基于Box Behnken 法的油炸金線(xiàn)魚(yú)魚(yú)餅配方優(yōu)化的研究

楊舒琦，童銘瑤，程子潤(rùn)，張 怡，2， 曾紅亮，2

（1. 福建農(nóng)林大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002；2. 閩臺(tái)特色海洋食品加工及營(yíng)養(yǎng)健康教育部工程中心，福建福州 350002）

近年來(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，消費(fèi)觀念也快速轉(zhuǎn)變，人們對(duì)于魚(yú)肉的需求量也越來(lái)越高，各類(lèi)魚(yú)肉制品層出不窮，而油炸魚(yú)餅因其獨(dú)特的感官品質(zhì)、豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和食用的方便性，受到消費(fèi)者青睞。油炸魚(yú)餅是以魚(yú)肉為主要原料，加入各類(lèi)輔料，經(jīng)過(guò)定型水煮、凝膠化、油炸等多道工序處理之后，能夠直接食用或經(jīng)簡(jiǎn)單熱處理后即可食用的魚(yú)肉制品[1-3]。油炸是魚(yú)餅制品在加工工藝過(guò)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，能夠賦予魚(yú)餅獨(dú)特的感官特性，如色澤鮮亮金黃、外殼酥脆、肉質(zhì)多汁且均勻、滋味可口、香氣濃郁等，從而受到廣大消費(fèi)者歡迎。

大豆分離蛋白功能特性主要有乳化性、水合性、吸油性、膠凝性等，作為一種蛋白類(lèi)食品添加劑，能夠降低油炸產(chǎn)品的水分損失量和吸油量，從而改善產(chǎn)品質(zhì)量[4]。同時(shí)，馬鈴薯淀粉具有優(yōu)良的特性和獨(dú)特的用途，其平均粒徑大、粒徑大小分布范圍廣，糊化溫度低、膨脹容易，糊化時(shí)吸水、保水力大，能增強(qiáng)油炸產(chǎn)品的彈性，提升口感，改善產(chǎn)品質(zhì)量[5]。大豆分離蛋白添加量、馬鈴薯淀粉添加量及食鹽添加量作為影響其品質(zhì)的3 個(gè)主要因素，不同添加量的大豆分離蛋白、馬鈴薯淀粉及食鹽使得油炸魚(yú)餅發(fā)生不同程度的失水、吸油、美拉德反應(yīng)，以及蛋白質(zhì)變性和降解等，從而改變了魚(yú)餅的質(zhì)地、風(fēng)味、色澤、口感及嫩度等[6-7]。

因此，采用Box Behnken 法優(yōu)化油炸魚(yú)餅的工藝，經(jīng)單因素試驗(yàn)后再通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)大豆分離蛋白、馬鈴薯淀粉及食鹽添加量進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳的工藝參數(shù)，以期為魚(yú)餅的工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料

金線(xiàn)魚(yú)魚(yú)糜（凍藏），海欣食品股份有限公司提供；馬鈴薯淀粉，濰坊匯洋國(guó)際貿(mào)易有限公司提供；食鹽，連云港大洋化工有限公司提供；大豆分離蛋白，河南維潤(rùn)生物科技有限公司提供。

1.2 儀器設(shè)備

BSM- 120.4 型電子天平，上海友縝電子科技有限公司產(chǎn)品；多功能電磁爐，星光電器（深圳） 有限公司產(chǎn)品；ZB- 20 型斬拌機(jī)，諸城市華鋼機(jī)械有限公司產(chǎn)品；FDZ- 260T 型真空封口機(jī)，上海泛威實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品。

2 試驗(yàn)方法

2.1 加工工藝

金線(xiàn)魚(yú)魚(yú)糜解凍→魚(yú)糜斬拌→定型水煮→凝膠化→油炸→瀝油→冷卻→包裝→檢驗(yàn)→成品。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 斬拌

將解凍的金線(xiàn)魚(yú)魚(yú)糜用斬拌機(jī)進(jìn)行均勻斬拌，空斬5 min，使魚(yú)糜充分進(jìn)行摩擦，從而進(jìn)一步升高溫度，為下一步的鹽擂做充分準(zhǔn)備。當(dāng)魚(yú)肉出現(xiàn)發(fā)黏狀態(tài)時(shí)，繼而加入食鹽，由低速至高速鹽斬10 min。接著加入大豆分離蛋白、馬鈴薯淀粉等繼續(xù)斬拌10 min，使馬鈴薯淀粉和大豆分離蛋白與魚(yú)糜混勻，斬拌期間適時(shí)加入冰塊或是冰水，保持擂潰溫度為5 ℃以下。

2.2.2 定型、水煮

為防止成型前魚(yú)糜就發(fā)生凝膠化，斬拌后馬上將魚(yú)糜放入餅狀模具中制成餅狀，在50 ℃水浴中定型30 min 后成型，成型后于95 ℃熱水中水煮7 min后撈出瀝水、冷卻。

