復(fù)合無(wú)磷保水劑對(duì)冷凍金鯧魚(yú)片的保水效果

于淑池，周海英

海南熱帶海洋學(xué)院海南省海洋食品工程技術(shù)研究中心（三亞 572022）

金鯧魚(yú)（Golden pompano），學(xué)名卵形鯧鲹（Trachinotus ovatus），地方名稱(chēng)黃臘鯧、金鯧，屬硬骨魚(yú)綱、鱸形目、鯧鲹屬[1]，其魚(yú)肉細(xì)嫩、味道鮮美，是我國(guó)南方沿海重要的海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)之一[2]，南海區(qū)網(wǎng)箱養(yǎng)殖金鯧魚(yú)位居我國(guó)海水魚(yú)類(lèi)單一品種產(chǎn)量的第三位[3]，2016年產(chǎn)量約15萬(wàn) t[4]，全國(guó)金鯧魚(yú)年產(chǎn)值將近達(dá)100億元[1]，目前金鯧魚(yú)產(chǎn)量大，加工產(chǎn)品主要以整條凍魚(yú)為主，在冷凍過(guò)程中，水產(chǎn)品的水分含量和持水性將直接關(guān)系到水產(chǎn)品的組織狀態(tài)、品質(zhì)甚至風(fēng)味[5]。多聚磷酸鹽是傳統(tǒng)的保水劑，可以有效減少水產(chǎn)品水分流失，保持制品嫩度，但添加量過(guò)大（超過(guò)0.5%）會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品風(fēng)味惡化，組織結(jié)構(gòu)粗糙，且在人體內(nèi)易形成磷酸鈣，降低人體對(duì)鈣的吸收[6-7]；為避免磷酸鹽過(guò)多添加的危害，工業(yè)上常用4%蔗糖、4%山梨糖醇復(fù)配，但是糖類(lèi)作為保水劑，存在高熱量、高甜度的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響水產(chǎn)品的風(fēng)味、口感及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[8]，也不利于肥胖癥患者及糖尿病人。為此，開(kāi)發(fā)安全低糖高效的無(wú)磷保水劑，是我國(guó)水產(chǎn)品加工業(yè)面臨的重要課題。

實(shí)踐證明[9]很多食品添加劑復(fù)配可以產(chǎn)生增效作用。研究保水劑的復(fù)配不僅可以降低用量，還可以進(jìn)一步改善水產(chǎn)品的品質(zhì)。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TG酶），具有改善蛋白質(zhì)組織、促進(jìn)蛋白質(zhì)的交聯(lián)、形成緊密結(jié)構(gòu)從而改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)的特點(diǎn)[10]。檸檬酸鈉是一類(lèi)強(qiáng)堿弱酸鹽，其高價(jià)陰離子可增加肉糜體系的離子強(qiáng)度，提高其pH，提高冷凍魚(yú)糜及重組牛肉的持水性[11-12]；海藻糖是一種非還原性二糖，甜度及熱量值低，對(duì)生物具有抗高滲、抗脫水及抗冷凍的保護(hù)作用，它可以發(fā)生玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變，形成新的連續(xù)相，阻礙水分子運(yùn)動(dòng)，從而提高保水性[13-14]，海藻糖可有效阻止凍藏羅非魚(yú)、鳙魚(yú)的蛋白質(zhì)變性[12]，提高冷凍豬肉的持水性并能改善冷凍豬肉品質(zhì)；抑制脂肪酸分解產(chǎn)生腐腥味的等作用[15]，其可以替代傳統(tǒng)的抗凍劑[16]。碳酸氫鉀是一種強(qiáng)堿弱酸鹽，具有螯合作用和乳化作用，可以提高溶液的pH，從而顯著提高增重率，降低加熱失重率[17]。試驗(yàn)以冷凍金鯧魚(yú)片為研究對(duì)象，確定TG酶、檸檬酸鈉、海藻糖、碳酸氫鉀4種保水劑對(duì)冷凍金鯧魚(yú)片的正交復(fù)配配方，并與多聚磷酸鹽進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，以期尋找一種綠色安全的復(fù)合無(wú)磷保水劑配方。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

