復合保水劑對凍藏大黃花魚持水性 及質(zhì)構(gòu)特性的影響

王 寧,李 亮,畢凱媛,崔珊珊,孫曉宇,尚宏麗

(錦州醫(yī)科大學食品科學與工程學院,遼寧錦州 121000)

大黃花魚又名大黃魚(Larimichthyscrocea)。屬石首魚科黃魚屬(Larimichthys)。大黃花魚肉質(zhì)細嫩,具有豐富的營養(yǎng)價值,其高蛋白低脂肪的特性使其深受人們喜愛[1]。目前大黃花魚大多都是以冰鮮原料出口或內(nèi)銷,如何延長這種冰鮮大黃花魚的貨架期,減少其在冷鏈運輸過程中的品質(zhì)消耗,最大程度地提高其利用價值,是十分有意義的課題[2]。凍藏是目前最有效的食品保鮮方法之一,能最大限度地保存食品的營養(yǎng)價值并防止其短期內(nèi)風味變化[3],但凍藏的大黃花魚肉解凍后會出現(xiàn)大量的水分損失,這樣會嚴重降低魚肉的口感和新鮮度。因此凍藏過程中如何添加怎樣的復合保水劑來延緩其肉制品的水分及品質(zhì)下降,最大程度地保持其食用價值,是極其重要的問題。

李鳳舞等[4]研究發(fā)現(xiàn)將食鹽和碳酸氫鈉復配可以降低冷凍蝦仁的解凍失重率,蝦仁質(zhì)構(gòu)也得到明顯改善,防止了蝦仁在解凍后肉質(zhì)變壞等問題;張峰等[5]研究發(fā)現(xiàn)乳酸鈉、醋酸鈉、氯化鈉和殼聚糖的復配對冷鮮犢牛肉具有明顯的保水嫩化作用,可以降低冷鮮犢牛肉解凍失水率,提高其持水性能;高可蒙等[6]研究發(fā)現(xiàn)海藻糖、山梨糖醇和檸檬酸鈉三者的復配可以提高冷凍調(diào)理豬里脊肉解凍后的質(zhì)量增加率,減少解凍失水率。以上研究結(jié)果均表明不同添加劑的復配可以降低食品的解凍失水率,起到保水嫩化的效用。因此本文以海藻糖、檸檬酸鈉、山梨糖醇三種添加劑進行單因素實驗,考察不同添加劑對凍藏大黃花魚持水性的影響,然后再運用響應面組合分析法找出最佳復合保水劑配比,并對最優(yōu)復合保水劑處理過的魚肉樣品進行質(zhì)構(gòu)特性分析。研究了復合保水劑對大黃花魚肉凍藏品質(zhì)的影響,找到了最佳的復合保水劑配方,為大黃花魚肉制品的解凍保水提供了可靠的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大黃花魚 錦州海鮮市場;海藻糖 食品級,壽光市華天糖醇有限公司;山梨糖醇 食品級,合肥錦泰糖業(yè)有限公司;檸檬酸鈉 分析純,武漢萬榮科技發(fā)展有限公司。

BCD-458WDSD海爾冰箱 青島海爾有限公司;JJ5000A電子天平 天津市順諾儀器科技有限公司;MD-ZG3質(zhì)構(gòu)儀 北京金洋萬達科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 肉樣制備 挑選鮮活的大黃花魚,裝入鋪有冰袋的保溫箱中,運送到實驗室后將魚敲擊致死,去除魚肉、魚鱗和內(nèi)臟,用無菌冰水沖洗干凈后按3 cm×3 cm×3 cm規(guī)格取魚背肉,按照實驗設(shè)計添加保水劑,統(tǒng)一放在-18 ℃凍藏備用[7]。按照實驗需求將處理樣品解凍后進行后續(xù)實驗,解凍條件為:室溫下解凍。

1.2.2 單因素實驗設(shè)計 為了測定海藻糖、山梨糖醇和檸檬酸鈉三種不同保水劑對大黃花魚肉持水性的影響,設(shè)計單因素實驗,將三組等量的大黃花魚肉樣品分別浸泡在海藻糖、山梨糖醇、檸檬酸鈉三種保水劑中,之后進行各組持水性的測定。添加劑量設(shè)計如下:海藻糖添加量:0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%;山梨糖醇添加量:0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%;檸檬酸鈉添加量:0%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。

