不同電荷多糖添加物對鰱魚魚糜凝膠結構的影響

鄧海萍 陳 奇 李向紅 劉永樂

DENG Hai－ping 1，2 CHEN Qi 1，2 LI Xiang－h(huán)ong 1，2 LIU Yong－le 1，2

俞 健1，2 王發(fā)祥1，2 王建輝1，2

YU Jian 1，2 WANG Fa－xiang 1，2 WANG Jian－h(huán)ui 1，2

（1.長沙理工大學化學與生物工程學院食品科學與工程省級重點學科，湖南 長沙 410114；2.湖南省水生資源食品加工工程技術研究中心，湖南 長沙 410114）

（1.Procincial Key Discipline of Food Science and Engineering，School of Chemical and Biological Engineering，Changsha University of Science ＆ Technology，Changsha，Hunan 410114，China；2.Aquatic Food Processing Engineering Research Center of Hunan Province，Changsha，Hunan 410114，China）

魚糜制品是指經(jīng)過采肉、漂洗、擂潰、斬拌、加熱、成型等工藝制作而成的各種凝膠狀制品的總稱［1］。此類制品具有蛋白質(zhì)含量高、原料來源豐富、食用健康方便等優(yōu)點［2，3］。目前，在全球魚糜制品的生產(chǎn)中，中國是最大的生產(chǎn)國，年產(chǎn)量達到90萬t；其次是日本和韓國，魚糜產(chǎn)量分別為57，20萬t［4］。

從20世紀80年代開始，傳統(tǒng)的魚糜制品都是以海魚為生產(chǎn)原料，近幾年來，在高品質(zhì)海水魚產(chǎn)量減少、海水魚糜品質(zhì)下降的情況下，以白鰱魚為代表的淡水魚糜迅速發(fā)展起來。中國淡水魚資源豐富，擁有鰱魚、鳙魚、草魚、青魚四大家魚品種。利用低價高產(chǎn)的淡水魚原料進行加工，可以生產(chǎn)出具有高品質(zhì)的魚糜制品，滿足市場需求。淡水魚與海水魚肌肉組成相似，且不同的魚種具有不同的凝膠特性。與海水魚糜相比，淡水魚糜的高品質(zhì)主要體現(xiàn)在彈性和白度上，尤其是白度比絕大多數(shù)海水魚糜要高。但淡水魚的凝膠性質(zhì)不及海水魚，在加工過程中，往往需要添加淀粉、非肌肉蛋白、水溶性膠體等來改善凝膠特性［5］。多糖類物質(zhì)由于含有大量的極性基團，對于水分子具有較大的親合力，而分子量大、分支程度高的多糖類在水中溶解度低，正是這種特殊的溶解性能，使得多糖化合物的水溶液具有較大的黏度甚至形成凝膠。帶電荷的多糖由于分子間的相互斥力，其膠狀溶液具有相當高的穩(wěn)定性。但不帶電荷的直鏈多糖由于形成膠體溶液后分子間通過氫鍵相互結合，隨著時間的延長會在重力作用下形成沉淀或結晶［6］。當加入魚糜中時，帶電荷的多糖與魚蛋白更能形成穩(wěn)定的凝膠結構。目前已有很多關于魚糜添加物的報道［2］，但迄今尚未有不同電荷多糖添加物對魚糜凝膠結構影響的研究報道。

本研究擬以白鰱魚為原料，比較帶正電荷的殼聚糖、帶負電荷的卡拉膠和不帶電荷的葡聚糖3種天然大分子多糖添加物對鰱魚魚糜凝膠結構的影響，以期為今后制備高品質(zhì)的鰱魚魚糜制品提供可行性依據(jù)及必要性支持。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮白鰱魚：購自長沙高云小區(qū)農(nóng)貿(mào)市場；

