响应面法优化南美白对虾即食虾滑的加工工艺

乔 敏，步 营，王金厢*，李学鹏，仪淑敏，励建荣

（渤海大学食品科学与工程学院，国家鱼糜及鱼糜制品加工技术研发分中心，辽宁 锦州 121013）

南美白对虾（Litopenaeus vannamei）为对虾科、滨对虾属动物，又称太平洋白虾、凡纳滨对虾，其生长速度快、适应性高，是我国大宗养殖水产品之一[1]。南美白对虾也是我国海水养殖对虾产量最高的品种之一，据《2022中国渔业统计年鉴》[2]，2021年全国南美白对虾海水养殖总产量为127.36 万t，占我国海水养殖对虾总产量的81%。南美白对虾是最重要的国际贸易渔业之一，其蛋白含量高、脂肪含量极低，并且富含人体必需的钙、铁、锌、硒等矿质元素[3]，因此备受人们喜爱。但目前南美白对虾除鲜食外，产品加工主要集中在冷冻、干制等方面[4]，产品结构单一，附加值低[5]，制约了对虾产业的发展，因此亟待开发新型虾类加工产品。

虾滑是一种典型的蛋白凝胶制品[6]，与鱼糜制品相似，其凝胶机理是浓缩的肌原纤维蛋白相互交联形成具有一定黏弹特性的凝胶状三维网络结构[7]，因其色泽明亮、入口鲜香、口感弹嫩[8]成为近年来火锅店、中餐店及家庭消费的主打食材。传统虾滑主要是以新鲜虾肉为原料，经采肉、搅打、冷冻保鲜等工艺加工而成，最大限度保持了虾肉的营养价值[9]。目前市场上流通的虾滑类产品主要使用南美白对虾、青虾及鱼糜等材料制作，除了传统的芝士虾滑、鱼籽虾滑外，还出现了咸蛋黄虾滑、奥利奥虾滑、黑虎虾滑等品类[10]。但随着虾滑的热销，品类竞争逐渐白热化，产品同质化严重，亟待进行产品创新开发。

休闲水产零食是经调味、高温杀菌、可常温贮藏的即食水产制品，因其易于携带、食用、贮存、营养价值高[11]，适合网络销售，且符合年轻人的审美和口味，是现代人喜爱的“网红”类产品，已成为水产品深加工的重要发展方向。但截止目前，即食虾滑产品的研发尚鲜见报道。鉴于此，本研究以南美白对虾虾仁为主要原料研发即食虾滑产品，探究不同辅料（金线鱼鱼糜、木薯醋酸酯淀粉和大豆分离蛋白）添加量对即食虾滑产品凝胶特性和感官品质的影响，并利用响应面法优化获得最佳配方，研发一款即食、美味的虾滑制品，以期为南美白对虾的深加工与新型即食虾类产品的开发提供参考。

1.1 材料与试剂

南美白对虾青虾仁 广东泰联海洋食品有限公司；
金线鱼鱼糜 青岛盛腾海产有限公司；
鸡蛋白粉 吉林 金翼蛋品有限公司；
魔芋粉 石家庄市大烨食品科技有限公司；
木薯醋酸酯淀粉、大豆分离蛋白、复合磷酸盐 浙江一诺生物科技有限公司；
玉米磷酸酯双淀粉 沃佳生物科技有限公司；
马铃薯淀粉、玉米淀粉、食盐 市售；

虾味剂 味菱食品科技有限公司。

1.2 仪器与设备

SY-5小型斩拌机 广州市善友机械设备有限公司；
ZG-TP203松竫高精度电子秤 深圳市光明新区公明绿园农产品有限公司；
FY-50A反压高温蒸煮锅 济南艾德诺仪器有限公司；
DZ-400/2S真空包装机 沈阳市新型包装食品机械有限公司；
TA.XT Plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司；
Chroma Meter CR 400色差仪 日本Konica-Minolta公司；
SORVALL Stratos冷冻高速离心机 美国Themo公司；
WK2102电磁炉 广东美的生活电器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 即食虾滑样品的制备

