淀粉種類對(duì)草魚魚糜凝膠特性的影響

李 陽(yáng)，武紅偉

(1.福建商學(xué)院旅游與休閑管理學(xué)院，福建 福州 350012；2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002)

近年來(lái)，我國(guó)水產(chǎn)品加工行業(yè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展之勢(shì)，其已成為水產(chǎn)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。其中魚糜制品是最常見的水產(chǎn)加工形式之一，通常以優(yōu)質(zhì)的海水魚為原料，經(jīng)斬拌、調(diào)味、成型、加熱等系列工藝制成，是一種具有良好彈性的肉類凝膠食品[2]。魚糜制品的主要成分是魚肉中的肌原纖維蛋白，其口感爽滑彈脆，具有高蛋白低脂肪、易烹調(diào)、易消化、耐儲(chǔ)運(yùn)等特點(diǎn)，深受消費(fèi)者喜愛，并占據(jù)了廣大的消費(fèi)市場(chǎng)。我國(guó)作為世界上淡水魚養(yǎng)殖、生產(chǎn)及消費(fèi)大國(guó)，草魚的養(yǎng)殖產(chǎn)量位居第一位，有著非常豐富的資源及發(fā)展空間[3]。然而淡水魚水分含量高、肌肉持水性差、魚糜凝膠能力較弱，更容易發(fā)生凝膠劣化，其品質(zhì)與風(fēng)味遜色于海水魚魚糜，這些因素嚴(yán)重制約了淡水魚資源的高值化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[4-5]。因此，創(chuàng)新并豐富淡水魚魚糜制品加工技術(shù)是目前我國(guó)水產(chǎn)行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的有效途徑。

淀粉是魚糜制品加工業(yè)中廣泛使用的生產(chǎn)輔料，擁有良好的持水性及凍融穩(wěn)定性，通過(guò)糊化能形成特殊的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其作為填充劑和增稠劑使用可以增加魚糜制品結(jié)構(gòu)的致密性，增強(qiáng)蛋白保水性能，進(jìn)而達(dá)到改善魚糜制品品質(zhì)、增加產(chǎn)量并降低成本的目的[6-14]。尤其以草魚為代表的淡水魚類，因魚肉本身含水量高、肌肉保水性差、組織蛋白酶活性偏高等因素，魚凝膠性能較差。添加淀粉等輔料能最大化地改善魚糜的凝膠特性，并降低魚糜制品的生產(chǎn)成本。

盡管淀粉在提高產(chǎn)品凝膠性能方面展示出了很大的優(yōu)勢(shì)，但淀粉的種類及其本身的功能性質(zhì)的差異，如淀粉顆粒粒徑、支鏈淀粉含量等，也很大程度上影響到魚糜凝膠特性的改善。王麗麗等[15]研究了5種淀粉(小麥淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、交聯(lián)淀粉和羥丙基淀粉)在不同添加量下對(duì)帶魚魚糜品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)木薯淀粉對(duì)帶魚魚糜凝膠品質(zhì)的改善效果最好；柳麗寧等[16]探究了糯玉米淀粉、馬鈴薯淀粉與變性淀粉對(duì)魚糜品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)馬鈴薯淀粉與變性淀粉可顯著提高魚糜的凝膠強(qiáng)度；Campo L等[17]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)添加11%淀粉時(shí)，阿拉斯加鱈魚魚糜的凝膠特性較好。

變性淀粉具有優(yōu)良性能，可以通過(guò)自身糊化形成特殊的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為魚糜凝膠中提供更好的黏著性和持水性[14]。目前，對(duì)比原淀粉和變性淀粉對(duì)淡水魚糜凝膠特性影響的研究較少。本文以草魚為主要原料，研究馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯和醋酸酯淀粉等5種淀粉對(duì)草魚魚糜凝膠特性的影響，為開發(fā)高品質(zhì)淡水魚魚糜制品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

草魚(單體質(zhì)量2.0～2.5 kg，體長(zhǎng)35～40 cm)，購(gòu)自永輝超市；復(fù)合磷酸鹽、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙?；矸哿姿狨?、醋酸酯淀粉，由福州百洋海味食品有限公司提供；斬拌機(jī)，漢密爾頓海灘電器有限公司；制冰機(jī)，兄弟儀器有限公司；恒溫水浴鍋；TA-XT plus物性測(cè)定儀，英國(guó)Stable Micro System公司；旋轉(zhuǎn)流變儀 physica MCR 301，奧地利安東帕公司。

1.2 方法

1.2.1 魚糜制備

新鮮草魚宰殺→清洗→預(yù)處理(去魚鱗、魚頭、魚尾、魚內(nèi)臟)→取凈魚肉→漂洗→0℃下預(yù)冷2 h→草魚魚糜空斬(加冰水)→鹽斬拌(添加鹽)→磷酸鹽斬拌→加入其他輔料(淀粉等)→斬拌均勻→灌裝→加熱成型(95℃，25 min)→冷卻→成品。其中空白、樣品1、樣品2、樣品3、樣品4、樣品5各組制作工藝相同，區(qū)別是淀粉不同，依次為無(wú)添加淀粉、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙?；矸哿姿狨?、醋酸酯淀粉。

