超高壓對(duì)鯉魚(yú)肉糜-MgCl2凝膠特性的影響

李 釗，秦 榮，袁孝瑞，劉 玉，趙巖巖, ，盧河?xùn)|，王樹(shù)勛，王書(shū)賢，訾紅麗，周海旭，趙圣明

（1.河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453003；2.淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江蘇淮安 223003；3.新鄉(xiāng)縣市場(chǎng)監(jiān)督管理局，河南新鄉(xiāng) 453731）

鯉魚(yú)是我國(guó)目前養(yǎng)殖和消費(fèi)量最大的一種淡水魚(yú)。鯉魚(yú)由于具有營(yíng)養(yǎng)豐富，肉質(zhì)口感細(xì)膩且市場(chǎng)價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，深受我國(guó)消費(fèi)者的喜愛(ài)[1?2]。采用鯉魚(yú)魚(yú)糜制成的魚(yú)丸和魚(yú)肉腸等魚(yú)糜制品近年來(lái)也備受關(guān)注[3]。但是鯉魚(yú)等淡水魚(yú)與海水魚(yú)相比，肌原纖維蛋白的凝膠性能較差，影響鯉魚(yú)魚(yú)糜制品的食用品質(zhì)。為了改善淡水魚(yú)糜加工過(guò)程中凝膠性能差等缺點(diǎn)，提高淡水魚(yú)魚(yú)糜制品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，目前，食品加工中常用的物理方法（包括超高壓、電磁場(chǎng)、超聲波等）[4?6]和化學(xué)方法（包括多糖、轉(zhuǎn)股酰胺酶和金屬離子等）[7?10]都已經(jīng)被應(yīng)用于改善淡水魚(yú)糜品質(zhì)方面的研究。

超高壓作為一種非熱加工技術(shù)，可以通過(guò)改善蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，提高魚(yú)肉蛋白凝膠的功能特性，改善魚(yú)糜制品的品質(zhì)[11]。Wang等[12]的研究表明超高壓可以顯著提高金線(xiàn)魚(yú)糜的凝膠特性。氯化鈉通過(guò)導(dǎo)致肉中的鹽溶性蛋白溶出，促進(jìn)蛋白形成有序的凝膠結(jié)構(gòu)，從而提高凝膠肉制品的品質(zhì)[13]。但是眾所周知，食鹽的攝入量與高血壓和心腦血管疾病密切相關(guān)[14]，因此實(shí)現(xiàn)肉制品的低鹽化，對(duì)改善人體健康具有重要的意義。氯化鎂和氯化鈉同屬于氯化物，是低鹽肉制品的開(kāi)發(fā)中研究較多的一種替代鹽[15]。有研究表明，氯化鎂部分替代氯化鈉，可以增加豬肉肌原纖維蛋白的溶解度，提高肉蛋白的凝膠特性[16]。近年來(lái)，在低鹽肉制品研究中，超高壓與鈉鹽替代鹽的結(jié)合處理用于改善低鹽肉制品品質(zhì)的研究報(bào)道已經(jīng)越來(lái)越多[17?19]。但是關(guān)于超高壓與氯化鎂部分替代食鹽相結(jié)合用于改善鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠品質(zhì)的研究還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。因此，本文以新鮮鯉魚(yú)魚(yú)糜為原料，通過(guò)分析其持水性、色澤、質(zhì)構(gòu)和流變特性等，研究超高壓和氯化鎂部分替代氯化鈉對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠品質(zhì)的改善作用，為提高低鹽淡水魚(yú)糜制品的品質(zhì)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活鯉魚(yú) 重量約1000 g，河南新鄉(xiāng)某農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；無(wú)水氯化鎂 分析純，國(guó)藥集團(tuán)滬試試劑有限公司；食鹽 食品級(jí)，山東肥城精制鹽廠有限公司。

Sartious電子精密天平 北京賽多利斯天平有限公司；T25高速勻漿器 德國(guó)IKA公司；CR-400色差計(jì) 日本美能達(dá)公司；HAAKEMARS流變儀、離心機(jī)Thermo scientific公司； UMC-5C斬拌機(jī)

