大豆蛋白和魚(yú)肉復(fù)合擠壓過(guò)程中水分狀態(tài)變化研究

趙貴興,張 光，畢偉偉，王 凈，楊春華，孫冰玉，劉琳琳，石彥國(guó)，范洪臣，陳 霞，劉麗君，劉昊飛，李進(jìn)榮，趙春杰

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，哈爾濱150076； 2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 大豆研究所，哈爾濱150086；3.長(zhǎng)春大成集團(tuán)，長(zhǎng)春130062)

大豆蛋白和魚(yú)肉復(fù)合擠壓過(guò)程中水分狀態(tài)變化研究

趙貴興1,2,張 光1，畢偉偉2，王 凈1，楊春華1，孫冰玉1，劉琳琳1，石彥國(guó)1，范洪臣1，陳 霞2，劉麗君2，劉昊飛2，李進(jìn)榮2，趙春杰3

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，哈爾濱150076； 2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 大豆研究所，哈爾濱150086；3.長(zhǎng)春大成集團(tuán)，長(zhǎng)春130062)

大豆蛋白含有豐富的氨基酸，同時(shí)魚(yú)肉的脂肪比較豐富，魚(yú)糜相關(guān)制品在我國(guó)的開(kāi)發(fā)存在很大的發(fā)展空間。以大豆蛋白和魚(yú)糜為原料，采用雙螺桿擠壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行復(fù)合擠壓組織化，研制出一種新型的復(fù)合蛋白產(chǎn)品。利用低場(chǎng)核磁共振分析測(cè)得不同加工工藝條件下的復(fù)合蛋白產(chǎn)品自由水與結(jié)合水的相對(duì)變化情況，并對(duì)其變化規(guī)律進(jìn)行分析。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品和原料的常規(guī)理化指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)與比較。結(jié)果表明：新型復(fù)合蛋白產(chǎn)品的保水性較好，自由水與結(jié)合水含量相對(duì)合理，蛋白質(zhì)含量與脂肪含量等理化指標(biāo)符合健康食品的標(biāo)準(zhǔn)。

大豆蛋白；魚(yú)肉；雙螺桿復(fù)合擠壓；復(fù)合蛋白產(chǎn)品

淡水魚(yú)的肉具有低脂、高蛋白質(zhì)含量等優(yōu)良性質(zhì)，近年來(lái)深受注重健康人士的喜愛(ài)，而且養(yǎng)殖成本低，養(yǎng)殖的技術(shù)難度也不高，淡水魚(yú)的養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛[1-5]。大豆蛋白屬于植物類(lèi)蛋白質(zhì)，其蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)蛋類(lèi)、奶類(lèi)、米、面類(lèi)食品[6-10]。本實(shí)驗(yàn)的目的是將低值魚(yú)肉糜與大豆蛋白相混合，利用復(fù)合擠壓技術(shù)對(duì)其進(jìn)行組織化深加工，制成新型復(fù)合蛋白產(chǎn)品。對(duì)不同擠壓條件下的產(chǎn)品不同水分狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)分析，使加工出的產(chǎn)品所含的蛋白質(zhì)含量高、水分含量低、脂肪含量適中，為今后的魚(yú)糜制品的進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

新鮮鯉魚(yú)，市售；低溫豆粕粉、大豆分離蛋白(分散型)、大豆分離蛋白(凝膠型)，哈高科大豆食品有限責(zé)任公司；氫氧化鈉、硫酸鉀、硫酸銅、濃硫酸、鹽酸、硼酸、濃鹽酸、甲基紅、甲基藍(lán)、無(wú)水乙醚、丙酮，均為分析純；胃蛋白酶，生物試劑。

1.1.2 儀器與設(shè)備

DSE-25型雙螺桿擠壓機(jī)，德國(guó)布拉本德儀器公司；C21-SDHCB9E17電磁爐；YB-2000型高速多功能粉碎機(jī)；DS-1高速組織搗碎機(jī)；HH-S4ZK4型恒溫水浴鍋；DHG-9240A型鼓風(fēng)干燥箱；KDN-16型消化爐，新諾儀器有限公司；KDN-F凱氏定氮儀，上海纖檢儀器有限公司；MesoMR型低場(chǎng)核磁共振分析儀，上海紐邁科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 魚(yú)糜的制作方法

市售新鮮鯉魚(yú)→去鱗水洗→采肉(去頭、腹、刺、皮等雜質(zhì)) →脫水→搗碎→生魚(yú)糜→蒸煮(用自制肉湯煮魚(yú)，加入新鮮姜片)→烹飪(加調(diào)味料)→熟魚(yú)糜。

