正交試驗(yàn)優(yōu)化青蝦仁保水關(guān)鍵工藝

福建坤興海洋股份有限公司 福建福州 353000

青蝦，亦稱河蝦，學(xué)名日本沼蝦(Macrobranchium nipponese)[1]，屬于節(jié)肢動(dòng)物門、甲殼綱、十足目、長(zhǎng)臂蝦科、沼澤屬[2]，是我國(guó)淡水水域分布廣、產(chǎn)量大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的蝦類之一，也是我國(guó)著名淡水養(yǎng)殖蝦[3]。河蝦既有鮮活銷售，也有進(jìn)行加工處理，加工品主要以冷凍產(chǎn)品為主，包括凍蝦、凍蝦仁、凍炸蝦和單凍煮蝦等[4～13]。

青蝦仁是指選用活青蝦為原料，用清水洗凈蝦體，去除蝦頭、蝦尾和蝦殼后剩下的純蝦肉。由于蝦肉水分含量高，營(yíng)養(yǎng)很豐富，特別適宜腐敗微生物的生長(zhǎng)繁殖，在常溫下蝦肉易腐敗變質(zhì)，因此蝦仁常作為冷凍產(chǎn)品在-18℃以下貯藏、運(yùn)輸和銷售[14，15]。青蝦仁在冷凍貯藏過(guò)程中因蝦肉蛋白質(zhì)容易發(fā)生變性，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，青蝦仁保持水分能力降低，當(dāng)解凍和加熱時(shí)汁液流失增多，導(dǎo)致青蝦仁失重，且肉質(zhì)變硬、易碎，口感變粗糙，外觀色澤變暗，進(jìn)而品質(zhì)降低[16]。因此，降低冷凍青蝦仁在解凍和水煮過(guò)程中的汁液流失，提高蝦仁食用品質(zhì)是冷凍青蝦仁加工中的關(guān)鍵工序，而青蝦仁保水工序與此密切相關(guān)。

磷酸鹽作為品質(zhì)改良劑被廣泛應(yīng)用于肉品加工的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)肉品品質(zhì)的改良起著重要的作用[17，18]。在肉品中加入磷酸鹽時(shí)，能提高肉的持水能力，讓制品在加工和烹飪過(guò)程中仍能保持其天然水分、減少營(yíng)養(yǎng)成分的損失，保證了制品的脆嫩度，提高產(chǎn)品得率[19～22]。但由于磷酸鹽易水解，導(dǎo)致保水效果降低，因此一些不法生產(chǎn)商常常過(guò)量添加磷酸鹽以提高產(chǎn)品保水性能。然而過(guò)量使用磷酸鹽類品質(zhì)改良劑不僅會(huì)產(chǎn)生令人不愉快的金屬澀味，導(dǎo)致產(chǎn)品風(fēng)味惡化并且組織結(jié)構(gòu)變粗糙，而且長(zhǎng)期過(guò)量攝入會(huì)影響機(jī)體的鈣磷平衡，對(duì)人體健康帶來(lái)不利影響[23]。因此，無(wú)磷保水劑的研究開發(fā)與生產(chǎn)應(yīng)用具有極其重要的意義。國(guó)內(nèi)外對(duì)無(wú)磷保水劑的應(yīng)用已有報(bào)道，但對(duì)無(wú)磷保水劑應(yīng)用的關(guān)鍵工藝參數(shù)尤其是無(wú)磷保水劑在青蝦仁中的具體生產(chǎn)加工應(yīng)用工藝參數(shù)鮮有報(bào)道。

本文以青蝦仁為原料，研究無(wú)磷保水劑對(duì)其增重保水效果，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化其保水浸泡工藝參數(shù)，以期為冷凍水產(chǎn)加工廠家提供指導(dǎo)與借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

