魚糜及魚糜制品中水分研究進展

儀淑敏 葉貝貝 李學鵬 米紅波 郁曉君 勵建榮*

（1 渤海大學食品科學與工程學院 遼寧省食品安全重點實驗室 生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯(lián)合工程研究中心 遼寧錦州 121013

2 遼寧安井食品有限公司 遼寧鞍山 114100）

冷凍魚糜，又稱生魚糜，是指在采肉、漂洗、精濾之后的魚肉中加入抗凍劑，經(jīng)攪拌均勻后凍結的魚肉。魚糜制品以冷凍魚糜為主要原料，經(jīng)調(diào)味混勻、成型、加熱而制成的具有一定彈性的水產(chǎn)食品，是我國水產(chǎn)加工品中增長最快和出口量最大的品種之一。隨著生活節(jié)奏加快，由于魚糜制品食用方便、營養(yǎng)豐富等特點，魚糜制品的需求量逐年增加，但2015年魚糜制品年產(chǎn)量有所下降，可能有如下幾個原因：水產(chǎn)資源的短缺、東南亞市場的競爭以及自然環(huán)境的污染使得水產(chǎn)企業(yè)數(shù)量的減少。圖1是近21年全國魚糜制品總產(chǎn)量的數(shù)據(jù)[1]。

魚糜分為生鮮魚糜和冷凍魚糜。魚糜制品的生產(chǎn)過程包括兩個階段：第1個階段是冷凍魚糜的生產(chǎn)；第2個階段是以冷凍魚糜為原材料制備魚糜制品的過程。魚糜制品主要有魚丸、魚糕、魚香腸以及水產(chǎn)模擬食品，模擬食品包括模擬蝦蟹肉、人造魚翅、人造魚卵等[2]。

水分是體現(xiàn)魚糜質(zhì)量的一個關鍵因素，合適的水分含量及存在狀態(tài)使得魚糜制品口感更佳。本文主要從魚糜及魚糜制品的水分含量及水分存在狀態(tài)出發(fā)，綜述魚糜及魚糜制品中的水分含量、存在狀態(tài)、影響因素和測定方法，以期為魚糜及魚糜制品的研究與開發(fā)提供參考。

1 魚糜及魚糜制品中的水分含量及其存在狀態(tài)

魚糜及魚糜制品中的水分是影響其品質(zhì)的關鍵因素之一。不同級別的冷凍魚糜水分含量不同（見表1）。市場上魚糜制品的水分含量差別較大，魚丸的水分含量一般在60%～80%之間，因為不同品質(zhì)的魚丸水分含量不同。在一定范圍內(nèi)，保留或者添加較多的水分到魚糜制品中，不僅可以提高魚糜制品的彈性還可以降低生產(chǎn)成本。

研究魚糜及魚糜制品的水分，首先應該了解其中的水分狀態(tài)及分類。有學者將肉中的水分為3種狀態(tài)：自由水，結合水和不易流動水。Fullerton[4]將水分為以下幾個狀態(tài)：體相水、束縛水、結合水、超束縛水、極性結合水和結構水 （structured water），它們有各自不同的核弛豫率。

圖1 1998—2018年期間全國魚糜制品總產(chǎn)量Fig.1 Total output of surimi products in China from 1998 to 2018

表1 不同級別冷凍魚糜的水分含量[3]Table1 The water content of frozen surimi with different levels[3]

2 加工方式對魚糜及魚糜制品持水性的影響

魚糜及魚糜制品在加工過程中時，水分也會受到影響。不同的加工方式對其影響不同，人們一直在尋找合適的加工方式，力求減少水分的損失，其中漂洗方式、加熱方式、超高壓和超聲法等處理對其影響較大，本文主要介紹以下幾種方法。

2.1 漂洗方式對冷凍魚糜持水性的影響

漂洗是指用水或水溶液對所采的魚肉進行洗滌，魚肉和水的比例一般為1∶5，漂洗可以除去魚的碎屑、血液、色素等，這會影響魚糜及魚糜制品的彈性和色澤的成分[5]。

Cheng等[6]研究蒸餾水、0.5%氯化鈉、0.5%碳酸氫鈉、0.6%CaCl2以及混合0.1%NaCl和0.2%碳酸氫鈉的漂洗液對草魚魚糜品質(zhì)的影響，結果顯示，用0.1%NaCl和0.2%碳酸氫鈉漂洗魚糜后，水分增加的最多?？妆ＨA等[7]研究不同的漂洗方法對鰱魚魚糜保水性的影響，結果發(fā)現(xiàn)，使用2次清水、一次鹽水，或者2次鹽水、一次清水漂洗，最終的魚糜保水性都要比單獨清洗要好很多。李艷青等[8]采用不漂洗、傳統(tǒng)漂洗（清水2次+0.5%NaCl 1次）、傳統(tǒng)漂洗加抗壞血酸鈉、傳統(tǒng)漂洗加沒食子酸等4種不同的漂洗方式，結果表明，添加沒食子酸丙酯漂洗的魚糜持水性超過了傳統(tǒng)漂洗方式。

