冷凍白姑魚糜凝膠特性改良生產(chǎn)工藝研究

方旭波，陳小娥，安利華，周小敏

（1.浙江海洋學(xué)院食品與藥學(xué)學(xué)院，浙江舟山 316000；2.浙江興業(yè)集團(tuán)有限公司，浙江舟山 316101）

衡量魚糜制品品質(zhì)的主要指標(biāo)有凝膠強(qiáng)度、口味、質(zhì)地和形態(tài)等，而凝膠性能是影響魚糜品質(zhì)的重要指標(biāo)，它與魚糜制品的粘彈性、持水性和可塑性密切相關(guān)，進(jìn)而直接影響到魚糜制品的商品價(jià)值[1-2]。用傳統(tǒng)的魚糜加工工藝來生產(chǎn)小規(guī)格白姑魚魚糜，產(chǎn)品凝膠強(qiáng)度低，品質(zhì)較差。若考慮到小白姑魚捕撈期相對(duì)集中，將其冷凍后，再加工成魚糜，則產(chǎn)品品質(zhì)更差，無法作為商品銷售。為了提高凝膠特性，獲得質(zhì)地較好的魚糜產(chǎn)品，需要對(duì)魚糜凝膠特性進(jìn)行改良。影響魚糜凝膠性能的因素有很多，如原材料、漂洗、斬拌、定型、添加物等，其中，漂洗是非常重要的一步，通過漂洗可除去魚肉中的有色物質(zhì)及腥臭成分，并能提高魚肉蛋白凝膠的形成能力[3-4]。LANIER等[5]研究表明漂洗能使魚糜制品的彈性增強(qiáng)，因?yàn)槠茨艹ヴ~肉中的水溶性蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)的存在會(huì)影響凝膠體的形成。LIN等[6]研究了鹽濃度和漂洗次數(shù)對(duì)蛋白質(zhì)的提取作用及凝膠特性的影響，指出在漂洗中不僅除去肌漿蛋白，而且會(huì)損失部分肌原纖維蛋白，用適當(dāng)濃度的鹽溶液漂洗能減少肌原纖維蛋白的損失。但不當(dāng)?shù)钠捶椒ㄒ矔?huì)造成鹽溶性蛋白損失，進(jìn)而影響魚糜的品質(zhì)[5]，因此，適宜的漂洗工藝是生產(chǎn)高品質(zhì)魚糜的必要前提。本研究中，白姑魚糜凝膠強(qiáng)度為傳統(tǒng)工藝的4倍以上，為高品質(zhì)冷凍魚糜制品的開發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量的提高提供理論依據(jù)，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 原料

小規(guī)格冷凍白姑魚（規(guī)格：30～50 g/尾），由浙江興業(yè)集團(tuán)有限公司提供。

1.1.2 試劑

鹽、馬鈴薯淀粉：食品級(jí)，市售；檸檬酸鈉（SC）：食品級(jí)，中糧安徽豐原生物化學(xué)股份有限公司；NaHCO3：食品級(jí)，濟(jì)南匯豐達(dá)化工有限公司；CaCl2：食品級(jí)，上海美興化工有限公司；NaClO3：食品級(jí)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。其他如TG酶、新型添加劑GRA1、雞蛋白等復(fù)合凝膠增強(qiáng)劑由浙江興業(yè)集團(tuán)有限公司自制。

1.1.3 主要儀器與設(shè)備

SD-700魚糜彈性儀：日本RHEOTEX公司；TQ-5型斬拌機(jī)：廣東恒聯(lián)食品機(jī)械廠；TD型臺(tái)式電子天平：余姚市金諾天平儀器有限公司；HH-S2型電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科技有限公司；BS110S型電子分析天平：北京賽多利斯天平有限公司；150型魚肉采取機(jī)：天發(fā)工程有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

原料魚（冷凍小白姑魚）→解凍（3～5℃流水）→采肉→漂洗（CCP1）→旋轉(zhuǎn)篩初次脫水→螺旋壓榨脫水→精過濾→成型機(jī)成型→平板機(jī)速凍→凍藏。

1.2.2 不同漂洗液對(duì)魚糜品質(zhì)的影響

稱取各250 g碎魚肉5份，分別用一定濃度NaCl、NaHCO3、NaClO、SC、CaCl2溶液進(jìn)行漂洗，料液比1∶5（w/v），漂洗溫度10℃，漂洗10 min，漂洗3次，后續(xù)操作按1.2.1脫水等工藝進(jìn)行，凍藏24 h后測凝膠強(qiáng)度。

1.2.3 漂洗工藝對(duì)魚糜品質(zhì)的影響

（1）單因素實(shí)驗(yàn)

