超高壓作用下扇貝閉殼肌色差變化探析

鞏 雪

哈爾濱商業(yè)大學(xué) 輕工學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150028

0 引言

我國(guó)是世界上最大的水產(chǎn)養(yǎng)殖國(guó)家，扇貝是主要的養(yǎng)殖產(chǎn)品之一，因高蛋白、低脂肪和營(yíng)養(yǎng)豐富，深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。扇貝深加工的關(guān)鍵工序是開(kāi)殼取肉。近年來(lái)，超高壓脫殼技術(shù)受到食品行業(yè)的廣泛關(guān)注。該技術(shù)既能對(duì)扇貝進(jìn)行脫殼和滅菌處理，又能保持食品原有色澤、天然風(fēng)味、新鮮度和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。然而，采用不同的超高壓處理工藝參數(shù)會(huì)使食品的感官品質(zhì)有所不同。因此，探索扇貝的最佳超高壓處理工藝參數(shù)對(duì)食品質(zhì)量和安全具有重要意義。

色差[1-2]是人們?cè)u(píng)價(jià)食品新鮮度的重要指標(biāo)。相悅等[3]研究了花鱸在冰藏過(guò)程中魚(yú)肉色澤變化與新鮮度的關(guān)系，結(jié)果表明色澤變化是魚(yú)肉中的脂質(zhì)與肌紅蛋白氧化作用的結(jié)果，能夠直觀地反映魚(yú)肉的新鮮度。李肖嬋等[4]研究了超高壓作用下即食小龍蝦的色澤與產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)色差可以直接反映食品中色素的降解程度和脂質(zhì)的氧化程度，能夠反映小龍蝦在儲(chǔ)存中的品質(zhì)劣變程度，在加工過(guò)程中保持食品的色澤至關(guān)重要。李永安等[5]研究了溫度對(duì)三文魚(yú)色差變化的影響，結(jié)果表明色差與魚(yú)肉中蝦青素的含量相關(guān)，可作為評(píng)定三文魚(yú)品質(zhì)的重要指標(biāo)。楊兆甜等[6]對(duì)色差評(píng)價(jià)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行了研究，得出食品的色澤可以表征食品在儲(chǔ)存過(guò)程中的品質(zhì)特性和變化，能夠影響消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)意愿。

本研究將不同超高壓工藝參數(shù)下處理的扇貝閉殼肌研磨后，利用色差計(jì)測(cè)得各個(gè)試樣的綠紅度值（a*）、藍(lán)黃度值（b*）和亮度值（L*），并根據(jù)色差計(jì)算公式，得出不同試驗(yàn)條件下扇貝閉殼肌總色差值（ΔE）的變化規(guī)律，找到最佳超高壓脫殼工藝參數(shù)，以期為后續(xù)扇貝超高壓保鮮包裝技術(shù)的研究提供理論參考。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

1）試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所需扇貝為渤海筆架山海域盛產(chǎn)的海灣扇貝，購(gòu)買(mǎi)于遼寧省錦州市渤海大學(xué)海鮮市場(chǎng)，購(gòu)買(mǎi)時(shí)盡量挑選大小相近的個(gè)體，扇貝平均質(zhì)量為（48±5）g，最長(zhǎng)軸直徑為（97±5）mm，在鮮活的狀態(tài)下運(yùn)送至試驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)處理。包裝所需PE/PP/PA復(fù)合包裝袋購(gòu)買(mǎi)于淘寶佳美塑料包裝店鋪。

2）主要試劑

硼酸、高氯酸，均為分析純，購(gòu)于北京世紀(jì)奧科生物技術(shù)有限公司；氫氧化鈉、無(wú)水乙醇、丙三醇等，均為分析純，購(gòu)于上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

3）主要儀器

超高壓處理設(shè)備，HPP.L2-600型，天津市華泰森淼生物工程技術(shù)股份有限公司；色差計(jì)，CR-400型，日本 Konica Minolta 公司；高速離心機(jī)，H1850型，湖南湘儀試驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司；分析天平，PL602-L型，美國(guó)Mettler Toledo公司。

