不同親水膠體對帶魚魚糜凝膠品質(zhì)的影響

羅華彬 林 露 司永利 高 星 楊文鴿 王麗麗 陸彤霞

(寧波大學食品與藥學學院/浙江省動物蛋白食品精深加工技術(shù)重點實驗室，浙江 寧波 315211)

帶魚(Trichiurushaumela)資源豐富，廣泛分布于我國黃海、渤海、東海等海域，近幾年年捕獲量均在110萬t左右，除生鮮食用外，大量小規(guī)格帶魚常用于魚糜及魚糜制品的生產(chǎn)[1]。但帶魚肉脂肪含量較高，凝膠形成能力較差，因此改善帶魚魚糜凝膠品質(zhì)是開發(fā)利用帶魚資源的關(guān)鍵點之一[2]。在魚糜制品生產(chǎn)中，親水膠體是除了淀粉外最常用的添加劑，親水膠體來源廣泛，但對不同魚糜凝膠特性的影響不同[3-4]。劉鑫等[5]發(fā)現(xiàn)在帶魚魚糜中添加褐藻膠凝膠體系，所形成復合凝膠體系的儲能模量(G′)增大，損耗因子(tan δ)減小，魚糜凝膠強度和彈性增加，當褐藻膠濃度為1.5%～1.75%時，魚糜凝膠強度達到610～670 g·cm，產(chǎn)品達到A 級標準；陳海華等[6]將多種膠體分別添加到竹莢魚魚糜中，發(fā)現(xiàn)可得膠、羅望子膠、魔芋膠、卡拉膠、瓊膠和羧甲基纖維素均能促進魚糜形成均勻致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著改善魚糜凝膠品質(zhì)，但添加黃原膠和果膠則會降低魚糜的凝膠性能；Su等[7]認為魔芋膠不僅能提高魚糜凍融穩(wěn)定性，而且在鱈魚魚糜中添加5%魔芋膠可使其凝膠硬度提高 8～10倍；王芝妍等[8]在秘魯魷魚肌原纖維蛋白中復配添加卡拉膠、海藻酸鈉、殼聚糖和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，顯著改善了魷魚肌原纖維蛋白的凝膠特性。因此，選擇合適的親水膠體及其添加量，有助于改善魚糜及其制品品質(zhì)。本試驗以冷凍帶魚魚糜為原料，選用瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠3種親水膠體，研究不同添加量膠體對帶魚魚糜凝膠品質(zhì)的影響，以期為親水膠體在帶魚魚糜制品生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冷凍帶魚魚糜由寧波飛日水產(chǎn)實業(yè)有限公司提供。瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠(食品級)，鄭州市添富化工產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)。

BP221S 型電子分析天平，上海Sartorius公司；UMC5型真空斬拌機，德國Etephan公司；ESC-S型色差儀，上海精密科學儀器有限公司；TA.XT Plus食品物性測試儀，英國Stable Micro System公司；Biofuge Stratos型臺式高速冷凍離心機，德國Thermo Scientific SORVALL公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 魚糜凝膠的制備 參照文獻[9]的方法。冷凍魚糜低溫解凍，真空斬拌機斬拌4 min，添加2.5%食鹽鹽擂8 min，添加相應(yīng)親水膠體后繼續(xù)斬拌3 min，得到魚糜溶膠。將魚糜溶膠灌入腸衣中，通過40℃、90℃二段加熱法熱誘導制備魚糜凝膠。

1.2.2 魚糜凝膠強度的測定及質(zhì)地剖面分析 將凝膠切成25 mm高的圓柱體，在食品物性測試儀上利用P/0.5 S球形探頭測定破斷強度和破斷距離，測前速度為1.0 mm·s-1，穿刺速度為1.0 mm·s-1，測后速度為10.0 mm·s-1；P/50金屬柱形探頭測定TPA參數(shù)，TPA測定模式：測前速度1.0 mm·s-1，測試速度5.0 mm·s-1，測后速度5.0 mm·s-1，測試壓縮比75%，下壓力5 g，兩次壓縮間隔時間5 s[9]。破斷強度和破斷距離的乘積即為凝膠強度；質(zhì)地剖面分析(texture profile analysis, TPA)參數(shù)硬度、彈性、粘聚性和咀嚼性通過儀器自帶軟件TPA.MAC運算得到。

