魚(yú)蛋白膠芒果糕的制備工藝優(yōu)化及品質(zhì)分析

孫金夢(mèng)，涂宗財(cái),2,3，王 輝, ，胡月明

（1.南昌大學(xué)，食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌 330047；2.江西師范大學(xué)，國(guó)家淡水魚(yú)加工技術(shù)研發(fā)分中心，江西南昌 330022；3.江西師范大學(xué)，江西省淡水魚(yú)高值化利用工程技術(shù)研究中心，江西南昌 330022）

近年來(lái)，人們對(duì)魚(yú)類食用和加工量迅速增加，在此中間產(chǎn)生了很多的廢棄物，例如魚(yú)皮、魚(yú)骨和魚(yú)鱗等，這不僅對(duì)環(huán)境造成了污染，也是一種資源浪費(fèi)，而使用這些含有大量膠原蛋白的廢棄物來(lái)提取魚(yú)蛋白膠可以在一定程度上解決上述問(wèn)題。同時(shí)，由于宗教信仰以及瘋牛病等哺乳動(dòng)物傳染病的出現(xiàn)，魚(yú)蛋白膠作為一種優(yōu)良的哺乳動(dòng)物明膠替代物，對(duì)其加工應(yīng)用進(jìn)行研究就變得尤為重要，而有關(guān)其應(yīng)用于果糕的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

芒果（Linn），又名檬果、漭果、望果等，是漆樹(shù)科芒果屬常綠喬木，在我國(guó)海南、云南、廣西、廣東、福建等地區(qū)有大面積種植且正在迅速發(fā)展。芒果因具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，受到很多消費(fèi)者的喜愛(ài)，但其因采收期短、不耐久存、果體嬌嫩，極易在運(yùn)輸和貯藏過(guò)程中造成機(jī)械傷損和腐爛。目前除少數(shù)用于加工成果汁、果肉、果脯外，我國(guó)的芒果市場(chǎng)仍然主要是從原產(chǎn)地新鮮出售。隨著芒果種植面積的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量越來(lái)越高，促進(jìn)芒果的商業(yè)化生產(chǎn)已成為當(dāng)務(wù)之急。果糕作為一種較好的水果深加工方式，可以很好地解決芒果易腐敗、難保存的問(wèn)題，但是相比其他高果膠含量水果，芒果多汁、果膠含量較低且果肉色澤在加工過(guò)程中極易發(fā)生變化等原因都決定了高品質(zhì)芒果糕的加工存在一定難度。

綜上，本研究選取青芒為原料，將魚(yú)蛋白膠作為凝膠劑加入果糕中，研發(fā)一款富含蛋白、營(yíng)養(yǎng)全面的新型果糕。在實(shí)現(xiàn)魚(yú)蛋白膠創(chuàng)新應(yīng)用的同時(shí)，既可以豐富果糕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、有效解決芒果貯運(yùn)問(wèn)題，又能提高芒果產(chǎn)業(yè)的附加值，實(shí)現(xiàn)漁業(yè)副產(chǎn)物高值化利用，促進(jìn)水產(chǎn)與芒果加工業(yè)的發(fā)展。本文基于響應(yīng)面優(yōu)化，在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上選取對(duì)魚(yú)蛋白膠芒果糕感官品質(zhì)影響較大的因素，探究和優(yōu)化其制備工藝，以期為我國(guó)芒果及魚(yú)蛋白膠的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魚(yú)蛋白膠 食品級(jí)，廣東歐帝瑪生物工程有限公司；果膠 高酯快凝，食品級(jí)，北京索萊寶科技有限公司；檸檬酸、D-異抗壞血酸鈉、氯化鈣 食品級(jí)，浙江一諾生物科技有限公司；青芒、白砂糖、糯米紙市售。

JYL-C16V 料理機(jī) 九陽(yáng)股份有限公司；C21-RT2173 電磁爐 美的生活電器制造有限公司；DHG-9140A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；TA.XTplus 質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro System；TVS-2018 多功能真空包裝機(jī) 廣州市新鮮世界電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 魚(yú)蛋白膠芒果糕制備工藝流程

1.2.2 工藝操作要點(diǎn)

1.2.2.1 芒果預(yù)處理 將成熟（果膠含量相對(duì)較高）的青芒去皮去核，以果肉重量為100%計(jì)，溶解0.5%CaCl和0.5%D-異抗壞血酸鈉于40%水中，與果肉一起打漿（第一次護(hù)色），再用120 目過(guò)濾袋進(jìn)行過(guò)濾除去殘?jiān)?/p>

