何小龙，唐建华，郎军

(1.扬州大学 旅游烹饪学院，江苏 扬州 225127；2.江苏省昆山第一中等专业学校，江苏 昆山 215300)

凤尾鱼富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、钙、铁、磷、锌、硒等微量元素。锌、硒等微量元素在儿童的智力发育过程中有很重要的作用。研究还发现凤尾鱼中丰富的营养物质能促进人体血液中抗感染淋巴细胞的增加，医学临床实验也证实了凤尾鱼能提高人体在化疗时的耐受力[1]。

微波干燥技术是目前比较新颖的一种干燥方法，在食品、药品等加工生产领域已经得到很大程度的应用。它与传统的干燥方法相比较，有相同点也有其特殊的地方，两者的热传导方向以及水分的扩散方向是一样的，但与传统的干燥方法相比较，微波干燥技术的优点有很多，比如：容易实现自动化、生产过程洁净、产品受热均匀、产品的质量易掌控、生产效率高等，正是由于微波干燥技术与传统干燥法相比较有如此多的优点，因此微波干燥技术在食品、药品等干燥领域越来越受到人们的重视。岑琦琼等人曾研究过不同干燥技术在水产品加工中的应用，实验证明了微波干燥技术有很好的应用前景[2,3]。微波烘干使凤尾鱼肉的质构重组，水分减少，蛋白质变性，从而使组织结构紧缩，硬度增加，通过质构仪进行剪切试验测得鱼肉的硬度，反映组织结构的变化，从而衡量一定的烘干条件下鱼片的咀嚼性。利用微波干燥机和质构仪通过响应面实验优化凤尾鱼片的加工工艺，节约能耗，提高生产效率[4-6]。

1 实验材料

1.1 实验原料

冷冻保鲜凤尾鱼、食用精盐、太太乐鸡精、白砂糖、太太乐特味鲜调味料、葱粉、姜粉、白胡椒粉、五香粉、风车淀粉、高度白酒、加饭酒、饴糖。

1.2 实验试剂

盐酸、无水乙醇、氢氧化钠、乙酸镁、五水合硫酸铜、硼酸、硫酸、氯仿、甲醇：均为分析纯。

1.3 仪器与设备

小烧杯、锥形瓶、容量瓶、漏斗、量筒、滤纸、剪刀、试管、试管架、移液管等；1～4 kW微波干燥机 上海隆誉微波设备有限公司；DZ-400/2ES真空包装机 华联机械集团股份有限公司；YX-280A手提式压力蒸汽灭菌锅 上海颐鹏集成设备有限公司；AUY220 电子天平 梅特勒-托利多国际有限公司；TA.XT plus食品物性测定仪 超技仪器技术有限公司；BCD-196KF冰箱 青岛海尔股份有限公司；C21-ST2106电磁炉 广东美的生活电器股份有限公司；KA-6189抽真空腌味机 深圳瑞丰电器公司。

2 方法

2.1 凤尾鱼片的加工流程

原料的选择、解冻及清洗→盐渍→去腥→漂洗、沥水→混合辅料真空腌制→自然风干→油炸挂糊→微波烘干→上糖浆滚揉→真空包装→121 ℃高温灭菌→成品→检测。

2.2 凤尾鱼片微波烘干优化工艺参数的设计

2.2.1 单因素变量之精盐

在其他因素不变的条件下，改变精盐的添加量，来探究精盐对凤尾鱼片感官评价的影响。在其他因素不变的条件下，以1.5%，2%，2.5%，3%(以凤尾鱼100 g计)4组添加量进行实验，通过分析凤尾鱼片口感的变化，选择适当的精盐量。

2.2.2 单因素变量之糖浆

探究上糖浆滚揉时糖浆的添加量对凤尾鱼片感官评价的影响。在其他因素不变的条件下，现以10%，15%，20%，25%(以凤尾鱼100 g计)4组不同糖浆添加量进行实验，通过分析凤尾鱼片口感的变化，选择适当的滚揉糖浆的添加量。

2.2.3 单因素变量之微波功率

微波功率影响凤尾鱼片的内部组织结构和口感以及烘干速率。在其他因素不变的条件下，以1，2，3，4 kW(以10 dm2凤尾鱼120 g计)4组不同功率进行实验，通过分析凤尾鱼片口感的变化，选择适当的微波烘干功率。