2.2 加熱方法對魚糜制品持水性的影響

魚糜凝膠形成過程主要分為3個階段：50℃以前是凝膠化階段；50～70℃之間是凝膠劣化階段；當溫度達到70℃以上后，進入魚糕化階段。

朱玉安等[9]對鰱魚魚糜進行第二段加熱中，分別采用微波加熱、水浴加熱和沸水煮制3種方法，結果顯示，微波加熱的魚糜持水率最好。Ji等[10]通過試驗結果發(fā)現(xiàn)，對混合魚糜加熱5 min或10 min時，微波加熱的魚糜持水力要比水浴加熱的高。根據(jù)Tadpitchayangkoon等[11]的研究，將金線魚糜分別進行水浴加熱和歐姆加熱，結果顯示，歐姆加熱后魚糜的保水性要高于水浴加熱后魚糜的保水性。Zhang等[12]也發(fā)現(xiàn)歐姆加熱可以提高魚糜的持水性。以上結果表明，與水浴加熱相比，加熱時間較短的射頻加熱方法，更能提高魚糜的持水能力。

2.3 超高壓處理對魚糜制品持水性的影響

在食品加工中，超高壓技術具有一定優(yōu)勢：它不會破壞食品的非共價鍵，食品的色、香、味也不會受到很大的影響。因此，該技術在魚糜加工過程中的應用也越來越廣泛[13]。

秦影等[14]研究發(fā)現(xiàn)超高壓處理能夠提高魚糜品質(zhì)，使其保水率增高，但隨著壓力的增大，魚糜的保水率就不再發(fā)生明顯的變化。根據(jù)儀淑敏等[15]的研究可知，金線魚糜的持水性隨超高壓壓力的增大而表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，當壓力為400 MPa時達到最大值0.89。Ma等[16]研究結果表明，300～400 MPa能提高鹽溶性蛋白結合水的能力，可能與蛋白質(zhì)微觀結構的變化以及氫鍵相互作用有關。Tabilo-Munizaga等[17]認為高壓魚糜凝膠和加熱魚糜凝膠相比，前者具有更緊湊和均勻的網(wǎng)絡結構，因此，高壓魚糜凝膠的保水性更好。Cheftel等[18]認為：蛋白質(zhì)對高壓非常敏感，高壓能引起凝膠和持水性的變化。Ma等[19]在試驗中發(fā)現(xiàn)：隨著壓力的增大，魚糜的保水性呈現(xiàn)先升后降的趨勢；在400 MPa時，魚糜的保水性最優(yōu)。Perezmateos等[20]也通過試驗發(fā)現(xiàn)高壓對鱈魚魚糜凝膠保水性的影響比加熱對其保水性的影響要大。

2.4 超聲法和高溫處理對魚糜制品持水性的影響

Wen等[21]研究發(fā)現(xiàn)，超聲處理草魚魚糜時，在600 W，達到最大值78.26%；超過600 W之后，魚糜的持水性有下降趨勢，說明超聲在一定程度上可以提高魚糜的持水性。Filomenaambrosio等[22]研究認為，超聲波通過壓縮和解壓縮引起介質(zhì)中分子的位移，從而產(chǎn)生空化效應，提高魚糜持水性，經(jīng)過150 W超聲處理的魚糜保水性更好。超聲會對魚糜的持水性產(chǎn)生影響，可能是因為脈沖影響了肌原纖維的空間結構[23]。Zhang[24]研究發(fā)現(xiàn)100～120℃下，10 min的高溫處理會使魚糜的持水性變差。

3 魚糜及魚糜制品水分含量、持水力及其分布狀態(tài)的測定方法

魚糜及魚糜制品的水分測定也是非常重要的，測量指標可以讓我們對其水分含量有一個直觀的了解。對魚糜及魚糜制品水分的測定有很多種方法，常用的有105℃常壓干燥法、水分含量測定儀、持水力和低場核磁共振法。

