發(fā)酵海鱸魚工藝優(yōu)化及品質(zhì)控制研究

摘要：為使海鱸魚具有更好的風(fēng)味和口感，使用植物乳桿菌對(duì)海鱸魚進(jìn)行發(fā)酵。以總酸含量、氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分作為指標(biāo)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，測定發(fā)酵海鱸魚的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，對(duì)海鱸魚的發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)酵溫度為19 ℃、接菌量為3%、發(fā)酵時(shí)間為33 h時(shí)，感官評(píng)分達(dá)83分。隨后對(duì)比了不同發(fā)酵時(shí)間下海鱸魚的質(zhì)構(gòu)、色澤、揮發(fā)性鹽基氮含量、亞硝酸鹽含量和菌落總數(shù)的變化。結(jié)果表明，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，發(fā)酵海鱸魚的質(zhì)構(gòu)和色澤得到改善，揮發(fā)性鹽基氮含量、亞硝酸鹽含量和菌落總數(shù)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的最大限量。

關(guān)鍵詞：海鱸魚；植物乳桿菌；響應(yīng)面法；感官評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TS254.5 """""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A """"文章編號(hào)：1000-9973（2024）12-0001-07

Study on Process Optimization and Quality Control of Fermented Sea Bass

CHEN Li-kun1， WANG Cheng1， ZHAN Wei-jun2， JIN Xing-peng2， CHEN Li3*

（1.School of Marine Science and Fisheries， Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005， China;

2.School of Pharmacy， Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005， China; 3.Institute of

Marine Resources Development in Jiangsu Province， Lianyungang 222001， China）

Abstract： In order to make sea bass have better flavor and taste， Lactobacillus plantarum is used to ferment sea bass. With total acid content， amino acid nitrogen content and sensory score as the indexes， single factor test is conducted. On the basis of single factor test， Box-Behnken central composite test design principle is used to determine the sensory evaluation indexes of fermented sea bass， and the fermentation process of sea bass is optimized with sensory score as the response value. The results show that when the fermentation temperature is 19 ℃， the inoculation amount is 3% and the fermentation time is 33 h， the sensory score reaches 83 points. Then the changes of texture， color， volatile basic nitrogen content， nitrite content and total number of colonies of sea bass at different fermentation time are compared. The results show that with the increase of fermentation time， the texture and color of fermented sea bass are improved， and volatile basic nitrogen content， nitrite content and total number of colonies meet the maximum limit of national standards.

Key words： sea bass; Lactobacillus plantarum; response surface method; sensory evaluation

收稿日期：2024-07-12

基金項(xiàng)目：江蘇省海洋科技創(chuàng)新專項(xiàng)項(xiàng)目（HY2018-10）；江蘇省“333工程”高層次人才培養(yǎng)資金資助項(xiàng)目（BRA2014111）；連云港市“521高層次人才培養(yǎng)工程”資助項(xiàng)目（LYG52105-2018028）

作者簡介：陳儷錕（1998—），女，碩士，研究方向：食品發(fā)酵技術(shù)。

*通信作者：陳麗（1970—），女，教授，碩士，研究方向：普通生物學(xué)。

海鱸魚（Lateolabrax japonicus）又名寨花、鱸板，主要分布在中國、朝鮮半島及日本沿岸，在渤海海域終年可見，為近海廣溫魚類，而花鱸是我國養(yǎng)殖量最大的海水養(yǎng)殖品種［1］。鱸魚個(gè)體大、肉質(zhì)鮮美、生長速度快，在國內(nèi)外都很受歡迎。鱸魚肉中含有豐富的必需氨基酸，它們之間的比例非常平衡，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值。其中，魚肉中所含的必需氨基酸約為總氨基酸的50.84%，高于大多數(shù)養(yǎng)殖魚類［1］。