1.2.2 魚糜白度測(cè)定

室溫條件下將草魚魚糜凝膠樣品切成3 mm厚的薄片，采用WSC-S色差計(jì)測(cè)定魚糜腸樣品的顏色指標(biāo)(L、a、b值)，其中L表示樣品的明度，a表示樣品的紅綠值，b表示樣品的黃藍(lán)值，并通過(guò)公式(1)計(jì)算出樣品的白度值(W)。

(1)

1.2.3 魚糜持水性測(cè)定

將魚腸切成5 mm厚的薄片，稱其質(zhì)量m1，快速冷凍后置于冰箱-18℃下冷凍保存24 h；取出解凍后用濾紙包裹，然后對(duì)其施加5 kg的質(zhì)量并保持2 min，稱壓后樣品的質(zhì)量m2，失水率越高，表示魚糜凝膠的持水性越差，按公式(2)計(jì)算失水率。

(2)

1.2.4 魚糜流變學(xué)指標(biāo)測(cè)定

將魚糜樣品置于校正好的旋轉(zhuǎn)流變儀(MRC 301)的測(cè)試平臺(tái)上，采用直徑為50 mm的平板模具，平板間距為2.0 mm。在震動(dòng)模式和線性粘彈區(qū)內(nèi)進(jìn)行角頻率掃描和時(shí)間掃描。

角頻率掃描：角頻率掃描范圍1～100 rad/s，應(yīng)變1%，測(cè)定掃描過(guò)程中儲(chǔ)能模量(G′)和耗能模量(G″)的變化。

時(shí)間掃描：在90℃下，應(yīng)變1%，角頻率6.25 rad/s，魚糜樣品在20 min內(nèi)儲(chǔ)能模量(G′)和耗能模量(G″)的變化。

1.2.5 魚糜凝膠強(qiáng)度測(cè)定

將樣品置于4℃下冷卻24 h后取出，切成約30 mm的圓柱體，采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定，選用 P/5(直徑為5 mm的球形探頭)，測(cè)試模式為壓縮力模式，具體測(cè)試參數(shù)：觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載5 g；測(cè)前速度2 mm/s，測(cè)試速度為1 mm/s，測(cè)后速度3 mm/s，下壓50%，測(cè)定破裂強(qiáng)度和凹陷深度，凝膠強(qiáng)度(g·mm)= 破斷強(qiáng)度(g)× 凹陷深度(mm)。

1.2.6 魚糜凝膠全質(zhì)構(gòu)分析

全質(zhì)構(gòu)分析(TPA)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)：探頭P/5S(直徑為5 mm的球形探頭)，觸發(fā)力5 g，壓縮距離10 mm，側(cè)前速度2 mm/s，測(cè)試速度1 mm/s，側(cè)后速度2 mm/s，將樣品切成30 mm高的圓柱體，測(cè)試模式為 TPA，測(cè)定魚糜凝膠樣品的硬度、彈性、凝聚性、咀嚼性及黏著性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)設(shè)置3組平行，數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，采用Origin 2019軟件作圖，采用IBM SPSS Statistics 26.0軟件進(jìn)行顯著性分析及組間相關(guān)性分析，多組數(shù)據(jù)差異性分析采用ANOVA單因素方差分析及Duncan多重比較檢驗(yàn)顯著性(P<0.05)，不同的小寫字母表示具有顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同種類淀粉對(duì)草魚魚糜白度的影響

魚糜制品的白度是影響消費(fèi)者選擇并購(gòu)買的一個(gè)重要感官指標(biāo)。通常，一個(gè)更均一、致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有更佳的光學(xué)特性。由表1可知，添加淀粉在一定程度上可降低草魚魚糜的白度值，但是不同種類的淀粉對(duì)草魚魚糜白度的影響程度不同。與玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰基二淀粉磷酸酯相比，馬鈴薯淀粉與醋酸酯淀粉更易保持草魚魚糜的白度。

表1 不同淀粉對(duì)草魚魚糜凝膠白度的影響

2.2 不同種類淀粉對(duì)草魚魚糜持水性的影響

魚糜凝膠持水性的大小取決于魚糜凝膠中蛋白質(zhì)與水分子的結(jié)合緊密程度以及魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)弱，其是評(píng)價(jià)魚糜制品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[18]。因此，魚糜凝膠的持水性與凝膠強(qiáng)度也存在一定的聯(lián)系，即魚糜凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密，凝膠強(qiáng)度越高，對(duì)水分的維持能力也就越強(qiáng)[19]。由圖1可知，添加淀粉能顯著降低草魚魚糜凝膠的失水率，與空白對(duì)照組相比，乙?；矸哿姿狨ズ痛姿狨サ矸劭墒刽~糜凝膠的失水率至少降低50%。淀粉顆粒在糊化過(guò)程中吸水溶脹，提高了魚糜-淀粉體系的持水能力。

