熬膠工藝對鱘魚魚皮膠凍品質(zhì)的影響

王雅菲 祁立波 白 帆 王可心 李 晗 徐 璐 夏永濤 董秀萍 *

（1大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 遼寧大連 116034

2國家海洋食品工程技術(shù)研究中心 遼寧大連 116034

3大連工業(yè)大學(xué)食品工程技術(shù)轉(zhuǎn)移中心有限公司 遼寧大連 116034

4衢州鱘龍水產(chǎn)食品科技開發(fā)有限公司 浙江衢州 324000）

明膠是膠原部分變性的產(chǎn)物，在食品行業(yè)應(yīng)用廣泛。當(dāng)加熱溫度高于膠原的變性溫度時，膠原轉(zhuǎn)化變?yōu)橐环N混合物——明膠[1]。傳統(tǒng)膠原主要來源于豬、牛等陸地哺乳動物。近年來，口蹄疫、瘋牛病等傳染病的大規(guī)模爆發(fā)，消費者對傳統(tǒng)膠原來源信任度下降，加之宗教信仰的約束，以豬、牛等為原料的膠原產(chǎn)品受到制約[2]。人們開始將目光轉(zhuǎn)向魚類膠原，與陸地哺乳動物的來源相比，由魚類膠原得到的明膠產(chǎn)品不僅安全可靠，而且具有易溶解、低致敏性的優(yōu)點，其中以魚皮明膠較為常見。

一般而言，魚皮明膠的膠凝及熔化溫度普遍低于陸地哺乳動物，且一般情況下接近人體體溫，魚皮明膠聚合成的膠凍具有入口即化的特性，其熔化時又具有高聚物的特殊口感，和傳統(tǒng)畜禽來源明膠相比具有更好的制作膠凍類食品的優(yōu)勢[3]。以不同種類魚皮為原料開發(fā)魚凍類食品已引起相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。賈冬英等[4]以淡水魚加工副產(chǎn)物為原料，提取后與魔芋精粉、卡拉膠復(fù)配，調(diào)味后制得魚凍；高瑗等[5]以羅非魚魚皮為原料，經(jīng)酸、堿浸泡后得到羥脯氨酸含量較高的魚凍；安然[6]以鯰魚魚皮為原料，經(jīng)脫脂、酶解、調(diào)味等工序制得營養(yǎng)與美味兼得的魚凍食品。

近年來，我國鱘魚養(yǎng)殖量逐漸增加，2018年達96 914 t，較2017年增長116.68%[7]。鱘魚屬軟骨硬鱗魚[8]，其魚皮約占鮮魚體質(zhì)量的5%～7%[9]，韌性和耐磨性較強，傳統(tǒng)用途主要為制革。鱘魚皮中含有豐富的礦物質(zhì)和膠原蛋白，鑒于其豐富的營養(yǎng)，有學(xué)者將鱘魚皮用于食品領(lǐng)域的研究。吳小干等[10]通過脫腥、調(diào)味、滅菌工藝得出生產(chǎn)鱘魚皮軟包裝冷凍調(diào)理食品的配方及條件；楊玲等[11]從鱘魚皮中分別提純酸溶性膠原蛋白和酶溶性膠原蛋白；Nikoo等[12]用酸提取法提取施氏鱘魚皮中的明膠，提取率在9.42%～12.4%（濕基）之間。鱘魚皮中膠原蛋白約占總蛋白的70%[13]，可作為開發(fā)魚皮膠凍食品的良好原料，目前未見研究報道。開發(fā)魚凍食品，除找到最佳加工工藝外，研究不同的加工條件對膠凍品質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)的影響可更好地了解膠凍形成過程并指導(dǎo)加工。本文從實際生產(chǎn)出發(fā)，通過考察不同理化指標(biāo)，結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)觀察和感官評定，確定鱘魚魚皮膠凍加工的最佳工藝，建立表象差異與內(nèi)部變化之間的聯(lián)系，拓寬鱘魚皮加工思路，并為指導(dǎo)生產(chǎn)提供試驗參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷凍雄性俄羅斯鱘魚（Acipenser gueldenstaedti Brandt）魚皮，由衢州鱘龍水產(chǎn)食品科技開發(fā)有限公司提供。