為了提升海鱸魚的風(fēng)味，可以將海鱸魚進(jìn)行發(fā)酵處理，魚肉發(fā)酵是一種古老的方法，用于保存水產(chǎn)品并進(jìn)一步提升水產(chǎn)品的質(zhì)量。發(fā)酵魚類產(chǎn)品通過微生物發(fā)酵制成，這些產(chǎn)品不僅具有獨(dú)特的顏色、口感和豐富的營養(yǎng)成分，而且具有獨(dú)特的風(fēng)味和較長的保質(zhì)期。傳統(tǒng)發(fā)酵魚類產(chǎn)品大多是自然發(fā)酵的產(chǎn)物，但自然發(fā)酵過程不可預(yù)測，為了對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行有效控制，人們開始采用人工培養(yǎng)的發(fā)酵劑，從而確保產(chǎn)品的安全性和質(zhì)量的穩(wěn)定性［2］。

植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）是一種以碳水化合物為主要原料的發(fā)酵劑，具有特殊的發(fā)酵風(fēng)味［3］。乳酸菌對(duì)發(fā)酵產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)和保質(zhì)期有很大的影響［4］。已有研究顯示，植物乳桿菌通過無氧酵解途徑降解魚肉中的單糖、雙糖生成乳酸，使其pH值下降［5］;在低pH值條件下，有害微生物的生長和繁殖受到抑制，使魚肉在發(fā)酵期間具有獨(dú)特的風(fēng)味［6］。利用植物乳桿菌對(duì)魚肉進(jìn)行發(fā)酵，使其蛋白質(zhì)、脂肪、糖等物質(zhì)轉(zhuǎn)化成預(yù)先消化的形態(tài)，使之更易于被人體吸收，從而提升其消化吸收能力和營養(yǎng)價(jià)值［7］。因此，植物乳桿菌對(duì)多種魚制品的發(fā)酵具有重要作用。

本研究選擇海鱸魚作為主要的研究材料，并采用植物乳桿菌作為發(fā)酵的菌種，通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)海鱸魚的發(fā)酵流程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行了分析，旨在為海鱸魚發(fā)酵工藝的優(yōu)化提供科學(xué)的理論支撐和技術(shù)建議。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮活海鱸魚：購于江蘇省連云港市家得福超市；植物乳桿菌（編號(hào)：GDMCC 1.140）：廣東省微生物菌種保藏中心。

1.2 試劑

MRS肉湯培養(yǎng)基：青島海博生物技術(shù)有限公司；甲醛、冰醋酸、硼酸（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；亞鐵氰化鉀（分析純）、乙酸鋅（分析純）、鹽酸萘乙二胺、對(duì)氨基苯磺酸：上海麥克林生化科技股份有限公司。

1.3 主要儀器與設(shè)備

SW-CJ-2FD雙人單面凈化工作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司；TG16.5高速離心機(jī) 上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；SPX恒溫培養(yǎng)箱 寧波東南儀器有限公司；FE28 pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀 美國FTC公司。

1.4 方法

1.4.1 發(fā)酵液的制備

細(xì)菌在MRS肉湯中活化后，首先在37 ℃下培養(yǎng)24 h，然后將5 mL菌懸液接種到20 mL MRS肉湯中，并在37 ℃下培養(yǎng)16 h。培養(yǎng)完成后，在4 ℃、1 000 r/min的條件下離心10 min，去除細(xì)菌上清液后，用無菌生理鹽水清洗2～3次，隨后對(duì)菌液進(jìn)行1 000倍稀釋處理，確保菌液濃度在108～109 CFU/mL之間。

1.4.2 海鱸魚發(fā)酵工藝流程

鮮活海鱸魚清洗→去頭、去內(nèi)臟→切塊→腌制→發(fā)酵→成品。

1.4.3 海鱸魚發(fā)酵操作要點(diǎn)

海鱸魚清洗處理：用流動(dòng)的清水將海鱸魚清洗干凈。

去頭、去內(nèi)臟：將鱸魚去內(nèi)臟，切除頭部和尾部，去掉魚刺、魚骨。

切塊：將魚塊切成2 cm×7 cm×1 cm的小塊，每塊魚重20 g。

腌制：用無菌水洗凈后晾干魚塊上的水分，用魚塊質(zhì)量3%的食鹽均勻涂抹，在4 ℃下腌制24 h。

發(fā)酵：將腌制好的魚塊洗凈后擦干表面水分，將菌液均勻噴灑在魚塊上發(fā)酵。

1.5 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.5.1 單因素試驗(yàn)

