1. 引言
方格星虫(Sipunculus nudus)，俗名沙虫，广泛分布于三大洋、地中海、红海和加勒比海等海域，大部分栖息在水域较温暖的滩涂里，在我国沿海地区分布广泛，尤其是在广西北部湾地区品种资源量最多 [1] ，1990年的调查结果认为海岸带星虫资源量为929.1万千，北海、钦州和防城港三市资源量就占了约400万千克 [2] 。
沙虫肉质脆嫩，味道鲜美，营养丰富，肌肉含有丰富优质蛋白、不饱和脂肪酸等营养物质和锌、铁、钙、镁等微量元素，有较高食疗功效 [3] ，在东南沿海地区有海洋冬虫夏草、动物人参、海滩香肠等美称。传统医学认为沙虫味咸、性寒，具有润肺祛痰、补肾、降火、美容、延年益寿等作用，可治疗风湿骨痛、肺虚咳喘、肾虚多汗、心悸胸闷等症状 [4] [5] [6] 。现代科学研究表明，沙虫蛋白能加速伤口愈合 [7] ，还具有抗氧化、抗辐射、免疫调节、抗菌、抗炎和外周镇痛等功效 [8] - [13] 。
沙虫体内微生物丰富，死后容易变质腐败，保质期较短，传统多制作为沙虫干，品类单一，烹饪方法复杂，难以推广。经过科研工作者努力，目前已经实现沙虫全人工养殖 [14] ，沙虫产量明显增加，市场上开发了即食沙虫干 [15] 、沙虫复合调味料 [16] 等产品，但深加工和高附加值产品研究和开发形势仍然十分紧迫。本文章论述了一种沙虫果冻的制作方法。
2. 材料与方法
2.1. 材料与设备
高粘魔芋胶，湖北强森魔芋科技有限公司；精纯琼脂粉，福建省石狮市高新琼脂食品有限公司；柠檬酸，潍坊英轩实业有限公司；木糖醇，山东福田药业有限公司；干沙虫，广西北海市百润工贸有限公司。
CT3 Texture Analyzer质构仪，美国Brookfield公司；EU-C 4002 RS D高精度电子分析天平，梅特勒–托利多仪器有限公司；DK-98-II电子调温万用电炉，天津市泰斯特仪器有限公司；多功能粉碎机，金华市莫菲家用电器有限公司；DHG-9075A鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司。
2.2. 实验方法
2.2.1. 沙虫果冻工艺流程
果冻制作按照下列工艺方法进行(图1)。
Figure 1. Process flow chart of Sipunculus nudus jelly
图1. 沙虫果冻工艺流程图
2.2.2. 复合胶配比的考察
复配凝胶剂的凝胶效果更好，有利于制作性能优异的果冻产品，复合胶种类及其配比对果冻产品的口感和组织状态产生决定性的影响 [17] 。本实验采用较易成型的琼脂粉和较Q弹有韧性的魔芋胶搭配作为复合胶原料，将魔芋胶与琼脂粉搭配进行试验，设置复合胶添加量均为1.2%，以质量比3:7、4:6、6:4、7:3、8:2复配(魔芋胶:琼脂粉)加入，按照1.2.1的工艺制备沙虫果冻，以感官评价得分为依据确定最优比例。
2.2.3. 单因素试验设计
1) 探索复合胶添加量对沙虫果冻感官品质和质构特性的影响：以沙虫汤为定量，木糖醇添加量为10%、柠檬酸添加量为0.02%、沙虫添加量为0.3%时，分别添加0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%的复合胶，按照1.2.1的工艺制备沙虫果冻，探究不同的复合胶添加量对沙虫果冻感官品质和质构特性的影响。
2) 探究沙虫添加量对沙虫果冻感官品质和质构特性的影响：以沙虫汤为定量，复合胶添加量为1.2%、木糖醇添加量为10%、柠檬酸添加量为0.02%时，分别添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的沙虫汤，按照1.2.1的工艺制备沙虫果冻，探究不同的沙虫添加量对沙虫果冻感官品质和质构特性的影响。