金鯧魚(yú)（600±15 g），市售；谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TG酶，100 U/g）、海藻糖、三聚磷酸鈉為食品級(jí)；檸檬酸鈉、碳酸氫鉀、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉均為分析純。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

HWS-26型超級(jí)恒溫水浴鍋（金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司）；N5000型質(zhì)構(gòu)儀（上海佑科儀器儀表有限公司）；MesoMR23-060H-1型核磁共振成像分析儀（蘇州紐邁分析儀器股份有限公司）；ME204E/02型電子天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；Multifuge X1R型高速冷凍離心機(jī)（賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司）；DZ-500/1s型真空包裝機(jī)（浙江溫州市達(dá)豐機(jī)械有限公司）；FM100型雪花制冰機(jī)（北京長(zhǎng)流科技儀器有限公司）；MA35型賽多利斯快速水分測(cè)定儀（上海右一儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 金鯧魚(yú)處理的工藝流程

鮮活金鯧魚(yú)→清洗、三去（去鱗、內(nèi)臟、頭尾）→清洗→采肉→切片→保水劑處理→凍藏→檢測(cè)指標(biāo)

1.3.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以浸泡增重率和解凍損失率為指標(biāo)，分別采用0.3%，0.6%，0.9%，1.2%和1.5%的谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TG酶）；0.2%，0.3%，0.4%，0.5%和0.6%的海藻糖；0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%的檸檬酸鈉；1%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%的碳酸氫鉀進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，確定得出各保水劑的最佳保水濃度，分別為0.6%TG酶、0.5%海藻糖、1.0%檸檬酸鈉、1.5%碳酸氫鈉，再選取4種無(wú)磷保水劑進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，進(jìn)一步確定復(fù)合無(wú)磷保水劑的最優(yōu)組合。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表 %

1.4 最優(yōu)配方凍藏試驗(yàn)

以0.3%復(fù)合磷酸鹽為對(duì)照組，對(duì)正交試驗(yàn)得到的復(fù)合無(wú)磷保水劑的最佳配方進(jìn)行驗(yàn)證，展開(kāi)15，25，35和45 d的驗(yàn)證試驗(yàn)，以浸泡增重率、解凍損失率和蒸煮損失率為主要指標(biāo)，結(jié)合質(zhì)構(gòu)指標(biāo)和低場(chǎng)核磁水分遷移，分析冷凍45 d內(nèi)的保水性變化。

1.5 各指標(biāo)測(cè)定方法

1.5.1 保水指標(biāo)的測(cè)定方法[16-18]

取出浸泡好的魚(yú)片，篩網(wǎng)瀝干至沒(méi)有液滴滴下，用濾紙吸去表面遺留的水分，稱(chēng)其質(zhì)量并記錄，每個(gè)樣品做3次測(cè)定，取平均值，浸泡增重率按式（1）計(jì)算。

將凍藏一定時(shí)間后的金鯧魚(yú)片連同自封袋一起在4 ℃下自然解凍5 h，瀝干，用濾紙擦去表面水分并稱(chēng)其質(zhì)量，每個(gè)樣品做3次測(cè)定，取平均值，解凍損失率按式（2）計(jì)算。

將解凍后的魚(yú)肉裝進(jìn)鋁箔袋中，在65 ℃的水浴鍋中蒸煮15 min，然后取出冷卻至室溫，用濾紙吸干魚(yú)肉表面水分后稱(chēng)重其質(zhì)量，每個(gè)樣品測(cè)定3次，取平均值，蒸煮損失率按式（3）計(jì)算。

式中：m表示浸泡前魚(yú)片的質(zhì)量，g；m1表示浸泡后魚(yú)片的質(zhì)量，g；m2表示解凍后魚(yú)片的質(zhì)量，g；m3表示蒸煮后后魚(yú)片的質(zhì)量，g。

1.5.2 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[19]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.5.3 低磁場(chǎng)核磁共振儀測(cè)定水分遷移規(guī)律

參照文獻(xiàn)[20]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.6 數(shù)據(jù)處理