青蝦仁：福建坤興海洋股份有限公司提供。

無(wú)磷保水劑：江蘇海之瑞食品科技有限公司。

食鹽：福建省鹽業(yè)有限責(zé)任公司福州分公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

重量分級(jí)機(jī)，青島愛克森機(jī)械有限公司；

BS-3000A電子天平，上海友聲衡器有限公司；

YP601N電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.3 研究?jī)?nèi)容與方法

1.3.1 青蝦仁保水浸泡工藝流程與操作要點(diǎn)

1.3.1.1 工藝流程

原料驗(yàn)收→清洗→分級(jí)→去頭去殼去腸線→浸泡保水→挑選、清洗→品檢→速凍→渡冰衣→品檢→內(nèi)包裝→過(guò)金探→裝箱→入庫(kù)凍藏→出庫(kù)。

1.3.1.2 操作要點(diǎn)

(1)原料驗(yàn)收。驗(yàn)收原料時(shí)首先需觀察蝦的清潔度、新鮮度。要求蝦體完整，體表紋理清晰有光澤，外觀色澤青色，肉質(zhì)有彈性，藥物殘留符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2)清洗。采用氣泡清洗裝置清洗蝦體，去除依附其上的雜質(zhì)及臟物。要控制好水溫，以免蝦肉質(zhì)變色。清洗干凈的蝦用食品級(jí)消毒水適當(dāng)浸泡消毒后再次用冰水清洗干凈。

(3)分級(jí)。采用重量自動(dòng)分級(jí)設(shè)備對(duì)清洗除雜后的青蝦進(jìn)行大小規(guī)格分級(jí)。本文中試驗(yàn)對(duì)象選用重量規(guī)格為80/100的青蝦(500g青蝦仁中有80～100只)。

(4)去頭去殼去腸線。采用蝦去頭去殼設(shè)備去除蝦的頭部和外殼，并采用人工抽腸的方式，挑除蝦仁的腸線。

(5)浸泡保水，根據(jù)無(wú)磷保水劑配方調(diào)配浸泡液，按照最佳的浸泡保水工藝參數(shù)對(duì)青蝦仁進(jìn)行浸泡保水，要求浸泡液的溫度控制在3～8℃之間，浸泡時(shí)間為2.5～3h，每30min攪拌一次，青蝦仁與浸泡液的重量比為1∶1.5(W/W)。

(6)挑選、清洗。浸泡保水后的青蝦仁進(jìn)行挑選，去除個(gè)體不完整或鮮度不佳的青蝦仁后，對(duì)其用冰水再次進(jìn)行漂洗，確保青蝦仁干凈清潔。

(7)速凍。二次清洗后的青蝦仁及時(shí)送入IQF雙螺旋單體速凍機(jī)進(jìn)行速凍或擺盤后放入平板速凍庫(kù)進(jìn)行急凍，速凍機(jī)的溫度在-35℃及以下，凍結(jié)后產(chǎn)品的中心溫度在-18℃及以下。

(8)渡冰衣。速凍后的青蝦仁，根據(jù)客戶需求選擇是否進(jìn)行渡冰衣和渡冰衣量。渡冰衣時(shí)，將青蝦仁浸入冰水中渡上一層冰衣，冰水的溫度控制在0～5℃之間。

(9)品檢、內(nèi)包裝。渡冰衣的青蝦仁通過(guò)品檢去除不良品，然后按產(chǎn)品包裝規(guī)格計(jì)量包裝，封口要平整、嚴(yán)實(shí)，生產(chǎn)日期要打印清晰、正確。

(10)過(guò)金探。每袋產(chǎn)品逐袋過(guò)金屬探測(cè)器，剔除有金屬異物存在的不良品。

(11)裝箱入庫(kù)冷藏與出庫(kù)。按照規(guī)格裝箱，箱子信息需明確，裝好后整板入庫(kù)凍藏。根據(jù)客戶訂單量出貨，要求出庫(kù)及時(shí)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