1.2.2.2 溶膠 將魚(yú)蛋白膠、果膠稱量后加入適量溫開(kāi)水，80 ℃水浴加熱使其溶脹化開(kāi)，加入果漿中混勻。

1.2.2.3 熬糖濃縮 將白砂糖在80～100 ℃范圍內(nèi)加熱溶解于其重量一半的水中，漿液變粘稠后調(diào)低溫度至60 ℃，把果漿倒入糖液中不斷攪拌，切忌攪拌劇烈，以免產(chǎn)生過(guò)多氣泡影響產(chǎn)品質(zhì)量。為防止褐變加速，濃縮溫度不能高于60 ℃，熬煮至漿液成蜂蜜狀即為終點(diǎn)，在濃縮終點(diǎn)結(jié)束前加入檸檬酸（第二次護(hù)色）。

1.2.2.4 倒模成形 將濃縮漿體快速倒入模具中，控制厚度在1 cm 左右，模具放平，切忌抖動(dòng)，以防漿體表面出現(xiàn)褶皺。

1.2.2.5 烘制 將果糕放進(jìn)烘箱中進(jìn)行60 ℃干燥，烘制13 h 時(shí)將果糕脫模放在烤網(wǎng)上繼續(xù)烘制，共烘制22 h，產(chǎn)品的最終含水量為15%～20%。

1.2.2.6 包裝成品 果糕冷卻后包裹上糯米紙，切分小塊，無(wú)菌包裝。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn) 以果漿重量為100%計(jì)：固定魚(yú)蛋白膠與果膠質(zhì)量比為1.5:1、白砂糖40%、檸檬酸0.7%，探究凝膠劑添加量分別為1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%時(shí)對(duì)果糕感官評(píng)分的影響；固定凝膠劑2.5%、白砂糖40%、檸檬酸0.7%，探究魚(yú)蛋白膠與果膠質(zhì)量比分別為2:1、1.5:1、1:1、1:1.5、1:2 時(shí)對(duì)果糕感官評(píng)分的影響；固定凝膠劑2.5%、魚(yú)蛋白膠與果膠質(zhì)量比為1.5:1、檸檬酸0.7%，探究白砂糖添加量分別為30%、35%、40%、45%、50%時(shí)對(duì)果糕感官評(píng)分的影響；固定凝膠劑2.5%、魚(yú)蛋白膠與果膠質(zhì)量比為1.5:1、白砂糖40%，探究檸檬酸添加量為分別0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%時(shí)對(duì)果糕感官評(píng)分的影響。

1.2.4 響應(yīng)面試驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，將感官評(píng)分作為響應(yīng)值，選擇對(duì)果糕感官評(píng)分影響較大的凝膠劑、白砂糖和檸檬酸添加量3 個(gè)因素為自變量，使用Design-Expert 11 軟件，進(jìn)行三因素三水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素及水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素及水平Table 1 Factors and levels of response surface method

1.2.5 感官評(píng)價(jià) 參考鄭毅等的方法，略作修改，對(duì)魚(yú)蛋白膠芒果糕進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，由10 位經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的評(píng)定人（男女各半）對(duì)果糕樣品進(jìn)行評(píng)分，詳細(xì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)示于表2。

表2 魚(yú)蛋白膠芒果糕感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory assessment criteria of fish gelatin mango cake

1.2.6 質(zhì)構(gòu)測(cè)定 質(zhì)構(gòu)測(cè)定指標(biāo)包括：硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、回復(fù)性。測(cè)試類型T.P.A，測(cè)試探頭P/50，測(cè)定前、測(cè)定時(shí)及測(cè)定后探頭速度均為1.0 mm/s，壓縮比20%，觸發(fā)力5.0 g。測(cè)定時(shí)，將果糕樣品切成3 cm×2 cm×0.4 cm 的長(zhǎng)方體，置于探頭正下方，連續(xù)壓縮2 次，間隔時(shí)間2 s，每組樣品平行測(cè)定3 次。

1.2.7 產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

1.2.7.1 理化指標(biāo)檢測(cè) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10782-2006《蜜餞通則》，檢測(cè)蛋白質(zhì)、總糖、水分、總砷、汞、鉛等指標(biāo)。

1.2.7.2 微生物指標(biāo)檢測(cè) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 14884-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 蜜餞》，檢測(cè)菌落總數(shù)、大腸菌群、致病菌等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本文實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行3 次平行，結(jié)果取平均值，同時(shí)使用SPSS 25 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析，a～d 表示不同樣品之間存在差異（＜0.05），相同字母則表示無(wú)顯著性差異（＞0.05），采用Origin 2017 作圖，使用Design-Expert 11 軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

