预制菜是指对食品原料经过预加工等一系列处理后，消费者经加热或熟制方可食用的预包装菜肴[1]。近期，国家市场监督管理总局等6 部委联合印发的《关于加强预制菜食品安全监管 促进产业高质量发展的通知》中，首次明确预制菜定义和范围，为预制菜的高质量发展奠定了基础。与酸菜鱼、烤鱼、粉丝扇贝等现有的水产预制菜不同，预制虾饼是一种以虾仁和虾肉糜为主要原料，经斩拌、加热、成型、冷冻等工序制成的形状可控且口感细腻的虾糜凝胶制品[2-3]。水产预制菜因其具有原材料种类多样、菜品丰富、营养价值高、口感和风味独特等优势，逐渐成为消费者的热门选择[4-5]。
目前，关于虾糜制品的研究主要集中在虾滑、即食虾糜制品等方面。朱凯等[6]探究不同漂洗工艺对虾滑凝胶特性的影响，发现在料液质量比1∶11、漂洗时间7 min的条件下制得的虾滑品质最佳。乔敏等[7]研究淀粉种类及辅料添加量对即食虾滑品质的影响，并利用响应面法开发出一种即食虾滑产品。现阶段关于预制虾饼的基础研究较少，且已开发的预制虾饼仍存在凝胶特性差、松散易开裂等问题。导致这些问题的原因，一方面可能是虾类的肌肉蛋白质结构及功能相较于鱼糜蛋白质存在差异[8]；另一方面，在加工过程中，由于内源酶作用及贮运条件变化，虾类的肌肉蛋白质降解和结构改变，凝胶品质降低[9]。研究[10-11]表明，使用食品级黏合剂能够有效改善虾糜制品松散不易成型等问题。然而，在预制虾饼加工过程中，采用何种黏合剂及其添加量仍不清楚，黏合剂的使用对预制虾饼凝胶品质有何影响也尚不明晰。
因此，本研究以南美白对虾虾仁为主要原料，探究淀粉种类、淀粉添加量、鱼糜添加量、蛋清粉添加量对预制虾饼质构特性、白度、感官评分等的影响，并采用响应面法优化虾饼配方，旨在开发出一款富有颗粒感、质地紧实、不易分散的预制虾饼，以期为虾类预制菜的开发提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
南美白对虾虾仁 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；复合磷酸盐徐州恒世食品有限公司；大豆分离蛋白 临沂山松生物制品有限公司；蛋清粉 安徽省毫州市众意蛋业有限责任公司；马铃薯淀粉、木薯淀粉、木薯磷酸酯淀粉、玉米淀粉、玉米变性淀粉 杭州普罗星淀粉有限公司；姜粉、洋葱粉 泰州春和源食品有限公司；混合蔬菜粒、味精、食盐、料酒、猪油 市售；以上材料均为食品级。
1.2 仪器与设备
JR05-XF单刀电动绞肉机 浙江绍兴苏泊尔家居用品有限公司；ZN30YC827多功能电蒸锅 浙江苏泊尔家电制造有限公司；PL602L电子天平 瑞士梅特勒-托利多集团；TA.XT Plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司；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。
1.3 方法
1.3.1 预制虾饼制备工艺流程及操作要点
预制虾饼制备工艺流程：南美白对虾虾仁、金线鱼鱼糜→解冻→空斩→盐斩→混合斩→成型→蒸制→冷却→成品[12]。
操作要点：称取一定量的虾仁与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2 min，加入质量分数0.5%食盐继续斩拌2 min，依次加入淀粉、蛋清粉、大豆分离蛋白等辅料，继续斩拌3 min，在此过程中少量多次加入预冷的饮用水[13]。将制得的虾糜填充至圆形模具中，套蒸煮袋沸水蒸制20 min，用冷水充分冷却后即为成品，置于4 ℃冰箱冷藏过夜，待测[14]。
1.3.2 单因素试验设计
1.3.2.1 淀粉种类对预制虾饼品质的影响