1.2.3 魚糜凝膠白度的測定 切取厚度為3 mm的魚糜凝膠薄片，采用色差儀分別測定魚糜凝膠的L*值、a*值、b*值，根據(jù)下列公式計算白度(whiteness, W)[9-10]：

W=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2

(1)。

1.2.4 魚糜凝膠失水率的測定 精確稱重3 g左右凝膠(W1)，兩張濾紙包裹后置于干燥離心管中，1 000 r·min-1離心15 min，精確稱重凝膠(W2)，按照公式計算失水率[11]：

失水率=(W1-W2)/W1×100%

(2)。

1.2.5 魚糜凝膠溶解度的測定 在1 g魚糜凝膠中加入20 mL 20 mmol·L-1Tris-HCl 緩沖液(pH值8.0，含1% 十二烷基硫酸鈉、8 mmol·L-1尿素和2%β-巰基乙醇)后進行均質(zhì)，然后100℃水浴加熱2 min，再室溫攪拌4 h，最后10 000 r·min-1離心30 min，保留上清液；取上清液10 mL，加入預冷三氯醋酸溶液并使三氯醋酸的最終濃度為10%，4℃條件下放置10 h后10 000 r·min-1離心5 min，去除上清液，用10%三氯醋酸溶液沖洗沉淀，然后用0.5 mol·L-1NaOH溶液溶解沉淀。采用雙縮脲法測定所得溶液中的蛋白質(zhì)含量和魚糜凝膠中的總蛋白質(zhì)含量，所得溶液中的蛋白質(zhì)含量占魚糜凝膠總蛋白質(zhì)含量的百分比即為魚糜凝膠的溶解度[9, 12]。

1.2.6 魚糜凝膠結(jié)構(gòu)掃描電鏡觀察 將魚糜凝膠切成2 mm×2 mm×1 mm大小的丁，浸于2.5%戊二醛磷酸緩沖液(pH值7.4)中過夜固定，用0.1 mol·L-1磷酸緩沖液(pH 值7.4)清洗2次，并依次用30%、50%、70%、80%、90%、100%乙醇溶液清洗2次，再用25%、50%、75%和100% 叔丁醇清洗。待樣品經(jīng)冷凍干燥處理后用離子濺射儀鍍金，然后應(yīng)用掃描電鏡(scanning electron microscope, SEM)觀察凝膠樣品的結(jié)構(gòu)并拍照。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗均進行3～5次平行，結(jié)果以平均值±標準差表示。試驗數(shù)據(jù)采用SAS 8.1軟件進行分析，并通過ANOVA進行單因素方差分析，Duncan多重比較分析試驗數(shù)據(jù)間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 親水膠體對帶魚魚糜凝膠強度的影響

由圖1可知，瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠均能提高帶魚魚糜的凝膠強度。其中魔芋膠的改善效果最好，添加1.5%魔芋膠能使帶魚魚糜的凝膠強度提高2.78倍，但繼續(xù)增加魔芋膠添加量至2.0%，凝膠強度反而下降；添加瓜爾膠能顯著提高帶魚魚糜凝膠強度，但不同添加量對凝膠強度的影響不顯著；添加量為0.5%、1.5%和2%時，沙蒿膠與瓜爾膠之間提高帶魚魚糜凝膠強度的效果存在顯著差異，當添加量為1.0%時，二者間無顯著差異，但均顯著低于魔芋膠。

注：不同小寫字母表示同組不同添加量間差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示同一添加量組間差異顯著(P<0.05)。下同。Note: Different lowercase letters mean significant difference among different addition amounts of the same group (P<0.05). Different capital letters in same addition show significant difference among groups (P<0.05). The same as following.圖1 親水膠體對魚糜凝膠強度的影響Fig.1 Effect of hydrocolloids on the gel strength of surimi

2.2 親水膠體對帶魚魚糜凝膠TPA參數(shù)的影響

由圖2可知，不同親水膠體對帶魚魚糜凝膠的質(zhì)構(gòu)參數(shù)影響不一。添加魔芋膠可顯著增加帶魚魚糜凝膠的硬度、彈性和咀嚼性(P<0.05)，除2.0%魔芋膠處理組外，其他添加量魔芋膠處理對魚糜凝膠的粘聚性無顯著影響，這與Su等[7]的研究結(jié)果一致；添加瓜爾膠對魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響不明顯，當其添加量為2.0%時，帶魚魚糜凝膠的硬度、彈性、咀嚼性、粘聚性均顯著低于CK；添加沙蒿膠可顯著增加魚糜凝膠的粘聚性，與CK相比，當沙蒿膠添加量為1.5%或2.0%時，帶魚魚糜凝膠的咀嚼性、硬度、粘聚性顯著增加，但彈性則顯著下降。綜合比較，魔芋膠更有利于改善帶魚魚糜凝膠的質(zhì)構(gòu)特性。