1.2 試樣處理

1.2.1 扇貝的預(yù)處理

將清理完畢的扇貝置于包裝袋中，每個(gè)包裝袋放入2個(gè)，并加入50 mL淡鹽水保鮮，封口后進(jìn)行超高壓處理。

1.2.2 超高壓處理

對(duì)扇貝施加不同強(qiáng)度（100, 200, 300, 400 MPa）的超高壓處理，保壓一定的時(shí)間（0, 60, 120, 180,240 s）后取出。

1.3 扇貝閉殼肌色差的測(cè)定

將經(jīng)過(guò)超高壓處理的扇貝閉殼肌取下并剪碎，研磨至泥狀裝入器皿中，壓實(shí)、排出氣泡。測(cè)定時(shí)，每個(gè)樣品重復(fù)攪拌3次即3組平行實(shí)驗(yàn)，每次記錄L*、a*、b*數(shù)值，其中L*表示亮度值（L*=0 指示黑色，L*=100 指示白色），L*值越低表示樣品的亮度越??；a*表示顏色的綠紅度值（a*為負(fù)值指示綠色，正值指示品紅）；b*表示顏色的藍(lán)黃度值（b*為負(fù)值指示藍(lán)色，正值指示黃色）。利用記錄的L*、a*、b*數(shù)值，通過(guò)式（1）計(jì)算閉殼肌的色差值ΔE，以反映扇貝閉殼肌色差的總體變化[7-8]。

2 超高壓作用下扇貝閉殼肌色差的變化

色差是扇貝感官特征評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)。扇貝的色澤也是消費(fèi)者直觀判斷扇貝新鮮度和品質(zhì)的主要因素[9]。超高壓作用會(huì)促使扇貝閉殼肌發(fā)生脂肪氧化、色素降解等反應(yīng)，影響閉殼肌的色澤，從而導(dǎo)致扇貝的市場(chǎng)接受度降低。

2.1 超高壓作用下扇貝閉殼肌a*的變化

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，繪制了在不同強(qiáng)度的超高壓作用下、保壓時(shí)間不同時(shí)扇貝閉殼肌a*的變化規(guī)律曲線，結(jié)果如圖1所示。

圖1 超高壓作用下扇貝閉殼肌a*的變化曲線Fig.1 Changes of a* value of adductor muscle of scallop under ultra high pressure

由圖1可以看出，隨著試驗(yàn)壓力的增加，扇貝閉殼肌的a*逐漸降低，當(dāng)壓力超過(guò)200 MPa后，a*開(kāi)始大幅度降低，且a*始終為負(fù)值，說(shuō)明閉殼肌顏色偏向綠色。保壓時(shí)間越長(zhǎng)，閉殼肌a*的變化幅度越大，當(dāng)保壓時(shí)間為0 s時(shí)，試驗(yàn)壓力為100, 400 MPa時(shí)閉殼肌a*分別為-4.21和-7.24，與初始值相比，a*分別提高了1.17%和降低了69.95%；當(dāng)保壓時(shí)間為240 s時(shí)，a*隨著壓力變化的最明顯，當(dāng)壓力為100 MPa時(shí)，閉殼肌a*為-3.53，與初始值相比，閉殼肌的a*升高了17.13%，當(dāng)壓力升高至400 MPa時(shí)，a*為-12.3，比初始值降低了188.73%。

通過(guò)對(duì)比保壓時(shí)間為0 s和240 s時(shí)閉殼肌a*的變化程度可以看出，隨著保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，a*變化幅度越明顯，這主要是由于閉殼肌纖維蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)間的非共價(jià)鍵在超高壓的作用下發(fā)生改變，致使肌肉中的肌紅蛋白發(fā)生氧化反應(yīng)變?yōu)楦哞F肌紅蛋白[10]。