氫氧化鈉（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硫酸鉀（AR），天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；無水乙醚（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；對二甲胺基苯甲醛（AR），天津傲然精細化工研究所；檸檬酸（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；氯胺T（AR），天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 主要儀器與設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司；HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州智博瑞儀器制造有限公司；HYP-1020消化爐，上海纖檢儀器有限公司；UDK 129全自動凱式定氮儀，意大利VELP公司；SX2-4-10馬弗爐，龍口市先科儀器有限公司；SZF-06A粗脂肪測定儀，上海新嘉電子有限公司；TA.X T.plus質(zhì)地分析儀，英國SMS公司；Ultra Scan PRO 測色儀，Hunter Lab；CM1950冷凍切片機，德國Leica公司；BX51型倒置顯微鏡，日本Olympus公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預(yù)處理 冷凍鱘魚魚皮，保存于-20℃。使用前流水解凍30 min，去除附著在表面的脂肪，將魚皮沖洗瀝干，剪成大小約為5 mm×5 mm小塊，備用。

1.3.2 工藝流程 將原料鱘魚皮進行預(yù)處理后，通過控制溫度、料液比和時間在密閉條件下進行熬膠；獲得的膠液過60目篩，然后置于4℃環(huán)境下冷卻凝凍。

1.3.3 基本成分測定 參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》中直接干燥法測定樣品水分；參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱式定氮法（換算系數(shù)6.25）測定粗蛋白的含量；參照GB/T 5009.6-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》中索式抽提法測定干基中脂肪的含量；參照GB 5009.4-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》測定干基中灰分的含量；參考GB/T 9695.23-2008《肉與肉制品 羥脯氨酸含量測定》中的方法，將原料魚皮干樣用氯胺T比色法測定羥脯氨酸的含量，按公式（1）計算羥脯氨酸含量，再換算為膠原蛋白含量，換算系數(shù)11.1[14]。

式中，X——樣品中羥脯氨酸含量（g/100 g）；C——由標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的樣品中羥脯氨酸含量（μg/mL）；F——稀釋倍數(shù)；m——樣品質(zhì)量（g）。

1.3.4 工藝條件篩選在熬膠時間為2 h，料液比為1∶3的條件下，設(shè)定6個不同的溫度條件，分別為 50，60，70，80，90，100 ℃，測定魚皮膠凍凝膠強度、色澤并結(jié)合感官評價篩選出最佳熬膠溫度。

在熬膠溫度為80℃，熬膠時間為2 h的條件下，設(shè)定8個不同的料液比條件，分別為1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8，測定魚皮膠凍凝膠強度、膠液中膠原蛋白回收率并結(jié)合感官評價，篩選出最佳熬膠料液比。

在熬膠溫度為80℃，料液比為1∶3的條件下，設(shè)定 5 個不同的時間條件，分別為 1，2，3，4，5 h，測定膠液中膠原蛋白回收率、固形物含量以及魚皮膠凍凝膠強度、色澤、觀察微觀結(jié)構(gòu)并結(jié)合感官評價，篩選出最佳熬膠時間。

1.3.5 凝膠強度的測定 取25 mL膠液放置于25 mL小燒杯中，凝凍后用質(zhì)地分析儀進行測定。測試探頭P/0.5，力量感元5 kg，測試高度15 mm，測試速度與測后速度均1 mm/s。單位g。每個條件設(shè)定4個平行樣品。

1.3.6 色澤的測定 將測完凝膠強度膠凍的破損部分切除后，于同一完整位置取1 cm厚度，使用測色儀，反射模式，中號孔徑，測得L*，a*和b*值，然后按公式（2）計算白度值W。其中，L*為明度（黑暗色（0）到明亮色（100）），即越接近 100 就越接近白色；a*為紅色（60）到綠色（-60），正值即為多紅而少綠，負值即為多綠而少紅；b*為黃色（60）到藍色（-60），正值即為多黃而少藍，負值即為多藍而少黃。每個條件設(shè)定4個平行樣品。

1.3.7 膠原蛋白回收率和殘存率 按1.3.3節(jié)中的方法測定熬后魚皮膠液中的羥脯氨酸含量，按公式（3）計算后代入公式（4）得出膠原蛋白回收率。每個條件設(shè)定4個平行樣品。