稱取各250 g碎魚肉5份，固定料液比1∶5（w/v），漂洗溫度10℃，漂洗10 min，漂洗3次，分別用0.2、0.6、1.0、1.6、2.0 mg/mL SC 溶液漂洗，研究 SC 溶液濃度對(duì)魚糜凝膠強(qiáng)度的影響；固定料液比 1∶5（w/v），漂洗10 min，漂洗3次，SC溶液濃度1.0 mg/mL，分別在4、10、15、20、25℃溫度下漂洗，研究漂洗溫度對(duì)魚糜凝膠強(qiáng)度的的影響；固定料液比1∶5（w/v），漂洗溫度10℃，漂洗3次，SC溶液濃度1.0 mg/mL，分別漂洗4、8、12、16、20 min，研究漂洗時(shí)間對(duì)魚糜凝膠強(qiáng)度的影響。

（2）最適漂洗工藝確定

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇漂洗液濃度、漂洗溫度以及時(shí)間為因素，以凝膠強(qiáng)度作為指標(biāo)，采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝優(yōu)化。

1.2.4 白姑魚魚糜蛋白凝膠的制備

將漂洗脫水后的白姑魚魚糜1 000 g，用斬拌機(jī)在10℃以下空擂5 min，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%的食鹽繼續(xù)鹽擂30 min，分別加入不同種類的各種添加劑與配料（CCP2），整個(gè)過程保證溫度在10℃以下。將魚糜填充至直徑為30 mm的尼龍腸衣中，兩端結(jié)扎，采用兩段加熱法(40℃加熱30 min后90℃加熱30 min)制備魚糜凝膠。加熱后迅速將魚腸置于冰水中冷卻10 min，然后置于4℃過夜后用于凝膠強(qiáng)度的測量。

1.2.5 凝膠強(qiáng)度的測定

將制備好的魚腸取出，在室溫條件下放置3 h，再剝?nèi)ケ∧ず?，切成長度25 cm的小段。將小段放在彈力測試機(jī)的測試平臺(tái)上，用直徑為5 mm的球形測試頭壓入其端面中心，測試頭的推進(jìn)速度為60 mm/min，試樣破裂時(shí)讀取推進(jìn)的強(qiáng)度和凹陷值。用同樣方法測試5塊，取其平均值。凝膠強(qiáng)度=破斷強(qiáng)度×凹陷程度，單位為 g·cm。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同漂洗液對(duì)魚糜品質(zhì)的影響

分別使用一定濃度的 NaCl、NaHCO3、NaClO、SC、CaCl2溶液對(duì)小規(guī)格白姑魚肉進(jìn)行漂洗，考察其凝膠強(qiáng)度的變化[3，7-8]，如圖1所示。從圖1可以看出，漂洗液對(duì)凝膠強(qiáng)度影響順序?yàn)椋篠C＞NaHCO3＞NaClO＞CaCl2＞NaCl。其中SC對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響最大，因此我們選用SC溶液作為白姑魚糜漂洗工藝的漂洗液。

2.2 漂洗工藝對(duì)魚糜品質(zhì)的影響

2.2.1 漂洗液濃度對(duì)魚糜品質(zhì)的影響

實(shí)驗(yàn)考察了不同濃度SC漂洗液對(duì)白姑魚魚糜凝膠強(qiáng)度的影響，結(jié)果見表1。由表1可知，隨著漂洗液濃度的增加，凝膠強(qiáng)度先增大后減小，當(dāng)SC濃度為1.0 mg/mL時(shí)，凝膠強(qiáng)度最大。SC濃度的增大，凝膠強(qiáng)度反而下降，可能是由于過多SC使得漂洗液堿性過大，而影響了魚糜內(nèi)源谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的作用（最適pH 7.5），因此可選擇1.0 mg/mL作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的漂洗液濃度。

圖1 不同漂洗液對(duì)魚糜凝膠強(qiáng)度的影響Fig.1 The effects of different wash liquid to gel strengthen of surimi

表1 SC濃度對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響Tab.1 The effects of SC concentration to gel strengthen

2.2.2 漂洗溫度對(duì)魚糜品質(zhì)的影響

適宜漂洗溫度有利于水溶性蛋白的溶出，使魚糜中肌動(dòng)球蛋白的含量相對(duì)提高，增大魚糜的凝膠強(qiáng)度。但是溫度過高又會(huì)引起肌動(dòng)球蛋白的三、四級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，降低其凝膠強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)考察了不同漂洗溫度對(duì)魚糜凝膠強(qiáng)度的影響，結(jié)果見表2。