圖2 親水膠體對魚糜凝膠TPA參數(shù)的影響Fig.2 Effect of hydrocolloids on the TPA parameters of surimi gel

2.3 親水膠體對帶魚魚糜白度的影響

魚糜凝膠白度不僅與魚肉種類和加工工藝有關(guān)，也與外源添加物有關(guān)。由表1可知，添加瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠均能降低帶魚魚糜凝膠的白度值，其中魔芋膠和沙蒿膠對魚糜凝膠白度的影響較大，這可能是因為魔芋膠、沙蒿膠本身稍帶顏色，而瓜爾膠呈白色，也有可能因為膠體吸水溶脹時改變了水的分布和光的散射，造成了魚糜凝膠白度值的下降[13]。單從感官來看，添加瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠體所造成的魚糜凝膠色澤變化并不明顯。

表1 親水膠體對魚糜凝膠白度的影響Table 1 Effect of hydrocolloids on the whiteness of surimi gel

2.4 親水膠體對帶魚魚糜凝膠失水率的影響

由圖3可知，不同親水膠體對帶魚魚糜凝膠持水性的影響存在差異，隨著瓜爾膠添加量的增加，魚糜凝膠失水率顯著下降(P<0.05)；與瓜爾膠相比，魔芋膠和沙蒿膠能更加顯著地降低魚糜凝膠失水率(P<0.05)。當添加量為1.5%時，瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠對應(yīng)的魚糜凝膠的失水率分別為24.46%、10.39%和10.17%；當添加量為2.0%時，瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠對應(yīng)的魚糜凝膠的失水率分別為14.32%、9.32%和9.57%。綜上，在帶魚魚糜中添加1.5%～2.0%魔芋膠或沙蒿膠對降低凝膠失水率比較合適。

圖3 親水膠體對魚糜凝膠失水率的影響Fig.3 Effect of hydrocolloids on the water loss of surimi gel

2.5 親水膠體對魚糜凝膠溶解度的影響

魚糜凝膠溶解度反映了凝膠中非二硫共價鍵含量及魚肉蛋白質(zhì)的降解程度，溶解度越低，非二硫共價鍵ε-(γ-Glu)-Lys越多[14-16]。由表2可知，除2.0%的瓜爾膠外，添加瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠均能降低帶魚魚糜凝膠溶解度，說明瓜爾膠、魔芋膠、沙蒿膠有利于魚糜蛋白分子間和分子內(nèi)發(fā)生共價交聯(lián)形成非二硫共價鍵，促進魚糜蛋白形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但與CK相比均無顯著差異。

表2 親水膠體對魚糜凝膠溶解度的影響Table 2 Effect of hydrocolloids on the solubility of surimi gel /%

2.6 魚糜凝膠掃描電鏡分析

綜合瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠對魚糜凝膠強度、質(zhì)構(gòu)、白度、持水性和凝膠溶解度等指標的影響，在帶魚魚糜中添加1.5%魔芋膠較為合適。由圖8可知，空白組魚糜凝膠結(jié)構(gòu)比較疏松且粗糙，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)空隙較大；添加了1.5%魔芋膠的帶魚魚糜凝膠表面結(jié)構(gòu)排列有序，孔隙較小，呈現(xiàn)致密均一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加了帶魚魚糜對抗外力的能力，有利于魚糜凝膠水分的保持[17-18]。

圖4 魚糜凝膠的微觀結(jié)構(gòu)Fig.4 The microstructure of surimi gel

3 討論

一定條件下親水膠體能充分水化形成粘稠、滑膩溶液或膠體，在魚糜制品中添加的某些親水膠體能形成凝膠，并與魚糜蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交織，進而提高魚糜凝膠強度，同時，在熱誘導魚糜凝膠的形成過程中，隨著溫度的上升，親水膠體吸水膨脹，將水分子籠絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，進而增強凝膠持水性[19-21]。親水膠體對魚糜凝膠品質(zhì)的影響與親水膠體的種類、添加量及魚糜原料等有關(guān)，如Pérez-Mateos等[22]發(fā)現(xiàn)添加瓜爾膠、卡拉膠會降低藍鱈魚糜凝膠強度，且隨著瓜爾膠濃度的增加，魚糜凝膠硬度逐漸下降；魔芋膠可顯著提高羅非魚、馬鲅魚、草魚魚糜的凝膠強度、彈性和硬度，但會顯著降低金頭鯛魚糜的硬度和咀嚼性[23-24]。