各個(gè)單因素對(duì)于魚(yú)蛋白膠芒果糕感官評(píng)分的影響如圖1 所示。由圖1A 可以看出，隨著凝膠劑總添加量的增加，感官評(píng)分在2.5%時(shí)達(dá)到最大值，隨后開(kāi)始呈下降趨勢(shì)，這是因?yàn)槟z劑添加過(guò)多會(huì)導(dǎo)致果糕硬度增大，進(jìn)而影響口感，因此確定凝膠劑總添加量的最佳取值范圍在2%～3%；由圖1B 可以看出，魚(yú)蛋白膠與果膠質(zhì)量比為1:1.5 時(shí)，凝膠效果最好，感官評(píng)分最佳，這是由于此比例下果膠對(duì)魚(yú)蛋白膠起到了良好的修飾作用，因此魚(yú)蛋白膠與果膠質(zhì)量比選擇為1:1.5；由圖1C 和圖1D 可以看出，白砂糖和檸檬酸添加量的感官評(píng)分都呈先上升后下降的趨勢(shì)，這是因?yàn)榘咨疤翘砑恿刻贂?huì)導(dǎo)致果糕甜度不夠，而太多則口感偏甜；同樣，檸檬酸添加量太少會(huì)導(dǎo)致果糕酸度不夠，而太多也會(huì)使口感過(guò)酸，進(jìn)而使感官評(píng)分降低，因此確定白砂糖添加量的最佳取值范圍在35%～45%，檸檬酸添加量的最佳取值范圍為0.5%～0.9%。

圖1 各單因素對(duì)果糕感官評(píng)分的影響Fig.1 Effects of each single factor on the sensory score of fruit cake

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 根據(jù)以上單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取對(duì)果糕感官品質(zhì)影響最大的3 個(gè)單因素（凝膠劑總添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量）進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，結(jié)果如表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Experimental design and results for response surface analysis

2.2.2 模型建立及顯著性分析 運(yùn)用Design-Expert 11 軟件對(duì)魚(yú)蛋白膠芒果糕感官評(píng)分試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，得到的二次多項(xiàng)式回歸方程為：Y=83.60+0.375A-0.0875B-0.8625C+1.85AB-0.7AC-0.475BC-5.19A-2.66B-6.56C?；貧w模型方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4 可以看出，模型的＜0.0001，表明模型極其顯著。失擬項(xiàng)不顯著（=0.6356＞0.05），表明方程擬合程度比較好。決定系數(shù)2=0.9923，則說(shuō)明實(shí)際值和預(yù)測(cè)值相關(guān)性較高。因此，該模型可以較好地反映魚(yú)蛋白膠芒果糕制備過(guò)程中各因素與響應(yīng)值的關(guān)系并預(yù)測(cè)最佳工藝條件。由值可得，檸檬酸C、交互項(xiàng)AB 以及所有二次項(xiàng)對(duì)魚(yú)蛋白膠芒果糕感官評(píng)分的影響均為極顯著（＜0.01），其余均不顯著（＞0.05）。由值可知，三個(gè)因素對(duì)魚(yú)蛋白膠芒果糕感官評(píng)分的影響順序?yàn)椋篊＞A＞B，即檸檬酸添加量＞凝膠劑總添加量＞白砂糖添加量。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model

2.2.3 響應(yīng)面分析 運(yùn)用Design-Expert 11 軟件做出各因素之間交互作用對(duì)果糕感官評(píng)分影響的等高線及響應(yīng)曲面圖，見(jiàn)圖2。響應(yīng)曲面圖在水平方向落下的投影是等高線，等高線若呈橢圓形，表示這兩因素有極為顯著的交互作用，呈圓形則表示不顯著。并且各因素響應(yīng)曲面坡度的陡峭程度反映該因素對(duì)魚(yú)蛋白膠芒果糕感官評(píng)分的影響程度，越陡峭，說(shuō)明影響越大。因此，綜合以上對(duì)等高線和響應(yīng)曲面圖進(jìn)行分析可以得出：凝膠劑總添加量和白砂糖添加量之間交互作用極為顯著（＜0.01），其他因素的交互作用均不顯著。單因素檸檬酸添加量對(duì)魚(yú)蛋白膠芒果糕的感官評(píng)分影響最明顯，其次是凝膠劑總添加量，影響最小的是白砂糖添加量。

圖2 三個(gè)因素之間交互作用對(duì)果糕感官評(píng)分影響的等高線圖及響應(yīng)面圖Fig.2 Contour map and response surface graph of the interaction among three factors on the sensory score of fruit cake