以虾仁质量计，分别添加质量分数0.5%食盐、1%味精、3%猪油、0.5%复合磷酸盐、2%大豆分离蛋白、0.5%姜粉、0.5%洋葱粉、1%料酒、10%水、15%混合蔬菜粒、6%淀粉、5%蛋清粉、10%金线鱼鱼糜，探究淀粉种类（马铃薯淀粉、木薯淀粉、木薯磷酸酯淀粉、玉米淀粉、玉米变性淀粉）对预制虾饼凝胶强度、持水性、质构特性、白度、感官评分的影响。
1.3.2.2 淀粉添加量对预制虾饼品质的影响
以虾仁质量计，分别添加质量分数0.5%食盐、1%味精、3%猪油、0.5%复合磷酸盐、2%大豆分离蛋白、0.5%姜粉、0.5%洋葱粉、1%料酒、10%水、15%混合蔬菜粒、5%蛋清粉、10%金线鱼鱼糜，探究淀粉添加量（0%、2%、4%、6%、8%、10%，m/m）对预制虾饼凝胶强度、持水性、质构特性、白度、感官评分的影响。
1.3.2.3 鱼糜添加量对预制虾饼品质的影响
以虾仁质量计，分别添加质量分数0.5%食盐、1%味精、3%猪油、0.5%复合磷酸盐、2%大豆分离蛋白、0.5%姜粉、0.5%洋葱粉、1%料酒、10%水、15%混合蔬菜粒、6%木薯磷酸酯淀粉、5%蛋清粉，探究鱼糜添加量（0%、10%、15%、20%、25%、30%，m/m）对预制虾饼凝胶强度、持水性、质构特性、白度、感官评分的影响。
1.3.2.4 蛋清粉添加量对预制虾饼品质的影响
以虾仁质量计，分别添加质量分数0.5%食盐、1%味精、3%猪油、0.5%复合磷酸盐、2%大豆分离蛋白、0.5%姜粉、0.5%洋葱粉、1%料酒、10%水、15%混合蔬菜粒、6%木薯磷酸酯淀粉、30%金线鱼鱼糜，探究蛋清粉添加量（0%、1%、3%、5%、7%、9%，m/m）对预制虾饼凝胶强度、持水性、质构特性、白度、感官评分的影响。
1.3.3 响应面试验设计
根据单因素试验结果，采用Design-Expert 13响应面软件，选择淀粉添加量、蛋清粉添加量、鱼糜添加量为因素，以凝胶强度（Y1）和感官评分（Y2）为响应值，进行3因素3水平的响应面试验设计，优化预制虾饼配方。具体的因素和水平设置见表1。
表1 响应面试验因素水平表
Table 1 Codes and levels of independent variables used for response surface design
因素水平-101 A淀粉添加量/%468 B蛋清粉添加量/%357 C鱼糜添加量/%253035
1.3.4 凝胶强度测定
参考Zhang Tong等[15]的方法并稍作修改。将预制虾饼平衡至室温后切成2 cm×2 cm×2 cm的正方体，利用质构仪进行测定。参数设置：探头类型P/5S，测前速率1 mm/s，测试速率1 mm/s，测后速率1 mm/s，触发力5 g，压缩距离10 mm。记录破断力和破断距离，凝胶强度按式（1）计算：
1.3.5 持水性测定
参考Fan Lixin等[16]的方法并稍作修改。取约2 g预制虾饼，准确称质量（m1/g）后置于3 层定性滤纸中，放入50 mL离心管底部，在4 ℃下5 000 r/min离心15 min。离心结束后立即移除滤纸并再次称质量（m2/g），持水性按式（2）计算：
1.3.6 质构特性测定
参考Zhao Yadong等[17]的方法并稍作修改。将预制虾饼平衡至室温后切成2 cm×2 cm×2 cm的正方体，利用质构仪在质地剖面分析模式下测定。参数设置：探头类型P/50，测前、测中、测后速率分别为2.0、1.0、2.0 mm/s，压缩比50%，触发力5 g。
1.3.7 白度测定
参考Wu Jing等[18]的方法并稍作修改。将预制虾饼切成厚度5 mm的薄片，利用色差计测定样品亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*），白度按式（3）计算：
1.3.8 感官评定
参考胡小军等[19]的方法并稍作修改。由10 名（5 名男生、5 名女生）具有感官评定资格的食品专业人员组成评定小组。采用评分法对样品的色泽、气味、滋味、口感和组织状态进行评定，评分标准见表2。
表2 虾饼的感官评分标准