式中，ω1——膠液羥脯氨酸含量（μg/mL）；c——試樣中羥脯氨酸質(zhì)量濃度（μg/mL）；A——稀釋倍數(shù)；V1——熬膠所得膠液體積（mL）；V2——水解樣品體積（mL）。

式中，V——所出膠液體積（mL）；F——換算系數(shù)（本試驗用11.1）；ω2——魚皮中羥脯氨酸含量（g/100 g）；m——熬膠所用魚皮質(zhì)量（g）。

按1.3.3節(jié)中的方法測定熬后魚皮干樣中羥脯氨酸含量，按公式（5）計算魚皮膠原蛋白殘存率。每個條件設(shè)定4個平行樣品。

式中，ω2——熬后魚皮干樣中羥脯氨酸含量（μg/mL）；ω——原料魚皮干樣中羥脯氨酸含量（μg/mL）；F——換算系數(shù)（本試驗用11.1）。

1.3.8 固形物含量 使用手持折光儀，待膠液冷卻至室溫后測定可溶性固形物含量，每個條件設(shè)定4個平行樣品。

1.3.9 微觀結(jié)構(gòu)觀察 將膠凍切成約為3 mm×3 mm×7 mm的長方體貼于冷臺，速凍60 min后連續(xù)切片。修片厚度為8 μm，切片厚度為5 μm，冷臺和冷刀溫度均為-30℃。將切下的薄片迅速貼于載玻片上，200倍（20×）光學(xué)顯微鏡下觀察切片結(jié)構(gòu)并拍照。

1.3.10 感官評定 選取10名具有豐富感官評定經(jīng)驗的研究人員。在獨立無其它影響因素的環(huán)境中對不同條件下魚皮膠凍進行評分。評定員按表1進行打分。將單項分數(shù)和總分計算平均分。作為感官評定結(jié)果進行討論。

1.3.11 數(shù)據(jù)處理 使用Microsoft Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)處理后，用Origin8.5作圖，用IBM SPSS Statistics 20軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析，比較和驗證樣品間是否具有顯著差異。

表1 感官評定評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The standard of sensory evaluation

2 結(jié)果與分析

2.1 鱘魚魚皮基本成分測定

由表2可知，鱘魚皮中最主要成分為蛋白質(zhì)，其中膠原蛋白占到了粗蛋白的83.15%，高于斑點叉尾鮰（73.92%）[15]、軍草魚（70.42%）、金槍魚（69.33%）、羅非魚（62.30%）[16]，是提取膠原非常好的原料，可用來開發(fā)膠原蛋白類食品，是良好的新型膠原蛋白替代源。除豐富的蛋白質(zhì)外，鱘魚皮中還含有礦物質(zhì)，戶業(yè)麗等[17]曾報道施氏鱘魚皮中常量、微量元素都很豐富。

表2 鱘魚魚皮基本成分Table 2 The basic composition of sturgeon’s skin table

2.2 鱘魚魚皮膠凍加工工藝條件

在魚皮膠凍加工過程中，熬膠的溫度、料液比、時間都會影響膠凍的最終品質(zhì)。在諸多指標(biāo)中，凝膠強度是魚皮膠凍食品的特征性指標(biāo)，但與明膠的凝膠強度要求有所不同，膠凍既要有一定的彈性，又要有一定的適口性[18]。此外，原料中的色素等物質(zhì)會影響膠凍的色澤[19]，色澤能夠直觀反映產(chǎn)品的顏色與透明度，影響消費者的食欲，進而影響對風(fēng)味的感覺。從成分上來講，膠原蛋白是熬膠過程中的主要變化物質(zhì)，也能最大限度地反映出產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的變化能解釋上述表征特性變化的原因。而作為食品，消費者對產(chǎn)品的喜好程度和可接受程度與表征聯(lián)系密切。綜上，需要綜合考慮指標(biāo)，篩選出最佳加工工藝條件。

2.2.1 熬膠溫度對魚皮膠凍的影響

2.2.1.1 熬膠溫度對膠凍凝膠強度的影響 由圖1可知，隨著溫度的升高，魚皮膠凍的凝膠強度呈先上升后下降，在80℃時，魚皮膠凍的破裂凝膠強度達到最大值。50℃和100℃的凝膠強度數(shù)值均低于100 g，不適用于食品的生產(chǎn)。

