以鰱魚(yú)全魚(yú)酶解液制備魚(yú)凍的工藝研究

馬樂(lè)，周航，任堯，何強(qiáng)

(四川大學(xué) 輕紡與食品學(xué)院，成都 610065)

鰱魚(yú)(Silver carp)，俗稱白鰱、邊魚(yú)，具有易繁殖、生長(zhǎng)迅速、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，位列我國(guó)產(chǎn)量最大的四大淡水家魚(yú)之一。但是由于鰱魚(yú)具有土腥味較重、魚(yú)肉多刺的特點(diǎn)[1]，其粗加工產(chǎn)品種類較少，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，因此雖然鰱魚(yú)產(chǎn)量逐年提高，但鰱魚(yú)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益不高。“魚(yú)凍”是中國(guó)傳統(tǒng)食品，具有健身開(kāi)胃、清涼敗火、消暑祛熱等作用，具有悠久的食用歷史與龐大的市場(chǎng)人群[2]。傳統(tǒng)的魚(yú)凍食品主要利用魚(yú)皮、魚(yú)鰭中的膠原蛋白通過(guò)熬煮、冷卻后成型，存在著蛋白質(zhì)氮基酸組成不完全、凝膠強(qiáng)度差、在室溫下容易融化析水等缺點(diǎn)，限制了其工業(yè)化生產(chǎn)開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)利用。本試驗(yàn)以去除內(nèi)臟的白鰱魚(yú)為原料，利用風(fēng)味蛋白酶酶解處理得到白鰱魚(yú)全魚(yú)酶解液，并通過(guò)配料、混合、調(diào)味、滅菌等工藝，生產(chǎn)出一款蛋白質(zhì)利用率高、營(yíng)養(yǎng)豐富且凝膠性能好的魚(yú)凍產(chǎn)品，大大提高了鰱魚(yú)的加工附加值，為鰱魚(yú)的綜合利用提供了一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

鮮活鰱魚(yú)：市購(gòu)，去內(nèi)臟后作為本試驗(yàn)的原料；試劑、調(diào)味品：均為食品級(jí)，市購(gòu)。

1.1.2 儀器與設(shè)備

DS-1型電動(dòng)搗碎機(jī) 江蘇省金壇市金城國(guó)盛實(shí)驗(yàn)儀器廠；FY50型全自動(dòng)不銹鋼反壓高溫蒸煮鍋 上海市三申醫(yī)療器械有限公司；TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀 超技儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 鰱魚(yú)魚(yú)凍工藝流程

1.2.2 鰱魚(yú)魚(yú)凍的制備

1.2.2.1 預(yù)處理

取鮮活鰱魚(yú)500 g破肚，除去魚(yú)鱗、內(nèi)臟后，切成小塊。

1.2.2.2 蒸煮

將鰱魚(yú)塊搗碎成泥，加3000 g水均質(zhì)，105 ℃下蒸煮15 min。

1.2.2.3 酶解脫腥

取蒸煮后的魚(yú)漿，加入0.5%蔥、姜以達(dá)到脫腥目的。調(diào)節(jié)魚(yú)漿pH為7，加入2000 U/g風(fēng)味蛋白酶，50 ℃，80 r/min攪拌條件下水浴酶解2 h。

1.2.2.4 滅酶、過(guò)濾

酶解結(jié)束后于100 ℃煮沸5 min，用30目尼龍濾布過(guò)濾，即得到水解度為10.23%，蛋白質(zhì)回收率≥80%，無(wú)苦腥味的鰱魚(yú)全魚(yú)酶解液。

1.2.2.5 溶膠、調(diào)味

取酶解液100 mL，加入1.00% κ-卡拉膠，80 ℃水浴磁力攪拌30 min，并加入適量調(diào)味品調(diào)味。

1.2.2.6 灌裝、滅菌

將攪拌均勻的混合液趁熱灌裝，121 ℃下滅菌15 min，將殺菌后的魚(yú)凍于4 ℃冷藏條件下放置24 h，得到成品。

1.2.3 單因素試驗(yàn)

在酶解液中分別添加1.00%的食品膠，調(diào)節(jié)pH為7，80 ℃水浴溶膠30 min后在4 ℃冷藏條件下放置24 h成型。設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)，分別考察凝膠劑種類(κ-卡拉膠、刺槐豆膠、瓊脂、魔芋膠、黃原膠，添加量為1.00%)、κ-卡拉膠濃度(0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%，1.50%)、溶膠溫度(50，60，70，80，90，100 ℃)、pH(3，4，5，6，7，8，9，10)、KCl濃度(0.01，0.05，0.1，0.2，0.3 mol/L)對(duì)魚(yú)凍品質(zhì)、凝膠強(qiáng)度與析水率的影響。

1.2.4 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度為指標(biāo)，對(duì)κ-卡拉膠濃度、溶膠溫度、pH、KCl濃度4個(gè)單因素各取3個(gè)水平，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，優(yōu)化工藝。