葡聚糖、殼聚糖：國藥集團化學試劑有限公司；

卡拉膠：阿拉丁試劑（上海）有限公司；

食鹽：湖南湘衡鹽化有限責任公司。

1.2 主要儀器與設備

質(zhì)構儀：TA.XT.plus型，英國Stable Mico System Corp公司；

測色色差計：WSC－S型，上海儀電物理光學儀器有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH－4型，常州澳華儀器有限公司；

低速臺式大容量多管離心機：TDL－36C型，上海安亭科學儀器廠；

料理機：JYL－C012型，九陽股份有限公司；

均質(zhì)機：T10型，德國IKA公司；

實驗室p H計：FE20型，梅特勒—托利多儀器有限公司；

掃描式電子顯微鏡：JSM－6360LV型，日本電子公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 魚糜的制備

新鮮鰱魚→去頭、鱗、內(nèi)臟→冰水清洗→采肉→漂洗［7］→脫水（3 000 r／min，4 min）→斬拌→攪拌→成型→加熱凝膠（35℃／60 min，90℃／30 min）→冷卻→4℃冷藏過夜→備測樣品

攪拌工藝要點：分別加入0.2%，0.4%，0.6%，0.8%的多糖（卡拉膠、葡聚糖或殼聚糖，以魚糜質(zhì)量計）和3.0%的食鹽，低溫攪拌10 min，溫度不可高于10℃。

1.3.2 魚糜的TPA全質(zhì)構分析 在室溫下用質(zhì)構儀的TPA（texture profile analysis）模型分析凝膠樣品的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性指標。用不銹鋼P／36R圓柱形探頭對樣品進行二次連續(xù)擠壓，測定條件：測前速度3 mm／s、測試速率1 mm／s、測后速率3 mm／s、下壓距離4 mm，兩次壓縮之間的停留時間5 s，每個樣品測3次，結果取平均值［8］。

1.3.3 魚糜凝膠強度的測定 使用P／0.5探頭，在室溫下用質(zhì)構儀進行破斷測試，具體測試參數(shù)：測前速度1.5 mm／s、測中速度1.0 mm／s、測后速度1.0 mm／s、變形4 mm、感應力5 g。其中破斷力（g）反映凝膠的硬度，凹陷深度（破斷距離，cm）反映凝膠的彈性，凝膠強度（g·cm）為二者的乘積，每個樣品測3次，結果取平均值［9］。

1.3.4 白度的測定 在室溫下將樣品切成5 mm厚的薄片，用WSC－S測色色差計測定樣品色度，儀器采用標準白板校正。每組樣品切5片，每片測5次，取25次平均值。其中，L＊表示樣品亮度；a＊正值表示樣品偏紅，負值表示樣品偏綠；b＊正值表示樣品偏黃，負值表示偏藍。白度值W（whiteness）的［10］計算公式：

1.3.5 p H的測定 稱取樣品5 g，加入50 m L（固液比1∶10（m∶V））雙蒸水［11］，均質(zhì)1 min（轉速1×104r／min）后，立即測定樣品的p H值，每個樣品做3次平行，結果取平均值。

1.3.6 持水性能的測定 將魚糜制品切成厚2 mm×2 mm的小塊并稱重［12］，用濾紙包裹后裝入離心管中，用離心法測定其持水性，離心參數(shù)：轉速8 000 r／min，時間10 min，去掉濾紙，立即將樣品稱重，每組試驗重復3次，結果取平均值。失水率可按式（2）計算：

式中：

W——失水率，%；

Wf——魚糜切片質(zhì)量，g；

Wi——離心后魚糜切片質(zhì)量，g。

1.3.7 掃描電鏡觀察 以凝膠強度和硬度為指標，根據(jù)以上試驗結果，選取0.6%卡拉膠組、0.8%卡拉膠組、0.8%殼聚糖組和0.4%葡聚糖組進行掃描電鏡觀察，以空白組做對比，按照文獻［13］的方法制備待測樣品。

