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响应面法优化海带脱腥工艺及其色泽品质评价

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-19
核心提示:海带的腥味物质构成复杂,主要包括有机嗅代物或碘代物、醇类、醛类和烯酮类等。
   海带的腥味物质构成复杂,主要包括有机嗅代物或碘代物、醇类、醛类和烯酮类等。目前,常采用物理法、化学法和生物法对海带进行脱腥处理。在生物法脱腥过程中,若发酵条件(酵母添加量、发酵温度、发酵时间)控制不当,一方面可导致脱腥效率偏低,另一方面还可能对海带色泽造成不利影响(如绿色消失、褐色加深),综上所述,选取适宜的发酵条件,在脱腥处理的同时尽可能保持海带原有色泽,可显着提高海带加工制品质量。然而,多数研究者在优化海带脱腥工艺的同时,未全面考察海带色泽相关指标(色差值、叶绿素含量等)的变化规律。
 
  浙江工业大学海洋学院的顾赛麒、唐文燕、周洪鑫等人选取不同工艺发酵后的海带作为研究对象,综合考察感官评分、pH值、色差、叶绿素含量的结果,确定各因素的较优作用水平。基于响应面设计获得海带发酵法脱腥的最优工艺,并进一步分析脱腥前后海带的挥发性风味成分变化,旨在为海带制品加工企业提供实验参考。
 
  1、发酵条件对海带感官评分的影响
 
  结果可知,随着酵母添加量的增加,发酵后海带样品的感官评分呈先上升后下降的趋势,当酵母添加量为0.15%时,感官评分达到最高,为70.4。发酵温度在24~28 ℃范围内,感官评分始终呈上升趋势,28 ℃时达到最高(为70.4);温度继续升高,感官评分有所下降但无显着性差异,在30~120 min范围内,感官评分随着发酵时间的延长而不断增加(从49.0 分增至70.4 分),超过120 min,感官评分稍有下降但无显着性差异。
 
  2、发酵条件对海带pH值的影响
 
  结果可知,在0.05%~0.10%范围内,pH值随酵母添加量的增加而显着下降;当酵母添加量超过0.10%时,pH值稍有下降但无显着性差异。随着发酵温度的升高,发酵液pH值总体呈递减趋势;当发酵温度为30 ℃时,pH值降至最小值(6.81);在26~32 ℃范围内,pH值无显着性差异。pH值在30~150 min范围内持续下降,从7.25降至6.75,推测可能与酵母发酵过程中产生的CO2持续溶于水并形成碳酸有关。
 
  3、发酵条件对海带色差的影响
 
  着酵母添加量的增大,Δa*值逐步升高;酵母添加量为0.15%时,Δa*值升至最大(0.18);酵母添加量继续升高,Δa*值保持不变。在24~28 ℃范围内,Δa*值随着发酵温度的升高而不断增加,超过28 ℃后增幅放缓,表明较高的发酵温度会对海带色泽产生不利影响。
 
  4、发酵条件对海带叶绿素含量的影响
 
  在0.05%~0.20%范围内,叶绿素a和b的总消降率随着酵母添加量升高而显着增大,当酵母添加量超过0.20%时,叶绿素a和b的总消降率略有增大但无显着性差异。在24~32 ℃范围内,叶绿素a和b的总消降率随着发酵温度的升高而显着增大。
 
  5、基于发酵后海带样品综合评分的响应面试验结果
 
  响应面设计与建模分析
 
  对数据进行二次多项回归拟合,即可建立各因素与响应值之间的二次多项回归方程:Y=0.83+0.05A-0.11B-0.24C+1.22AB+0.08AC+0.03BC-0.17A2-0.25B2-0.15C2。
 
  两因素交互作用结果
 
  通过响应面法得到酵母脱腥的最优工艺条件为酵母添加量0.17%、发酵温度27.96 ℃、发酵时间102.9 min,此条件下脱腥海带的综合评分Y最高,为0.92 分。
 
  最优发酵工艺验证实验结果
 
  结果表明:实际最优工艺条件下,发酵海带感官评分为74.6 分,与原料海带的感官评分(24.5 分)比较,感官评分增加204.49%;而叶绿素总量由原料海带的3.83 mg/kg降至2.23 mg/kg,降低41.78%。综上可知,本研究确定的实际最优发酵工艺效果良好。
 
  结 论
 
  通过酵母发酵工艺对海带进行脱腥处理,综合考察了酵母添加量(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%)、发酵温度(24、26、28、30、32 ℃)和发酵时间(30、60、90、120、150 min)3 个因素对海带感官评分、pH值、色差、叶绿素含量的影响,结果表明发酵时间对海带样品的感官评分和色泽品质影响最大,发酵温度次之,酵母添加量最小。运用Box-Behnken 3因素3水平的响应面试验设计,将感官评分与叶绿素总量两项指标进行离差标准化后再加权求和,计算其综合评分作为模型响应值,确定了海带发酵的实际最优工艺:酵母添加量0.17%、发酵温度28 ℃、发酵时间100 min。该工艺下发酵海带感官评分为74.6 分,原料海带为24.5 分(增幅达204.49%),叶绿素总量为2.23 mg/kg,原料海带为3.83 mg/kg(降幅为41.78%),发酵效果总体良好。采用MMSE-GC-MS法分析了发酵前后海带样品中的挥发性风味成分,共检出7 大类43 种挥发物,确定己醛等11 种气味活性物质(OAV≥1)。与原料海带相比,发酵后海带中挥发物种类从43 种降至23 种,挥发物总含量与OAV总和分别下降135.73 ng/g和36.47,降幅分别为47.19%和39.75%,脱腥效果显着。化合物自身结构特性可能对其脱除效果影响显着,发酵海带样品中醛类的OAV消降值最大(23.62),而酮类的消降率最高(90.70%),原因有待后续深入探讨。
 
 
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