2.2 超高壓作用下扇貝閉殼肌b*的變化

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，繪制了在不同強(qiáng)度的超高壓作用下、保壓時(shí)間不同時(shí)扇貝閉殼肌b*的變化規(guī)律曲線，結(jié)果如圖2所示。

圖2 超高壓作用下扇貝閉殼肌b*的變化曲線Fig.2 Changes of b* value of adductor muscle of scallop under ultra high pressure

由圖2可知，隨著試驗(yàn)壓力的增加，扇貝閉殼肌的b*隨之增大，且由初期的負(fù)值逐漸增大為正值，說(shuō)明閉殼肌的顏色由藍(lán)色逐漸向黃色轉(zhuǎn)變；當(dāng)保壓時(shí)間為0 s和60 s時(shí)，隨著試驗(yàn)壓力的增加閉殼肌b*的變化不明顯，但當(dāng)保壓時(shí)間延長(zhǎng)至120 s甚至更長(zhǎng)時(shí)，閉殼肌b*的變化幅度顯著增大，且隨著保壓時(shí)間的延長(zhǎng)而增大；當(dāng)保壓時(shí)間為0 s時(shí)，試驗(yàn)壓力為100 MPa和400 MPa的閉殼肌b*分別為-12.81和-11.49，與初始值相比，分別降低了3.56%和提高了7.11%；當(dāng)保壓時(shí)間為240 s時(shí)，在不同試驗(yàn)壓力下，閉殼肌b*分別為-6.00, -4.68, 3.73和3.99，與初始值相比，分別提高了51.50%, 62.17%, 130.15%和132.26%。由此可見(jiàn)，保壓時(shí)間的延長(zhǎng)可以提高閉殼肌的b*，且b*隨著試驗(yàn)壓力的增大而增大，特別是當(dāng)壓力由200 MPa升高至300 MPa時(shí)，變化趨勢(shì)最為明顯。

隨著試驗(yàn)壓力的增大b*逐漸增大，由初始的偏向于藍(lán)色逐漸偏向于黃色，這主要是由于扇貝閉殼肌中含有豐富的蝦青素，它具有比較強(qiáng)的抗氧化性，當(dāng)試驗(yàn)壓力較低（P≤200 MPa）時(shí)，閉殼肌纖維蛋白質(zhì)與其體內(nèi)的蝦青素結(jié)合力較強(qiáng)，使閉殼肌的顏色呈現(xiàn)出藍(lán)色；當(dāng)試驗(yàn)壓力較高（P＞200 MPa）時(shí)，閉殼肌纖維中蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)在壓力作用下展開(kāi)，使蛋白質(zhì)與蝦青素的結(jié)合力減弱，閉殼肌的顏色也逐漸轉(zhuǎn)變成了黃色[11]。

2.3 超高壓作用下扇貝閉殼肌L*的變化

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，繪制了在不同強(qiáng)度的超高壓作用下、保壓時(shí)間不同時(shí)扇貝閉殼肌L*的變化規(guī)律曲線，結(jié)果如圖3所示。

圖3 超高壓作用下扇貝閉殼肌L*的變化曲線Fig.3 Changes of L* value of adductor muscle of scallop under ultra high pressure

由圖3可知，隨著試驗(yàn)壓力的增大，扇貝閉殼肌的L*變化趨勢(shì)存在著一定的差異。在相同試驗(yàn)壓力下，扇貝閉殼肌的亮度L*隨著保壓時(shí)間的增大而增大，這是由于保壓時(shí)間的延長(zhǎng)使閉殼肌熟化，由透明逐漸變成白色。對(duì)于同一保壓時(shí)間而言，不同強(qiáng)度的試驗(yàn)壓力下，扇貝閉殼肌的L*基本呈現(xiàn)出先升高后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。當(dāng)試驗(yàn)壓力P≤300 MPa時(shí)，扇貝閉殼肌的L*隨壓力的增大而增大，這主要是由于壓力的作用使扇貝閉殼肌纖維中的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，肌漿蛋白及原纖維蛋白等發(fā)生凝聚引起的閉殼肌表面顏色變化，使閉殼肌的整體亮度提升；當(dāng)試驗(yàn)壓力P＞300 MPa時(shí)，閉殼肌表面開(kāi)始出現(xiàn)熟化現(xiàn)象甚至完全熟化變成白色，使閉殼肌的品質(zhì)降低，亮度變化不大[12-13]。