3) 探究木糖醇添加量对沙虫果冻感官品质和质构特性的影响：以沙虫汤为定量，复合胶添加量为1.2%、沙虫添加量为0.3%、柠檬酸添加量为0.02%时，分别添加8%、9%、10%、11%、12%的木糖醇，按照1.2.1的工艺制备沙虫果冻，探究不同的木糖醇添加量对沙虫果冻感官品质和质构特性的影响。
4) 探究柠檬酸添加量对沙虫果冻感官品质和质构特性的影响：以沙虫汤为定量，复合胶添加量为1.2%、木糖醇添加量为10%、沙虫添加量为0.3%时，分别添加0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%的柠檬酸，按照1.2.1的工艺制备沙虫果冻，探究不同的柠檬酸添加量对沙虫果冻感官品质和质构特性的影响。
2.2.4. 响应面试验设计
根据单因素试验结果，选择对果冻品质影响较大的3个因素：复合胶添加量(A)、木糖醇添加量(B)、柠檬酸添加量(C)使用响应面法中的Box-Behnken中心组合设计模型，进行响应曲面试验设计，以感官评价得分(Y)为响应值，优化沙虫果冻生产配方。
2.2.5. 沙虫果冻感官评价标准
邀请10位固定人员组成感官评价小组，感官评价人员依据果冻感官评分标准依次对果冻进行适口性、组织状态、色泽、风味感官评分，每个产品最终得分取10次得分的平均分作为鉴定结果。沙虫果冻感官评价标准见表1。
Table 1. Sense scoring criteria for Sipunculus nudus flavored jelly
表1. 沙虫风味果冻的感官评分标准
2.2.6. 果冻质构测定
用CT3质构仪对果冻进行质构分析，测定果冻弹性和咀嚼性，每个样品平行测试3次，结果取平均值。采用TA11/1000探头，测定参数：TPA模式，测试前速度：1 mm/s，测试速度：1 mm/s，测试后速度：1 mm/s，触发力：5 g，目标模式：距离3 mm两次下压，间隔时间：2 s。
2.2.7. 数据处理
每组质构试验平行测定3次，数据取其平均值，采用Origin Pro 2021软件对实验数据进行统计分析与绘制图表。
3. 结果与分析
3.1. 复合胶配比的考察
魔芋胶占比越多果冻越不易成型，咀嚼性越差，并产生少量气泡；琼脂粉占比越大则果冻口感越粗糙，果冻质地越硬，弹性较差，适当增加魔芋胶含量可以使果冻口感细腻有弹性。当魔芋胶、琼脂粉配比为6:4时，所得感官得分最高，为86分，果冻组织状态最好，结果见表2。因此确定复合胶配比为6:4。
Table 2. Effect of different composite adhesive ratios on the sensory evaluation of jelly
表2. 不同复合胶配比对果冻感官评价的影响
3.2. 单因素试验结果
当复合胶添加量逐渐增加，果冻感官得分呈先上升后下降的趋势，在复合胶添加量为1.2%时，果冻感官得分最高；当复合胶添加量低于1.2%时，果冻组织状态和外观成型较差，弹性、咀嚼性均达不到理想效果；当复合胶添加量高于1.2%时，果冻产品成型性良好，但产品弹性差、硬度较大，口感粗糙，综合考虑选取1.2%的复合胶添加量较为合适，见图2(a)、图3(a)。
沙虫添加量的多少决定果冻产品的风味和营养价值。沙虫添加量在0.3%时感官得分最高，证明沙虫含量在0.3%时果冻风味是最受欢迎的；沙虫富含蛋白质、多糖等物质，蛋白质、多糖含量随沙虫添加量的增加而增加，因此沙虫添加量对果冻凝胶结构有一定影响，见图2(b)。添加量在0.3%时，果冻弹性和咀嚼性处于最佳值，见图3(b)。综合考虑选取0.3%沙虫添加量较为合适。此时果冻风味、口感均最佳。