虾滑制作参考韩静文[12]的方法，并略作修改。

工艺流程：冷冻南美白对虾虾仁＋金线鱼鱼糜→解冻→空斩→盐斩→辅料斩→成型→蒸煮→冷却→真空包装→灭菌→成品

操作要点：称取一定量的虾仁、金线鱼鱼糜流水解冻，将解冻后的虾仁和鱼糜置于斩拌机中空斩3 min，添加食盐1%斩拌3 min，依次加入淀粉、鸡蛋白粉、魔芋粉和其余辅料，继续斩拌10 min，在此过程中少量多次加入饮用水。将制得的虾滑填充至直径28 mm塑料肠衣中成型，肠衣两端用绳子扎紧。放入沸水中煮制10 min，取出用冷水充分冷却后进行真空包装，灭菌方式参考陈星[13]的方法，121 ℃灭菌15 min，冷却后即为成品。

1.3.2 单因素试验设计

按照虾滑制备的工艺流程进行即食虾滑的制作，在预实验的基础上确定虾滑的基本配方为：每100 g虾仁，虾肉块与虾糜质量比3∶2，添加食盐1%、鸡蛋白粉0.3%、魔芋粉3%、金线鱼鱼糜10%、淀粉4%、大豆分离蛋白0.5%、谷氨酰胺转氨酶0.3%、虾味剂0.4%、复合磷酸盐0.3%、饮用水8%。在基本配方的基础上进行单因素试验，考察淀粉种类（马铃薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、木薯醋酸酯淀粉、玉米磷酸酯双淀粉）和添加量（0%、1%、2%、3%、4%）、金线鱼鱼糜添加量（0%、5%、10%、15%、20%）、大豆分离蛋白添加量（0%、0.5%、1%、1.5%、2%）对虾滑品质的影响，确定添加量范围。

1.3.3 响应面试验设计

根据单因素试验结果，通过Design-Expert响应面软件，选择金线鱼鱼糜添加量（A）、木薯醋酸酯淀粉添加量（B）、大豆分离蛋白添加量（C），以虾滑感官评分和凝胶强度为响应值进行3因素3水平的响应面试验设计，因素水平见表1。

表1 响应面试验因素水平表Table 1 Coded values and corresponding actual values of independent variables used in response surface analysis

1.3.4 凝胶强度的测定

参考Zhang Lili等[14]的方法并略作修改。将即食虾滑剥去肠衣，切成25 mm高的圆柱体，用物性测试仪对样品进行穿刺实验。测定参数：探头类型P5/s，测前速率1 mm/s，测试速率1.1 mm/s，测后速率10 mm/s，压缩比50%。穿刺曲线上第1个峰为破断力，对应的距离为凹陷深度，凝胶强度按式（1）计算。

1.3.5 质构特性的测定

参考Zhang Huimin等[15]的方法并略作修改。将样品切成25 mm高的圆柱体，利用物性测试仪在TPA模式下测定样品的硬度、弹性、咀嚼度。测试参数如下：探头类型P/50，测前速率1 mm/s，测试速率1 mm/s，测后速率1 mm/s，压缩比30%。

1.3.6 持水性的测定

参考Chen Yanting等[16]的方法并略作修改。将样品切成约5 mm厚的薄片，精确称质量（m1）后置于双层滤纸中间，放入50 mL离心管底部，5 000 r/min、4 ℃离心15 min，离心结束后用滤纸吸干表面水分，再次称质量（m2），持水性按式（2）计算。

1.3.7 白度值（W）的测定

参考Yi Shumin等[17]的方法。利用色差仪对样品进行测定。将样品切成5 mm厚的薄片，测定其亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*），W按式（3） 计算。

式中：a*为正值表示偏红，为负值表示偏绿，b*为正值表示偏黄，为负值表示偏蓝。

1.3.8 感官评价

由10 名接受过感官评价培训的食品专业人员（5男 5女）作为评判员，组成评定小组，参考黄薇等[18]的方法，稍作修改。根据喜好程度对虾滑样品的色泽、风味、滋味、弹性和组织状态进行评定。评分标准见表2，样品各项品质指标得分为所有评判员评定结果的平均值。

表2 即食虾滑的感官评分标准Table 2 Criteria for sensory evaluation of instant shrimp paste

1.4 数据处理

采用SPSS 22软件进行单因素方差分析和Duncan’s多重比较，使用Origin 2018软件绘图，使用Design-Expert 8.1统计软件设计响应面试验。