2.4 超高壓作用下扇貝閉殼肌ΔE的變化

扇貝閉殼肌的總色差值ΔE是根據(jù)及各試驗(yàn)壓力和保壓時(shí)間所對(duì)應(yīng)的a*、b*和L*經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的，因此閉殼肌的總色差值ΔE是在各試驗(yàn)條件下，閉殼肌的亮度值和色度值綜合作用的結(jié)果，它與閉殼肌的a*、b*和L*都存著一定的聯(lián)系。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，繪制了在不同強(qiáng)度的超高壓作用下、保壓時(shí)間不同時(shí)扇貝閉殼肌ΔE的變化規(guī)律曲線，結(jié)果如圖4所示。

圖4 超高壓作用下扇貝閉殼肌ΔE的變化曲線Fig.4 Changes of ΔE value of adductor muscle of scallop under ultra high pressure

由圖4可知，超高壓短時(shí)間（0, 60 s）作用下，隨著試驗(yàn)壓力的增大閉殼肌的ΔE持續(xù)增大；當(dāng)保壓時(shí)間延長(zhǎng)至120 s甚至更長(zhǎng)時(shí)，在一定試驗(yàn)壓力范圍內(nèi)（P≤300 MPa），ΔE隨著壓力的增大而顯著增大，但P＞300 MPa的試驗(yàn)壓力會(huì)使閉殼肌的ΔE出現(xiàn)小幅降低。對(duì)于同一試驗(yàn)壓力，隨著保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，閉殼肌的ΔE也隨之增大。對(duì)于同一保壓時(shí)間，閉殼肌的色差值隨著試驗(yàn)壓力的增大，變化幅度不同。當(dāng)保壓時(shí)間為240 s時(shí)，各試驗(yàn)壓力所對(duì)應(yīng)的ΔE值分別為16.08, 27.42, 46.48和45.90，總色差值顯著提升；試驗(yàn)壓力由200 MPa增大至300 MPa的過(guò)程中，ΔE值提升幅度尤其明顯。

在超高壓的作用下，閉殼肌的色度值、亮度值的變化決定了閉殼肌總色差值的變化。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)試驗(yàn)壓力超過(guò)300 MPa或者保壓時(shí)間超過(guò)120 s時(shí)，扇貝閉殼肌的總色差值均大于12.0，與新鮮扇貝閉殼肌的色差呈現(xiàn)出較大的差異，這主要是由于閉殼肌組織中的類胡蘿卜素、肌紅蛋白和血紅蛋白等血紅色素在超高壓的作用下發(fā)生變化，引起閉殼肌肌肉纖維顏色的變化，同時(shí)超高壓作用導(dǎo)致了閉殼肌纖維蛋白質(zhì)變質(zhì)，使閉殼肌透明度降低，亮度提升，色度變化，這也是導(dǎo)致閉殼肌色差值改變的重要因素。該結(jié)論與相關(guān)研究[14-15]所得到的結(jié)果是一致的。

3 基于扇貝閉殼肌總色差值的超高壓工藝參數(shù)優(yōu)化

3.1 試驗(yàn)因素水平表

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯著性分析，選定了參數(shù)優(yōu)化的試驗(yàn)壓力范圍為100～300 MPa、保壓時(shí)間為60～180 s，以試驗(yàn)壓力（X1）和保壓時(shí)間（X2）為自變量，以扇貝閉殼肌的色差（a*：Y1；b*：Y2；L*：Y3；ΔE：Y4）為響應(yīng)值，進(jìn)行了二因素五水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素水平表如表1所示。