1.2.5 分析方法

1.2.5.1 凝膠強(qiáng)度測(cè)定

參考Szczeniak A S[3]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5.2 析水率測(cè)定

參考朱莉莉[4]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SSPS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 凝膠劑的選擇

傳統(tǒng)的魚(yú)凍制品僅僅依靠原料中的膠原蛋白通過(guò)熬煮、冷卻后成膠，制得的凝膠產(chǎn)品存在著凝膠強(qiáng)度差、室溫下容易融化析水等問(wèn)題。同時(shí)，鰱魚(yú)全魚(yú)蛋白酶解液中存在著豐富的蛋白質(zhì)、多肽和氨基酸，加入凝膠劑不僅可以使魚(yú)凍的凝膠效果增強(qiáng)，又能起到穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用[5]。κ-卡拉膠、刺槐豆膠、瓊脂、黃原膠、魔芋膠等為食品中常用的凝膠劑，5種凝膠劑的使用效果對(duì)照見(jiàn)表1。

表1 凝膠劑篩選表

由表1可知，5種凝膠劑中使用κ-卡拉膠制備的魚(yú)凍凝膠效果最好。κ-卡拉膠是一種帶有半酯式硫酸基的陰離子多糖，能夠與酶解液中蛋白質(zhì)荷電集團(tuán)發(fā)生相互作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的交互作用和乳化穩(wěn)定作用[6]。因此，形成魚(yú)凍的凝膠作用力強(qiáng)，具有較好的持水性能，且形成的魚(yú)凍凝膠的彈性和口感好。并且κ-卡拉膠是一種在食品工業(yè)中廣泛使用的凝膠劑，價(jià)格低廉，使用方便，因此選用κ-卡拉膠作為制備魚(yú)凍的凝膠劑。

2.1.2 κ-卡拉膠濃度

添加不同質(zhì)量濃度κ-卡拉膠制作魚(yú)凍，確定最適的κ-卡拉膠加入量。不同κ-卡拉膠濃度對(duì)鰱魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度與析水率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 κ-卡拉膠濃度對(duì)鰱魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度和析水率的影響

由圖1可知，凝膠強(qiáng)度隨κ-卡拉膠濃度的增加而增大，析水率隨κ-卡拉膠濃度的增加而降低。這是由于κ-卡拉膠分子數(shù)隨其添加量的增加而增加，分子數(shù)的增加使得分子間的交聯(lián)效果增強(qiáng)，使魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度提高，析水率降低。但當(dāng)κ-卡拉膠添加量>1.00%后，魚(yú)凍凝膠的析水率改善不大。且κ-卡拉膠添加量過(guò)高會(huì)造成膠體強(qiáng)度太大，導(dǎo)致魚(yú)凍口感發(fā)脆、咀嚼性下降、膠味明顯。因此κ-卡拉膠的添加量為1.00%較好。

2.1.3 溶膠溫度對(duì)魚(yú)凍品質(zhì)的影響

不同溶膠溫度對(duì)鰱魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度與析水率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 溶膠溫度對(duì)鰱魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度和析水率的影響

由圖2可知，在溶膠溫度為80 ℃下制備的魚(yú)凍，其凝膠強(qiáng)度最高，析水率最低。繼續(xù)升高溶膠溫度，魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度反而下降，析水率升高。推斷原因，這種現(xiàn)象可能是由于κ-卡拉膠在不同溶膠溫度下的溶解度及熱穩(wěn)定性差異而造成的。在低溫50 ℃溶膠時(shí)，κ-卡拉膠分子僅吸水溶脹，其內(nèi)部分子并沒(méi)有完全呈卷曲狀結(jié)構(gòu)[7]。因此，在低溫形成凝膠的過(guò)程中，形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)較少，魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度較低，析水率較高。隨著溶膠溫度逐漸上升到80 ℃，κ-卡拉膠分子逐漸形成卷曲狀結(jié)構(gòu)，在隨后低溫形成凝膠的過(guò)程中，κ-卡拉膠分子從無(wú)規(guī)線團(tuán)結(jié)構(gòu)向螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，并通過(guò)螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生聚集形成物理交聯(lián)，最終形成宏觀三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，此時(shí)魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度較高且析水率較低。當(dāng)溶膠溫度超過(guò)80 ℃時(shí)，魚(yú)凍凝膠品質(zhì)下降，這是由于溶膠溫度過(guò)高，κ-卡拉膠的熱穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致分子的卷曲狀結(jié)構(gòu)有所破壞。因此，溶膠溫度選用80 ℃較佳。

2.1.4 pH對(duì)魚(yú)凍品質(zhì)的影響

蛋白質(zhì)分子是典型的兩性分子，其溶液受pH的影響顯著，pH可改變蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈電荷分布，從而改變了κ-卡拉膠與魚(yú)蛋白酶解液之間的靜電相互作用，導(dǎo)致魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度與析水率發(fā)生改變[8]。