2.2.4 单因素变量之烘干时间

微波烘干时间影响凤尾鱼片的口感，烘干时间对去除水分的量影响很大。在其他因素不变的条件下，以8，10，12，14 min(以10 dm2凤尾鱼120 g计)为时间点，设计4组不同烘干时间的单因素实验，对实验结果采取感官评价的方式进行评分，选取评价分数最高的3组实验数据设定为最合适的烘干时间范围。

2.2.5 单因素变量之单位面积质量

探究微波烘干时单位面积上要烘干的鱼片的质量对凤尾鱼片感官的影响，单位面积的鱼片的质量不一样，则单位质量的鱼片吸收的微波能量不一样，所以要考虑单位面积的质量对烘干效果的影响。在其他因素不变的条件下，以80，100，120，140 g(以10 dm2烘干面积计)4组质量进行实验，通过分析凤尾鱼片口感的变化，选择适当的烘干质量。

2.3 微波烘干工艺响应面实验设计

参照以上单因素实验的结果，对微波烘干后的凤尾鱼片的质量影响最大的3个因素分别为：烘干功率、烘干时间和质量。因此，将以上3个因素设置为自变因素，硬度(Y1)、感官评价(Y2)设置成实验的评价指标，设计后的响应面因素与水平的实验见表1。

表1 响应面因素与水平实验设计Table 1 The factors and levels of response surface experiment design

2.4 感官检验方法

此次感官评价针对的是经过加工的凤尾鱼片的食用效果。评分小组由10位专业教师组成，他们都接受过感官评价的专业训练，评分标准采用10分制，取10位评分者分数的平均值[7]。选取质地、大小、色泽、厚度均相近的凤尾鱼片给10位评分者分别品尝，为了不相互影响评分结果，品尝时将10位评分者分别引入专业的感官评分实验室，不可有语言、目光等交流，品尝前后均采用绿茶水漱口，最大可能地做到客观、准确的感官评价。感官评价标准见表2。

表2 凤尾鱼片感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of anchovy fillets

注：总分=KG×0.3+SZ×0.3+ZD×0.2+ZX×0.2，以总分的高低来判断凤尾鱼片感官品质的好与差。

2.5 弹性与硬度的测定方法

食品质地反映的是食品的物理性质，对食品风味的构成有较大影响。TPA质构分析是和力学特性相关的食品质地检测方法，随着食品加工行业的迅猛发展，这种物性的测试方法已经在国内外被广泛用于食品加工行业，与人为的主观评价相比较，客观性、灵敏性是TPA质构分析最明显的优点，有效地避免了人的主观因素对评价结果产生的影响[8-10]。

选取质地、色泽、厚度较为均匀的凤尾鱼片，裁剪成规格为20 mm×20 mm大小，舍去峰值(鱼骨的硬度)，选择3.5 s时的触发力值为鱼肉的硬度。将样品置于测试平台上，刀具垂直于肌肉纤维的方向进行切割实验。每测一个样品后均需对探头以及测试平台进行清洁[11]。TPA测试条件见表3。

表3 TPA测试条件Table 3 TPA test conditions

3 凤尾鱼片微波烘干优化工艺参数设计的结果与分析

3.1 精盐添加量的实验结果与分析

不同量的精盐对凤尾鱼片的实验结果见表4。

表4 单因素变量之精盐Table 4 The single factor variable about salt %

由表4可知，2.5%的精盐添加量适宜，而3%的精盐添加量过多，1.5%，2%的精盐添加量太少，偏淡。

3.2 糖浆添加量的实验结果与分析

不同量的糖浆对凤尾鱼片的实验结果见表5。

表5 单因素变量之糖浆 Table 5 The single factor variable about syrup g

由表5可知，10 g的糖浆添加量甜度不够，而15 g的糖浆添加量不能完全浸入到鱼片内部，添加糖浆25 g太多，偏甜，对质构也有影响，添加糖浆20 g适宜且凤尾鱼片的表面较光滑，有光泽，咸甜适中，无油腻感。