表2 漂洗溫度對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響Tab.2 The effects of wash temperture to gel strengthen

由表2可知，隨著漂洗溫度的升高，魚糜的凝膠強(qiáng)度先增加后減小，當(dāng)漂洗溫度為10℃時(shí)，凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大值。因此可選擇溫度10℃作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的漂洗溫度。

2.2.3 漂洗時(shí)間對(duì)魚糜品質(zhì)的影響

漂洗時(shí)間的增加會(huì)降低魚糜的離子強(qiáng)度，使肌原纖維蛋白變得可溶。但過長時(shí)間漂洗會(huì)造成肌原纖維蛋白的損失，影響其凝膠強(qiáng)度[9]。

表3 漂洗時(shí)間對(duì)魚糜凝膠強(qiáng)度的影響Tab.3 The epkects of wash time to gel strengthen of surimi

表3結(jié)果顯示，隨著漂洗時(shí)間的延長，魚糜的凝膠強(qiáng)度先增大后減小。當(dāng)漂洗12 min，其魚糜的凝膠強(qiáng)度最高，故選擇漂洗時(shí)間為12 min。

2.2.4 漂洗工藝條件的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按L9(34)正交設(shè)計(jì)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4，并進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表5。由極差分析表4以及表5的方差分析可知，影響提取效果最大的因素是A（漂洗液濃度），然后依次是C（漂洗時(shí)間）和B（漂洗溫度）。在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的范圍內(nèi)，最佳方案為A2B1C3，即1.0 mg/mL SC漂洗液，漂洗溫度8℃，漂洗12 min。

在以上得到的優(yōu)化工藝參數(shù)條件下，重復(fù)多次，結(jié)果凝膠強(qiáng)度為（282.54±1.64）g·cm，高于表4中任一試驗(yàn)組合，證明了正交實(shí)驗(yàn)法得到的優(yōu)化工藝參數(shù)的可靠性，具有一定的實(shí)用價(jià)值。因此這個(gè)步驟確定為關(guān)鍵控制點(diǎn)CCP1，并應(yīng)用到以后的實(shí)驗(yàn)中。

表4 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Tab.4 The devise and results of orthogonal test

表5 凝膠強(qiáng)度的方差分析Tab.5 The variance analysis of gel strengthen

2.2.5 單一凝膠增強(qiáng)劑效果的比較

研究表明，添加凝膠增強(qiáng)劑是提高魚糜凝膠強(qiáng)度的方法之一，并且與凝膠增強(qiáng)劑的種類和用量關(guān)系密切相關(guān)。因此，本研究在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的選擇非酶型凝膠增強(qiáng)劑（GRA1），并與傳統(tǒng)的雞蛋白、馬鈴薯淀粉和TG酶的凝膠增強(qiáng)效果進(jìn)行比較。單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)了不同含量的4種凝膠增強(qiáng)劑，分別與抗凍劑（4%海藻糖和4%乳酸鈉）進(jìn)行攪拌后成型后，以凝膠強(qiáng)度為指標(biāo)，對(duì)凝膠增強(qiáng)劑的效果進(jìn)行對(duì)比分析。

圖2～5的結(jié)果表明，添加不同含量的4種添加劑與配料制備的白姑魚魚糜凝膠特性比對(duì)照組均有較大程度的提高，且隨著添加量的增加，魚糜凝膠的凝膠強(qiáng)度逐漸增加，兩者表現(xiàn)出一定的正相關(guān)性。其中TG酶對(duì)白姑魚魚糜凝膠強(qiáng)度的增強(qiáng)效果最好，尤其是添加0.3%含量的TG酶后，魚糜的凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)到851.22 g·cm，是對(duì)照組282.54 g·cm的3倍，但是使用TG酶的生產(chǎn)成本高，不可能在工業(yè)化生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。其次是GRA1，當(dāng)其添加量為0.3%時(shí)，也使魚糜的凝膠強(qiáng)度提高到540.71 g·cm，效果顯著。

圖2 添加不同含量GRA1的白姑魚魚糜的凝膠特性Fig.2 The gel characters of different quantity of GRAI in surimi of A.argentatus

圖3 添加不同含量TG酶的白姑魚魚糜的凝膠特性Fig.3 The gel characters of different quantity of TG in surimi of A.argentatus

圖4 添加不同含量雞蛋白的白姑魚魚糜的凝膠特性Fig.4 The gel characters of different quantity of chiken protein in surimi of A.argentatus

圖5 添加不同馬鈴薯淀粉的白姑魚魚糜的凝膠特性Fig.5 The gel characters of different quantity of potato starch in surimi of A.argentatus