德國(guó)Stephan公司；TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems（SMS）公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鯉魚(yú)魚(yú)糜的制備 在低溫條件下，將鮮活鯉魚(yú)去頭尾、內(nèi)臟、去皮脫骨后進(jìn)行采肉，首先去除魚(yú)肉中肉眼可見(jiàn)的結(jié)締組織和脂肪，然后用5倍于魚(yú)肉質(zhì)量的冰水漂洗三次后，放入斬拌機(jī)中斬拌5 min，參考潘杰等[13]的方法以及本研究前期的預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定NaCl和MgCl2的添加量分別為2.0%和0.3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）魚(yú)糜重量，然后再斬拌5 min，使NaCl和MgCl2分散均勻，得到魚(yú)糜混合體系。

1.2.2 超高壓處理 參考Cando等[4]的方法，取上述攪拌魚(yú)糜樣品60 g左右放入干凈的聚乙烯袋中，然后進(jìn)行真空包裝。將真空包裝好的樣品放置在超高壓裝置中，樣品分別經(jīng)過(guò)100、200、300和400 MPa處理10 min，以未經(jīng)高壓處理的樣品為對(duì)照。樣品受壓前后均保藏于4℃冰箱中。

1.2.3 鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠的制備 參考王健一等[20]方法略有改進(jìn)。將經(jīng)過(guò)超高壓處理的鯉魚(yú)魚(yú)糜樣品取出直接卷成圓柱形，用橡皮筋固定好形狀后采用兩段式加熱法獲得魚(yú)糜凝膠。首先在40℃條件下凝膠化40 min，再將溫度調(diào)至到90℃加熱30 min，加熱處理完成后立即用冰水迅速冷卻，然后4℃冷藏24 h后用于測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.4 蒸煮得率的測(cè)定 參考趙巖巖等[21]方法，首先用吸水紙除去4℃冷卻12 h的魚(yú)肉糜凝膠表面的滲出液，然后分別測(cè)量不同壓力處理的魚(yú)肉糜凝膠重量，蒸煮得率按照以下公式計(jì)算，平行測(cè)定5次。

式中：M1為魚(yú)肉糜凝膠重量，g；M2為生魚(yú)肉糜重量，g。

1.2.5 保水性（WHC）的測(cè)定 參考計(jì)紅芳等[22]的方法，首先將樣品切成15 mm厚的圓柱體，測(cè)量質(zhì)量記為M1，然后將鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠樣品用濾紙包好后置于50 mL離心試管中，在4℃、5000 r/min條件下離心10 min。取出離心后樣品，測(cè)量重量記為M2，每個(gè)壓力下做5組。通過(guò)如下公式計(jì)算樣品的保水性：

式中：M1為魚(yú)肉糜凝膠重量，g；M2為生魚(yú)肉糜重量，g。

1.2.6 色澤的測(cè)定 使用色差儀對(duì)肉糜凝膠中心位置進(jìn)行測(cè)定，記錄樣品的L*值、a*值和b*值。其中L*表示亮度，a*表示紅度值，b*表示黃度值，每個(gè)樣品均勻選取5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。

1.2.7 質(zhì)構(gòu)和凝膠強(qiáng)度的測(cè)定 質(zhì)構(gòu)測(cè)定參考Zhao等[23]方法略做修改。將魚(yú)糜凝膠樣品制成直徑2.5 cm，高2 cm的圓柱體。測(cè)定參數(shù)為：選擇TPA模式，P/36R探頭；測(cè)前速度5.0 mm/s，測(cè)中速度2.0 mm/s，測(cè)后速度5.0 mm/s，壓縮比為40%，觸發(fā)力為5 g，觸發(fā)類(lèi)型為自動(dòng)。每組樣品平行測(cè)定5次。凝膠強(qiáng)度的測(cè)定參數(shù)為：選擇Return To Start模式，P/0.5探頭；測(cè)前速度1.0 mm/s，測(cè)中速度1.0 mm/s，測(cè)后速度5.0 mm/s，穿透比50%，數(shù)據(jù)采集速度100 pps。每組樣品平行測(cè)定5次。