圖1 熬膠溫度對魚皮膠凍凝膠強度的影響Fig.1 Effect of temperature on gel strength

發(fā)生變化的原因是由于溫度從50℃升高至80℃時，膠原蛋白受熱變性，螺旋結(jié)構(gòu)逐漸打開成鏈，蛋白質(zhì)分子之間的交聯(lián)度增加，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此凝膠強度出現(xiàn)了明顯的上升。80℃之后，隨著溫度繼續(xù)升高，蛋白質(zhì)分子開始出現(xiàn)降解，導(dǎo)致在后續(xù)的冷卻過程中α-鏈之間的交聯(lián)度降低，凝膠強度也隨之下降[20]。黃雯等[21]用熱水法提取斑點叉尾鮰魚皮膠原蛋白發(fā)現(xiàn)，隨著溫度升高，膠原蛋白凝凍的凝膠強度會出現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在90℃處出現(xiàn)凝膠強度最大值，與本試驗結(jié)果類似。

2.2.1.2 熬膠溫度對膠凍色澤的影響 由表3可見，隨著溫度的升高，膠凍的亮度值L*、白度值W先上升后下降，在80℃出現(xiàn)最大值，說明在80℃條件下魚皮膠凍的亮度最大，光澤度最好。所有膠凍的a*值為正值、b*值為負值說明膠凍表現(xiàn)出的顏色為多黃綠而少紅藍，有一定的光澤，這與感官結(jié)果保持一致。在80℃時a*、b*值最接近0，白度值達最大，說明在80℃的條件下，魚皮膠凍的雜色最少，呈現(xiàn)淺黃色。

表3 熬膠溫度對魚皮膠凍L*，a*，b*值的影響Table 3 Effect of temperature on L*，a*，b*values

隨著溫度的升高，膠凍的顏色先變淺后變深，而且光澤降低，透明度下降。這是由于熬膠溫度的提高，色素會發(fā)生協(xié)同提取，色素溶解后顏色擴散至水中，魚皮膠液的顏色由此變深。此外，溫度的升高會加大明膠的水解，產(chǎn)生更多的游離氨基，與魚皮中的羰基化合物發(fā)生褐變反應(yīng)使顏色加深[12]。結(jié)合感官評定，作為食用產(chǎn)品，膠凍呈現(xiàn)淺黃色并且透明性越好的越易被接受。

2.2.1.3 熬膠溫度對膠凍感官評定的影響 由圖2可知感官評定結(jié)果，70℃下分數(shù)最高，50℃和80℃次之。但是50℃條件下凝膠強度低于100 g，且感官評定中組織結(jié)構(gòu)的結(jié)果也同時反應(yīng)了此條件的膠凍硬度和彈性很差，不滿足實際生產(chǎn)需求，因此70℃和80℃較符合條件。80℃條件下的膠凍氣味、組織結(jié)構(gòu)方面在感官上優(yōu)于70℃條件下的膠凍。此外，80℃條件下的膠凍凝膠強度數(shù)值為267.849 g，符合生產(chǎn)需求。隨著熬膠溫度的升高，膠凍的氣味得分逐漸增加，說明膠凍的腥味減輕，整體氣味更易接受。這可能是因為溫度的升高促進了魚皮中的氨基化合物和羰基化合物之間發(fā)生美拉德反應(yīng)，改善了膠凍的整體風(fēng)味[4]。結(jié)合色澤數(shù)據(jù)可知，該條件下的膠凍亮度最大，最接近無色。因此，基于感官評定結(jié)果，并綜合考慮凝膠強度和色澤，選取80℃為鱘魚魚皮膠凍的最佳熬膠溫度。