3.3 不同微波功率的实验结果与分析

不同微波烘干功率对凤尾鱼片口感影响的实验结果见表6。

表6 单因素变量之微波功率 Table 6 The single factor variable about microwave power kW

由表6可知，1 kW的烘干功率不够，水分未完全蒸干，组织结构未紧缩；2 kW下水分烘干差不多，但质构还未重整，更紧缩；而4 kW功率太大，烘干太快，质构变化太大，容易烘干不均匀，导致局部太干；在烘干功率为3 kW的条件下适宜，且凤尾鱼片口感较好，色泽保持得很好。

3.4 烘干时间长短的实验结果与分析

不同烘干时间对凤尾鱼片的实验结果见表7。

表7 单因素变量之烘干时间 Table 7 The single factor variable about drying time min

由表7可知，8 min烘干时间偏少，水分未完全去除；而12 min烘干时间偏多；14 min烘干时间太多，导致烘干过度，焦化而口感差；在10 min烘干时间的条件下适宜，且凤尾鱼软硬刚好，咀嚼有劲道。

3.5 单位面积质量的实验结果与分析

烘干不同量的凤尾鱼对凤尾鱼片的实验结果见表8。

表8 单因素变量之单位面积的质量Table 8 The single factor variable about weight of unit area g

由表8可知，80 g的烘干量太少，导致吸收的微波能量过多而烘干太干；100 g烘干量偏少；而140 g的烘干量偏多，单位质量的鱼片吸收的微波能量偏少而导致鱼片硬度不够；在120 g烘干量的条件下适宜，且凤尾鱼片软硬适中，咀嚼性较好[12-14]。

3.6 微波烘干工艺响应面设计的试验结果

建立二次模型方程：运用Design-Expert软件进行数据处理，建立响应曲面回归模型，从而获得最优条件下的曲面响应的因子水平。表9中x1，x2，x3代表一次项；x12，x22，x32代表平方项；x1x2，x1x3，x2x3代表交叉项。

二次模型的方程建立：使用Design-Expert对数据进行处理后，建立响应曲面的回归模型，获取最优的响应因子与水平。整理后凤尾鱼片的硬度及其感官评价响应值见表9。

表9 Box-Behnken设计方案及试验结果Table 9 Box-Behnken design and experimental results

使用Design-Expert软件进行回归系数显著检查，对硬度和感官评价的检查结果见表10。

表10 回归系数显著性验证表Table 10 The significant test of regression coefficients

注：P<0.05为显著，P<0.01为极显著。

3个因素在Y1模型上对F值的响应值的影响由大到小依次为：一次项>二次项>交互项，由P值可以看出一次项对实验结果的影响是极显著的；3个因素在Y2模型上对F值的响应值的影响由大到小依次为：二次项>一次项>交互项，从P值反映的结果来看，实验结果受二次项影响较为显著，交互项对结果的影响相对较弱。由回归P值可以看出，Y1模型显著，Y2模型极显著，说明由这2个模型代替实际实验点进行分析途径可行，结论可信。

Y1的模型回归方程为：Y1=-21405.4+2460.99x1+1021.11x2+227.592x3-193.636x12-7.40594x22-0.868309x32-157.577x1x2+5.18425x1x3-3.37819x2x3。

Y2的模型回归方程为：Y2=-228.229+43.9125x1+8.79167x2+3.32937x3-6.78333x12-0.389583x22-0.0132083x32+0.3125x1x2-0.0475x1x3-0.001875x2x3。

用Design-Expert 8.05软件做出响应曲面图，响应曲面图见图1～图6。

当烘干重量为120 g时，功率与时间对硬度的影响见图1。

图1 烘干功率和烘干时间对凤尾鱼片硬度影响的响应面图Fig.1 The response surface plot for the impact of drying power and drying time on the hardness of anchovy fillets

由图1 可知，响应曲面较为平缓，随着时间上升，硬度值变化不明显；但随着功率的增大，硬度值变化则较为明显。因此，功率的变化对实验结果的影响较大，说明交互作用比较明显。

当烘干时间为10 min时，功率与重量对硬度的影响见图2。

图2 烘干功率与烘干重量对凤尾鱼片硬度影响的响应面图Fig.2 The response surface plot for the impact of drying power and drying weight on the hardness of anchovy fillets

由图2 可知，响应曲面由平缓逐渐变陡，伴随着重量值上升，硬度值先变大后变小；而随着功率的增大，硬度值则先变大后逐渐减小。因此，重量值的变化对实验结果的影响较大，说明交互作用不甚明显。