表1 試驗(yàn)因素水平表Table 1 The level of experimental factors

3.2 試驗(yàn)安排與結(jié)果

根據(jù)中心組合設(shè)計(jì)（central composite design，CCD）原理[16-19]，進(jìn)行了試驗(yàn)安排和設(shè)計(jì)，以及超高壓工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)，優(yōu)化試驗(yàn)安排與試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 試驗(yàn)安排與結(jié)果Table 2 The experimental arrangement and results

3.3 超高壓對(duì)扇貝閉殼肌色差影響的響應(yīng)面分析

3.3.1 對(duì)扇貝閉殼肌a*的影響

根據(jù)表2優(yōu)化試驗(yàn)條件下所得閉殼肌的綠紅度值結(jié)果，可以得到了扇貝閉殼肌在不同超高壓條件下a*的變化規(guī)律，并建立了回歸方程：

對(duì)所建立的回歸模型進(jìn)行方差分析，分析結(jié)果如表3所示。

表3 Y1的回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model for Y1

由表3可知，建立的回歸方程極顯著（F=1061.00，P＜0.0001），說(shuō)明回歸模型可以有效地表征響應(yīng)值（Y1）與試驗(yàn)壓力（X1）、保壓時(shí)間（X2）的關(guān)系，失擬項(xiàng)F值為0.48，P值為0.3212＞0.05，說(shuō)明與模型變量相比，失擬項(xiàng)的影響不顯著，模型比較準(zhǔn)確高效；該回歸模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.9907，調(diào)整后的相關(guān)系數(shù)兩個(gè)相關(guān)系數(shù)的取值都接近于1，證明回歸模型具有比較好的擬合度[20-22]，可以有效地說(shuō)明扇貝閉殼肌的綠紅度值與試驗(yàn)因素之間的變化規(guī)律。

在Y1的回歸模型中，除了一次項(xiàng)X2不顯著之外，其它的一次項(xiàng)、二次項(xiàng)和交互項(xiàng)均呈現(xiàn)出極顯著性，說(shuō)明各試驗(yàn)因素及其交互作用對(duì)響應(yīng)值變化非常明顯，即閉殼肌的a*與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間具有很強(qiáng)的非線性關(guān)聯(lián)[23-24]。

根據(jù)所建立的回歸方程，可以繪制響應(yīng)值與試驗(yàn)因素間相應(yīng)的響應(yīng)面曲線和等高線，擬合得到的響應(yīng)面曲線的陡峭程度和等高線的形狀可以直觀地反映各試驗(yàn)因素與響應(yīng)值之間的變化趨勢(shì)及交互作用的影響。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和回歸模型，可以得到扇貝閉殼肌a*與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間之間的響應(yīng)面曲線和等高線，結(jié)果如圖5所示。

圖5 扇貝閉殼肌a*與試驗(yàn)因素的響應(yīng)面曲線和等高線Fig.5 Response surface curves and contours of scallop adductor muscle a* and experimental factors

由圖5可以看出，響應(yīng)面曲線具有較大的陡峭程度，說(shuō)明扇貝閉殼肌綠紅度值與試驗(yàn)因素之間的關(guān)系極顯著；等高線呈現(xiàn)出比較標(biāo)準(zhǔn)的橢圓形且最大值集中在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，說(shuō)明試驗(yàn)因素的交互作用非常顯著，對(duì)響應(yīng)值的變化量影響也很明顯，這與方差分析所得的結(jié)論基本一致。由等高線圖還可以看出，扇貝閉殼肌的a*最大值集中在50～200 MPa、60～190 s所圍成的橢圓范圍內(nèi)；再根據(jù)響應(yīng)面得到閉殼肌a*的極大值為-3.495，取得該極值時(shí)對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù)為試驗(yàn)壓力100 MPa、保持180 s。