2.2.2 熬膠料液比對魚皮膠凍的影響

2.2.2.1 熬膠料液比對膠凍凝膠強度的影響 圖3所示結(jié)果表明，膠凍的凝膠強度隨著料液比增加而下降。這是因為改變料液比就等同于直接改變?nèi)芤褐心z原的濃度。需要說明的是，在料液比為1∶1和1∶2時，所加水并不能沒過魚皮，對實際生產(chǎn)沒有意義，因此沒有考慮這兩個比例。當(dāng)加水量達到3倍之后，凝膠強度的變化趨勢相對較為平緩，但當(dāng)料液比高于1∶5之后，膠凍的凝膠強度數(shù)值低于100 g，凝膠特性較差，也不適宜實際生產(chǎn)。

圖2 熬膠溫度對魚皮膠凍感官評定的影響Fig.2 Effect of temperature on sensory evaluation

圖3 熬膠料液比對魚皮膠凍凝膠強度的影響Fig.3 Effect of material/water ratio on gel strength

有學(xué)者認為，膠凍在凝膠過程中，膠原蛋白的濃度對明膠形成穩(wěn)定、有序的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有十分重要的促進作用[22]，濃度越大，形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越致密穩(wěn)定，表現(xiàn)出來的凝膠強度越大。而氨基酸中自由羥基的含量與水分子形成的氫鍵也會影響凝膠強度，膠原大分子附近的水分子會使膠原結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定[23]，增加的水分子形成更多的氫鍵會促進凝膠強度的增大，但不及濃度降低帶來的影響。因此，對于膠凍來說，加水量影響著體系的膠原濃度和所形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的持水性，料液比增大后凝膠強度降低。

2.2.2.2 熬膠料液比對膠原蛋白的影響 由圖4、圖5可知，隨著加水量的增大，膠原蛋白越來越多溶于水中，但變化幅度不大。以羥脯氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線y=0.0769x+0.0298計算，在料液比為1∶4時，魚皮中膠原蛋白殘存率達最低56.11%，膠液中膠原蛋白回收率達44.07%。

隨著料液比的增大，膠原蛋白回收率在1∶3～1∶4處稍有增加后趨于穩(wěn)定，這說明在料液比為1∶4之后的提取條件下膠原蛋白的溶出量達到接近飽和的狀態(tài)，但增加的水量使膠液中膠原蛋白的濃度卻在降低。膠液中膠原蛋白的濃度在很大程度上影響著膠凍的凝膠強度，這是因為羥脯氨酸結(jié)合羥基構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)對明膠的形成及穩(wěn)定性有至關(guān)重要的作用[24]。因此，增大加水量既能促進魚皮中膠原蛋白的溶出，又會因影響了膠原蛋白的濃度而導(dǎo)致膠凍凝膠性能的下降。

圖4 熬膠料液比對膠液中膠原蛋白回收率的影響Fig.4 Effect of material/water ratio on recovery collagen in liquid

圖5 熬膠料液比對魚皮膠原蛋白殘存率的影響Fig.5 Effect of material/water ratio on remaining rate of rate of collagen in skin

2.2.2.3 熬膠料液比對膠凍感官評定的影響 由圖6可知，1∶5條件下的膠凍總評分最高，其次為1∶6，1∶7和1∶4。在料液比為 1∶7和1∶8 條件下雖然膠凍的色澤外觀良好，但是凝膠強度過小，凝凍效果較差。膠凍組織結(jié)構(gòu)的感官評定結(jié)果在1∶3～1∶5之間上升，隨后下降，1∶4和1∶5條件下的組織結(jié)構(gòu)更優(yōu)，這說明作為食品，膠凍的凝膠強度并非越大越好。在實際生產(chǎn)中加水量過多會增加能耗，造成不必要的浪費。因此結(jié)合凝膠強度和膠原蛋白的結(jié)果，選取1∶4為鱘魚魚皮膠凍熬膠最佳料液比。

2.2.3 熬膠時間對魚皮膠凍的影響

2.2.3.1 熬膠時間對膠凍凝膠強度的影響 由圖7可見，隨著熬膠時間的延長，膠凍凝膠強度的變化趨勢為先上升后下降。在3 h時膠凍的破裂凝膠強度達最大值，為168.16 g；在4 h時4 mm凝膠強度達最大值，然后隨著時間延長而下降。1 h和5 h處膠凍的破裂凝膠強度均低于100 g，感官評價結(jié)果也反映出1 h和5 h條件下組織形態(tài)不佳，硬度和彈性不夠，不適合用于生產(chǎn)。