1.2.2 魚(yú)糜腥味的處理方法

去除魚(yú)腥線(xiàn)，漂洗和搗碎，腌制。

1.2.3 擠壓工藝及操作要點(diǎn)

1.2.3.1 擠壓工藝

原料的預(yù)處理→混合→一次粉碎→調(diào)節(jié)水分→再次粉碎→雙螺桿擠壓→復(fù)合蛋白產(chǎn)品。

1.2.3.2 擠壓操作要點(diǎn)

(1)原料的預(yù)處理：將新鮮鯉魚(yú)進(jìn)行一系列的清洗、去皮、去刺、去腥等前期操作，直至準(zhǔn)備成可直接進(jìn)行擠壓操作的熟魚(yú)糜，用組織搗碎機(jī)將實(shí)驗(yàn)所用的熟魚(yú)糜搗碎成均勻的肉泥狀，備用。

(2)混合：將按比例稱(chēng)好的熟魚(yú)糜與大豆蛋白進(jìn)行混合，用手將魚(yú)糜盡量撕開(kāi)，使其均勻地分布在大豆蛋白中，盡量避免大塊魚(yú)糜的出現(xiàn)并再次挑出混合物中的魚(yú)刺以及其他雜質(zhì)。

(3)一次粉碎：將混合后的物料放入多功能粉碎機(jī)內(nèi)，進(jìn)行8～10次的粉碎操作，每次5 s，使混合物呈均勻的粉末狀態(tài)。

(4)對(duì)混合物進(jìn)行含水率的測(cè)定，通過(guò)計(jì)算向其中加入適量的水，根據(jù)每組實(shí)驗(yàn)中對(duì)含水率要求的不同，依次調(diào)節(jié)混合物料中的含水率。

(5)進(jìn)行含水率調(diào)節(jié)后的混合物中內(nèi)部含水率可能會(huì)分布不均勻，從而導(dǎo)致混合物結(jié)塊現(xiàn)象的發(fā)生，因此需要再次粉碎來(lái)進(jìn)行均勻處理(用多功能粉碎機(jī)再次進(jìn)行3～5次均勻粉碎，每次5 s，使混合物粉末盡可能達(dá)到內(nèi)部水分分布均勻)。分別裝入食品密封袋內(nèi)，并用記號(hào)筆將其編號(hào)，進(jìn)行雙螺桿擠壓組織化制備復(fù)合蛋白產(chǎn)品。

1.2.4 擠壓產(chǎn)品低場(chǎng)核磁共振分析

利用低場(chǎng)核磁共振儀對(duì)擠壓產(chǎn)品進(jìn)行分析。將樣品垂直于擠出方向取長(zhǎng)度為4 cm、寬度為4 cm、厚度為1～2 mm的薄片，將其垂直于試管壁放入試管中，再將其放入永久磁場(chǎng)中心位置的射頻線(xiàn)圈的中心，測(cè)量樣品的自旋-自旋弛豫時(shí)間T。儀器的參數(shù)設(shè)置為：采樣點(diǎn)數(shù)21 150,采樣頻率250.00 kHz，間隔時(shí)間600 ms，累加次數(shù)64，本實(shí)驗(yàn)中每個(gè)梯度的樣品平行測(cè)定4次。

1.2.5 理化指標(biāo)的測(cè)定

蛋白質(zhì)的測(cè)定：參照GB 5009.5—2010測(cè)定；脂肪的測(cè)定：參照GB/T 5009.6—2008測(cè)定；水分的測(cè)定：參照GB/T 5009.3—2010測(cè)定；灰分的測(cè)定：參照GB 5009.4—2010測(cè)定。

1.2.6 產(chǎn)品體外消化率的測(cè)定[11]

稱(chēng)取適量產(chǎn)品，放入三角瓶(200 mL)中，向其中加入經(jīng)45℃預(yù)熱的 0.2%胃蛋白酶鹽酸溶液(取2 g胃蛋白酶溶解于1 L 0.075 mol/L鹽酸中) 150 mL，蓋好密封蓋，恒溫水浴振蕩搖床45℃消化16 h，然后用濾紙過(guò)濾，濾紙上未消化的殘留物用丙酮沖洗，將濾紙上殘留物連同濾紙轉(zhuǎn)入消化試管中，按照蛋白質(zhì)的測(cè)定方法，測(cè)定試樣消化后殘留物中蛋白質(zhì)含量。根據(jù)以下公式計(jì)算體外胃蛋白酶消化率：

消化率=(A-B)/A×100%

式中：A為試樣中蛋白質(zhì)總質(zhì)量；B為消化后殘留物中蛋白質(zhì)質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 低場(chǎng)核磁共振分析水分狀態(tài)