3.1 105℃常壓干燥法

首先將錫箔紙?zhí)崆案稍镏梁阒?，稱量1 g樣品，將樣品放在錫箔紙中，然后將其放入105℃烘箱里，待樣品至恒重，也就是前后兩次質(zhì)量不超過0.1～0.2 g后，拿出來稱量樣品質(zhì)量，并計算水分含量[25]。雖然耗時較長，但操作簡便，因此，這種方法仍是目前測量魚糜及魚糜制品水分含量的常用方法。

3.2 水分含量測定儀

水分含量測定儀又叫鹵素水分含量儀，根據(jù)宋佳等[26]的方法，將冷凍魚糜解凍后，準確稱取0.5～0.6 g的樣品，放入儀器中測定即可，這種方法簡單、快速。測量過程一般需要重復3次。

3.3 持水力

魚糜的持水力是指當魚肉受外力影響時，如加壓、解凍和腌制等加工條件下保持其原有水分和添加水分的能力，也稱為魚糜的保水性[27]。持水力的測定方法：根據(jù) Salvador等[28]的方法，將魚糜凝膠縱向切成5 mm厚的薄片狀，準確稱量其質(zhì)量，取3層濾紙將其包裹住，然后將魚糜凝膠放入50 mL離心管中，在4℃，500 g的條件下離心15 min，拿出后稱重，并計算其持水力。重復3次，取平均值。

3.4 低場核磁共振法

核磁共振 （NMR）是指具有固定磁矩的原子核，在恒定磁場與交變磁場的作用下，與交變磁場發(fā)生能量交換的現(xiàn)象[29]。食品中水的弛豫時間，包括自旋-晶格弛豫時間（T1）和自旋-自旋弛豫時間（T2）。NMR是一種強大的研究凝膠機理及凝膠結構的技術，它通過水質(zhì)子和大分子可交換質(zhì)子的化學交換來表明水的遷移率與大分子的流動性[30]。低場核磁共振可根據(jù)樣品的自旋弛豫時間定性和定量分析食品中水分分布及水的流動性。

4 添加劑對魚糜及魚糜制品持水性的影響

添加劑對魚糜及魚糜制品的生產(chǎn)來說并不是必不可少的，但是從口感、營養(yǎng)等方面來說又是必要的，因為它能保留水分，提高魚糜及魚糜制品的品質(zhì)。影響魚糜及魚糜制品水分的添加劑有淀粉、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶、茶多酚、大豆分離蛋白、磷酸鹽和谷朊粉等。

4.1 添加劑對魚糜制品持水性的影響

淀粉，淀粉由于具有良好的持水性，是魚糜及魚糜制品加工過程中最常用的輔料。淀粉也可以增強魚糜的凝膠能力[31]。羅陽等[32]研究表明淀粉對魚糜制品有一定的保水作用，淀粉的保水性是因為在受熱糊化過程中淀粉吸水膨脹，冷卻后不易使水分流失。陳海華等[33]研究淀粉對竹莢魚魚糜持水性的影響，在相同的淀粉添加量下，添加木薯淀粉和小麥淀粉的魚糜組含水量比較高。周蕊等[34]通過試驗發(fā)現(xiàn)，糯玉米淀粉、玉米淀粉、交聯(lián)淀粉和羥丙基淀粉都能提高羅非魚的魚糜持水性，但是糯玉米淀粉和羥丙基淀粉對魚糜持水性的影響更大。

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TGase）是一種可以催化轉(zhuǎn)?；磻霓D(zhuǎn)移酶，它使蛋白質(zhì)之間發(fā)生共價交聯(lián)，從而使蛋白質(zhì)變性，形成特殊的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡結構，從而改善蛋白質(zhì)的持水性[35]。Carlos等[36]研究發(fā)現(xiàn)MTGase可以增加魚糜的保水性。陳海華等[37]研究發(fā)現(xiàn)，不管是一段加熱還是二段加熱，隨著TGase添加量的增加，魚糜樣品的失水率都會先下降后上升，最佳的添加量是80 U/100 g。

大豆分離蛋白，黃敏等[38]認為隨著大豆分離蛋白添加量的增加，魚糜的持水性會得到改善，水分會被留在凝膠結構中。張崟等[39]研究表明將大豆分離蛋白先加入到魚糜中，然后再將水分調(diào)節(jié)到和魚糜含水量大概相同時，隨著大豆分離蛋白的添加，魚糜凝膠的保水性會逐漸增高。這些實驗結果說明，大豆分離蛋白對魚糜制品的水分含量有一定的保護作用。