2 結果與分析

2.1 多糖種類和添加量對鰱魚糜凝膠質(zhì)構的影響

TPA是評價魚糜品質(zhì)的一個重要指標。由表1可知，3種多糖添加到魚糜中后均能在一定程度上改善魚糜的凝膠結構?？ɡz的添加使鰱魚糜凝膠的硬度相對于空白組提高了16%～20%，優(yōu)于殼聚糖試驗組（6%～23%）和葡聚糖試驗組（2%～22%）。且3種多糖均能明顯提高魚糜的膠黏性和咀嚼性，這表明多糖的加入使得魚糜在發(fā)生相同形變時所產(chǎn)生的應力增大，并保持魚糜凝膠結構的緊密連接，口感得以改善。但多糖對魚糜彈性無明顯影響，這與于海濤等［14］的研究結果一致。

表1 電荷多糖對鰱魚糜凝膠TPA的影響Table 1 Effects of different change polysaccharide on TPA of silver carp surimi gel

2.2 多糖種類和添加量對魚糜凝膠強度的影響

圖1 多糖種類和添加量對鰱魚糜凝膠強度的影響Figure 1 Effects of polysaccharide kinds and addition amount on gel strength of silver carp surimi gel

凝膠強度是評價魚糜品質(zhì)的另一重要指標。由圖1可知，隨著多糖添加量的增大，凝膠強度均有增加。這主要是因為多糖是高分子長鏈聚合物，主要通過以下兩個方面來改善魚糜的凝膠強度：① 多糖自身能形成強大的網(wǎng)絡結構，和魚糜肌原纖維蛋白形成的網(wǎng)絡交織，提高魚糜的凝膠強度；② 其親水性，將水分子鎖在網(wǎng)絡里，從而提高魚糜凝膠的強度［15］。魚 糜 蛋 白 質(zhì) 分 子 中 游 離 賴 氨 酸 的 α—NH2或ζ—NH2與殼聚糖還原性末端發(fā)生接枝反應，形成了糖蛋白，增加了蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量，引起蛋白結構無序性的增加，形成更加致密的空間網(wǎng)狀結構［16］；同時殼聚糖分子與魚糜蛋白之間會形成氫鍵，從而提高了魚糜的凝膠強度［17］?？ɡz屬于陰離子多糖，在低溫凝膠化的過程中，可與魚糜蛋白相互作用形成蛋白─多糖復合物，卡拉膠相互纏結形成凝膠，強化了由于肌球蛋白受熱變性伸展交聯(lián)形成的凝膠網(wǎng)狀結構，因而提高了魚糜凝膠強度［18］。葡聚糖能溶于鹽水，當加入到含有一定量食鹽的魚糜中時，葡聚糖吸水膨脹，在一定程度上擠壓了魚糜蛋白形成的連續(xù)基質(zhì)，使魚糜網(wǎng)狀結構變得致密，從而提高了凝膠強度。經(jīng)過分析可知，0.8%的殼聚糖和0.8%的卡拉膠分別使凝膠強度增加了16.12%和22.37%，0.4%葡聚糖可使凝膠強度增加12.15%。因此，卡拉膠較另外兩種多糖能更有效地提高魚糜凝膠強度。

2.3 多糖種類和添加量對魚糜白度的影響

由圖2可知，添加殼聚糖和卡拉膠后，魚糜凝膠的白度值與空白對照組相近。葡聚糖試驗組隨著添加量的增加，白度值略有增大，可能是由于葡聚糖吸水膨脹使得凝膠透明，增大了白度值。

圖2 多糖種類和添加量對鰱魚糜白度的影響Figure 2 Effects of polysaccharide kinds and addition amount on the whiteness of silver carp surimi gel