本試驗中，瓜爾膠對帶魚魚糜凝膠強度的影響不顯著，而魔芋膠對帶魚魚糜凝膠品質(zhì)的改善效果較好，原因在于瓜爾膠是一種中性的非凝膠多糖，具有很好的粘性，隨著溫度的升高能吸附一定水分，但一般情況下瓜爾膠不能形成凝膠，因此對魚糜凝膠強度和質(zhì)構(gòu)特性的影響不明顯，而魔芋膠在加熱到80℃以上時可形成熱不可逆凝膠，故在熱誘導魚糜凝膠的形成過程中，魔芋膠凝膠能進一步加固魚肉肌球蛋白分子變形伸展、相互交聯(lián)形成的魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)，提高魚糜凝膠強度，但隨著魔芋膠添加量從1.5%增加到2.0%，魚糜凝膠強度又有回落，原因在于過多的魔芋膠填充于魚糜蛋白間，會減少魚糜蛋白互相接觸的機會，減少魚糜蛋白質(zhì)的交聯(lián)，阻礙連續(xù)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，進而降低了魚糜凝膠強度。劉海梅[25]發(fā)現(xiàn)在自然pH值條件下，鰱魚魚糜中添加0.5%～1.0%魔芋精粉，會顯著降低鰱魚糜凝膠強度及其質(zhì)構(gòu)指標，而Park[26]研究表明魔芋膠不僅能提供魚糜凝膠凍融穩(wěn)定性，而且在鱈魚魚糜中添加5%魔芋膠，能使魚糜凝膠硬度提高8～10倍，這可能是因為魚種不同引起的。魚糜凝膠的溶解度可以反映形成ε-(γ-Glu)-Lys 非二硫共價鍵的多少及蛋白酶對魚糜蛋白的降解程度。本研究發(fā)現(xiàn)，瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠3種膠的添加對帶魚魚糜凝膠溶解度均無顯著影響，說明這3種膠對魚糜凝膠中非二硫共價鍵的形成及抑制蛋白酶活性方面的作用不顯著。此外，魚糜凝膠持水性影響食品的嫩度、多汁性和柔軟性，而持水力主要依賴于凝膠網(wǎng)絡(luò)組織將水截留的能力，與凝膠中的蛋白和水分子的結(jié)合狀況、親水膠體的吸水性等也有關(guān)。一般持水性好的魚糜凝膠往往具有較高的凝膠強度，水分不易外析，失水率低，如將沙蒿膠添加到蝦蛄肌原纖維蛋白中，明顯改善了其形成的凝膠品質(zhì)[27-29]。本研究結(jié)果表明，與瓜爾膠相比，魔芋膠和沙蒿膠能更顯著降低魚糜凝膠的失水率，這是因為沙蒿膠和魔芋膠既有很強的吸水溶脹能力，又能在水中形成粘稠的膠凝體，具良好的持水性[30]。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，瓜爾膠、魔芋膠和沙蒿膠3種親水膠體均能提高帶魚魚糜凝膠強度，但對魚糜凝膠品質(zhì)的影響程度不同。其中，瓜爾膠對魚糜凝膠強度及TPA特性的影響不顯著，相同添加量下魔芋膠提高凝膠強度的效果最好，且能顯著改進魚糜凝膠的TPA特性；沙蒿膠對魚糜凝膠粘聚性影響顯著，添加量為1.5%或2.0%時，魚糜凝膠的咀嚼性、硬度增加，但彈性下降。3種親水膠體均能提高魚糜凝膠的持水性，但當添加量超過1.5%后，其對凝膠持水性的影響不顯著。綜合考慮，在帶魚魚糜中添加1.5%魔芋膠能使形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加有序、致密，有效改善帶魚魚糜凝膠品質(zhì)。此外，鑒于不同添加劑之間的協(xié)同作用，可以進一步把不同的親水膠體進行復配添加，以更好地改進魚糜凝膠品質(zhì)。