1.5.1.1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)海鱸魚發(fā)酵效果的影響

將預(yù)處理好的海鱸魚肉置于20 ℃下，接菌量為3%，發(fā)酵16，24，32，40，48 h，以總酸含量、氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分為指標(biāo)，研究不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵效果的影響。

1.5.1.2 發(fā)酵溫度對(duì)海鱸魚發(fā)酵效果的影響

將預(yù)處理好的海鱸魚肉置于10，15，20，25，30 ℃下，接菌量為3%，發(fā)酵48 h，以總酸含量、氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分為指標(biāo)，研究不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵效果的影響。

1.5.1.3 接菌量對(duì)海鱸魚發(fā)酵效果的影響

將預(yù)處理好的海鱸魚肉置于20 ℃下，接菌量為1%、2%、3%、4%、5%，發(fā)酵48 h，以總酸含量、氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分為指標(biāo)，研究不同接菌量對(duì)發(fā)酵效果的影響。

1.5.2 總酸含量的測定

參考許惠雅［8］的方法，稱取50 g魚肉攪碎，加入100 mL煮沸過的無CO2水，混勻后用濾紙過濾，收集濾液備用。

取20 mL濾液，放入250 mL錐形瓶中，加入60 mL煮沸過的無CO2水和0.2 mL 1%酚酞指示劑，用0.1 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，直至其顏色轉(zhuǎn)為微紅，并確保在30 s內(nèi)不褪色。記錄消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（V1），同時(shí)進(jìn)行空白操作（V2）。同一被測樣測定3次。

1.5.3 氨基酸態(tài)氮含量的測定

參考王華娟［9］的方法，稱取50 g魚肉，在50 mL蒸餾水中粉碎，在80 ℃下水浴30 min，用濾紙迅速過濾，量取25 mL濾液，用0.050 0 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液將濾液滴定至 pH為8.2。

向?yàn)V液中加入10 mL中性甲醛溶液混合均勻，然后繼續(xù)用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定操作，直到pH達(dá)到9.2，記錄消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（V1），同時(shí)進(jìn)行空白操作（V2）。同一被測樣測定3次。

1.5.4 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

邀請(qǐng)10名具有感官評(píng)價(jià)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)生組成感官評(píng)價(jià)小組，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)分。針對(duì)發(fā)酵半干海鱸魚的色澤、氣味、質(zhì)地、滋味4個(gè)方面給予評(píng)分，以感官評(píng)價(jià)員給出的平均分作為各試驗(yàn)組的評(píng)分。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.6 響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵海鱸魚工藝

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，以發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度和接菌量為自變量，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，依據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，研究發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、接菌量以及這3個(gè)變量之間的交互作用對(duì)發(fā)酵海鱸魚感官評(píng)分的影響，從而進(jìn)一步優(yōu)化植物乳桿菌發(fā)酵海鱸魚的工藝參數(shù)。響應(yīng)面試驗(yàn)因素及水平見表2。

1.7 理化指標(biāo)的測定

1.7.1 質(zhì)構(gòu)的測定

使用質(zhì)構(gòu)儀測定魚肉的質(zhì)構(gòu)特性，并以文獻(xiàn)［10］為依據(jù)，選擇直徑為40 mm的圓柱形探頭，該探頭具有2 mm/s的測前速度、1 mm/s的測中速度和1 mm/s的測后速度。以50 mm/s的速率對(duì)樣品進(jìn)行壓縮，壓縮位移達(dá)到30 mm。對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行3次重復(fù)測試，并以其平均值作為結(jié)果。

1.7.2 色澤的測定

海鱸魚經(jīng)發(fā)酵后，用色差儀對(duì)發(fā)酵海鱸魚的色澤進(jìn)行測定，其結(jié)果以L*、a*、b*表示。

1.7.3 揮發(fā)性鹽基氮含量的測定

參考GB 5009.228—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》中的微量擴(kuò)散法［11］。

1.7.4 亞硝酸鹽含量的測定

參考GB 5009.33—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的分光光度法［12］。

1.7.5 菌落總數(shù)的測定

參考GB 4789.2—2022《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》［13］。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵海鱸魚品質(zhì)的影響