2.2.3 凝膠化

為使魚(yú)餅中魚(yú)肉蛋白質(zhì)分子之間形成富有彈性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，則需將已成型的魚(yú)餅放入40 ℃的恒溫箱內(nèi)靜置20 min，使蛋白質(zhì)分子之間充分反應(yīng)，從而提高魚(yú)餅的彈性[8]。

2.2.4 油炸

當(dāng)油鍋溫度達(dá)180～210 ℃時(shí)，即可將魚(yú)餅投入油鍋中，油炸時(shí)間為4～8 min，直至魚(yú)餅上浮，注意翻面要輕，避免魚(yú)餅出現(xiàn)黏結(jié)的情況而導(dǎo)致餅型破損。需油炸至魚(yú)餅表面呈鮮亮的金黃色，內(nèi)部魚(yú)肉有一定堅(jiān)實(shí)感，則可將其撈出瀝油。

2.2.5 包裝

油炸后的魚(yú)餅迅速瀝油、冷卻，待其完全冷卻后再進(jìn)行包裝，以保證魚(yú)餅的餅型完整度。

2.3 試驗(yàn)內(nèi)容

2.3.1 單因素試驗(yàn)

以大豆分離蛋白添加量（1%，2%，3%，4%，5%） 為變量的單因素試驗(yàn)中，設(shè)定馬鈴薯淀粉添加量為9%，食鹽添加量為1.5%；以馬鈴薯淀粉添加量（3%，6%，9%，12%，15%） 為變量的單因素試驗(yàn)中，設(shè)定大豆分離蛋白添加量為3%，食鹽添加量為1.5%；以食鹽添加量（0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%） 為變量的單因素試驗(yàn)中，設(shè)定大豆分離蛋白添加量為3%，馬鈴薯淀粉添加量為9%。

2.3.2 Box Behnken 響應(yīng)面法分析

綜合前期單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)以大豆分離蛋白添加量、馬鈴薯淀粉添加量和食鹽添加量3 個(gè)因素為自變量，選取感官特性評(píng)分為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，考查大豆分離蛋白添加量、馬鈴薯淀粉添加量和食鹽添加量對(duì)油炸魚(yú)餅品質(zhì)的影響，確定油炸魚(yú)餅的最佳加工工藝。

2.3.3 產(chǎn)品感官評(píng)定

邀請(qǐng)10 位受過(guò)食品感官分析培訓(xùn)的評(píng)價(jià)員組成評(píng)定小組對(duì)油炸后魚(yú)餅的色澤、質(zhì)地、風(fēng)味、口感和總可接受性等感官特性進(jìn)行分析評(píng)分。

油炸魚(yú)餅感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 油炸魚(yú)餅感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

質(zhì)地占比30%，風(fēng)味占比25%，口感占比25%，總可接受度占比20%，產(chǎn)品的總分以100 分計(jì)，以10 位評(píng)定員的平均分為各特性的評(píng)分，油炸魚(yú)餅的感官評(píng)價(jià)總分為各項(xiàng)特性評(píng)分與權(quán)重乘積之和。評(píng)定時(shí)各評(píng)價(jià)員不相互交流，均單獨(dú)工作，不同樣品評(píng)定之間需用清水漱口。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1.1 大豆分離蛋白添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響

大豆分離蛋白添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

由圖1 可知，油炸魚(yú)餅隨著大豆分離蛋白含量的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)大豆分離蛋白添加量達(dá)到3%時(shí)，油炸魚(yú)餅的感官評(píng)分達(dá)到了最高分。因此，選擇3%大豆分離蛋白添加量作為響應(yīng)面試驗(yàn)的基準(zhǔn)值。

3.1.2 馬鈴薯淀粉添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響

馬鈴薯淀粉添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

由圖2 可知，油炸魚(yú)餅隨著馬鈴薯淀粉添加量的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)馬鈴薯淀粉添加量達(dá)到9%時(shí)，魚(yú)餅的感官評(píng)價(jià)分值達(dá)到最高。因此，選擇9%馬鈴薯淀粉添加量作為響應(yīng)面試驗(yàn)的基準(zhǔn)值。

3.1.3 食鹽添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響

食鹽添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

由圖3 可知，總體感官評(píng)價(jià)分值隨著食鹽添加量的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)食鹽添加量達(dá)到1.5%時(shí)，魚(yú)餅的感官評(píng)價(jià)分值達(dá)到最高。因此，選擇1.5%食鹽添加量作為響應(yīng)面試驗(yàn)的基準(zhǔn)值。

3.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 模型的建立及參數(shù)分析結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)大豆分離蛋白添加量、馬鈴薯淀粉添加量和食鹽添加量為自變量，采用Box Behnken 中心組合方法設(shè)計(jì)三因素三水平，進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2，響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)/ %

表3 響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

通過(guò)Design Expert V8.0.6 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到關(guān)于大豆分離蛋白添加量、馬鈴薯淀粉添加量和食鹽添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的多元多項(xiàng)回歸式擬合模型，模型如下：