Excel作圖，Origin 2017（Origin Lab Corp. Ltd）繪制弛豫信號(hào)曲線圖，使用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，采用單因素方差進(jìn)行比較，顯著性水平設(shè)置為p＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)的結(jié)果與分析

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。通過(guò)浸泡增重率指標(biāo)分析，4種因素的影響順序?yàn)闄幟仕徕c（B）＞碳酸氫鉀（D）＞TG酶（A）＞海藻糖（C），最佳的復(fù)合無(wú)磷保水劑配比為A1B1C3D3；通過(guò)解凍損失率指標(biāo)分析，4種因素的影響順序?yàn)闄幟仕徕c（B）＞海藻糖（C）＞碳酸氫鉀（D）＞TG酶（A），最佳的復(fù)合無(wú)磷保水劑配比為A2B1C2D3，考慮到汁液損失的減少有利于提高肉的品質(zhì)和感官可接受性，即解凍損失率的影響對(duì)冷凍金鯧魚(yú)片最終的品質(zhì)影響較大，故選擇的最佳復(fù)合無(wú)磷保水劑配比是A2B1C2D3，即0.6% TG酶、0.4%海藻糖、1.0%檸檬酸鈉和2.0%碳酸氫鉀。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2 驗(yàn)證試驗(yàn)

2.2.1 復(fù)合無(wú)磷保水劑對(duì)冷凍金鯧魚(yú)片保水性的影響

將正交試驗(yàn)結(jié)果得到的復(fù)合無(wú)磷保水劑最佳配方，與復(fù)合磷酸鹽組作對(duì)比，在-18 ℃下冷凍45 d，測(cè)定保水性相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表3。冷凍金鯧魚(yú)片經(jīng)復(fù)合無(wú)磷保水劑浸泡后，浸泡增重率為5.90%，高于復(fù)合磷酸鹽組。從解凍損失率來(lái)看，在凍藏的15，25和35 d內(nèi)，各處理組解凍損失率均逐漸降低，45 d后又有所升高；蒸煮損失率也是先降低后升高再降低，但復(fù)合無(wú)磷保水劑解凍損失率和蒸煮損失率均低于復(fù)合磷酸鹽組（p＜0.05）；可能是復(fù)合無(wú)磷保水劑處理，讓魚(yú)肉中更多的水分被固定，提高了持水能力，蒸煮損失率減少。結(jié)果說(shuō)明復(fù)合無(wú)磷保水劑處理對(duì)冷凍金鯧魚(yú)具有較優(yōu)的保水效果。

表3 保水處理對(duì)冷凍金鯧魚(yú)片保水指標(biāo)的影響

2.2.2 復(fù)合無(wú)磷保水劑對(duì)冷凍金鯧魚(yú)片質(zhì)構(gòu)特性的影響

將復(fù)合無(wú)磷保水劑最佳配方，與復(fù)合磷酸鹽組作對(duì)比，在-18 ℃下分別冷凍15，25，35和45 d，測(cè)定硬度、彈性和咀嚼性，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。在冷凍35 d內(nèi)，經(jīng)過(guò)復(fù)合無(wú)磷保水劑處理的金鯧魚(yú)片硬度指標(biāo)總體稍低，但與復(fù)合磷酸鹽處理組硬度指標(biāo)基本接近，無(wú)顯著性差異（p＞0.05）；凍藏45 d時(shí)，復(fù)合無(wú)磷保水劑處理的金鯧魚(yú)片硬度稍有升高，而復(fù)合磷酸鹽組硬度明顯升高（p＜0.05）；咀嚼性指標(biāo)顯示，經(jīng)過(guò)復(fù)合磷酸鹽處理的魚(yú)片，咀嚼性有升高明顯（p＜0.05），口感下降，特別是凍藏45 d時(shí)升高明顯，可能是隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，多聚磷酸鹽水解會(huì)降低蛋白質(zhì)水合能力，從而使持水性降低；從彈性指標(biāo)看，經(jīng)過(guò)復(fù)合無(wú)磷保水劑處理的金鯧魚(yú)片彈性普遍較好，明顯高于復(fù)合磷酸鹽組處理的魚(yú)片（p＜0.05）。