2.3 不同種類淀粉對(duì)草魚魚糜流變學(xué)特性的影響

由圖2(a、b)可知魚糜凝膠樣品在90℃持續(xù)加熱時(shí)，G′和G″隨時(shí)間的增加，均呈現(xiàn)出顯著的增加趨勢(shì)，且200 s內(nèi)G′增加速度顯著高于G″，表明凝膠網(wǎng)絡(luò)形成得非常迅速，依次為醋酸酯淀粉>乙?；矸哿姿狨?玉米淀粉>木薯淀粉>馬鈴薯淀粉>空白組；300～500 s后，G′和G″增速放緩至平穩(wěn)，表明凝膠結(jié)構(gòu)已發(fā)展完善。

頻率掃描可得到凝膠(G′)與(G″)隨震蕩頻率變化的關(guān)系，其是評(píng)估凝膠狀態(tài)的重要指標(biāo)[16]。由圖2(c、d)可知，線性黏彈區(qū)內(nèi)，所有樣品的G′都始終高于G″，反映出草魚魚糜凝膠的彈性特征；此外G′和G″均隨著角頻率的增大而增加，表現(xiàn)出對(duì)角頻率較大的依賴性。同時(shí)，儲(chǔ)能模量大小依序?yàn)椋捍姿狨サ矸?乙酰化二淀粉磷酸酯>木薯淀粉>玉米淀粉>馬鈴薯淀粉>空白組，體現(xiàn)出凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上的差異。G′與G″無(wú)交叉點(diǎn)，且復(fù)數(shù)黏度也隨角頻率的增加而降低，這表明魚糜凝膠體系呈剪切細(xì)化的假塑性流體特性[20]。

2.4 不同種類淀粉對(duì)草魚魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

硬度是模擬牙齒2次擠壓魚糜凝膠使其變形70%所需的力度大小；凝聚性是魚糜凝膠被第一次壓縮變形后抵抗第二次壓縮變形的程度，這一指標(biāo)通常受凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，并反映出凝膠蛋白內(nèi)部的結(jié)合程度；彈性是受擠壓的魚糜凝膠在無(wú)外力時(shí)的恢復(fù)性能；而咀嚼性是魚糜凝膠硬度指標(biāo)的補(bǔ)充參數(shù)。

不同種類淀粉對(duì)草魚魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響由圖3所示。圖3列出了包括凝膠強(qiáng)度、硬度、彈性、凝聚性、膠著性、咀嚼性等六項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)。其中，凝膠強(qiáng)度是凝膠硬度和彈性的綜合體，是反應(yīng)魚糜制品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[21]。通常，凝膠強(qiáng)度的增加意味著魚糜制品品質(zhì)的改善。由圖3(a)可知，添加淀粉能顯著提高草魚魚糜凝膠強(qiáng)度(P<0.05)。淀粉在加熱至糊化溫度后，淀粉分子吸收大量水分，膨脹并填充至魚糜凝膠的網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)中，擠壓魚糜凝膠基質(zhì)進(jìn)而使其形成更致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高魚糜的凝膠強(qiáng)度[12]。由圖3(b、c、f)可知，在相同添加量下，添加醋酸酯淀粉對(duì)草魚魚糜的硬度、膠著性和咀嚼性的作用明顯強(qiáng)于其他淀粉。這可能是由于醋酸酯淀粉的凝膠形成能力較大，有力擠壓魚糜形成連續(xù)基質(zhì)，改善了魚糜的凝膠特性，由圖3(d、e)可知不同淀粉對(duì)草魚魚糜的凝聚性和彈性影響沒(méi)有很顯著的差異。

2.5 草魚魚糜凝膠品質(zhì)相關(guān)性分析

由表2可知，草魚魚糜凝膠強(qiáng)度、硬度、膠著性和咀嚼性呈現(xiàn)高度的正相關(guān)(P<0.01)，與凍融失水率呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)。即魚糜凝膠強(qiáng)度越高，其硬度、膠著性和咀嚼性也越高；而凝膠強(qiáng)度和硬度越高時(shí)，其凍融失水率則越小。

表2 草魚魚糜凝膠品質(zhì)相關(guān)性分析

3 結(jié)論

添加淀粉在一定程度上可降低草魚魚糜的白度值，但是不同種類的淀粉(馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯、醋酸酯淀粉)對(duì)草魚魚糜白度的影響程度不同，其中馬鈴薯淀粉與醋酸酯淀粉更易保持草魚魚糜的白度。五種淀粉均能顯著提高草魚魚糜的硬度、彈性、凝聚性、膠著性、咀嚼性、凝膠強(qiáng)度和持水性，其中醋酸酯淀粉的各項(xiàng)性能均明顯優(yōu)于其他淀粉，主要是由于醋酸酯淀粉的凝膠形成力較大，可明顯改善和提高魚糜制品的凝膠性能和持水性。草魚魚糜的凝膠強(qiáng)度、硬度、膠著性和咀嚼性呈現(xiàn)高度的正相關(guān)，凝膠強(qiáng)度和硬度與凍融失水率呈顯著負(fù)相關(guān)，魚糜凝膠強(qiáng)度越高，其硬度、膠著性和咀嚼性也越高，凝膠性能就越好；而凝膠強(qiáng)度和硬度越高時(shí)，其凍融失水率則越低，抗凍性就越好。