根據(jù)所得優(yōu)化結(jié)果，在優(yōu)化試驗(yàn)條件下進(jìn)行了3次重復(fù)試驗(yàn)，得到扇貝閉殼肌a*的平均值為-3.63，誤差約為3.86%，說(shuō)明該模型可以比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)不同試驗(yàn)條件下扇貝閉殼肌的a*變化。

彩圖

3.3.2 對(duì)扇貝閉殼肌b*的影響

根據(jù)表2優(yōu)化試驗(yàn)的結(jié)果，得到了扇貝閉殼肌藍(lán)黃度值隨試驗(yàn)條件變化的規(guī)律，并建立了回歸方程：

對(duì)所建立的回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表4所示?；貧w方程中的各變量與響應(yīng)值之間影響的顯著性取決于F檢驗(yàn)的結(jié)果，F(xiàn)值越大、P值越小表示顯著程度越高。

由表4可知，所建立回歸方程的F=38.64，P＜0.0001，說(shuō)明該回歸模型極顯著；失擬項(xiàng)P=0.1200＞0.05不顯著，說(shuō)明該回歸方程可以很好地反映試驗(yàn)因素X1、X2與扇貝閉殼肌b*之間的關(guān)系；對(duì)響應(yīng)值Y2的影響極顯著（P＜0.01），影響不顯著（P＞0.05），由此可以判斷，試驗(yàn)因素對(duì)扇貝閉殼肌b*的影響由強(qiáng)至弱為：X1（試驗(yàn)壓力）、X2（保壓時(shí)間）。

表4 Y2的回歸模型方差分析Table 4 The variance analysis of regression model of Y2

根據(jù)方差分析結(jié)果（見(jiàn)表4），所建立的各試驗(yàn)因素X1、X2與扇貝閉殼肌b*之間回歸方程的相關(guān)系數(shù)R=0.9650，調(diào)整相關(guān)系數(shù)說(shuō)明該回歸方程的擬合度比較高，可以有效地預(yù)測(cè)扇貝閉殼肌b*與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間之間的關(guān)系，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散程度較小，可靠性較高。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和回歸模型，可以得到扇貝閉殼肌藍(lán)黃度值與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間之間的響應(yīng)面曲線和等高線，結(jié)果如圖6所示。

圖6 扇貝閉殼肌b*與試驗(yàn)因素的響應(yīng)面曲線和等高線Fig.6 The response surface curve and contour line of scallop adductor muscle b* and experimental factors

彩圖

由圖6可知，隨著試驗(yàn)壓力增大、保壓時(shí)間延長(zhǎng)，扇貝閉殼肌的b*呈現(xiàn)先降低再升高的變化趨勢(shì)，這與單因素所得試驗(yàn)結(jié)果相符。響應(yīng)曲面的坡度比較明顯，說(shuō)明兩因素對(duì)扇貝閉殼肌b*的影響比較顯著，這與回歸方程方差分析結(jié)果一致。等高線形狀趨近于橢圓形，說(shuō)明試驗(yàn)壓力和保壓時(shí)間的交互作用對(duì)扇貝閉殼肌b*的影響極顯著，這一結(jié)果也與方差分析結(jié)果一致。

根據(jù)Design-Expert 10.0軟件的分析結(jié)果，可以確定當(dāng)試驗(yàn)壓力X1=300 MPa、保壓時(shí)間X2=180 s時(shí)，扇貝閉殼肌b*取得極大值為3.043。根據(jù)優(yōu)化試驗(yàn)條件進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，測(cè)定扇貝閉殼肌b*平均值為3.140，誤差約為3.19%，說(shuō)明預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值比較接近，建立的回歸模型能比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)扇貝閉殼肌b*與各試驗(yàn)因素之間的變化關(guān)系。

3.3.3 對(duì)扇貝閉殼肌L*的影響

根據(jù)表2的試驗(yàn)結(jié)果，本研究對(duì)扇貝閉殼肌L*與各試驗(yàn)因素的變化規(guī)律進(jìn)行分析，得到扇貝閉殼肌L*與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間之間的關(guān)系。建立的回歸方程如下：