2.2.4 最優(yōu)工藝條件預(yù)測(cè)及驗(yàn)證 通過(guò)Design-Expert 11 軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化預(yù)測(cè)，得到魚(yú)蛋白膠制備芒果糕的最佳工藝配方為凝膠劑總添加量2.52%，白砂糖添加量40.02%，檸檬酸添加量0.69%，該工藝條件下魚(yú)蛋白膠芒果糕的感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為83.64 分。結(jié)合實(shí)際操作，選取凝膠劑總添加量為2.5%，白砂糖添加量40%，檸檬酸添加量0.7%，測(cè)得魚(yú)蛋白膠芒果糕感官評(píng)分為83.8±0.2 分，與模型預(yù)測(cè)值較為接近，說(shuō)明該模型可用于魚(yú)蛋白膠制備芒果糕的工藝優(yōu)化。

2.3 質(zhì)構(gòu)特性分析

為了更全面地探究各因素的添加量對(duì)魚(yú)蛋白膠芒果糕品質(zhì)的影響，同時(shí)使用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表3）里的17 組樣品進(jìn)行了質(zhì)構(gòu)特性分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

從表5 可以看出，17 組果糕樣品的各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)均存在不同程度的差別，這與各因素添加量的不同有關(guān)。在所有樣品中，感官評(píng)分最高的13 號(hào)樣品其各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)也排在前列。其中，彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和回復(fù)性這四個(gè)與果糕口感顯著相關(guān)的指標(biāo)都是最大值，分別達(dá)到了0.124、0.176、59.919 和0.113，硬度也適中，因而13 號(hào)樣品在口感方面達(dá)到了最優(yōu)。魯?shù)び蔚妊芯勘砻鞴饪诟信c彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性呈顯著相關(guān)，并且隨著彈性、咀嚼性和內(nèi)聚性的增加，果糕口感更好，本文與之研究結(jié)果是一致的。質(zhì)構(gòu)特性分析也表明13 號(hào)樣品的品質(zhì)最佳，與前面最優(yōu)工藝條件預(yù)測(cè)的結(jié)果一致，因此可以得出：在凝膠劑總添加量為2.5%，白砂糖添加量為40%，檸檬酸添加量為0.7%時(shí)，魚(yú)蛋白膠芒果糕的品質(zhì)確為最佳。

表5 凝膠劑、白砂糖和檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)及感官評(píng)分的影響Table 5 Effects of gel,white sugar and citric acid additions on texture of products and sensory score

2.4 理化及微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)上述優(yōu)化得到的工藝配方制備的魚(yú)蛋白膠芒果糕產(chǎn)品，其各項(xiàng)理化及微生物指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，不含重金屬且微生物數(shù)量在國(guó)家允許安全范圍之內(nèi)，說(shuō)明所制備的魚(yú)蛋白膠芒果糕產(chǎn)品可以進(jìn)行商品化生產(chǎn)。目前，市售果糕營(yíng)養(yǎng)成分表上蛋白質(zhì)含量不超過(guò)1 g/100 g，甚至大多不含蛋白質(zhì)，而經(jīng)上述工藝制備的魚(yú)蛋白膠芒果糕的蛋白質(zhì)含量達(dá)到2.19 g/100 g，高于市售普通果糕的蛋白質(zhì)含量，因此本文研發(fā)的魚(yú)蛋白膠芒果糕在一定程度上提高了果糕的蛋白質(zhì)含量，實(shí)現(xiàn)了果糕作為休閑零食的同時(shí)還可以補(bǔ)充各種營(yíng)養(yǎng)的目的。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 理化及微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果Table 6 Test results of physical,chemical and microbial indicators

3 結(jié)論

通過(guò)單因素和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，結(jié)合感官評(píng)定和質(zhì)構(gòu)特性分析，得到魚(yú)蛋白膠制備芒果糕的最佳工藝配方為：凝膠劑總添加量2.5%，魚(yú)蛋白膠和果膠質(zhì)量比1:1.5，白砂糖添加量40%，檸檬酸添加量0.7%。經(jīng)該工藝配方制得的魚(yú)蛋白膠芒果糕彈性良好，硬度適中，感官品質(zhì)最佳，且各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中蛋白質(zhì)含量達(dá)到2.19 g/100 g，豐富了果糕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了漁業(yè)副產(chǎn)物利用的高值化，提高了芒果產(chǎn)業(yè)的附加值，是一款老少皆宜的新型營(yíng)養(yǎng)果糕，具有極大的開(kāi)發(fā)前景，同時(shí)研究結(jié)果也可為我國(guó)芒果及魚(yú)蛋白膠的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。但是，本產(chǎn)品在研發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，魚(yú)蛋白膠芒果糕在熬糖濃縮這一工序上不可避免要進(jìn)行攪拌，導(dǎo)致成品存在少量氣泡問(wèn)題，還有待后續(xù)進(jìn)一步研究解決。