木糖醇添加量对果冻的口感和风味有较大的影响，对果冻甜味和润滑口感有重要贡献。木糖醇含量增多，糖浆浓度上升，更多的糖分子填充在凝胶网络中，导致硬度上升而且甜味过腻，过低木糖醇添加量导致果冻过酸，都会影响感官评价得分 [18] 。实验中随木糖醇添加量的增加呈先上升后下降的趋势。当木糖醇添加量小于10%时，果冻甜度较低，所以评分较低，当木糖醇添加量高于10%时，果冻甜度较高，此时果冻口感较甜腻，不受欢迎，见图2(c)；木糖醇添加量对凝胶组织状态和弹性，咀嚼性有较大影响，木糖醇添加量在低于10%时，果冻凝胶性、组织结构较差；木糖醇添加量在高于10%时，凝胶组织结构较紧密，凝胶弹性咀嚼性下降，口感变差，如图3(c)。因此综合考虑木糖醇添加量10%为最佳。
柠檬酸添加量影响果冻风味和口感。果冻感官得分随柠檬酸添加量的增加呈先上升再下降的趋势，因为随柠檬酸添加量的增加，果冻酸度越来越大，糖酸比失衡口感差，在添加量为0.02%时，果冻感官得分为最高分，见图2(d)；柠檬酸添加量低于0.01%，果冻弹性较低，咀嚼性略高，口感较硬；添加量高于0.02%时，果冻凝胶成型性较差，甚至破坏果冻组织形态，松散不成型，见图3(d)。综合考虑，选取柠檬酸添加量为0.02%为最佳。
Figure 2. Effect of factors on the sensory evaluation of Sipunculus nudus jelly
图2. 各因素对沙虫果冻感官评价的影响
(a)：复合胶添加量对沙虫果冻凝胶弹性和咀嚼性的影响；(b)：沙虫添加量对沙虫果冻凝胶弹性和咀嚼性的影响；(c)：木糖醇添加量对沙虫果冻凝胶弹性和咀嚼性的影响；(d)：柠檬酸添加量对沙虫果冻凝胶弹性和咀嚼性的影响。
Figure 3. Effect of factors on the elasticity and masticability of the jelly gel
图3. 各因素对沙虫果冻凝胶弹性和咀嚼性的影响
3.3. 响应面试验设计结果与分析
3.3.1. 响应面试验设计及结果
在单因素试验结果的基础上，以复合胶添加量(A)、木糖醇添加量(B)、柠檬酸添加量(C)为评价因素，以沙虫果冻感官评价得分(Y)为响应值，根据Box-Behnken试验设计原理，采用三因素三水平的响应面分析法，进一步优化沙虫果冻的加工参数，设计的响应面试验因素、水平及结果分析分别如表3、表4所示。
Table 3. Design factors and level of response surface test
表3. 响应面试验设计因素及水平
3.3.2. 方差分析
采用Design Expert 13数据分析软件对以上的感官评价得分数据进行处理，得到沙虫风味果冻的3个因素对产品感官评价得分影响的二次回归方程为：
Y = +83.62 − 0.7375A − 0.2125B + 0.6250C + 0.1500AB + 0.1750AC + 0.0750BC − 2.61A2 − 0.7100B2 − 2.53C2
对沙虫果冻工艺优化响应面试验进行了方差分析，模型p < 0.01，表明此响应面回归模型是极显著的，可以对沙虫风味果冻的感官得分做出准确的分析和预测，且失拟项p = 0.2864 > 0.05(不显著)，表明该模型试验误差较小，模型预测的结果可靠。由p值可知，一次项A、C及二次项A2、C2对果冻感官评价得分的影响均极显著(p < 0.01)，二次项B2对果冻感官评价得分的影响显著(p < 0.05)，如表5。F值的大小反映的是各因素对感官评价得分影响的强弱，F值越小，说明影响作用越弱，F值越大，说明影响作用越强 [19] 。由F值可知，A > C > B，即3因素对果冻感官评价得分的影响顺序为复合胶添加量 > 柠檬酸添加量 > 木糖醇添加量。