Table 2 Criteria for sensory evaluation of shrimp cake
感官属性评分标准感官评分色泽（15 分）虾红色均匀，富有光泽11～15虾红色较均匀，偏白或偏暗红色，略有光泽6～10几乎无虾红色，颜色灰白或暗红，基本无光泽0～5气味（20 分）鲜虾味浓郁，香气协调，基本无腥味15～20鲜虾味较足，香气柔和，略有腥味7～14鲜虾味平淡，香气不柔和，腥味浓0～6滋味（25 分）咸度适中，滋味饱满，有回味19～25咸度适中，滋味较饱满，略有回味9～18略咸或略淡，滋味单薄，无回味0～8口感（25 分）口感细腻，颗粒感明显，弹性适中19～25口感较细腻，颗粒感较明显，弹性一般9～18口感粗糙，颗粒感不足，弹性差0～8组织状态（15 分）成型紧实，无大气孔，表面平滑均匀，不松散11～15成型较紧实，无大气孔，表面较均匀平滑，部分松散6～10几乎不成型，有大气孔，表面粗糙，松散0～5
1.4 数据处理
每组试验至少重复进行3 次。数据采用SPSS 27软件进行显著性分析（P＜0.05表示差异显著；P＜0.01表示差异极显著；P＞0.05表示差异不显著）。使用Origin 2024软件绘图，采用Design-Expert 13软件进行响应面试验设计及分析。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 淀粉种类对预制虾饼品质的影响分析
淀粉是常用于蛋白凝胶制品中的黏合剂，其不仅能够改善制品的凝胶结构、保水性等特性，同时能够降低生产成本[20]。如图1所示，当淀粉添加量相同时，木薯磷酸酯淀粉组虾饼的凝胶强度最大。这可能是由于乙酰化淀粉的亲水基团含量较高，增强了其吸水膨胀能力，对虾糜基质产生较强挤压力[21]；同时变性淀粉可能作为黏合剂参与蛋白质内部的交联反应，导致较高的凝胶强度[22]。另外，不同种类的淀粉均显著提高了预制虾饼的持水性（P＜0.05），其中添加木薯磷酸酯淀粉的虾饼持水性高于其他处理组，这与木薯磷酸酯淀粉中的亲水性乙酰基密切相关。除亲水基团的影响外，淀粉自身也可吸水膨胀，进而形成较为稳定的凝胶网络，增强虾饼的持水能力[23]。与凝胶强度和持水性的结果相似，添加木薯磷酸酯淀粉的虾饼硬度也高于其他处理组，但弹性略低于其他处理组。与对照组相比，不同种类的淀粉均在一定程度上降低了虾饼的白度，这与填充在凝胶间隙中的淀粉颗粒受热膨胀有关，其能够减弱凝胶的透光性，部分光线被阻挡在凝胶内，无法折射到外部，进而降低凝胶的白度[24]。木薯磷酸酯淀粉组样品的感官评分明显高于马铃薯淀粉组、木薯淀粉组、玉米淀粉组和玉米变性淀粉组。综上，选择木薯磷酸酯淀粉用于后续试验。
图1 淀粉种类对预制虾饼品质的影响
Fig. 1 Effect of starch types on the quality of precooked shrimp cake
小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。图2～4同。
2.1.2 木薯磷酸酯淀粉添加量对预制虾饼品质的影响分析
由图2可知，虾饼的凝胶强度随木薯磷酸酯淀粉添加量的增加呈先上升后下降的趋势。当木薯磷酸酯淀粉添加量为6%时，虾饼的凝胶强度达到最大值；当木薯磷酸酯淀粉添加量超过6%时，虾饼的凝胶强度逐渐下降。造成该结果的原因可能是不同添加量的木薯磷酸酯淀粉受热膨胀程度不同，进而对虾饼凝胶的形成造成差异；此外，添加较多的木薯磷酸酯淀粉（＞6%）易引起稀释效应，阻碍虾糜凝胶的形成[25]。与凝胶强度结果相类似，当木薯磷酸酯淀粉添加量为6%时，虾饼的持水性达到最大值，为92.73%。虾饼弹性在木薯磷酸酯淀粉添加量6%时达到最大值，为0.89 mm。随着木薯磷酸酯淀粉添加量的增加，虾饼硬度先上升后下降，在木薯磷酸酯淀粉添加量为8%时达到最大值，可能是木薯磷酸酯淀粉经乙酰化后表现出更高的溶胀性，吸水力及膨胀力更强，对凝胶基质施加更大的压力，从而增强了凝胶的硬度[26]。虾饼白度与木薯磷酸酯淀粉的添加量成反比，感官评分在添加量为6%时达到最大值，为80.75。因此，木薯磷酸酯淀粉的最佳添加量为6%。