有研究報道，魚皮明膠的凝膠強度與魚的生存環(huán)境有關(guān)。用熱水法提取時，冷水魚魚皮明膠的凝膠強度會相對溫水魚較弱[25]，這是因為冷水魚的膠原蛋白對溫度更為敏感，在溫度高時更容易發(fā)生降解。因此在高溫提取的條件下，增加提取時間更加增大了提取強度，使蛋白質(zhì)的降解程度增大。有學(xué)者認為，較長時間的熱提取會激活某些內(nèi)源性蛋白酶導(dǎo)致膠凍的凝膠性能被破壞，凝膠強度減小，因此在3 h后膠凍的凝膠強度下降。而在3 h之前，蛋白質(zhì)逐漸被水解但還未被降解成為小的肽鏈，明膠中α和β鏈的含量會影響明膠的凝膠強度，多肽含量少且更多的高聚體會使其凝膠強度更大[26]，因此膠凍的凝膠強度隨熬膠時間延長而上升。熬膠時間為2 h時魚皮膠凍的凝膠強度已符合本試驗的理想指標(biāo)。

2.2.3.2 熬膠時間對膠凍色澤的影響 從表4數(shù)據(jù)中可以看出，熬膠時間對膠凍色澤，尤其是a*、b*值的影響不大，這與感官結(jié)果較為一致。在1 h至5 h之間，膠凍的L*值整體呈下降趨勢，a*值變化無顯著差異，b*值除3 h外差異不大。隨著熬膠時間的延長，魚皮中的色素逐漸溶出，這與白度值持續(xù)下降的結(jié)果相吻合，但在脂肪的存在下，色素溶解速率會存在輕微的波動，亮度也受到色素的影響而出現(xiàn)變化。Kaewruang P等[27]研究表明，明膠的顏色不會影響其凝膠特性。

圖6 熬膠料液比對鱘魚魚皮膠凍感官評定的影響Fig.6 Effect of ratios of material to water on sensory evaluation of sturgeon skin edible gelatin

圖7 熬膠時間對鱘魚魚皮膠凍凝膠強度的影響Fig.7 Effect of time on gel strength

表4 熬膠時間對魚皮膠凍L＊，a＊，b＊值的影響Table 4 Effect of time on L*，a*，b*values

2.2.3.3 熬膠時間對膠液的影響 可溶性固形物是指液體中所有溶解于水的化合物的總稱。包括糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等，與提取時的條件有關(guān)[28]。由表5中數(shù)據(jù)可知，在熬膠過程中，隨著時間延長，魚皮膠液中固形物含量逐漸增加，且在3 h之前顯著增加。在3 h之后，固形物的溶出量幾乎不發(fā)生變化，趨于平穩(wěn)。

這說明3 h時固形物已經(jīng)基本溶出完全，延長熬膠時間也無法使其繼續(xù)溶出。

表5 熬膠時間對膠液固形物含量的影響Table 5 Effect of time on total solids content of liquid

圖8展示了熬膠時間對膠原蛋白的影響，隨著熬膠時間的增加，膠液中膠原蛋白含量呈先上升后下降的趨勢，最高點出現(xiàn)在4 h處，膠液中膠原蛋白含量達56.54 mg/mL，但固形物含量在3 h處達最大值，說明可能是除膠原蛋白外的其它可溶性物質(zhì)在3 h后遭到了破壞或降解。在4 h以前，熬膠時間越長，溶于水中的膠原片段越多，所以測得的膠原蛋白含量會隨熬膠時間的延長而增加。此外，膠液中膠原蛋白含量是通過測定羥脯氨酸的含量換算得出的，即使蛋白被降解仍可以測出。當(dāng)熬膠時間達5 h時，氨基酸可能受到了破壞，造成數(shù)據(jù)下降。

圖8 熬膠時間對膠液中膠原蛋白含量的影響Fig.8 Effect of time on collagen contents of liquid

2.2.3.4 熬膠時間對膠凍微觀結(jié)構(gòu)的影響 組織切片技術(shù)可以直接反映出在食品加工過程中的微觀結(jié)構(gòu)的變化。切片顯示熬膠時間對膠凍的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的影響，選取結(jié)構(gòu)變化顯著的時間點進行分析。結(jié)果如圖9所示。