1.2.3 響應面組合優(yōu)化實驗設(shè)計 為了得出最佳的保水劑配比,得到最優(yōu)復合保水劑,減少大黃花魚肉解凍水分的流失,以單因素實驗得到的海藻糖、山梨糖醇、檸檬酸鈉三者最優(yōu)添加量為0水平因素,按照響應面中心組合設(shè)計3因素3水平實驗方案,如表1所示[8]。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)特性測定實驗設(shè)計 取大黃花魚肉樣品兩份,一組不做任何處理作為空白對照組,另一組加入3.25%海藻糖、2.08%山梨糖醇和0.25%檸檬酸鈉,在凍藏后的第0、7、14、21、28、35 d解凍并測定其質(zhì)構(gòu)的變化。使用質(zhì)構(gòu)儀測定兩組樣品的硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性、凝聚性和回復性,其中咀嚼性在測試樣品中即為彈性×膠黏性[9],因此以咀嚼性來代表樣品的彈性和膠黏性。測定前先將魚肉樣品置于室溫(約25 ℃)下約60 min,以消除凍藏低溫的影響。使用MD-ZG3質(zhì)構(gòu)儀對各組大黃花魚肉各平行測定12次,質(zhì)構(gòu)儀選用直徑為5 mm的通用柱形探頭,測試距離精度為0.01 mm;測定時探頭下降速度為2 mm/s,測試速度為1 mm/s,回程速度為2 mm/s;測定維持時間為5 s,壓縮比為60%,來回兩次[10],以TPA模式[11]測定大黃花魚肉的質(zhì)構(gòu)特性值。

1.2.5 魚肉持水性的計算 將樣品切成5 mm厚的片狀,置于雙層濾紙之間,向其施加5 kg重的砝碼,并保持2 min,持水性以壓出水分來表示。大黃花魚肉的持水性按下式計算[12]:

式中,W1為魚肉質(zhì)量、W2為除水后的質(zhì)量、w為大黃花魚肉水分含量,以79%[13]計。每組參數(shù)重復測量3次,按公式計算后取均值,作為持水性指標。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組數(shù)據(jù)記錄作圖均采用Origin 8.0、所有數(shù)據(jù)用SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析,響應面優(yōu)化采用Design-Expert 8.0.6,顯著性水平設(shè)置為p<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 持水性單因素實驗結(jié)果及分析

2.1.1 海藻糖添加量對大黃花魚肉持水性的影響 如圖1所示,大黃花魚肉持水性隨海藻糖濃度的增加而出現(xiàn)不同趨勢的變化。大黃花魚肉持水性曲線以海藻糖3%添加量為分界點,當海藻糖添加量在3%左側(cè)時,大黃花魚肉持水性隨海藻糖濃度的增加而不斷增加;海藻糖添加量在3%右側(cè)時,大黃花魚肉持水性下降緩慢。大黃花魚肉在加入了3%的海藻糖添加劑時,持水性達到了最佳的87%。薛勇等[14]發(fā)現(xiàn)海藻糖可以抑制凍藏過程中鳙肌原纖維蛋白表面疏水性的升高,提高鳙魚肌的持水性。因此,選擇3%為海藻糖適宜添加量。

圖1 海藻糖添加量對大黃花魚肉持水性的影響Fig.1 Effect of trehalose on the water-retaining property of frozen large yellow croaker

2.1.2 山梨糖醇添加量對大黃花魚肉持水性的影響 如圖2所示,大黃花魚肉持水性在山梨糖醇添加劑下有與添加海藻糖時類似的先增加后降低的變化趨勢。大黃花魚肉持水性曲線以山梨糖醇2%添加量為分界點,當山梨糖醇添加量小于2%時,持水性呈持續(xù)上升趨勢;山梨糖醇添加量大于2%時,持水性在很小的下降之后保持不變。郇延軍等[15]實驗得出山梨糖醇的加入能夠降低不易流動水和自由水的活度,并且能夠改善發(fā)酵香腸的質(zhì)構(gòu),有效改善發(fā)酵香腸口感硬、難咀嚼的特點。因此,選擇2%為山梨糖醇適宜添加量。