2.1 单因素试验结果

2.1.1 淀粉种类对即食虾滑品质的影响

淀粉是鱼糜制品中应用最广泛的添加剂，具有赋形、保水和增强硬度的作用，还能降低生产成本[19]，延长产品货架期[20]。由表3可知，与对照组相比，添加不同种类淀粉均显著提高虾滑的凝胶强度及感官评分 （P＜0.05）。其中，木薯醋酸酯淀粉组的感官评分最高，其次是玉米磷酸酯双淀粉和马铃薯淀粉组。凝胶特性是评价虾糜类制品品质的重要指标[21]，添加不同淀粉对即食虾滑凝胶强度影响程度不同。相同添加量的木薯醋酸酯淀粉虾滑凝胶强度明显高于添加其他几种淀粉。添加淀粉在一定程度上降低了虾滑样品的W，这可能是由于淀粉凝胶形成了凝胶体系，阻碍了水分填充到虾滑的凝胶体系蛋白中，使得淀粉颗粒不能完全吸水，影响了虾滑的L*，从而使W降低[22]。与2 种变性淀粉相比，添加马铃薯淀粉、木薯淀粉和玉米淀粉更容易保持虾滑的色泽。与添加普通淀粉相比，添加变性淀粉可以显著提高虾滑的持水性（P＜0.05），其原因可能是变性淀粉经过分子间的交联作用提高了虾滑的保水能力[23]。

质构特性能直观体现出虾滑的感官品质[24]，与对照组相比，淀粉种类对即食虾滑的质构特性具有显著影响 （P＜0.05）。添加木薯醋酸酯淀粉对即食虾滑硬度的影响最大，较空白组增加225.65%；
添加淀粉后即食虾滑的弹性和咀嚼度显著提高（P＜0.05），其中木薯醋酸酯淀粉组的咀嚼性最好。高雪琴等[25]对比研究不同类型木薯变性淀粉对猪肉饼品质的影响，发现添加醋酸酯淀粉对产品的组织状态、咀嚼性、风味和色泽等均有一定的提高和改善作用。畅阳[26]研究发现，用醋酸酯淀粉生产的鸡肉肠产品品质特性最好。综上分析，选择木薯醋酸酯淀粉用于后续实验。

表3 淀粉种类对即食虾滑品质的影响Table 3 Effect of starch types on the quality of instant shrimp paste

2.1.2 木薯醋酸酯淀粉添加量对即食虾滑品质的影响

醋酸酯淀粉是变性淀粉中酯化淀粉的一种，已被广泛应用在食品、造纸、纺织和医药等多个领域[27]，其是由淀粉葡萄糖单元结构上的醇羟基被有机酸或无机酸取代而制备的，具有糊化温度低、黏度高等特性[28]；
改性之后，淀粉抗高温的稳定性增强，在提高高温处理鱼糜凝胶强度上占有很大优势[29]，因此可以作为辅料添加到虾糜类制品中来提高产品品质。

由表4可知：即食虾滑感官评分随着木薯醋酸酯淀粉添加量的增加呈先上升后下降的趋势，添加量3%时达到最高，为89.10 分；
而凝胶强度随木薯醋酸酯淀粉添加量的增加一直呈上升趋势，可能是因为淀粉吸水膨胀对凝胶强度的增强作用强于虾糜蛋白比例减少对凝胶的弱化作用[30]，但木薯醋酸酯淀粉过量会导致虾滑的质地变硬、口感下降，感官评分下降。与对照组相比，添加木薯醋酸酯淀粉后，虾滑的W显著升高，但是各实验组之间差异不大；
同时，随着木薯醋酸酯淀粉添加量的增加，虾滑的持水性显著提高（P＜0.05）。Yang Zhen等[31]研究发现，添加变性淀粉后，草鱼鱼糜凝胶的持水性增加，与本研究结果一致。木薯醋酸酯淀粉添加量对虾滑的硬度、咀嚼度均有显著影响（P＜0.05），但对样品的弹性影响不大，这与张法玲[32]结果相似。

表4 木薯醋酸酯淀粉添加量对即食虾滑品质的影响Table 4 Effect of cassava starch acetate on the quality of instant shrimp paste