對(duì)所建立的回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表5所示。

表5 Y3的回歸模型方差分析Table 5 The variance analysis of regression model for Y3

由表5中的方差分析可知，建立的回歸方程極顯著（F=425.51，P＜0.0001），失擬項(xiàng)P值為0.6100＞0.05，為不顯著，說(shuō)明模型的擬合度很好，可以很好說(shuō)明扇貝閉殼肌L*的變化規(guī)律。模型的相關(guān)系數(shù)R2為0.9944，調(diào)整相關(guān)系數(shù)為 0.9769，變異系數(shù)C.V.=1.23%，說(shuō)明所建立的回歸方程能夠很好地預(yù)測(cè)超高壓處理后閉殼肌的亮度值（Y3）與試驗(yàn)壓力（X1）和保壓時(shí)間（X2）的變化關(guān)系。

由表5中的回歸系數(shù)顯著性分析結(jié)果可知，一次項(xiàng)X1和X2、交互項(xiàng)X1X2和二次項(xiàng)對(duì)閉殼肌亮度值的影響均具有極顯著性（P＜0.01）。比對(duì)各試驗(yàn)因素的F值可知，試驗(yàn)因素對(duì)扇貝閉殼肌L*的影響由強(qiáng)到弱為：X1（試驗(yàn)壓力）、X2（保壓時(shí)間）。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和回歸模型，可以得出閉殼肌亮度值與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間之間的響應(yīng)面曲線和等高線，結(jié)果如圖7所示。

圖7 扇貝閉殼肌L*與試驗(yàn)因素的響應(yīng)面曲線和等高線Fig.7 Response surface curve and contour line of scallop adductor muscle L* and experimental factors

彩圖

由圖7可知，當(dāng)試驗(yàn)壓力增加、保壓時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，扇貝閉殼肌L*的變化規(guī)律性不強(qiáng)。由等高線圖可以看出，等高線輪廓趨近于橢圓形，這也進(jìn)一步說(shuō)明了試驗(yàn)因素交互作用的顯著性。扇貝閉殼肌L*與試驗(yàn)因素X1、X2的響應(yīng)面曲線比較陡峭，說(shuō)明試驗(yàn)因素對(duì)響應(yīng)值的影響比較顯著，這與方差分析的結(jié)果一致。

扇貝閉殼肌L*與試驗(yàn)因素X1、X2的響應(yīng)面和等高線的分析結(jié)果表明，當(dāng)試驗(yàn)壓力X1=300 MPa、保壓時(shí)間X2=180 s時(shí)，閉殼肌亮度取得極大值為91.60。在優(yōu)化試驗(yàn)條件下進(jìn)行了3次重復(fù)試驗(yàn)，得到扇貝閉殼肌L*平均值為92.32，這與預(yù)測(cè)值比較接近，說(shuō)明本研究所建立的回歸方程能夠很好地反映閉殼肌亮度值與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間之間的關(guān)系。

3.3.4 對(duì)扇貝閉殼肌ΔE的影響

利用Design-Expert 10.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對(duì)表2中的扇貝閉殼肌ΔE與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間進(jìn)行二次回歸擬合。建立的二元二次回歸方程為：

對(duì)所建立的回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表6所示。

表6 Y4的回歸模型方差分析Table 6 The variance analysis of regression model for Y4

由表6可知，回歸模型呈現(xiàn)出極顯著性（F=372.82，P＜0.0001），失擬項(xiàng)的F值為13.76，P值為0.6300＞0.05，相關(guān)系數(shù)R2=0.9936，調(diào)整相關(guān)系數(shù)變異系數(shù)C.V.=5.56%，說(shuō)明所建立的模型擬合程度良好，并可以很好地說(shuō)明扇貝閉殼肌總色差值與試驗(yàn)因素之間的變化規(guī)律。此外，在回歸方程中除了以外的其他各項(xiàng)（包括一次項(xiàng)、交互項(xiàng)和二次項(xiàng)）對(duì)響應(yīng)值的影響都比較顯著，均顯示出了極強(qiáng)的顯著性（P＜0.01）。根據(jù)各因素的F值結(jié)果可以看出，試驗(yàn)因素對(duì)扇貝閉殼肌ΔE的影響由強(qiáng)到弱為：X1（試驗(yàn)壓力）、X2（保壓時(shí)間）。