以分級(jí)清洗后重量規(guī)格為80/100(500g青蝦仁中有80～100只)的青蝦仁為對(duì)象，研究無(wú)磷保水劑用量、浸泡保水時(shí)間、食用鹽用量及料液質(zhì)量比對(duì)青蝦仁保水性能的影響，優(yōu)化青蝦仁保水浸泡工藝參數(shù)，以達(dá)到提高青蝦仁保水抗凍性能和出品率的目的。

1.3.3 青蝦仁浸泡保水生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以無(wú)磷保水劑用量、保水浸泡時(shí)間、食用鹽用量及料液質(zhì)量比為影響因子，以青蝦仁浸泡增重率和蒸煮損失率為指標(biāo)，采用L9(34)正交表進(jìn)行四因素雙指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化青蝦仁浸泡保水生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝參數(shù)。正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 青蝦仁浸泡保水正交試驗(yàn)L9(34)因素水平表

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

浸泡增重率的測(cè)定：準(zhǔn)確稱重樣品，分別按照不同浸泡條件進(jìn)行保水浸泡，將浸泡好的青蝦仁取出瀝干，15min后準(zhǔn)確稱重[24]。計(jì)算出樣品的浸泡增重率，每次取樣設(shè)10個(gè)平行，結(jié)果取平均值。

浸泡增重率的計(jì)算公式：

浸泡增重率=[(浸泡后重量-浸泡前重量)/浸泡前重量]×100%

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青蝦仁浸泡保水處理方法

青蝦仁按照不同的料液質(zhì)量比例(1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3)向浸泡槽中添加不同濃度的無(wú)磷保水劑(0%、1%、2%、3%、4%)和不同用量的食用鹽(0%、0.5%、1%、1.5%、2%)，攪拌混合均勻后置于冷藏庫(kù)(0～4℃)中浸泡不同的時(shí)間(1、2、3、4、5h)，并且每隔30min沿著同一方向輕輕攪拌一次。

2.2 單因素試驗(yàn)

采取單因素變動(dòng)，其他因素設(shè)定在中間值進(jìn)行平行試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn)得出各影響因素的最佳值，并在此范圍內(nèi)，青蝦仁的浸泡增重率最大。

青蝦仁浸泡保水工藝參數(shù)條件見表2。試驗(yàn)以青蝦仁浸泡增重率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定青蝦仁無(wú)磷保水劑保溫浸泡工藝最佳的工藝參數(shù)。

表2 青蝦仁浸泡保水工藝參數(shù)

2.2.1 無(wú)磷保水劑用量對(duì)青蝦仁增重保水性的影響

無(wú)磷保水劑用量對(duì)青蝦仁增重保水品質(zhì)的影響見圖1。從圖1中可以看出，隨著無(wú)磷保水劑用量的增加，青蝦仁浸泡增重率呈現(xiàn)先增加后略降低的趨勢(shì)。當(dāng)無(wú)磷保水劑用量為2%時(shí)，浸泡增重率達(dá)到15.65%。綜合考慮青蝦仁感官品質(zhì)和成本因素，選擇無(wú)磷保水劑用量為2%左右為宜。

圖1 無(wú)磷保水劑用量對(duì)青蝦仁保水品質(zhì)的影響

2.2.2 食用鹽用量對(duì)青蝦仁增重保水性的影響

根據(jù)圖2可以得知，隨著食用鹽用量的增加，青蝦仁浸泡增重率呈現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)，當(dāng)添加量超過(guò)1%時(shí)，青蝦仁浸泡增重率隨其濃度增加的變化不明顯。此外，隨著食用鹽用量的增大，青蝦仁咸度會(huì)增加。綜合感官風(fēng)味品質(zhì)考慮，選擇食用鹽用量在1%～1.5%之間較佳，此時(shí)青蝦仁浸泡增重率在15.9%～16.5%之間。