圖2 山梨糖醇添加量對大黃花魚肉持水性的影響Fig.2 Effect of sorbitol on the water-retaining property of frozen large yellow croaker

2.1.3 檸檬酸鈉添加量對大黃花魚肉持水性的影響 如圖3所示,曲線以檸檬酸鈉0.2%添加量為分界點,大黃花魚肉持水性呈不斷上升而后持水性迅速下降的趨勢。當檸檬酸鈉添加量小于0.2%時,大黃花魚肉持水性呈持續(xù)上升的趨勢;檸檬酸鈉添加量大于0.2%時,大黃花魚肉持水性下降速度很快,原因可能是檸檬酸鈉添加量增大到0.2%后大黃花魚肉滲透壓升高,進而降低魚肉的持水性。而大黃花魚肉持水性在添加0.2%檸檬酸鈉時比不添加任何添加劑時提高了7%,為添加量最優(yōu)值。胡鐵軍等[16]發(fā)現(xiàn)檸檬酸鈉的添加可以提高重組牛肉吸水性,減少水分的丟失。因此,可以選擇0.2%為檸檬酸鈉適宜添加量。

圖3 檸檬酸鈉添加量對大黃花魚肉持水性的影響Fig.3 Effect of sodium citrate on the water-retaining property of frozen large yellow croaker

持水性是衡量魚糜蛋白變性的重要指標,持水性的下降說明魚糜蛋白在凍藏過程中發(fā)生了不同程度的變性[17]。由以上三幅圖可以發(fā)現(xiàn),添加不同種類和不同劑量的添加劑與未加入添加劑的大黃花魚肉持水性都會有差異,通過顯著性分析可以得出在加入3%海藻糖時大黃花魚肉持水性與未加入添加劑的大黃花魚肉持水性差異顯著(p<0.05),同樣在添加2%山梨糖醇以及0.2%檸檬酸鈉時的大黃花魚肉持水性與未加入添加劑的大黃花魚肉持水性差異亦顯著(p<0.05)。

2.2 持水性響應面組合優(yōu)化實驗結(jié)果及分析

2.2.1 持水性響應面Box-Bchnken實驗設(shè)計與結(jié)果 從以上單一因素實驗可以看出,單獨添加一種添加劑對大黃花魚肉持水性都有不同程度的影響,在某個水平之上可以對其魚肉持水性產(chǎn)生更大的持水效果,對魚肉凍藏品質(zhì)具有積極的作用,但并未達到最理想的效果,因此采用Box-Bchnken響應面實驗,通過三種添加劑的復合配比來獲得更好的持水效果,最大程度減小冷凍變性發(fā)生的概率。表2為響應面實驗設(shè)計與結(jié)果。

表2 Box-Bchnken實驗設(shè)計與結(jié)果Table 2 Box-Bchnken test design and results

2.2.2 持水性響應面組合優(yōu)化實驗分析 利用Design-Expert 8.0.6軟件進行二次多元回歸擬合,可得大黃花魚肉持水性響應面實驗結(jié)果見表3。

表3 大黃花魚肉持水性回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model of large yellow croaker

由表3可知模型的p=0.0008(p<0.01),極顯著,可靠性好。模型的復相關(guān)系數(shù)R2=0.9818,模擬相關(guān)性好,而調(diào)整R2=0.9491,說明此模型可代表94.91%的大黃花魚魚肉持水性的變化。失擬合系數(shù)p=0.5835>0.05,說明模型中心擬合度良好且誤差小,因此,可以使用該模型方程對大黃花魚肉持水性進行分析和預測。而且海藻糖與山梨糖醇和海藻糖與檸檬酸鈉的交互作用均對響應值有極顯著的影響(p<0.01),所以各影響因素對響應值都有極復雜的影響。通過二次多元回歸擬合得到回歸方程模型為:

Y=88.98-0.14A+0.072B+0.26C+0.44AB-0.83AC-0.16BC-0.32A2-0.47B2+0.44C2。

將三個因素中的一個因素分別置為零水平,用Design-Expert8.0.6軟件中的模型繪圖自動繪制出海藻糖與山梨糖醇和海藻糖與檸檬酸鈉和山梨糖醇與檸檬酸鈉的3D響應面圖形和等高線圖形,如圖4、圖5和圖6所示。