研究表明，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(TG)的生物活性主要表現(xiàn)在通過催化谷氨酰胺的酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，促進(jìn)蛋白質(zhì)(或多肽)之間發(fā)生共價(jià)交聯(lián)，或使蛋白質(zhì)分子脫酰胺，進(jìn)而改變魚糜制品的凝膠特性[10]。雞蛋白能夠改善魚糜的凝膠特性，這可能與雞蛋白中含有多種蛋白酶抑制劑(如胰蛋白酶抑制劑)，并且雞蛋白自身也可以形成凝膠，因而添加雞蛋白能改善白姑魚魚糜凝膠的品質(zhì)[11]。

YONGSAWATDIGUL等[12]的研究中也發(fā)現(xiàn)，添加蛋白以后，產(chǎn)品的凝膠破斷強(qiáng)度可以提高2倍以上。此外，在本研究中發(fā)現(xiàn)，雞蛋白的添加量不宜過多，否則會(huì)降低魚糜凝膠的品質(zhì)。添加馬鈴薯淀粉能夠改善白姑魚魚糜凝膠的品質(zhì)。其原因主要在于添加的淀粉在加熱時(shí)，能夠吸水溶脹形成凝膠，淀粉凝膠填充于蛋白質(zhì)凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，使得魚糜凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，從而改善了魚糜凝膠的品質(zhì)[13]。而新型添加劑GRA1起作用的原因是其含有一種快速氧化劑，通過氮二硫鍵的還原使蛋白質(zhì)間的硫氫基（-SH）中氫原子還原，而轉(zhuǎn)化為大量分子間的二硫鍵（-S-S），從而使蛋白質(zhì)分子結(jié)合力強(qiáng)，形成大分子網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量增多，從而使魚糜的凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)。

2.2.6 復(fù)合凝膠增強(qiáng)劑條件優(yōu)化

一般來說，一種凝膠增強(qiáng)劑的作用是有限的，如果能將幾種增強(qiáng)劑按一定配比結(jié)合，發(fā)揮它們的協(xié)同作用，可以更有效地提高冷凍魚糜的品質(zhì)。工藝改進(jìn)上考慮將新型添加劑GRA1與雞蛋白、馬鈴薯淀粉復(fù)合作為復(fù)合凝膠增強(qiáng)劑，既能達(dá)到效果，又能降低成本。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從添加劑成本控制的角度出發(fā)，選擇雞蛋白添加量、GRA1添加量、馬鈴薯淀粉添加量為因素，以魚糜的凝膠強(qiáng)度作為指標(biāo)。采用L9（34）正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

由極差分析表6以及表7的方差分析可知，影響魚糜的凝膠強(qiáng)度最大的因素是B（GRA1添加量），然后依次是A（雞蛋白添加量）和C（馬鈴薯淀粉添加量）。在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的范圍內(nèi)，最佳方案為A3B3C2，即雞蛋白添加量2%，GRA1添加量0.2%，馬鈴薯淀粉添加量3%。

表6 復(fù)合凝膠增強(qiáng)劑復(fù)配正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.6 The result of orthogonal test of compound gel-strengthen formula

在以上得到的優(yōu)化工藝參數(shù)條件下，重復(fù)多次，白姑魚魚糜的凝膠強(qiáng)度平均值為855.43 g·cm，高于表6中任一試驗(yàn)組合，超過單獨(dú)添加0.30%TG酶達(dá)到凝膠強(qiáng)度的851.22 g·cm。證明了正交實(shí)驗(yàn)法得到的優(yōu)化工藝參數(shù)的可靠性，具有一定的實(shí)用價(jià)值。說明使用該組添加劑完全可以替代TG酶作為小規(guī)格白姑魚魚糜生產(chǎn)過程中的凝膠增強(qiáng)劑，大大降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品性能。

表7 方差分析表Tab.7 The analysis of variance

3 結(jié)論

綜合以上結(jié)果，新工藝CCP1漂洗工藝定為：1.0 mg/mL檸檬酸鈉濃度，漂洗溫度8℃，漂洗時(shí)間12 min。在CCP2凝膠增強(qiáng)劑使用上，工藝選擇用2.0%雞蛋白，0.2%GRA1以及馬鈴薯淀粉添加量3%作為復(fù)合凝膠增強(qiáng)劑，并與抗凍劑（4%海藻糖和4%乳酸鈉）進(jìn)行攪拌后成型。在該工藝條件下，小白姑魚魚魚糜凝膠強(qiáng)度G1為855.43 g·cm，為傳統(tǒng)工藝的4倍以上，比單獨(dú)使用TG酶作為添加劑成本上節(jié)約90%以上，此工藝值得大范圍推廣。

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