圖2 食用鹽用量對(duì)青蝦仁保水品質(zhì)的影響

2.2.3 保溫浸泡時(shí)間對(duì)青蝦仁增重保水性的影響

青蝦仁浸泡恒溫在4℃左右，隨著浸泡時(shí)間的增加，青蝦仁可吸收更多的水分。從圖3可以看出，隨著保溫浸泡時(shí)間的增加，青蝦仁浸泡增重率逐漸增大，原因可能是由于浸泡時(shí)間的增加，讓青蝦仁內(nèi)部吸收的溶質(zhì)含量增加，使得溶質(zhì)擴(kuò)散更加均勻，也間接地提高了青蝦仁肉質(zhì)的持水能力。當(dāng)浸泡時(shí)間為3h時(shí)，青蝦仁浸泡增重率為17.5%?？紤]生產(chǎn)成本因素及生產(chǎn)效率問(wèn)題，選擇青蝦仁保溫浸泡時(shí)間在3h左右較為合適。

圖3 保溫浸泡時(shí)間對(duì)青蝦仁保水品質(zhì)的影響

2.2.4 料液質(zhì)量比對(duì)青蝦仁增重保水性的影響

不同的料液質(zhì)量比例，對(duì)青蝦仁的保水性能及感官品質(zhì)影響不顯著。由圖4可以看出，隨著料液質(zhì)量比例的變化，青蝦仁的浸泡增重率略微增加，這是因?yàn)橥瑯拥那辔r仁，浸泡液用量不同時(shí)，青蝦仁接觸浸泡液的體表面積存在差異。當(dāng)料液質(zhì)量比例為1∶1.5時(shí)，青蝦仁浸泡增重率達(dá)到17.7%，隨后浸泡液用量再增加，對(duì)青蝦仁浸泡增重率的影響不顯著。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和成本因素考慮，選定料液質(zhì)量比為1∶1.5較合適。

圖4 料液質(zhì)量比對(duì)青蝦仁保水品質(zhì)的影響

2.3 青蝦仁保溫浸泡工藝參數(shù)正交試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析

從表3的R值可知，影響青蝦仁保溫保水浸泡增重率的因素主次順序?yàn)锽>C>D>A,最佳工藝參數(shù)組合為A2B2C2D2，即食用鹽用量為1.0%，保溫浸泡時(shí)間為2h，料液質(zhì)量比為1∶1.5，無(wú)磷保水劑用量為1.5%。

表3 青蝦仁保溫浸泡工藝參數(shù)最優(yōu) 組合正交試驗(yàn)方案與結(jié)果

2.3.2 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

通過(guò)方差分析可知，因素B(即食用鹽用量)和因素C(即保溫浸泡時(shí)間)對(duì)青蝦仁浸泡增重率的影響差異顯著(p<0.05)。

2.3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

在試驗(yàn)得到的最佳工藝參數(shù)組合條件下，分別進(jìn)行放大5倍試驗(yàn)，重復(fù)三次，結(jié)果取平均值，得到青蝦仁的浸泡增重率達(dá)到21.48%，優(yōu)于正交試驗(yàn)9組試驗(yàn)組合，證明正交試驗(yàn)得到的優(yōu)化工藝參數(shù)組合是可靠的，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

3 結(jié)論

(1)單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，在青蝦仁保溫浸泡加工工藝參數(shù)中，無(wú)磷保水劑用量為2%左右較為合適，食用鹽用量較佳范圍在1%～1.5%之間，保溫浸泡時(shí)間在3h左右較為合適，且選定料液質(zhì)量比為1∶1.5較合適。

(2)正交試驗(yàn)優(yōu)化得到青蝦仁保水浸泡關(guān)鍵生產(chǎn)工藝參數(shù)的最佳組合為：食用鹽用量為1.0%，保溫浸泡時(shí)間為3h，料液質(zhì)量比為1∶1.5，無(wú)磷保水劑用量為1.5%。以此最佳工藝參數(shù)組合為條件，青蝦仁浸泡增重率可達(dá)到21.48%。