2.4 多糖種類和添加量對魚糜p H值的影響

肌原纖維蛋白是形成魚糜凝膠的重要物質(zhì)，而p H值對其穩(wěn)定性有重要的影響。肌原纖維蛋白能夠在p H值7.00左右以比較穩(wěn)定的形式存在，進而形成良好的凝膠［19］。已有研究［20］表明，魚糜形成良好凝膠的最適p H值范圍為6.5～7.5。多糖添加量對魚糜p H值的影響見圖3，各組魚糜凝膠的p H值在7.35～7.55內(nèi)，能形成良好的凝膠。

2.5 多糖種類和添加量對魚糜持水性的影響

圖3 多糖種類和添加量對鰱魚p H的影響Figure 3 Effects of polysaccharide kinds and addition amount on the p H of silver carp surimi gel

持水性用于表征蛋白質(zhì)結合水的能力，對于魚糜凝膠制品的加工特性、產(chǎn)量及成本起著重要作用。凝膠失水率與持水性成負相關，失水率越小，凝膠持水性能越好。同時還與凝膠的結構有關，形成的凝膠越致密、均勻其失水率越低［21］。

由圖4可知，3種多糖的添加均可使魚糜凝膠離心出的水分明顯減少，這表明多糖的加入提高了魚糜凝膠的持水性，說明3種多糖均能與魚糜凝膠形成緊致的網(wǎng)絡結構，鎖住分子之間的水分。當加入0.8%的殼聚糖、0.2%的葡聚糖或0.8%的卡拉膠時，持水性達到最大。當葡聚糖添加量超過0.4%后，持水性能開始降低，可能是隨著葡聚糖的繼續(xù)添加，引起了蛋白質(zhì)分子的聚集，致使魚糜凝膠持水能力下降。

圖4 多糖種類和添加量對魚糜凝膠失水率的影響Figure 4 Effects of polysaccharide kinds and addition amount on the water loss rate of surimi gel

2.6 多糖對魚糜凝膠微觀結構的影響

圖5 多糖對鰱魚糜凝膠微觀結構的影響（2 000倍）Figure 5 Effects of polysaccharide on the micro－structure of silver surimi gel

由圖5可知，空白對照組表面凹凸不平，有很多大小不一的孔洞，且韌性差易斷裂。0.6%的卡拉膠組和0.8%的殼聚糖組結構較對照組緊密，但是表面不平整，有裂縫斷層，且細孔較多。0.8%的卡拉膠組多糖與魚糜混合交聯(lián)，形成緊密的網(wǎng)絡結構，樣品表面較光滑，孔洞少。0.4%的葡聚糖組由于葡聚糖形成的凝膠結構膨脹擠壓魚糜形成褶皺狀，結構較緊密，但是表面不平整，且有葡聚糖凝膠碎片。上述結果表明與空白對照組相比，添加卡拉膠、殼聚糖、葡聚糖的樣品均形成了緊密的網(wǎng)絡結構，也就是說這幾種多糖形成的凝膠網(wǎng)狀結構加強了鰱魚糜形成的網(wǎng)絡結構，使得其凝膠強度、持水性等也顯著提高。

3 結論

（1）3種多糖均能與魚糜形成緊密網(wǎng)絡結構，提高魚糜的硬度和凝膠強度；卡拉膠的添加使鰱魚糜凝膠的硬度提高了16%～20%，殼聚糖試驗組硬度提高了6%～23%，葡聚糖試驗組硬度提高了2%～22%。

（2）卡拉膠較殼聚糖、葡聚糖在改善魚糜結構方面表現(xiàn)出更好的效果，魚糜的硬度、凝膠強度、持水性能均優(yōu)于另外兩種多糖。掃描電鏡結果從微觀結構進一步說明，卡拉膠較殼聚糖和葡聚糖更能與魚糜凝膠形成孔洞少、表面平整的緊密網(wǎng)絡結構。

（3）通過研究3種帶不同電荷大分子多糖添加物對鰱魚糜凝膠結構的影響，給后期的應用研究提供了一定的理論依據(jù)，其應用前景廣闊。

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