圖4 海藻糖與山梨糖醇對大黃花魚肉持水性的交互影響圖Fig.4 The interaction effect of trehalose and sorbitol on the hydrophilicity of large yellow croaker

圖5 海藻糖與檸檬酸鈉對大黃花魚肉持水性的交互影響圖Fig.5 The interaction effect of trehalose and sodium citrate on the hydrophilicity of large yellow croaker

由圖4、圖5和圖6可以看出大黃花魚肉持水性隨著海藻糖、檸檬酸鈉的增加而呈現(xiàn)先增加再減少,隨著山梨糖醇的增加而增加。通過多次實驗結(jié)果綜合分析得出最優(yōu)的大黃花魚肉持水性的復配為:海藻糖3.25%、山梨糖醇2.08%、檸檬酸鈉0.25%,理論大黃花魚肉持水性為90.85%,而經(jīng)最優(yōu)復配海藻糖、山梨糖醇和檸檬酸鈉混合液處理后的大黃花魚肉實際持水性為89.6%,與理論值相差0.93%。

2.3 質(zhì)構(gòu)特性測定結(jié)果及分析

隨著凍藏的進行,魚肉質(zhì)構(gòu)會發(fā)生一些不可逆的變化,而影響其食用口感和營養(yǎng)價值,所以研究魚類在凍藏期間質(zhì)構(gòu)的變化顯得尤為重要[18]。按照質(zhì)構(gòu)的測定方法,測定不同凍藏階段的大黃花魚的質(zhì)構(gòu)特性參數(shù),得到兩組樣品的質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)值并做圖如圖7、圖8所示。由兩圖分析計算可知:空白對照組和優(yōu)化處理組0 d硬度值為16 N。在第21 d時,空白對照組的硬度值下降至8.6 N,下降率為46.25%,優(yōu)化處理組的硬度值下降為11.5 N,下降率為28.13%,為空白對照組下降率的一半。凍藏終點第35 d時,空白對照組硬度值降至4.5 N,整體下降率為71.9%,而優(yōu)化處理組其硬度值則維持在8 N,整體下降率為50%;第7 d時,空白對照組的咀嚼性值為6.1 N,優(yōu)化處理組為6.4 N。第21 d時分別下降為4.7 N和5.1 N。到35 d時,下降至3.5 N和4.2 N,總體下降率各為50%和40%;空白對照組凝聚性值由最初的0.5下降至0.32,而優(yōu)化處理組由0.5下降至0.37,總體下降率各為36%和46%;凍藏7 d時,空白對照組的回復性為0.17,優(yōu)化處理組為0.18。凍藏21 d時,空白對照組下降至0.14,下降率為30%,而優(yōu)化處理組為0.16,下降率為20%。到凍藏35 d時,空白對照組下降至0.11,而優(yōu)化處理組為0.14。

圖7 兩組樣品硬度值和凝聚性值的誤差分析及顯著性分析圖Fig.7 The picture of error analysis and significance analysis of the hardness and agglomeration values of the two sets of samples注:圖中字母a表示兩組樣品之間差異性顯著(p<0.05)，字母b表示兩組樣品之間差異性不顯著(p>0.05),圖8同。

圖8 兩組樣品咀嚼性值和回復性值的誤差分析及顯著性分析圖Fig.8 The picture of error analysis and significance analysis of the mastication value and recovery value of the two sets of samples

由兩圖可知在凍藏7 d之后,優(yōu)化處理組硬度值和咀嚼性值都顯著高于空白對照組(p<0.05)。在整個凍藏周期內(nèi),優(yōu)化處理組的凝聚性值和回復性值較空白對照組差異顯著(p<0.05)。這證明了經(jīng)過3.25%海藻糖、2.08%山梨糖醇、0.25%檸檬酸鈉形成的復合保水劑處理過后的大黃花魚肉質(zhì)構(gòu)參數(shù)的下降受到明顯抑制,解凍后質(zhì)構(gòu)特性得到了很好的保護。