1.2.8 流變性質(zhì)的測(cè)定 參考Li等[24]方法略作修改。將鯉魚(yú)魚(yú)糜樣品置放于兩個(gè)50 mm圓形平板探頭之間，間隙為1 mm，用P35 TiL平板探頭采用升溫程序進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定參數(shù)為：樣品起始溫度20℃，保持10 min后以2℃/min的升溫速率上升至90℃，振蕩頻率為0.1 Hz。測(cè)定升溫過(guò)程中樣品儲(chǔ)能模量（G'）的變化。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行分析，試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析，繪圖采用Excel 2013軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 超高壓對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜-MgCl2凝膠蒸煮得率的影響

不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)肉糜-MgCl2（0.3%）蒸煮得率的影響見(jiàn)圖1A。由圖1A可知，隨著處理壓力的升高，鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠的蒸煮得率呈先升高后降低的趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，當(dāng)處理壓力為200 MPa時(shí)，鯉魚(yú)魚(yú)糜蒸煮得率最高，達(dá)到93.14%，主要因?yàn)檫m當(dāng)?shù)膲毫梢源龠M(jìn)蛋白質(zhì)的解聚，并提高蛋白質(zhì)的溶解性，從而增強(qiáng)了自由水與蛋白質(zhì)之間的結(jié)合能力[13]。當(dāng)處理壓力超過(guò)300 MPa時(shí)，蒸煮得率明顯下降?？赡苁怯捎谶^(guò)高的壓力處理使魚(yú)糜中蛋白質(zhì)分子二級(jí)空間結(jié)構(gòu)被破壞，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變松散，促使蛋白質(zhì)分子內(nèi)部疏水基團(tuán)暴露出來(lái)，最終降低了魚(yú)糜中蛋白質(zhì)結(jié)合水分的能力[25]。

圖1 不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜-MgCl2凝膠蒸煮得率（A）和保水性（B）的影響Fig.1 Effect of different pressure treatments on the cooking yield (A)and water holding capacity (B)of carp surimi-MgCl2 gel

2.2 超高壓對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜-MgCl2凝膠保水性的影響

不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)肉糜-MgCl2（0.3%）凝膠保水性的影響見(jiàn)圖1B。由圖1B可知，隨著處理壓力的升高，鯉魚(yú)肉糜-MgCl2凝膠保水性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，當(dāng)處理壓力為200 MPa時(shí)保水性最高可達(dá)到95.24%。適當(dāng)?shù)膲毫梢源偈沟鞍踪|(zhì)解聚，提高其溶解性，促進(jìn)魚(yú)糜蛋白的伸展和交聯(lián)，增強(qiáng)蛋白質(zhì)與水分子之間的水化作用，有助于均勻致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成，從而提高了凝膠的保水性[25?26]。但是當(dāng)處理壓力超過(guò)300 MPa時(shí)，鯉魚(yú)肉糜-MgCl2凝膠的保水性呈顯著下降趨勢(shì)（P<0.05）。過(guò)高的壓力可能破壞蛋白質(zhì)與鈉離子和鎂離子之間的相互作用，破壞凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致凝膠的保水性降低；另外過(guò)高的壓力還可能導(dǎo)致肌節(jié)斷裂，導(dǎo)致肌絲結(jié)構(gòu)中的水分流失，導(dǎo)致保水性降低[8,27]。

2.3 超高壓對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜-MgCl2凝膠色澤的影響

不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)肉糜-MgCl2（0.3%）凝膠色澤影響見(jiàn)表1。由表1可知，隨著處理壓力的增加，鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠的L*值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，a*和b*值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，當(dāng)處理壓力為400 MPa時(shí)，L*值上升，而a*值和b*值明顯下降。陳燕婷等研究表明超高壓處理可以導(dǎo)致帶魚(yú)魚(yú)糜的L*值升高，a*值和b*值下降，并認(rèn)為L(zhǎng)*值的升高可能是高壓可促進(jìn)緊密凝膠結(jié)構(gòu)的形成，鎖住更多的水分，從而減少光的散射[28]。但是本研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膲毫商岣啧庺~(yú)魚(yú)糜凝膠的保水性，過(guò)高的壓力導(dǎo)致保水性降低，因此，隨著處理壓力增加導(dǎo)致的鯉魚(yú)肉糜凝膠L*值升高可能是因?yàn)楦邏鹤饔每梢詫?dǎo)致肌紅蛋白變性或者失去亞鐵血紅素，從而使L*值升高，a*值下降[29]。