Table 4. Design scheme and results
表4. 响应面试验设计方案及结果
根据模型预测的R2为0.7870和校正R2为0.9506有合理的一致性 [20] ，由差异小于0.2得知，模型的真实值与预测值的相关性很好，该模型选择正确，系数R2 = 0.9784，说明该模型拟合度较好，但变异系数0.5857%不能用于模型分析，此回归模型方差分析可以进一步有效地分析和预测该工艺条件下因素对沙虫风味果冻感官得分的影响效果，更有效地验证工艺条件的准确性。
Table 5. ANOVA of response surface tests
表5. 响应面试验的方差分析
注：“*”表示对试验结果有显著性影响(P < 0.05)，“**”表示对试验结果有极显著的影响(P < 0.01)。
3.3.3. 响应面交互及优化分析
利用Design-Expert 13数据分析软件可以得到复合胶添加量(A)、木糖醇添加量(B)、柠檬酸添加量(C)三个因素交互作用对沙虫风味果冻感官评价得分的影响的等高线图及响应面图，如图4所示。等高线图中的椭圆形状表示2个因素之间交互作用的显著性，形状越接近于圆越不显著，形状越接近椭圆越显著 [21] ，因此可以初步定性分析。由图可知，(复合胶添加量和木糖醇添加量)和(木糖醇添加量和柠檬酸添加量)这两组2个因素之间交互作用均很显著，复合胶添加量和柠檬酸添加量这组2个因素之间交互作用强度较不显著。并且从图中可以看出每组响应最大值出现在复合胶添加量为1.2%、木糖醇添加量为10%、柠檬酸添加量为0.02%上。
从响应曲面与等高线图中可以确定最佳制备条件的大致范围，通过Design-Expert软件，计算出优化后的精确制备工艺参数条件 [22] ，复合胶添加量为1.2%、木糖醇添加量为10%、柠檬酸添加量为0.02%。
Figure 4. Contour plot and response surface of each factor interaction pair score
图4. 各因素相互作用对评分的等高线图与响应曲面
3.3.4. 验证试验
按照得出的一组最优制备工艺参数进行验证试验，平行制备3次，所得果冻的口感、味道及组织状态均优良。口感既清爽香甜又具备鲜美的沙虫风味，质地滑嫩Q弹，有嚼劲，试验结果说明优化响应面分析试验得到的最佳制备工艺参数可靠性较高。
4. 结论
本文通过单因素试验和优化响应面试验，探究原料配比对果冻感官、质构、风味的影响，优化了产品的最佳配方。
通过探究不同复合胶配比对果冻凝胶特性和感官品质的影响得出复合胶配比最佳比例为6:4，通过探究影响沙虫果冻感官品质和质构特性的一系列试验，得出复合胶添加量、木糖醇添加量、柠檬酸添加量是影响沙虫果冻感官品质和质构的最大因素，在单因素试验的基础上，采用Design Expert软件设计优化响应面试验，以感官评分为评价指标，对复合胶添加量、木糖醇添加量、柠檬酸添加量这三个对果冻凝胶特性影响较大的因素进行了研究，得到沙虫果冻最佳配比为：复合胶添加量为1.2%，木糖醇添加量为10%，柠檬酸添加量为0.02%，在此条件下果冻感官评分最高。
基金项目
广西科技厅科技计划–重点研发计划(桂科AB21220061)；广西区教育厅–广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2022KY0425)。
NOTES
*通讯作者。