当烘干功率为3 kW时，重量与时间对硬度的影响见图3。

图3 烘干时间与烘干重量对凤尾鱼片硬度影响的响应面图Fig.3 The response surface plot for the impact of drying time and drying weight on the hardness of anchovy fillets

由图3可知，响应面坡度较为平缓，随着时间的上升，硬度值变化不大；随着重量值的增加，硬度值出现先增大后减小的现象，可以判定重量值的变化对实验结果影响较大，说明交互作用不明显。

图4 烘干功率与烘干时间对凤尾鱼片感官评分影响的响应面图Fig.4 The response surface plot for the impact of drying power and drying time on the sensory score of anchovy fillets

由图4可知，当烘干重量为120 g时，烘干功率和烘干时间对感官评分影响的响应曲面比较平缓，伴随着时间的增加，感官评分未出现明显变化；当烘干功率增加时，感官评分的分值呈现先增大后减小的趋势，由此可知烘干功率的变化会较大程度地影响实验结果，说明交互作用不明显。

图5 烘干重量和烘干功率对凤尾鱼片感官评分影响的响应面图Fig.5 The response surface plot for the impact of drying weight and drying power on the sensory score of anchovy fillets

由图5可知，当烘干时间为10 min时，功率与重量对感官评分影响的响应曲面较为平缓，而随着重量值和功率的增大，感官评分分值均出现了先增大后减小的趋势，说明交互作用不明显。

当烘干功率为3 kW时，时间与重量对感官评分的影响见图6。

图6 烘干重量与烘干时间对凤尾鱼片感官评分影响的响应面图Fig.6 The response surface plot for the impact of drying weight and drying time on the sensory score of anchovy fillets

由图6可知，响应曲面坡度较平，随着重量值与烘干时间的增加和延长，感官评分分值都是先增大后缓慢减小，说明交互作用不明显。

由方差分析结果(P<0.05为显著项)可知，Y1模型中x1, x1x2, x12, x32项为显著项，在原有的拟合方程基础上，去掉不显著项，交互项x1x3, x2x3和二次项x22被去掉，相应地手动优化拟合方程后新的拟合方程依然能够满足响应面分析的要求，新的拟合方程为：Y1=-18393.03+3069.42x1+467.61x2+207.99x3-191.36x12-0.862x32-157.578x1x2。

Y2模型中x2, x12, x32项为极显著项，在原有的拟合方程基础上，去掉不显著项，交互项x1x2, x1x3, x2x3和二次项x22被去掉，相应地手动优化拟合方程后新的拟合方程依然能够满足响应面分析的要求，新的拟合方程为：Y2=-174.86+40.62x1+1.712x2+3.096x3-6.663x12-0.0129x32。

使用Design-Expert响应优化器对硬度和感官评分进行同时优化，当x1，x2，x2值分别为3.05，12.00和119.91时，微波烘干后的风味鱼片的感官评分和硬度值分别为93.248，1570.35 g，最优条件见表11。

表11 响应面响应值优化器设置Table 11 Response surface value optimizer setting

结合实际实验，最终优化后的微波烘干凤尾鱼片的工艺参数是：烘干质量120 g，烘干时间12 min，微波功率3 kW，最后采用该优化参数进行剪切力和感官评价试验，感官评价分为94.5分，同时感官评价最佳风味鱼片的硬度值为1538.45 g，2.03%的硬度误差和1.24%的感官评价误差，说明经过响应曲面优化后的Y1，Y2模型应用于实践中是非常可行的。

4 结论

响应曲面法优化的微波烘干工艺参数为微波功率3 kW，烘干时间12 min，烘干质量120 g。Y1模型的回归方程是：Y1=-18393.03+3069.42x1+467.61x2+207.99x3-191.36x12-0.862x32-157.578x1x2；Y2模型的回归方程是：Y2=-174.86+40.62x1+1.712x2+3.096x3-6.663x12-0.0129x32，回归方程可以用于实践。

凤尾鱼片的最佳优化工艺参数为：100 g鱼肉，3 g精盐，2 g鸡精，5 g五香粉，5 g胡椒粉，10 g土豆淀粉，5 g白糖，0.1 g味特鲜，0.1 g葱粉，0.1 g姜粉，10 g黄酒，5 g白酒：烘干工艺：每10 dm2120 g，微波功率3 kW，烘干时间12 min。