為了直觀地探究試驗(yàn)因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和回歸模型，繪制了閉殼肌總色差值與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間之間響應(yīng)面曲線和等高線，結(jié)果如圖8所示。

圖8 扇貝閉殼肌色差值與試驗(yàn)因素的響應(yīng)面曲線和等高線Fig.8 Response surface curve and contour line of scallop color difference value and experimental factors

彩圖

由圖8可知，隨著試驗(yàn)壓力增加、保壓時(shí)間延長(zhǎng)，扇貝閉殼肌的總色差值逐漸增大，響應(yīng)面曲線具有較大坡度，等高線也趨于橢圓形，這也說(shuō)明了試驗(yàn)因素的交互作用比較明顯，這與方差分析所得結(jié)果一致。

扇貝閉殼肌ΔE與試驗(yàn)因素X1、X2的響應(yīng)面和等高線的分析結(jié)果表明，當(dāng)試驗(yàn)壓力X1=300 MPa、保壓時(shí)間X2=180 s時(shí)，閉殼肌ΔE取得極大值為43.12。在優(yōu)化試驗(yàn)條件下進(jìn)行了3次重復(fù)試驗(yàn)，得出該條件下閉殼肌總色差值的平均值為43.74，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間的誤差為1.44%，這說(shuō)明回歸模型可以很好地反映出閉殼肌總色差值與試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間之間的響應(yīng)關(guān)系。

為了簡(jiǎn)化試驗(yàn)，基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，利用CCD試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化，得到扇貝閉殼肌色差取得極大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)，并利用Design-Expert軟件進(jìn)行分析計(jì)算，得到超高壓處理扇貝的最佳工藝參數(shù)為試驗(yàn)壓力206 MPa、保壓時(shí)間100 s。此條件下扇貝閉殼肌的a*=-5.01,b*=-12.19,L*=67.12, ΔE= 11.61，該色差值與初始值比較接近。可見(jiàn)，本優(yōu)化工藝提高了扇貝閉殼肌的亮度，改善了扇貝閉殼肌色澤。

4 結(jié)論

在不同超高壓條件下處理扇貝，利用色差計(jì)測(cè)得扇貝閉殼肌的a*、b*和L*，并根據(jù)色差計(jì)算公式，得出不同試驗(yàn)條件下扇貝閉殼肌的ΔE，通過(guò)研究ΔE的變化規(guī)律，找到最佳試驗(yàn)條件，得到結(jié)論如下。

1）隨著試驗(yàn)壓力的增大，扇貝閉殼肌a*逐漸降低，b*隨之提高，L*呈現(xiàn)出先升高后穩(wěn)定的趨勢(shì)，ΔE則呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。

2）對(duì)于同一試驗(yàn)壓力，隨著保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，閉殼肌的總色差值ΔE隨之增大，對(duì)于同一保壓時(shí)間，當(dāng)試驗(yàn)壓力由200 MPa增至300 MPa的過(guò)程中，ΔE提升幅度尤為明顯。

3）通過(guò)超高壓試驗(yàn)和優(yōu)化試驗(yàn)，得到扇貝閉殼肌色差取得最優(yōu)值時(shí)的工藝參數(shù)為：試驗(yàn)壓力P=206 MPa、保壓時(shí)間t=100 s。此時(shí)扇貝的色差值與初始值比較接近，紅度和藍(lán)度值得到改善，亮度值提高，即改善了扇貝閉殼肌的色澤和感官。