3 結(jié)論

海藻糖、山梨糖醇和檸檬酸鈉的添加可以不同程度降低大黃花魚肉持水性的下降,減少魚肉質(zhì)構(gòu)特性的變化。海藻糖、山梨糖醇和檸檬酸鈉配比而成的復合保水劑更能抑制大黃花魚肉持水性的下降,并對保持大黃花魚質(zhì)構(gòu)特性有更顯著的作用,尤其能夠減少大黃花魚肉硬度的變化。

本文通過單因素實驗、響應面優(yōu)化實驗和質(zhì)構(gòu)特性分析最終得出添加3.25% 海藻糖、2.08%山梨糖醇和0.25%檸檬酸鈉的復合保水劑時,大黃花魚肉的持水性最佳,質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)變化最小。此配比的復合保水劑方案最能抑制大黃花魚肉解凍水分流失,能有效減少質(zhì)構(gòu)特性變化,保持魚肉嫩度及口感。

[1]陳成進. 人工養(yǎng)殖大黃魚主要生長特征觀察[J]. 現(xiàn)代漁業(yè)信息,2011,26(3):24-25,29.

[2]何淑華,張欽發(fā),肖少軍. 鮮黃花魚在不同包裝方式下的品質(zhì)變化研究[J]. 食品工業(yè),2014,35(5):151-153.

[3]崔瑾,農(nóng)紹莊,谷小慧,等. 凍藏黃花魚微波解凍條件的研究[J]. 食品科技,2012(3):69-72.

[4]李鳳舞,許學勤. 無磷保水劑對預調(diào)理冷凍蝦仁持水品質(zhì)的影響[J]. 食品工業(yè)科技,2011(6):342-345.

[5]張峰,何光中,羅愛平,等. 無磷保水劑對冷鮮犢牛肉保水性及嫩度的影響[J]. 食品科技,2015,40(2):135-138.

[6]高可蒙,梅林,薛秀恒,等. 無磷保水劑對冷凍調(diào)理豬肉的影響[J]. 食品科學,2015,36(5):257-261.

[7]張翀,李致瑜,田玉庭,等. 大黃魚魚肉蛋白水解制備抗氧化肽的工藝[J]. 福建農(nóng)林大學學報,2015,44(5):527-535.

[8]王娜,黃和,陳良,等. 三種抗凍劑對金鯧魚冷凍魚糜抗凍效果的研究[J]. 食品工業(yè)科技,2015(19):336-342.

[9]姜晴晴,劉文娟,魯珺,等. 凍結(jié)與解凍處理對肉類品質(zhì)影響的研究[J]. 食品工業(yè)科技,2015(8):384-389.

[10]易翠平,鐘眷梅,王莉. 響應面法優(yōu)化鯨魚肌肉油提取工藝[J]. 長沙理工大學學報,2013,10(3):90-95.

[11]孫彩玲,田紀春,張永祥. TPA質(zhì)構(gòu)分析模式在食品研究中的應用[J]. 實驗科學與技術(shù),2007,5(2):1-4.

[12]薛勇,薛長湖,李兆杰,等. 海藻糖對凍藏過程中鳙肌原纖維蛋白冷凍變性的影響[J]. 中國水產(chǎn)科學,2006(4):637-642.

[13]郇延軍,閆曉蕾,孫冬梅,等. 核磁共振法研究山梨糖醇對發(fā)酵香腸的保水性和質(zhì)構(gòu)的影響[J]. 食品科學,2013(1):22-25.

[14]Amjad Balange,Soottawat Benjakul. Enhancement of gel strength of bigeye snapper surimi using oxidised phenolic compounds[J]. Food Chemistry,2009,113(1):61-70.

[15]張水華. 食品分析[M]. 北京:中國輕工業(yè)出版社,2007:68-80.

[16]胡鐵軍,尚祖萍. 重組牛肉保水劑的工藝配方優(yōu)化[J]. 肉類研究,2011,25(9):25-29.

[17]崔雁娜. 養(yǎng)殖大黃魚蛋白質(zhì)冷凍變性及抑制的研究[D]. 浙江:浙江工商大學,2009:13-14.

[18]鄭瑞生,王則金,童金華,等. 鮑魚凍藏過程生化及感官指標變化研究[J]. 中國食品學報,2012,12(11):170-177.