表4 保水處理的冷凍金鯧魚(yú)片的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的影響

2.2.3 復(fù)合無(wú)磷保水劑對(duì)冷凍金鯧魚(yú)片低場(chǎng)核磁水分遷移的影響

T2在弛豫時(shí)間（0.01～10 000 m s）內(nèi)分布有3個(gè)峰，T20，T2a和T2b分別代表水產(chǎn)品肌肉中的結(jié)合水、可移動(dòng)水及自由水3種狀態(tài)的水分子。其中，T2a代表魚(yú)肉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中水分的滯留能力，含量一般在90%左右，T2a越短，峰越靠左，水分的流動(dòng)性就越低，受束縛能力就越強(qiáng)，保水性也越強(qiáng)[20,22]。不同處理的橫向弛豫時(shí)間T2圖譜見(jiàn)圖1和圖2。

A20，A2a和A2b為各狀態(tài)水分的含量，是T20，T2a和T2b各峰與橫坐標(biāo)面積的百分比，表5顯示不同處理對(duì)凍藏金鯧魚(yú)片水分含量的影響。

圖1、圖2和圖5顯示，凍藏45 d各峰的起始弛豫時(shí)間普遍右移，說(shuō)明保水能力均顯著下降。同時(shí)圖1、圖2、圖5和表5均顯示，T2a信號(hào)強(qiáng)度、峰積分面積最大，說(shuō)明金鯧魚(yú)肌肉中水分主要以不易流動(dòng)水存在；隨著冷凍時(shí)間加長(zhǎng)，其水分含量A2a先上升，即總峰面積在25 d達(dá)到高峰，之后不斷下降，并趨于平穩(wěn)，T2b峰積分面積（A2b）均在45 d達(dá)到最大，復(fù)合無(wú)磷保水劑處理組最小，為4.33±0.15，說(shuō)明隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，部分弱結(jié)合水（T20）和不易流動(dòng)水和（T2a）向自由水方向遷移[16]，失水率增大，束縛力降低。這可能與魚(yú)肉中自由水形成的冰晶體產(chǎn)生的機(jī)械損傷，以及蛋白質(zhì)變性引起的結(jié)合水脫離有關(guān)。表5的A2a，復(fù)合無(wú)磷保水劑的水分含量稍高于復(fù)合磷酸鹽組，說(shuō)明復(fù)合無(wú)磷保水劑處理的金鯧魚(yú)片保水性較優(yōu)且變化比較平穩(wěn)。

綜合保水性指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)特性及低磁場(chǎng)核磁等相關(guān)指標(biāo)，得出復(fù)合無(wú)磷保水劑提高了保水性，保水性能優(yōu)于復(fù)合磷酸鹽，可以代替復(fù)合磷酸鹽應(yīng)用于實(shí)際。

圖1 復(fù)合無(wú)磷保水劑組T2弛豫時(shí)間曲線譜圖

圖2 復(fù)合磷酸鹽組T2弛豫時(shí)間曲線譜圖

表5 保水處理對(duì)冷凍金鯧魚(yú)片水分含量的影響

3 結(jié)論

試驗(yàn)以浸泡增重率、解凍損失率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，篩選出了最佳復(fù)合無(wú)磷保水劑的配方：0.6% TG酶、0.4%海藻糖、1.0%檸檬酸鈉和2.0%碳酸氫鉀。運(yùn)用最優(yōu)配方與復(fù)合磷酸鹽處理組對(duì)比，得出復(fù)合無(wú)磷保水劑對(duì)冷凍的金鯧魚(yú)片浸泡增重率、解凍損失率、蒸煮損失率、水分含量以及質(zhì)構(gòu)特性均優(yōu)于復(fù)合磷酸鹽組。因此試驗(yàn)所得到的復(fù)合無(wú)磷保水劑配方具有一定優(yōu)勢(shì)，可替代復(fù)合磷酸鹽應(yīng)用于水產(chǎn)品加工。