2.1.2 發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵海鱸魚品質(zhì)的影響

由圖2可知，發(fā)酵海鱸魚中總酸含量和氨基酸態(tài)氮含量隨著發(fā)酵溫度的升高而增加，但在20 ℃后總酸含量增速明顯降低。感官評(píng)分隨著發(fā)酵溫度的上升而上升，但超過20 ℃后，感官評(píng)分呈下降趨勢，在20 ℃時(shí)達(dá)到最大值。因此，最佳發(fā)酵溫度為20 ℃。

2.1.3 接菌量對(duì)發(fā)酵海鱸魚品質(zhì)的影響

由圖3可知，隨著接菌量的增加，總酸含量和氨基酸態(tài)氮含量逐漸升高。感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，并在3%時(shí)達(dá)到最大值。繼續(xù)增加植物乳桿菌接菌量會(huì)使魚肉的風(fēng)味過于濃郁，滋味可接受度降低。因此，最佳接菌量為3%。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

2.2.1 結(jié)果分析

基于單因素試驗(yàn)，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，見表3。

通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，得出發(fā)酵海鱸魚的感官評(píng)分與發(fā)酵時(shí)間（A）、發(fā)酵溫度（B）和接菌量（C）之間的多元回歸方程：Y=84.92－2.16A－1.71B－1.7C－1.4AB－0.225AC－0.125BC－4.64A2－5.79B2－4.06C2。

該模型的方差分析結(jié)果見表4。

由表4可知，模型的P值lt;0.000 1，表明模型極顯著。R2=0.977 5，RAdj2=0.994 2，表明該模型是可信的，可以用來預(yù)測感官評(píng)分。通過對(duì)各因素P值的分析，發(fā)現(xiàn)A、B、C、A2、B2、C2均達(dá)到極顯著水平（Plt;0.01）。根據(jù)F值可以推斷出各因素對(duì)發(fā)酵海鱸魚感官評(píng)分影響的主次順序?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間（A）＞發(fā)酵溫度（B）＞接菌量（C）。

發(fā)酵溫度與接菌量、發(fā)酵時(shí)間與接菌量、發(fā)酵時(shí)間與發(fā)酵溫度這3組變量之間存在交互作用，通過響應(yīng)面分析它們之間的具體交互模式。響應(yīng)曲面圖和等高線圖見圖4～圖6。

由圖4～圖6可知，3個(gè)因素在對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)區(qū)間都對(duì)感官評(píng)分有影響，且三者間的交互作用與方差分析的結(jié)果基本吻合。運(yùn)用響應(yīng)面分析法，對(duì)各因素對(duì)發(fā)酵海鱸魚感官評(píng)分的影響進(jìn)行探究，考慮了不同因素之間的交互作用。

2.2.2 響應(yīng)面優(yōu)化驗(yàn)證

通過繪制相應(yīng)的響應(yīng)面圖和等高線圖，并結(jié)合相應(yīng)軟件預(yù)測出當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為33.17 h，發(fā)酵溫度為19.19 ℃，接菌量為2.76%時(shí)，發(fā)酵海鱸魚的感官評(píng)分為84.84分?？紤]到模型預(yù)測的準(zhǔn)確性及現(xiàn)實(shí)可行性，調(diào)整發(fā)酵時(shí)間為33 h，發(fā)酵溫度為19 ℃，接菌量為3%，并用此優(yōu)化條件重復(fù)試驗(yàn)3次，得到的感官評(píng)分為83分。由此可見，該模型可以較好地預(yù)測植物乳桿菌發(fā)酵海鱸魚的感官評(píng)分。

2.3 理化指標(biāo)的測定

2.3.1 質(zhì)構(gòu)

食品的質(zhì)地是決定消費(fèi)者接受度的一個(gè)關(guān)鍵因素，通過TPA得到的質(zhì)構(gòu)參數(shù)可以評(píng)估肉制品的品質(zhì)。選擇硬度、彈性、咀嚼性、膠著性這4個(gè)指標(biāo)［14］進(jìn)行TPA測試，其中影響感官評(píng)分的主要指標(biāo)是咀嚼性［15］。硬度反映了魚肉為保持自身形狀的內(nèi)部結(jié)合力；彈性揭示了在外部力量影響下的形變程度以及去除外力后的復(fù)原狀況；咀嚼性是指魚肉在咀嚼過程中處于穩(wěn)定狀態(tài)所需要的能量［16］；膠著性為硬度和黏聚性的乘積，用于描述食品的口感和黏稠度［17］。海鱸魚發(fā)酵過程中質(zhì)構(gòu)的變化見表5。