低場(chǎng)核磁共振水分分析圖譜如圖1所示。

由圖1可以看出，擠壓產(chǎn)品的T2圖譜可以分析出產(chǎn)品在1～1 000 ms弛豫時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了4個(gè)峰。查閱相關(guān)資料可知，第1個(gè)出現(xiàn)的峰代表了產(chǎn)品中的結(jié)合水T21；第2個(gè)峰與第3個(gè)峰代表了產(chǎn)品中不易流動(dòng)水T22；第4個(gè)峰代表了產(chǎn)品中的自由水T23。其中T21為0.1～1 ms，T22為1～100 ms，T23在大于100 ms的范圍內(nèi)。峰的面積百分比記為各組分水分的百分含量，分別記為P21、P22、P23，分別代表結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水。

圖1 低場(chǎng)核磁共振水分分析圖譜

2.1.1 物料含水率對(duì)產(chǎn)品水分狀態(tài)的影響(見(jiàn)表1)

表1 不同物料含水率條件下產(chǎn)品水分含量 %

注：不同字母代表差異顯著(p<0.05)。下同。

由表1分析可知，在其他條件保持不變的條件下，當(dāng)物料含水率低于26%時(shí)，影響不是很顯著。在物料含水率由26%增加到28%時(shí)，P21顯著增加，P23顯著下降；在物料含水率由30%增加到34%時(shí)，P21、P22顯著下降，P23顯著增加。當(dāng)物料含水率達(dá)到30%時(shí)，產(chǎn)品中的自由水部分被除去，從而導(dǎo)致產(chǎn)品中不易流動(dòng)水含量顯著增加，結(jié)合水相對(duì)含量也增加了。當(dāng)物料含水率增加到34%時(shí)，物料有些在擠壓?？字羞€來(lái)不及被擠壓就被分離出去，自由水被除去的相對(duì)少了一些，自由水較30%含水率時(shí)含量顯著增加，結(jié)合水和不易流動(dòng)水含量顯著減少。

2.1.2 四區(qū)溫度對(duì)產(chǎn)品水分狀態(tài)的影響(見(jiàn)表2)

表2 不同四區(qū)溫度條件下產(chǎn)品水分含量

由表2分析可知，在其他條件保持不變的條件下，改變四區(qū)溫度，依次為115、125、135、145、155℃，當(dāng)四區(qū)溫度從115℃升高到125℃時(shí)，自由水的弛豫時(shí)間變短，峰面積也隨之變?。划?dāng)四區(qū)溫度從125℃升高到155℃時(shí)，自由水的弛豫時(shí)間逐漸變長(zhǎng)，尤其在155℃時(shí)達(dá)到最長(zhǎng)，峰面積達(dá)到最大值。相比之下，145℃時(shí)，樣品的自由水含量較小，而結(jié)合水含量比較好，樣品的保水性比較適中。

2.1.3 喂料速度對(duì)產(chǎn)品水分狀態(tài)的影響(見(jiàn)表3)

表3 不同喂料速度條件下產(chǎn)品水分含量

由表3分析可知，在其他條件相同的條件下，喂料速度依次為30、35、40、45、50 r/min，隨著喂料速度由30 r/min增加到40 r/min時(shí)，自由水的弛豫時(shí)間逐漸變短，自由水的峰面積也逐漸減小。但當(dāng)喂料速度由40 r/min增加到50 r/min時(shí)，結(jié)合水的弛豫時(shí)間變短，而自由水的含量增加不是很明顯。當(dāng)喂料速度過(guò)快時(shí)，在模孔內(nèi)的物料雖然得到擠壓，但此時(shí)物料較多，物料的分散程度不是很明顯，在?？變?nèi)還未被擠壓就大量聚集，物料出現(xiàn)一定的焦化現(xiàn)象。因此，在35 r/min時(shí)，樣品的自由水含量較小，結(jié)合水含量相對(duì)較小，保水性適中。

2.1.4 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)產(chǎn)品水分狀態(tài)的影響(見(jiàn)表4)

表4 不同螺桿轉(zhuǎn)速條件下產(chǎn)品水分含量

由表4分析可知，在其他條件相同的條件下，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速由170 r/min增加到175 r/min時(shí)，自由水的弛豫時(shí)間變短，自由水的峰面積減?。划?dāng)螺桿轉(zhuǎn)速由175 r/min增加到190 r/min時(shí)，自由水的弛豫時(shí)間變長(zhǎng)，其峰面積也隨之增加。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速超過(guò)175 r/min時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，進(jìn)入到四區(qū)的物料沒(méi)有來(lái)得及被擠壓充分，就被推到下一級(jí)的模孔中，導(dǎo)致擠壓成品的自由水含量有所增加，但增加的不顯著。在螺桿轉(zhuǎn)速由170 r/min增加到180 r/min時(shí)，物料達(dá)到適宜的螺桿轉(zhuǎn)速，物料被擠壓完全，大豆蛋白與魚(yú)糜結(jié)合得相對(duì)充分，在模孔內(nèi)充分混合，使其結(jié)合水分含量、保水性較好。