谷朊粉，當谷朊粉與水混合時，谷朊粉的蛋白質(zhì)親水基團與水分子相互作用，形成網(wǎng)絡結構，使其具有很強的吸水性，對魚糜的水分保留起到很大作用[40]。根據(jù)Kang等[41]的研究，在兩段加熱過程中，隨著谷朊粉添加量的增加，魚糜持水率在一定范圍內(nèi)也會增大。鄧偉[42]的研究結果也顯示，吸水后的谷朊粉對魚糜的持水性有很大貢獻。因此，在魚糜斬拌過程中，我們可以適當添加谷朊粉以增加其持水性。

磷酸鹽，磷酸鹽作為一種食品工業(yè)添加劑，可以有效提高魚糜及魚糜制品的持水性[43]。汪學榮等[44]研究表明，復合磷酸鹽要比單一磷酸鹽的效果好，當三聚磷酸鈉∶焦磷酸鈉∶六偏磷酸鈉的比例為2∶2∶1，添加量為0.5%時，保水效果最好。張濤等[45]研究發(fā)現(xiàn)，在冷風干燥情況下，添加丙二醇、丙三醇和復合磷酸鹽3種保水劑，結果發(fā)現(xiàn)添加保水劑魚糜組的水分含量下降速度要小于空白組。

檸檬酸鈉和植物油，F(xiàn)ilomenaambrosio等[22]的試驗結果顯示添加檸檬酸鈉的魚糜保水性比添加磷酸鹽和多聚磷酸鹽的魚糜保水性要好。Kuwahara等[46]也認為檸檬酸鈉有保留水分和防止肌動球蛋白變性的能力，可作為食品工業(yè)中的添加劑。Shi等[47]認為植物油可以增強魚糜的持水性，但是不同的植物油對魚糜持水力的影響大小不一樣，例如：玉米油對魚糜持水性的增強作用要大于花生油。

4.2 添加劑對冷凍魚糜持水性的影響

茶多酚，茶多酚是從茶葉中提取的多酚類物質(zhì)的總稱，包括花色苷類、黃酮類、黃酮醇類和酚酸類等物質(zhì)，它對冷凍魚糜水分的流失有抑制作用。根據(jù)何少貴等[48]的研究結果，添加茶多酚后，隨時間的延長，冷凍魚糜的失水率呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，最終，添加茶多酚的魚糜組失水率比空白組的低。劉焱等[49]研究發(fā)現(xiàn)，空白組和添加茶多酚組的魚糜含水量都隨時間增加表現(xiàn)出下降的趨勢，但空白組的含水量下降的更快。由此可知，茶多酚對冷凍魚糜的水分有一定的截留作用。

糖類，Sultanbawa等[50]和 Auh等[51]研究發(fā)現(xiàn)糖類對魚糜凝膠的持水性有很大的影響，作者選擇了高度濃縮的支鏈低聚糖混合物，它幾乎沒有甜味，不會對魚糜本身的味道產(chǎn)生影響，但是保水效果很好。Liu等[52]和Parvathy等[53]研究發(fā)現(xiàn)適當濃度的1∶1的蔗糖與山梨醇作為抗凍劑時，會保持魚糜水分含量基本不變。Wu[54]認為，海藻糖可以增加冷凍鱸魚魚糜中未凍結的水的含量，它可能是未來理想的魚糜冷凍保護劑。Osako等[55]也在試驗中發(fā)現(xiàn)，添加海藻糖后的冷凍魚糜未結凍水的含量更高，因為糖可以防止蛋白質(zhì)冷凍變性，抑制水合物晶體的生長。

5 結果與展望

水分是評價魚糜及魚糜制品品質(zhì)的一個重要指標，不同魚種、不同加工方式、不同添加劑等均可影響魚糜及魚糜制品水分含量及狀態(tài)。在魚糜生產(chǎn)過程中，選取合適的加工方式能有效減少水分損失，添加物種類及添加量對魚糜及魚糜制品水分也存在較大的影響。

另外，漂洗過程中的排放水問題是魚糜加工產(chǎn)業(yè)的一個難題，大量漂洗水的排放不僅造成環(huán)境的污染，還浪費了資源，水中含有的各種蛋白質(zhì)等物質(zhì)沒有得到充分利用。如何減少或利用排放水還需要進一步深入研究。