图2 淀粉添加量对预制虾饼品质的影响
Fig. 2 Effect of starch addition on the quality of precooked shrimp cake
木薯磷酸酯淀粉添加量/%
2.1.3 鱼糜添加量对预制虾饼品质的影响分析
鱼糜含有丰富的鱼肌球蛋白，具有黏度高、凝胶性好和可塑性强等特点，可作为一种黏合剂添加到虾糜制品中，不仅能提升虾糜制品的凝胶强度，同时可降低成本。如图3所示，添加金线鱼鱼糜可显著提高虾饼的凝胶强度（P＜0.05），当其添加量为30%时，预制虾饼的凝胶强度达到最大值，为85.93 g·cm，这可能与鱼糜中的盐溶性蛋白含量较高有关[27]。虾饼持水性测定结果与凝胶强度相似，可能是在虾糜中添加鱼糜后，形成了更加致密的凝胶网络，增加了凝胶孔隙的数量且强化了凝胶骨架，从而提高了持水能力[28]。袁莉莉等[29]研究也发现，向虾糜中添加鱼糜所制得的混合肉糜制品具有比纯虾糜制品更好的质构特性。虾饼硬度与鱼糜添加量成正比，弹性随鱼糜添加量的增加先增大后减小，在鱼糜添加量为25%时达到最大值，说明金线鱼鱼糜的添加可改善预制虾饼品质。虾饼白度随鱼糜添加量的增加先增大后减小，感官评分在鱼糜添加量为25%时达到最大值，为85.40。综合以上结果，添加30%的金线鱼鱼糜最佳。
图3 鱼糜添加量对预制虾饼品质的影响
Fig. 3 Effect of surimi addition on the quality of precooked shrimp cake
2.1.4 蛋清粉添加量对预制虾饼品质的影响分析
蛋清粉富含卵清蛋白和蛋清蛋白，具有良好的凝胶、乳化、起泡等功能特性，是鱼虾糜制品加工中常用的辅料。如图4所示，预制虾饼的凝胶强度随蛋清粉添加量增大呈先上升后下降的趋势，在添加量为5%时达到最大值。可能是由于在热诱导过程中，蛋清蛋白与虾糜中的肌原纤维蛋白发生相互作用，起到黏合剂作用，从而提高了虾糜的凝胶强度[30-31]，但添加量过高（＞5%）会对凝胶交联产生抑制作用。另外，随着蛋清粉添加量的增加，虾饼持水性呈现先升高后降低的趋势，造成这一结果的原因可能是适量的蛋清蛋白与虾糜蛋白相互作用形成共价键，提高了虾糜的持水性，且在加热熟化过程中蛋清粉因受热发生变性，分子聚集形成致密的三维网状结构，有效锁住水分，从而提高虾饼保水能力[32]。当蛋清粉添加量为5%时，虾饼硬度高于其他处理组，弹性变化不显著。蛋清粉添加量变化对虾饼白度影响不显著，感官评分在蛋清粉添加量为5%时达到最大值，为89.00。因此，选择添加5%的蛋清粉进行后续试验。
图4 蛋清粉添加量对预制虾饼品质的影响
Fig. 4 Effect of egg white powder addition on the quality of precooked shrimp cake
2.2 响应面试验结果
2.2.1 响应面试验结果分析
响应面分析试验结果如表3所示。对试验数据进行二次多项式回归拟合，分别获得凝胶强度（Y1）和感官评分（Y2）与淀粉添加量（A）、蛋清粉添加量（B）、鱼糜添加量（C）的回归方程：Y1＝640.53+1.02A-7.74B+25.73C+63.64AB+31.15AC+43.14BC-92.06A2-61.31B2-85.91C2；Y2＝88.94-0.21A-1.30B-0.29C-1.68AB+1.65AC+0.83BC-7.50A2-4.37B2-5.24C2。
表3 响应面试验设计与结果
Table 3 Experimental design for response surface analysis with response variables