2.1.3 金线鱼鱼糜添加量对即食虾滑品质的影响

金线鱼生长快、产量高、分布广、肉质细嫩、营养价值高，是鱼糜制品加工的主要海水鱼原料之一[33]，所以本研究添加一定量金线鱼鱼糜以提高虾滑产品的凝胶品质并降低产品成本。由表5可知，随着鱼糜添加量的增加，虾滑的凝胶强度呈显著升高趋势，这可能是因为鱼糜中所含的钙离子、谷氨酰胺转氨酶等促进了蛋白质的交联[34]，增加了虾滑的凝胶强度。虽然凝胶强度显著升高，但是鱼糜添加量过多会掩盖鲜虾味，增加腥味，降低消费者的喜爱度。因此，虾滑产品以感官评分作为评价标准。而感官评分则在鱼糜添加量为10%时达到最高，为90.10 分。随着鱼糜添加量的增加，虾滑的W逐渐增加，持水性呈先增高后降低再增高的趋势，添加量20%达到最大值，为89.82%。袁莉莉等[35]发现，将加工后的鱼糜添加到虾糜中可以制得质构特性较好的混合肉糜。随着鱼糜添加量的增加，虾滑的硬度、弹性和咀嚼度都呈上升趋势，说明添加金线鱼鱼糜可以提高虾滑的凝胶品质。

表5 金线鱼鱼糜添加量对即食虾滑品质的影响Table 5 Effect of Nemipterus virgatus surimi on the quality of instant shrimp paste

2.1.4 大豆分离蛋白添加量对即食虾滑品质的影响

添加大豆分离蛋白可以增强肌原纤维蛋白的保水性和凝胶强度，其凝胶所形成的网络结构有助于锁住食品中的水分、风味物质和脂肪等其他成分[36]，是鱼糜制品中常用的外源植物蛋白[37]。由表6可知，随着大豆分离蛋白添加量的增加，虾滑的感官评分呈先升高后降低的趋势，并在添加量为1.5%时达到最高，为90.00 分。虾滑的凝胶强度随大豆分离蛋白添加量的增加显著提高 （P＜0.05），这可能是因为大豆分离蛋白中含有内源蛋白酶抑制因子，降低了鱼糜凝胶劣化的影响；
也可通过自身的凝胶作用与鱼肉蛋白发生交联，充当凝胶网络中的黏合剂或填充剂，从而使鱼糜的凝胶性能得到提高[38]。与对照组相比，随着大豆分离蛋白添加量的增加，虾滑持水性上升，W有所下降，可能是因为大豆分离蛋白为淡黄色，影响了产品的色泽。随着大豆分离蛋白添加量的增加，虾滑的硬度和咀嚼度显著提高（P＜0.05），对弹性无明显影响。Gao Xueqin等[39]研究发现，添加大豆分离蛋白能够显著增加猪肉肉糜的硬度、弹性及咀嚼性等质构特性；
周阳等[40]发现，添加大豆分离蛋白可以显著增强鱼丸凝胶强度，改善鱼丸品质，但是加入量过多会使凝胶强度过大，导致肉丸口感发硬，涩味更重[41]。所以，适量添加大豆分离蛋白有助于改善虾滑的口感。

表6 大豆分离蛋白添加量对即食虾滑品质的影响Table 6 Effect of SPI on the quality of instant shrimp paste

2.2 响应面试验结果

2.2.1 响应面试验结果分析

利用Design Expert 8软件对选取的3 个因素进行响应面分析，以凝胶强度和感官评分为响应值，响应面试验结果如表7所示。

表7 响应面试验设计与结果Table 7 Experimental design for response surface analysis with response variables

对试验数据进行二次多项式回归拟合，得到感官评分（Y）和凝胶强度（Y’）对金线鱼鱼糜添加量（A）、木薯醋酸酯淀粉添加量（B）、大豆分离蛋白添加量（C）的回归模型方程：Y=91.80＋1.88A＋0.75B＋0.88C-0.25AB＋1.00AC-0.25BC-2.90A2-2.15B2-2.40C2；
Y’=1 265.83＋122.50A＋37.44B＋ 42.65C＋30.03AB-10.52AC＋40.29BC-72.62A2-43.99B2-90.90C2。

由表8可知：二次回归模型的F=25.25，P=0.000 2＜ 0.01，表明该模型达到极显著水平；
失拟项P=0.650 7＞0.05，说明失拟项差异不显著，能充分反映实际情况，回归模型适合；
试验模型的决定系数R2=0.97，校正系数RAdj2=0.93，均处于较高水平，说明模型可靠，试验误差较小。对模型进行方差分析可知，一次项中A、B、C对感官评分影响显著，交互项AC影响显著，AB、BC影响不显著，二次项中A2、B2和C2影响极显著，3 个因素对感官评分影响的顺序为金线鱼鱼糜添加量（A）＞大豆分离蛋白添加量（C）＞木薯醋酸酯淀粉添加量（B）。