表1 不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜肉糜-MgCl2凝膠色澤的影響Table 1 Effect of different pressure treatments on the color of carp surimi-MgCl2 gel

2.4 超高壓對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜-MgCl2凝膠質(zhì)構(gòu)的影響

不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)肉糜-MgCl2（0.3%）凝膠質(zhì)構(gòu)影響見(jiàn)表2。由表2可知，隨著處理壓力的增加鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠的硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)處理壓力為200 MPa時(shí)，樣品的硬度、彈性、內(nèi)聚性以及咀嚼性均達(dá)到最高，分別達(dá)到3327.25、0.983、0.652和1678.25 g，顯著優(yōu)于對(duì)照組（P<0.05）。高壓處理使魚(yú)糜體積縮小，有助于蛋白質(zhì)之間化學(xué)鍵和疏水作用力的形成，促進(jìn)蛋白質(zhì)之間發(fā)生交聯(lián)形成緊密的凝膠結(jié)構(gòu)，使凝膠結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，從而導(dǎo)致硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性升高[30]。才衛(wèi)川等[31]的研究表明，適當(dāng)?shù)膲毫赏ㄟ^(guò)增加肉糜的團(tuán)聚性，從而提高凝膠的硬度，但是過(guò)高的壓力會(huì)破壞肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致硬度降低。

表2 不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜肉糜-MgCl2凝膠質(zhì)構(gòu)的影響Table2 Effect of different pressuretreatmentson the textureof carp surimi-MgCl2 gel

2.5 超高壓對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜-MgCl2凝膠強(qiáng)度的影響

不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)肉糜-MgCl2（0.3%）凝膠強(qiáng)度影響見(jiàn)圖2。由圖2可知，隨著處理壓力的上升鯉魚(yú)肉糜-MgCl2凝膠的凝膠強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，與對(duì)照組相比，當(dāng)處理壓力為200 MPa時(shí)鯉魚(yú)魚(yú)糜的凝膠強(qiáng)度最高，達(dá)到3277 g，顯著高于對(duì)照組（P<0.05）。而當(dāng)處理壓力超過(guò)300 MPa時(shí)，凝膠強(qiáng)度顯著降低（P<0.05）。Ye等[8]研究表明，200 MPa的壓力處理可以顯著提高鰱魚(yú)魚(yú)糜的凝膠強(qiáng)度，可能是因?yàn)槌邏禾幚砜梢栽鰪?qiáng)魚(yú)糜蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)程度，同時(shí)使受壓的蛋白質(zhì)暴露出更多的基團(tuán)，這些基團(tuán)可以與鹽離子之間相作用，可增加含鹽聚合物的數(shù)量從而達(dá)最終改善魚(yú)糜凝膠的凝膠強(qiáng)度[32]。此外，魚(yú)糜內(nèi)源蛋白酶活性也是影響?hù)~(yú)糜凝膠強(qiáng)度的重要因素，高壓可以通過(guò)抑制魚(yú)糜的內(nèi)源性蛋白酶的活性，減少蛋白酶對(duì)蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的降解，從而改善凝膠強(qiáng)度[33]。但是過(guò)高的壓力可能加劇蛋白質(zhì)的變性，降低蛋白之間的相互作用，導(dǎo)致了魚(yú)糜凝膠蛋白的交聯(lián)度降低，不利于其中的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而會(huì)使形成的凝膠強(qiáng)度降低[25]。

圖2 不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜-MgCl2凝膠強(qiáng)度的影響Fig.2 Effect of different pressure treatments on the gel strength of carp surimi-MgCl2