2.2 實(shí)驗(yàn)原料的理化指標(biāo)測(cè)定(見(jiàn)表5)

表5 原料魚(yú)肉和大豆蛋白的理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果 %

由表5可以看出，本實(shí)驗(yàn)所選用的原料魚(yú)肉具有較高蛋白質(zhì)含量(比雞蛋蛋白高出1.2%)、脂肪含量適中、體外消化率極高等優(yōu)點(diǎn)。因此，淡水鯉魚(yú)是優(yōu)秀蛋白質(zhì)的重要來(lái)源，并且魚(yú)肉中含有大量對(duì)人體有益的HDL(高密度脂蛋白)，可以將黏附在血管壁上的LDL(低密度脂蛋白)清除。

2.3 擠壓產(chǎn)品的理化指標(biāo)測(cè)定(見(jiàn)表6)

表6 擠壓產(chǎn)品的理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果 %

由表6可以看出，與原料魚(yú)肉相比較，擠壓產(chǎn)品的水分含量大幅減少，蛋白質(zhì)含量大幅度增加，符合高蛋白質(zhì)含量的標(biāo)準(zhǔn)，脂肪含量基本相差不大，由于采用的原料大豆蛋白中脂肪含量很低，魚(yú)肉中的脂肪含量也較低。擠壓產(chǎn)品的脂肪含量主要來(lái)源于魚(yú)肉，因此擠壓產(chǎn)品的脂肪含量符合標(biāo)準(zhǔn)?；曳种兄饕奈镔|(zhì)是魚(yú)肉和大豆蛋白中的鈣、鎂及其無(wú)機(jī)化合物等成分。實(shí)驗(yàn)中灰分含量相接近，說(shuō)明擠壓后的產(chǎn)品中無(wú)機(jī)物質(zhì)等成分相似。擠壓產(chǎn)品的體外消化率較高，相比于原料有所降低。

本研究復(fù)合蛋白產(chǎn)品較魚(yú)肉能夠大幅度提高蛋白質(zhì)含量，脂肪含量較魚(yú)肉減少，水分含量由擠壓過(guò)程中四區(qū)的溫度調(diào)整而有所不同，但對(duì)于魚(yú)糜制品來(lái)說(shuō)，水分含量是適中的。以上均符合本研究高蛋白質(zhì)、低脂肪的宗旨。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)利用低場(chǎng)核磁共振分析儀對(duì)不同擠壓條件下的復(fù)合蛋白產(chǎn)品進(jìn)行不同狀態(tài)水分含量測(cè)定，分析得到在最佳擠壓條件下的復(fù)合蛋白產(chǎn)品結(jié)合水含量適中，自由水含量較少，利于產(chǎn)品的保藏。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品與原料的常規(guī)理化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并將其進(jìn)行比較，達(dá)到本研究高蛋白質(zhì)、低脂肪的宗旨。

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Change of water state in compound extrusion of soybean protein and fish

ZHAO Guixing1,2,ZHANG Guang1,BI Weiwei2,WANG Jing1,YANG Chunhua1, SUN Bingyu1, LIU Linlin1,SHI Yanguo1, FAN Hongchen1,CHEN Xia2, LIU Lijun2, LIU Haofei2, LI Jinrong2,ZHAO Chunjie3

(1.College of Food Science and Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076,China; 2. Soybean Research Institute, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150086,China; 3.Changchun Dacheng Group,Changchun 130062,China)

Soybean protein is rich in amino acids, fish is rich in fat, and fish surimi related products have big development space in China. With soybean protein and fish surimi as raw materials, using twin-screw extruder for compound extrusion, a new type of composite protein product was developed. The relative changes of free water and bound water in composite protein product obtained under different processing conditions were measured by low field nuclear magnetic resonance, and the change law was analyzed. At the same time, the physicochemical indexes of the product and raw materials were tested and compared. The results showed that water retention of the new composite protein product was good, contents of free water and bound water were relatively reasonable, and contents of protein and fat and other physicochemical indicators met the standards of healthy food.

soybean protein; fish; twin-screw compound extrusion; composite protein product

2016-05-30;

2016-10-31

趙貴興(1978)，男，副研究員，博士，主要從事大豆食品方面的研究工作(E-mail)zhaoguixing@163.com。

TS201.1;TS207.3

A

1003-7969(2017)04-0104-04