液加入比色管中塞上管塞脫水約5 min，吸取清液5 mL 置于預先制備的5 mL 0.02%的苦味酸甲苯溶液的比色管中進行顯色，利用空白試驗作為參比，采用1 cm 的比色皿于410 nm波長處進行吸光度的測定，根據(jù)所測數(shù)據(jù)制定的標準曲線，按照下列公式計算試樣中三甲胺含量[9]。

式中：TMA 為試樣中三甲胺-氮含量，mg/kg；C 為試樣中三甲胺-氮濃度，μg/mL；V 為試樣處理總體積，mL；m 表示稱取試樣質(zhì)量，g。

2 試驗結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 復合脫腥劑濃度對去腥效果的影響分析

復合脫腥劑濃度對三甲胺含量和感官評定值的影響見圖2 和圖3。

由圖2 可以看出，三甲胺的含量隨著復合脫腥劑濃度的增加而逐漸降低，當復合脫腥劑的濃度超過3%時，三甲胺的含量開始趨于穩(wěn)定，并呈現(xiàn)上升的趨勢。分析原因，隨著濃度的增加，復合脫腥劑的脫腥能力逐漸增強，當濃度到達3%時，復合脫腥劑的脫腥能力到達其極限水平。由圖3 可以看出，隨著復合脫腥劑濃度的增加，銀鱈魚的感官值逐漸增加，當復合脫腥劑濃度超過3%時，又開始對魚肉感官造成影響。分析原因主要是由于在感官評定指標中涉及到色澤與口感，當濃度到達4%之后，銀鱈魚經(jīng)浸泡之后，由于茶葉中色素的影響，肉質(zhì)表面呈現(xiàn)一抹綠色，吃到口中時，魚肉中也呈現(xiàn)出有茶的味道，從而覆蓋了部分魚肉自身鮮美的味道。因此選擇復合脫腥劑濃度為3%進行下一步試驗。

圖2 復合脫腥劑濃度對三甲胺含量的影響Fig.2 Effects of compound dexing agent concentration on the content of trimethylamine

圖3 復合脫腥劑度對感官評定值的影響Fig.3 Effects of compound dexing agent concentration on sensory evaluation

2.1.2 復合脫腥劑不同浸泡料液比對去腥效果的影響

復合脫腥劑不同浸泡料液比對三甲胺含量和感官評定值的影響見圖4 和圖5。

圖4 浸泡料液比對三甲胺含量的影響Fig.4 Influence of soaking liquid ratio on the content of trimethylamine

圖5 浸泡料液比對感官評定值的影響Fig.5 Effects of soaking liquid on sensory evaluation values

由圖4 和圖5 可以看出，隨著浸泡溶劑體積的增加，三甲胺的含量先降低后增加，然后趨于穩(wěn)定，當料液比在1 ∶10（g/mL）時，三甲胺的含量最低。感官評定值隨著溶劑體積的增加，呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當料液比為 1 ∶10（g/mL）時，感官評定最佳。經(jīng)分析，在料液比為1 ∶10（g/mL）脫腥劑中，對銀鱈魚的感官影響程度低，當溶劑體積增加時，隨著脫腥劑濃度的增加，影響到了銀鱈魚的色澤與口感，從而其感官評定逐漸降低。因此，選擇料液比為1 ∶10（g/mL）進行下一步試驗。

2.1.3 復合脫腥劑不同浸泡溫度對去腥效果的影響

復合脫腥劑不同浸泡溫度對三甲胺含量和感官評定值的影響見圖6 和圖7。

圖6 浸泡溫度對三甲胺含量的影響Fig.6 Effect of temperature on the content of trimethylamine

圖7 浸泡溫度對感官評定值的影響Fig.7 Influence of temperature on sensory evaluation

由圖6 和圖7 可以看出，三甲胺的含量隨著溫度的升高而逐漸降低，當溫度升高到35 ℃～40 ℃時，三甲胺的含量開始趨于穩(wěn)定，略有波動。銀鱈魚的感官評定值隨著溫度的升高而增加，但當溫度超過40 ℃之后，感官評分值又出現(xiàn)下降的趨勢，分析原因主要是由于當浸泡銀鱈魚溫度過高時，魚肉蛋白質(zhì)開始變性，肉質(zhì)慢慢變得松散，失去了其原有的口感，且茶葉味覆蓋了魚肉本身的風味。因此，選擇浸泡溫度為40℃左右進行下一步試驗。