2.6 超高壓對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜-MgCl2凝膠儲(chǔ)能模量（G'）的影響

流變學(xué)變化是研究食品加工過(guò)程中蛋白組分功能變化的重要手段之一。儲(chǔ)能模量又稱(chēng)為彈性模量，代表流體中的彈性部分，可以有效反映凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中貯存的能量以及凝膠強(qiáng)度[34]，G'值越高表明凝膠強(qiáng)度越好。如圖3所示，鯉魚(yú)肉糜-MgCl2凝膠在加熱過(guò)程中可分為三個(gè)變化階段：階段一（20～47℃），隨著溫度的升高，鯉魚(yú)肉糜-MgCl2（0.3%）凝膠的G'值也不斷升高，可能是因?yàn)樵诖藴囟确秶鷥?nèi)，肌球蛋白開(kāi)始變性，導(dǎo)致蛋白之間發(fā)生聚集交聯(lián)，形成不穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[20]。階段二（47～58℃），隨著溫度升高，鯉魚(yú)肉糜-MgCl2（0.2%）凝膠的G'值開(kāi)始下降，主要是因?yàn)轸~(yú)糜內(nèi)源轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶在50℃左右的活性最高，導(dǎo)致凝膠劣化。階段三（58～80℃），隨著溫度的進(jìn)一步升高，肌球蛋白結(jié)構(gòu)完全解螺旋，在二硫鍵和疏水作用下，蛋白質(zhì)交聯(lián)聚集形成結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的不可逆凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[35]。與未經(jīng)壓力處理的對(duì)照組相比，隨著處理壓力的上升鯉魚(yú)肉糜-MgCl2凝膠G'值呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)處理壓力為200 MPa時(shí)肉糜-MgCl2凝膠的G'值最高，明顯高于對(duì)照組。而當(dāng)處理壓力超過(guò)300 MPa時(shí)，G'值明顯降低。適當(dāng)?shù)膲毫μ幚砜蓪?dǎo)致肌球蛋白的部分變性，當(dāng)溫度升高時(shí)，促進(jìn)蛋白質(zhì)的進(jìn)一步凝膠化，形成更加穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。而當(dāng)處理壓力超過(guò)300 MPa后，過(guò)高的壓力導(dǎo)致蛋白質(zhì)過(guò)度變性，過(guò)度變性的蛋白不易聚集形成緊湊、穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致加熱過(guò)程中的G′曲線(xiàn)特征峰的消失[36]。這與王健一等[20]和Wang等[12]的研究結(jié)果類(lèi)似，適當(dāng)?shù)膲毫梢蕴岣呓鹁€(xiàn)魚(yú)糜的G'值，而過(guò)高的壓力導(dǎo)致G'值降低。

圖3 不同壓力處理對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜-MgCl2凝膠儲(chǔ)能模量（G'）的影響Fig.3 Effect of different pressure treatments on the storage modulus(G')of carp surimi-MgCl2 gel

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明適當(dāng)?shù)膲毫μ幚砜梢愿纳契庺~(yú)肉糜-MgCl2凝膠的品質(zhì)。與0.1 MPa（常壓狀態(tài)）的對(duì)照組相比，隨著處理壓力的升高，鯉魚(yú)肉糜-MgCl2凝膠L*值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，a*和b*值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，蒸煮得率、保水性、質(zhì)構(gòu)特性、凝膠強(qiáng)度和儲(chǔ)能模量呈先升高后降低的趨勢(shì)，在200 MPa時(shí)分別達(dá)到最高值；當(dāng)壓力大于300 MPa時(shí)，過(guò)高的壓力可能破壞蛋白質(zhì)與鈉離子和鎂離子之間的相互作用，導(dǎo)致凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，最終導(dǎo)致凝膠蒸煮得率、保水性、質(zhì)構(gòu)特性和儲(chǔ)能模量均呈降低趨勢(shì)。因此，超高壓結(jié)合氯化鎂在低鹽淡水魚(yú)糜肉制品開(kāi)發(fā)方面具有一定的應(yīng)用前景。