表8 感官评分回归模型方差分析Table 8 Analysis of variance (ANOVA) of regression model for sensory score

由表9可知：凝胶强度二次回归模型的F=56.95，P＜0.000 2，表明该模型达到极显著水平；
失拟项P=0.647 9＞0.05，说明失拟项差异不显著，能充分反映实际情况，回归模型适合；
试验模型的决定系数R2=0.99，校正系数均处于较高水平，说明模型可靠，试验误差较小。对模型进行方差分析可知，一次项中A、B、C对凝胶强度影响均极显著，交互项AB影响显著，BC影响极显著，二次项中A2、B2和C2影响极显著，3 个因素对感官评分影响的顺序为金线鱼鱼糜添加量（A）＞大豆分离蛋白添加量（C）＞木薯醋酸酯淀粉添加量（B），与感官评分结果相同。

表9 凝胶强度回归模型方差分析Table 9 ANOVA of regression model for gel strength

2.2.2 响应面交互作用分析

响应面图是响应面对各因素所构成的一个三维空间曲面图，反映各因素之间的相互关系及相互作用程度。通常来说，响应面坡度越陡峭，等高线为椭圆形，说明2 个因素之间交互作用越显著，改变试验条件对响应值的影响越显著，该因素对即食虾滑品质的影响越大；
反之则表明影响较弱[42]。

由图1可知：在设定的自变量范围内存在响应曲面最高点，说明所选自变量范围符合要求；
即食虾滑感官评分随着金线鱼鱼糜、木薯醋酸酯淀粉、大豆分离蛋白添加量的增加呈先上升后下降的趋势；
AC交互作用的曲面最陡峭，说明金线鱼鱼糜添加量随着大豆分离蛋白添加量的变化最为显著，也说明金线鱼鱼糜添加量对即食虾滑的感官品质影响最大，这与感官评分回归方程方差分析结果一致。

图1 3因素交互影响即食虾滑感官评分的响应面图Fig. 1 Response surface plots showing individual and interactive effects of Nemipterus virgatus surimi, starch and SPI on the sensory score of instant shrimp paste

由图2可知：即食虾滑凝胶强度随着金线鱼鱼糜、木薯醋酸酯淀粉、大豆分离蛋白添加量的增加呈上升趋势；
AB、AC相互作用的等高线图呈明显的椭圆形，说明金线鱼鱼糜和木薯醋酸酯淀粉添加量的交互作用对即食虾滑凝胶强度影响显著。

图2 3因素交互影响即食虾滑凝胶强度的响应面图Fig. 2 Response surface plots showing individual and interactive effects of Nemipterus virgatus surimi, starch and SPI on the gel strength of instant shrimp paste

2.2.3 最佳工艺条件的确定及验证实验

以感官评分和凝胶强度为指标，结合二次回归模型的数学分析结果，获得制作虾滑的最佳工艺参数为：金线鱼鱼糜添加量12.68%、木薯醋酸酯淀粉添加量3.30%、大豆分离蛋白添加量1.14%；
在此条件下获得虾滑理论感官评分为92.15 分，凝胶强度为1 329.56 g·mm。依据上述最佳条件进行3 次平行实验验证，其实际感官评分为（90.50±1.58）分，与预测值误差为1.79%，凝胶强度为（1 339.87±39.29）g·mm，与预测值误差为0.78%，差异不显著，证明响应面法优化即食虾滑加工工艺可行。

通过单因素试验确定了金线鱼鱼糜、木薯醋酸酯淀粉和大豆分离蛋白的添加量范围，进一步采用响应面法优化得到即食虾滑的最优制备工艺配方为：100 g虾仁，虾肉块、虾糜质量比3∶2，添加食盐1%、鸡蛋白粉0.3%、魔芋粉3%、金线鱼鱼糜12.68%、木薯醋酸酯淀粉3.30%、大豆分离蛋白1.14%、谷氨酰胺转胺酶0.3%、虾味剂0.4%、复合磷酸盐0.3%、饮用水8%。此条件下所制虾滑感官评分为90.50 分，凝胶强度为1 339.87 g·mm，产品口感爽滑、富有弹性、色泽均匀、切面致密均一。本研究为即食类虾糜制品的产品开发提供了新思路。

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