由表5可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，魚肉的硬度顯著增加，可能是在鹽腌和植物乳桿菌的作用下，魚肉中的水分含量降低、蛋白質(zhì)變性引起的［18］；彈性呈顯著下降趨勢，這是因?yàn)辂}腌會(huì)降低肉質(zhì)的彈性［19］；咀嚼性與膠著性顯著增加，表明植物乳桿菌發(fā)酵會(huì)對(duì)海鱸魚的質(zhì)構(gòu)特性產(chǎn)生影響。

2.3.2 色澤

色澤可用來衡量肉制品的品質(zhì)，色澤的變化會(huì)在一定程度上影響消費(fèi)者的選擇。L*表示產(chǎn)品的亮度，a*表示紅綠色，b*表示黃藍(lán)色［18］。發(fā)酵海鱸魚的L*、a*和b*隨著發(fā)酵時(shí)間增加的變化見表6。

由表6可知，在發(fā)酵過程中，發(fā)酵海鱸魚的L*顯著增加，可能是發(fā)酵導(dǎo)致魚肉的色澤發(fā)生改變［20］，a*和 b*顯著增加，說明發(fā)酵海鱸魚的肉質(zhì)顯著變紅和變黃。

2.3.3 揮發(fā)性鹽基氮含量

揮發(fā)性鹽基氮（volatile basic nitrogen，TVB-N）被視為評(píng)估水產(chǎn)品是否腐敗的關(guān)鍵指標(biāo)之一。由圖7可知，植物乳桿菌發(fā)酵海鱸魚的TVB-N在發(fā)酵48 h時(shí)達(dá)到最高，為21.295 mg/100 g，符合GB 10136—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 動(dòng)物性水產(chǎn)制品》［21］中預(yù)制動(dòng)物性水產(chǎn)制品≤30 mg/100 g的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.4 亞硝酸鹽含量

亞硝酸鹽是一種具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，一旦進(jìn)入體內(nèi)，可能會(huì)導(dǎo)致低鐵血紅蛋白、高鐵血紅蛋白和血紅蛋白失去攜帶氧氣的能力，從而引發(fā)組織缺氧［22］。

將不同發(fā)酵時(shí)間下鱸魚肉濾液的吸光度值代入圖8中亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到海鱸魚中亞硝酸鹽含量隨發(fā)酵時(shí)間延長的變化，結(jié)果見圖9。

由圖9可知，經(jīng)發(fā)酵后，亞硝酸鹽含量由發(fā)酵16 h時(shí)的（0.66±0.025） mg/kg增加到發(fā)酵48 h時(shí)的（0.865±0.035） mg/kg，增加趨勢明顯。但是發(fā)酵后海鱸魚的亞硝酸鹽含量仍符合GB 2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》［23］中預(yù)制動(dòng)物性水產(chǎn)制品亞硝酸鹽含量≤30 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.5 菌落總數(shù)

海鱸魚在發(fā)酵過程中菌落總數(shù)呈先上升后下降的趨勢，可能是由于發(fā)酵前期水分含量高，營養(yǎng)成分充足，所以在發(fā)酵24 h前微生物大量繁殖，菌落總數(shù)快速增加；24 h后營養(yǎng)物質(zhì)被菌群消耗，微生物大量繁殖后，生長空間不足也會(huì)導(dǎo)致菌落總數(shù)降低。發(fā)酵后海鱸魚的菌落總數(shù)符合GB 10136—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 動(dòng)物性水產(chǎn)制品》中微生物限量標(biāo)準(zhǔn)［21］。

3 結(jié)論

經(jīng)植物乳桿菌在發(fā)酵時(shí)間33 h、發(fā)酵溫度19 ℃、接菌量3%的條件下發(fā)酵海鱸魚肉，質(zhì)構(gòu)和色澤得到改善，揮發(fā)性鹽基氮含量、亞硝酸鹽含量和菌落總數(shù)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

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