試驗(yàn)?zāi)Ｐ头讲罘治鲆?jiàn)表4。

由表4 可知，回歸模型p＜0.000 1，說(shuō)明該模型具有極顯著差異，一次項(xiàng)A 達(dá)到極顯著水平，一次項(xiàng)B 達(dá)到顯著水平，一次項(xiàng)C 不顯著，從F 值判斷，可得到該3 個(gè)因素對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響大小的排序?yàn)锳＞B＞C。同時(shí)，方程失擬項(xiàng)不顯著（p=0.189 5＞0.05），表明該方程不失擬，即說(shuō)明該模型設(shè)計(jì)合理且適合擬合試驗(yàn)，方程模型極顯著（p＜0.000 1），說(shuō)明能較好地?cái)M合試驗(yàn)結(jié)果。由表4 可見(jiàn)模型的決定系數(shù)為R2=0.982 0，且模型的調(diào)整決定系數(shù)為R2Adj=0.958 8，變異系數(shù)C.V.=2.016 2%，說(shuō)明該模型的相關(guān)性和解釋度都很好，即此響應(yīng)面模型與實(shí)際試驗(yàn)相擬合，具有較高的可信度，適用于基于Box Behnken 法的油炸魚(yú)餅配方優(yōu)化研究的理論預(yù)測(cè)和分析。

表4 試驗(yàn)?zāi)Ｐ头讲罘治?/p>

3.2.2 響應(yīng)面交互作用分析

根據(jù)回歸方程作響應(yīng)曲面圖，對(duì)所擬合的結(jié)果進(jìn)行分析，探討大豆分離蛋白添加量、馬鈴薯淀粉添加量、食鹽添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響。

大豆分離蛋白添加量與馬鈴薯淀粉添加量交互影響的響應(yīng)面曲面見(jiàn)圖4，大豆分離蛋白添加量與食鹽添加量交互影響的響應(yīng)面曲面見(jiàn)圖5，馬鈴薯淀粉添加量與食鹽添加量交互影響的響應(yīng)面曲面見(jiàn)圖6。

在響應(yīng)面曲線(xiàn)圖中，曲面越陡，說(shuō)明該因素對(duì)結(jié)果的影響越顯著[9]。由圖4 可知，大豆分離蛋白添加量和馬鈴薯淀粉添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響呈先升高后降低的拋物線(xiàn)形，通過(guò)響應(yīng)曲面圖分析，大豆分離蛋白添加量和馬鈴薯淀粉添加量的交互作用得出，曲面最為陡峭，且越接近頂端，顏色越深，表明二者交互作用對(duì)魚(yú)餅感官影響顯著，這與方差分析的結(jié)果一致。

由圖5 可知，大豆分離蛋白添加量、食鹽添加量對(duì)油炸魚(yú)餅感官評(píng)分的影響均呈拋物線(xiàn)形，即隨著大豆分離蛋白添加量和食鹽添加量的增加，油炸魚(yú)餅感官評(píng)分呈先升高后降低的趨勢(shì)，且大豆分離蛋白添加量和食鹽添加量的交互中，兩者的交互作用不明顯，曲面呈現(xiàn)平緩。

由圖6 可知，曲面圖中馬鈴薯淀粉添加量的曲線(xiàn)較陡，說(shuō)明馬鈴薯淀粉添加量的影響較顯著，這可能是由于馬鈴薯淀粉具有保水性、保油性的作用，對(duì)于油炸魚(yú)餅的感官評(píng)分有一定的提升作用；然而隨著食鹽添加量的增多有一個(gè)先增后減的趨勢(shì)，這可能是由于較大的食鹽含量，破壞了淀粉顆粒結(jié)構(gòu)，淀粉出現(xiàn)膨脹或破裂，有明顯的孔和裂縫，而且黏連到一起，即對(duì)馬鈴薯淀粉的結(jié)構(gòu)和糊化性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響，故需嚴(yán)格控制食鹽的添加量[10]，但整體曲面較為平緩，說(shuō)明兩者交互不顯著。

由Design Expert V8.0.6 軟件預(yù)測(cè)分析油炸魚(yú)餅的最優(yōu)工藝條件為大豆分離蛋白添加量3.57%，馬鈴薯淀粉添加量10.17%，食鹽添加量1.38%，在此條件下，油炸魚(yú)餅的感官評(píng)分為95.275 6 分。

4 結(jié)論

以金線(xiàn)魚(yú)加工副產(chǎn)物金線(xiàn)魚(yú)魚(yú)糜為主要原料，制作金線(xiàn)魚(yú)魚(yú)餅，以魚(yú)餅的感官評(píng)分為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，考查魚(yú)餅中的大豆分離蛋白添加量、馬鈴薯淀粉添加量和食鹽添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，并通過(guò)Box Behnken 法對(duì)魚(yú)餅的加工工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。最終確定金線(xiàn)魚(yú)魚(yú)餅的配方為大豆分離蛋白添加量3.57%，馬鈴薯淀粉添加量10.17%，食鹽添加量1.38%，在此條件下，油炸魚(yú)餅的感官評(píng)分為95.275 6 分。該工藝提高金線(xiàn)魚(yú)利用率，合理可行。