圖3 pH對(duì)鰱魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度和析水率的影響

由圖3可知，當(dāng)pH在3～6時(shí)，由于環(huán)境pH低于酶解液的等電點(diǎn)(6.32)，酶解液蛋白質(zhì)大分子帶正電荷，與帶負(fù)電荷的κ-卡拉膠分子發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，同時(shí)，由于在酸性環(huán)境下，κ-卡拉膠容易發(fā)生酸性水解，在這兩個(gè)因素的作用下，魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度表現(xiàn)為隨著pH的增大而增大，析水率降低。而后隨著pH的升高，超過(guò)酶解液等電點(diǎn)(6.32)，魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度發(fā)生大幅度的下降，析水率上升。當(dāng)pH在7～8時(shí)，魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度又有了小幅增強(qiáng)，主要是因?yàn)棣?卡拉膠在該pH范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，并且適當(dāng)濃度的OH-可將3,6-脫水氧橋結(jié)構(gòu)引入κ-卡拉膠大分子，使得其扭結(jié)消除，分子鏈伸直，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)[9]，從而使魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)，析水率降低。當(dāng)pH繼續(xù)增大，體系帶負(fù)電，κ-卡拉膠與酶解液之間的作用力減弱，魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度進(jìn)一步下降，析水率升高。綜合考慮，pH范圍控制在7～8較好。

2.1.5 KCl用量對(duì)魚(yú)凍品質(zhì)的影響

試驗(yàn)表明：鉀離子是調(diào)節(jié)凝膠作用所必需的金屬離子。KCl濃度對(duì)魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度與析水率的影響見(jiàn)圖4。

圖4 KCl對(duì)鰱魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度和析水率的影響

由圖4可知，KCl在較低濃度(0.01 mol/L)時(shí)即可使魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度明顯提高，析水率降低。當(dāng)KCl濃度升高到0.1 mol/L時(shí)，魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度最大，析水率最低。但當(dāng)KCl濃度繼續(xù)增加，魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度出現(xiàn)大幅度的降低，同時(shí)魚(yú)凍析水現(xiàn)象嚴(yán)重。這是因?yàn)橐欢康腒Cl有促凝膠化現(xiàn)象，而過(guò)量的K+的存在會(huì)因?yàn)橹泻湍z體中的負(fù)電荷，而導(dǎo)致介質(zhì)析出，析水率增大，表現(xiàn)出加速凝膠的老化過(guò)程[10]。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，KCl用量為0.05 mol/L時(shí)，形成的魚(yú)凍具有較好的綜合感官特性，因此綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，確定KCl的適宜用量為0.05 mol/L。

2.2 正交試驗(yàn)

由之前的單因素試驗(yàn)結(jié)果可知，魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度與析水率之間呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即在一定范圍內(nèi)，形成魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度越高，其析水率越低，魚(yú)凍品質(zhì)越好，因此在正交試驗(yàn)部分選取凝膠強(qiáng)度作為優(yōu)化指標(biāo)。正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，各因素對(duì)魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度的影響程度表現(xiàn)為A>D>C>B，即κ-卡拉膠濃度對(duì)魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度影響最大，其次是KCl濃度，pH和溶膠溫度的影響相對(duì)較小。以鰱魚(yú)全魚(yú)酶解液制備魚(yú)凍的優(yōu)化工藝組合為A3B1C2D3，即κ-卡拉膠濃度1.25%、溶膠溫度75 ℃，pH 7.0，KCl濃度0.075 mol/L，在該條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，制得的魚(yú)凍的凝膠強(qiáng)度為524.5 g，析水率為2.08%。

表2 L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果

續(xù) 表

由表3可知，κ-卡拉膠濃度、溶膠溫度、pH和KCl濃度4個(gè)因素不同水平無(wú)顯著差異。κ-卡拉膠濃度對(duì)魚(yú)凍凝膠強(qiáng)度的影響相對(duì)顯著，說(shuō)明這4個(gè)因素中，κ-卡拉膠濃度需要特別注意。

表3 正交試驗(yàn)方差分析

3 結(jié)論

本文以去除內(nèi)臟的白鰱魚(yú)為原料，利用風(fēng)味蛋白酶酶解處理得到鰱魚(yú)全魚(yú)酶解液制備魚(yú)凍產(chǎn)品。試驗(yàn)結(jié)果表明：在pH 7環(huán)境下，在鰱魚(yú)全魚(yú)酶解液中添加1.25% κ-卡拉膠，0.075 mol/L的KCl，75 ℃水浴溶膠30 min，形成的魚(yú)凍產(chǎn)品凝膠強(qiáng)度為524.5 g，析水率為2.08%。針對(duì)性地解決了傳統(tǒng)魚(yú)凍產(chǎn)品凝膠強(qiáng)度差、室溫下易融化析水等關(guān)鍵品質(zhì)問(wèn)題。該產(chǎn)品的研究在鰱魚(yú)的綜合加工利用領(lǐng)域提供了重要途徑。

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