圖9清晰地展示了不同熬膠時間下，膠凍網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化情況，這也可以看作是熬膠過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化。凝膠基團中蛋白的構(gòu)象和鏈的長度將直接影響明膠的凝膠強度，一般來說，凝膠的結(jié)構(gòu)應(yīng)該呈海綿狀或珊瑚狀[29]。當(dāng)熬膠時間從60 min延長至180 min的過程中，可以清楚地觀察到膠凍網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸形成，孔隙由不均勻變得均勻。在180 min時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最清晰，比較致密均勻，這應(yīng)該是明膠分子不斷聚集與水分子發(fā)生交聯(lián)的結(jié)果，也與凝膠強度在這段時間內(nèi)由58.22 g增長至最大值168.16 g的變化一致，說明微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成與表象凝膠強度之間有密切聯(lián)系。隨著加熱時間的延長，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性逐漸被破壞，由密集狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則狀態(tài)，形成大的孔隙，這與膠凍凝膠強度的變化仍保持一致。加熱至240 min之前，膠液中的膠原蛋白含量持續(xù)增加，羥脯氨酸會通過氫鍵結(jié)合羥基，聚集的明膠分子團吸水膨脹，但240 min時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較180 min斷裂處增加，300 min時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)幾乎完全被破壞。結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)圖和凝膠強度的結(jié)果分析，推測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的吸水膨脹程度與膠凍的4 mm凝膠強度有較大關(guān)系，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性與破裂凝膠強度的關(guān)系較大。

圖9 不同熬膠時間下魚皮膠凍的微觀結(jié)構(gòu)Fig.9 Microstructure of sturgeon edible gelatin at different time

2.2.3.5 熬膠時間對膠凍感官評定的影響 隨著熬膠時間的延長，魚皮膠凍的氣味越來越不愉悅，色澤接受度下降，透明度下降，但組織結(jié)構(gòu)的得分出現(xiàn)了先上升后下降的趨勢，總分最高分出現(xiàn)在2 h處，與凝膠強度、微觀結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出的結(jié)果相一致。M.V.Chandra等[30]的研究曾表明，3種鯉魚魚皮明膠的凝膠強度和硬度有極高的相關(guān)性，這與本試驗結(jié)果類似。從感官上看，熬膠時間在2 h條件下制得的膠凍成凍完整，硬度和彈性適中，且腥味和顏色在可接受范圍內(nèi)。因此綜合考慮其它指標(biāo)和實際生產(chǎn)的能耗與效率，最終選擇2 h為鱘魚魚皮膠凍最佳熬膠時間。

圖10 熬膠時間對鱘魚魚皮膠凍感官評定的影響Fig.10 Effect of time on sensory evaluation of sturgeon skin edible gelatin

3 結(jié)論

鱘魚皮富含蛋白質(zhì)，其中膠原蛋白占到粗蛋白的83.15%，豐富的膠原蛋白有利于開發(fā)魚皮膠凍類產(chǎn)品，拓寬了鱘魚皮的加工途徑。

鱘魚魚皮膠凍最佳熬膠工藝條件為溫度80℃，料液比1∶4，時間2 h，在此條件下得到的膠凍凝膠強度可達168.16 g；微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰；感官評分最高，易于接受。試驗結(jié)果表明熬膠的條件對膠凍的理化特性有很大的影響，膠凍的凝膠特性、感官的變化與膠原蛋白、微觀結(jié)構(gòu)之間有緊密聯(lián)系，溫度適宜，熬膠至3 h內(nèi)，膠原蛋白濃度越高，膠凍微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的完整性越好，斷裂、不規(guī)則的地方較少，表現(xiàn)出來的膠凍品質(zhì)為凝膠強度大，感官評定的得分較高；反之則會難以形成完整的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或被破壞，導(dǎo)致膠凍的凝膠強度低，成凍狀態(tài)差，感官不佳，這為指導(dǎo)生產(chǎn)提供了數(shù)據(jù)與理論支撐。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，鱘魚皮的脂肪含量較高，對膠凍的品質(zhì)會造成一定的不良影響，后續(xù)可考慮脫脂處理優(yōu)化產(chǎn)品品質(zhì)。