注：同列小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。
Y2感官评分1852530.91±2.77ef75.00±2.49hi 2673555.39±2.19b78.60±1.65e 3653065.79±6.43a89.20±2.66ab 4672540.55±1.30f76.40±2.22gh 5873055.29±7.11b74.60±1.71i 6653064.70±1.09a88.70±1.77ab 7433054.87±2.44b76.20±1.55gh 8853551.22±7.23bc76.60±1.71fg 9653063.56±1.53a88.20±1.75b 10452547.53±2.70cd71.90±1.66de 11653062.16±2.89a89.90±1.66a 12653064.06±6.39a88.70±1.77ab 13473041.77±2.88ef78.00±2.16ef 14833042.94±4.95ef79.50±3.03de 15632551.90±2.14bc81.70±2.50c 16633549.48±2.32cd80.60±2.01cd 17453545.37±8.63de74.10±1.66i序号A淀粉添加量/%B蛋清粉添加量/%C鱼糜添加量/%Y1凝胶强度/（g·cm）
如表4所示，Y1模型P＜0.01，表明该模型极显著，失拟项P＞0.05，不显著；模型的决定系数R2＝0.989 8，矫正系数R2Adj＝0.976 6，表明该模型能够解释97.66%的响应值变化，模型可靠性高且拟合程度良好，试验误差小。FA＝0.05、FB＝2.59、FC＝28.61，即影响凝胶强度的因素主次顺序为：鱼糜添加量＞蛋清粉添加量＞淀粉添加量。交互项AB、AC、BC影响均极显著（P＜0.01），说明淀粉添加量与蛋清粉添加量、淀粉添加量与鱼糜添加量、蛋清粉添加量与鱼糜添加量间均有极显著的交互作用（P＜0.01）。
表4 凝胶强度回归模型方差分析
Table 4 Analysis of variance (ANOVA) of regression model for gel strength
注：**.极显著（P＜0.01）。表5同。
来源自由度平方和均方FP显著性模型91.252×10513 915.2675.20＜0.000 1**A 18.348.340.050.837 9 B 1479.83479.832.590.151 4 C 15 294.465 294.4628.610.001 1**AB116 201.6716 201.6787.55＜0.000 1**AC13 881.343 881.3420.970.002 5**BC17 445.047 445.0440.230.000 4**A2135 682.4635 682.46192.82＜0.000 1**B2115 827.7315 827.7385.53＜0.000 1**C2131 074.3331 074.33167.92＜0.000 1**残差71 295.38185.05失拟项3571.88190.631.050.460 9绝对误差4723.51180.88总离差161.265×105 R20.989 8矫正系数（R2Adj）0.976 6
如表5所示，Y2模型极显著（P＜0.01），失拟项P＝0.105＞0.05，表明失拟项不显著；模型的决定系数R2＝0.987 3，矫正系数
＝0.971，说明模型可信度较高，试验误差小。FA＝0.38、FB＝14.19、FC＝0.69，即各因素对感官评分影响程度的主次顺序为：蛋清粉添加量＞鱼糜添加量＞淀粉添加量。且交互项AB、AC影响显著（P＜0.05），BC影响不显著，说明淀粉添加量与蛋清粉添加量、淀粉添加量与鱼糜添加量间有显著的交互作用（P＜0.05），蛋清粉添加量与鱼糜添加量间的交互作用不显著。