2.1.4 復合脫腥劑不同去腥時間對去腥效果的影響

復合脫腥劑不同去腥時間對三甲胺含量和感官評定值的影響見圖8 和圖9。

圖8 浸泡時間對三甲胺含量的影響Fig.8 Effects of time on the content of trimethylamine

圖9 浸泡時間對感官評定值的影響Fig.9 Influence of time on sensory evaluation value

由圖8 和圖9所示，三甲胺的含量隨著去腥時間的增加逐漸降低，當去腥時間到達30 min～40 min 時，三甲胺的含量降到最低并開始趨于穩(wěn)定。隨著去腥時間的增加，感官評定值先增加，當在40 min 之后，感官評定值開始出現(xiàn)一些不良因素干擾，總體趨勢與三甲胺含量呈現(xiàn)負相關。原因是由于隨著浸泡時間的延長，茶葉中的色素對魚肉開始存在干擾，使得魚肉的色澤變得暗淡，并呈現(xiàn)淡淡的綠色，在口感上，魚肉由于經(jīng)過長時間的浸泡，自身的風味物質(zhì)有了一定的流失，并帶有茶葉的氣味，干擾了其原有的風味。因此，選擇浸泡時間為40 min 進行下一步試驗。

2.2 響應面法優(yōu)化工藝參數(shù)試驗結果

在單因素試驗確定最優(yōu)參數(shù)范圍的基礎上，進行Box-Behnken 響應面試驗設計。試驗結果見表3。

表3 優(yōu)化試驗設計結果Table 3 Result of optimization for process parameters

續(xù)表3 優(yōu)化試驗設計結果Continue table 3 Result of optimization for process parameters

采用SAS 統(tǒng)計軟件，通過其響應面回歸過程進行數(shù)據(jù)分析[13]，建立關于銀鱈魚肉三甲胺含量的二階響應回歸模型，并進而尋求最優(yōu)響應因子水平。經(jīng)整理，所得分析結果見表4 和表5。

表4 二次回歸模型參數(shù)Table 4 Parameters of quadratic regression model

表5 回歸方程方差分析Table 5 Analysis of variance of the regression equation

分析表4 和表5 可以得出，在試驗范圍內(nèi)，4 個工藝參數(shù)中：浸泡時間對銀鱈魚肉三甲胺含量的影響最大，其次是復合脫腥劑濃度、浸泡料液比和浸泡溫度，三甲胺含量回歸方程的相關系數(shù)R2=98.72%，模型P值為0.001 4，說明回歸的擬合程度較高。因此，銀鱈魚脫腥的最佳工藝配方可以在此基礎之上得到確定。

對圖中的響應面試驗結果進行分析，得到關于銀鱈魚脫腥中三甲胺對復合脫腥劑濃度（A）、浸泡料液比（B）、浸泡時間（C）、浸泡時間（D）的多次二項回歸方程，以三甲胺含量為響應值，經(jīng)回歸擬合后，由表4 可知常數(shù)項、一次項、二次項及交互項各因子對響應值的影響[14-15]，回歸方程如下。

以浸泡溫度和浸泡料液比為定值，進行降維分析，得到復合脫腥劑濃度和浸泡時間對三甲胺含量的響應曲面，見圖10。

圖10 復合脫腥劑濃度和浸泡時間對三甲胺含量影響的響應曲面圖Fig.10 Response surface diagram of effects of concentration and soaking time of compound dexing agent on TMA

由圖10 可以看出，復合脫腥劑濃度和浸泡時間對三甲胺含量的影響呈一拋物面，曲面有一穩(wěn)定點，且穩(wěn)定點為最小值。采用嶺跡分析[16]，其穩(wěn)定點處的三甲胺估計值見表6。

表6 穩(wěn)定點處三甲胺含量估計值Table 6 Estimated value of TMA at the stable point

對表6 的優(yōu)化結果進行驗證試驗，由驗證試驗得出，在復合脫腥劑濃度2.75%，浸泡料液比1 ∶11（g/mL），浸泡時間48 min，浸泡溫度38.3 ℃的條件下，銀鱈魚肉三甲胺含量為16.89 mg/kg，感官評定值為91 分，表明模型預測值與驗證試驗結果一致性較好，此模型具有良好的實踐指導效果。

3 結論

通過單因素試驗和Box-Behnken 試驗設計，采用SAS 統(tǒng)計軟件，對其響應面回歸過程進行數(shù)據(jù)分析，得出CaCl2和綠茶質(zhì)量比為1 ∶1 的復合脫腥劑對銀鱈魚脫腥各因素影響程度分別為：浸泡時間＞復合脫腥劑濃度＞浸泡料液比＞浸泡溫度，回歸模型擬合度較高。得到最優(yōu)工藝參數(shù)為：復合脫腥劑濃度2.75%，浸泡料液比 1 ∶11（g/mL），浸泡時間 48 min，浸泡溫度 38.3 ℃。驗證試驗發(fā)現(xiàn)在該條件下銀鱈魚三甲胺含量最低，感官評定值最高。說明CaCl2和綠茶作為復合脫腥劑具有較好的脫腥效果。