表5 感官评分回归模型方差分析
Table 5 ANOVA of regression model for sensory score
注：*.显著（P＜0.05）。
来源自由度平方和均方FP显著性模型9519.3957.7160.57＜0.000 1**A 10.361 30.361 30.380.557 5 B 113.5213.5214.190.007 0**C10.661 30.661 30.690.432 3 AB111.2211.2211.780.011 0*AC110.8910.8911.430.011 7*BC12.722.722.860.134 8 A21236.53236.53248.25＜0.000 1**B2180.4180.4184.39＜0.000 1**C21115.83115.83121.57＜0.000 1**残差76.670.952 8失拟项35.021.674.050.105绝对误差41.650.413总离差16526.06 R20.987 3 R2 Adj0.971
2.2.2 响应面交互作用分析
响应面曲线图反映各因素间的相互关系及相互作用程度，当响应面坡度越陡时，说明该因素对虾饼的影响更明显；反之，该因素对虾饼的影响相对不明显[33]。如图5所示，响应曲面的坡度较陡，说明淀粉添加量与蛋清粉添加量、淀粉添加量与鱼糜添加量、蛋清粉添加量与鱼糜添加量间的交互作用对预制虾饼凝胶强度有明显影响。
图5 各因素交互作用对预制虾饼凝胶强度影响的响应面图和等高线图
Fig. 5 Response surface and contour plots showing interactive effects of variables on gel strength of precooked shrimp cake
如图6所示，淀粉添加量与蛋清粉添加量、淀粉添加量与鱼糜添加量间交互作用响应曲面较陡，坡度较大，表明淀粉添加量与蛋清粉添加量、淀粉添加量与鱼糜添加量间的交互作用对预制虾饼感官评分产生明显影响；蛋清粉添加量与鱼糜添加量间交互作用响应曲面呈现出较为平缓的坡度，说明蛋清粉添加量与鱼糜添加量的交互作用对预制虾饼感官评分的影响不明显，这与方差分析结果吻合。
图6 各因素交互作用对预制虾饼感官评分影响的响应面图和等高线图
Fig. 6 Response surface and contour plots showing interactive effects of variables on sensory score of precooked shrimp cake
2.2.3 最佳工艺条件的确定及验证实验
通过对二元回归模型的分析，获得预制虾饼最佳工艺参数：淀粉添加量5.98%、蛋清粉添加量4.80%、鱼糜添加量30.22%；此条件下制得的预制虾饼理论凝胶强度为64.15 g·cm，感官评分为89。根据最佳参数进行3 次平行验证实验，实际凝胶强度为（65.06±1.27）g·cm，感官评分为89.20±0.75，平行实验结果间差异不显著，说明响应面法优化预制虾饼加工工艺可靠。
3 结论
本研究通过单因素试验确定了木薯磷酸酯淀粉添加量、蛋清粉添加量、鱼糜添加量在单一因素变化的情况下的最适添加范围。结果表明：木薯磷酸酯淀粉添加量在4%～8%之间、鱼糜添加量在25%～30%之间、蛋清粉添加量在3%～7%之间为最适范围。在单因素试验的基础上，进一步采用Box-Behnken响应面试验设计，建立凝胶强度和感官评分2 个响应值与3 个因素（木薯磷酸酯淀粉添加量、蛋清粉添加量、鱼糜添加量）间的二次回归模型，分析各因素间的交互作用，结合模型分析和验证实验得到预制虾饼最优工艺配方。此配方制得的预制虾饼口感细腻、弹性适中、颗粒感丰富。本研究能为虾类预制产品的开发提供参考。
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