KCl復(fù)配5’-肌苷酸二鈉替代鈉鹽對魚糜凝膠特性的影響

謝航濤 楊玥 羅永康 洪惠

摘 要：為研制低鹽魚糜，探究食鹽替代物KCl和5-肌苷酸二鈉（inosine 5-monophosphate disodium salt，IMP）對魚糜凝膠品質(zhì)的影響，以鰱魚魚糜為研究對象，設(shè)計3 組實驗，A組添加2.0% NaCl，B組添加0.8% KCl和1.2% NaCl，C組添加0.7% KCl、0.1% IMP和1.2% NaCl，通過測定魚糜凝膠的白度、持水性、強度、質(zhì)構(gòu)、水分分布與組成以及微觀結(jié)構(gòu)變化，探究NaCl的最佳替代方案。結(jié)果表明：相比于A組，B組魚糜凝膠白度、持水性、強度變低，硬度、膠著性、咀嚼性、內(nèi)聚性顯著降低，彈性無顯著變化，不易流動水含量減小、自由水含量升高，凝膠網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)形成不完全;C組魚糜凝膠除咀嚼性顯著下降外，其余指標未發(fā)生顯著劣變，說明KCl和IMP復(fù)配是一種理想的NaCl替代方案。

關(guān)鍵詞：魚糜制品;凝膠品質(zhì);氯化鉀;5-肌苷酸二鈉;鈉鹽替代;質(zhì)構(gòu)

Effects of Substitution of KCl Combined with Inosine-5 Monophosphate Disodium Salt for Sodium Salt on

Gel Properties of Surimi

XIE Hangtao， YANG Yue， LUO Yongkang， HONG Hui*

（College of Food Science and Nutritional Engineering， China Agricultural University， Beijing 100083， China）

Abstract： In order to develop low-salt surimi， this study investigated the effect of the substitution of KCl and inosine 5-monophosphate disodium salt （IMP） for sodium salt on the gel properties of surimi from silver carp. Three experimental groups were set up， namely， group A， added with 2% NaCl; group B， added with 0.8% KCl and 1.2% NaCl; and group C， added with 0.7% KCl， 0.1% IMP and 1.2% NaCl. To find out the optimal scheme of NaCl replacement， the whiteness， water-holding capacity， gel strength， texture profile analysis （TPA） parameters， water distribution and composition， and microstructure of surimi gels were tested. The results showed that compared to group B， whiteness， water-holding capacity and gel strength in group A decreased， hardness， adhesiveness， chewiness and cohesiveness decreased significantly， while elasticity did not change obviously; the proportion of immobile water decreased and the proportion of free water increased; the spatial structure of the gel network formed was incomplete. For group C， despite a significant decrease in chewiness， none of the other indicators significantly deteriorated， which indicates that KCl combined with IMP is an ideal substitute for NaCl.

Keywords： surimi product; gel properties; KCl; inosine 5-monophosphate disodium salt; sodium salt substitution; texture

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210813-201

中圖分類號：TS254.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2022）01-0014-06

引文格式：

謝航濤， 楊玥， 羅永康， 等. KCl復(fù)配5-肌苷酸二鈉替代鈉鹽對魚糜凝膠特性的影響[J]. 肉類研究， 2022， 36（1）： 14-19. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210813-201.? ? http：//www.rlyj.net.cn

XIE Hangtao， YANG Yue， LUO Yongkang， et al. Effects of substitution of KCl combined with inosine-5 monophosphate disodium salt for sodium salt on gel properties of surimi[J]. Meat Research， 2022， 36（1）： 14-19. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210813-201.? ? http：//www.rlyj.net.cn

魚糜制品因具有獨特的質(zhì)構(gòu)和營養(yǎng)價值，深受廣大消費者喜愛，生產(chǎn)魚糜制品可將低值魚高值化，魚糜是生產(chǎn)各種魚糜制品的中間原料[1]，是由去骨魚肉經(jīng)洗滌、斬拌、調(diào)味、成型、加熱等系列工藝后制得的肌原纖維蛋白濃縮物。鰱魚是廣泛應(yīng)用的淡水魚種，由于具有產(chǎn)量高、價格便宜、營養(yǎng)豐富等優(yōu)點，現(xiàn)已成為魚糜加工行業(yè)普遍使用的原料[2]。

食鹽是魚糜加工過程中不可缺少的調(diào)味料，它可以促使鹽溶性蛋白質(zhì)溶出并形成溶膠，加熱后賦予魚糜制品彈性[3]。但在魚糜生產(chǎn)中食鹽添加量可達2%～3%，過量的鈉鹽攝入易對健康造成危害[4]，因此低鈉鹽魚糜制品已逐漸成為研究熱點。

目前，生產(chǎn)低鈉鹽魚糜的基本策略是使用其他氯化物（KCl、CaCl2、MgCl2等）、香料和防腐劑替代全部或部分NaCl，其中使用KCl替代部分NaCl的方法在商業(yè)應(yīng)用中最為常見。在食品中用KCl替代部分NaCl后，食品風(fēng)味和理化性質(zhì)可很好地保持[5]，但過高的KCl替代比例會影響食品的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)，嚴重時還會產(chǎn)生澀味[6]。同樣，使用其他替代方案生產(chǎn)的低鈉鹽魚糜品質(zhì)也均存在各種不足。Tahergorabi等[7-8]研究發(fā)現(xiàn)，用KCl、L-賴氨酸衍生物和硬脂酸鈣復(fù)配物替代NaCl，所得魚糜凝膠的質(zhì)地和顏色相較于普通魚糜略差，但仍處于消費者可接受范圍內(nèi)。因此找到合適的鈉鹽替代物及替代比例，在降低鈉鹽含量的同時保證魚糜制品的品質(zhì)是生產(chǎn)低鈉鹽魚糜的關(guān)鍵所在。

呈味核苷酸是一種新型食品添加劑，在食品中添加呈味核苷酸不僅能夠增加鮮味，而且能夠增強食品固有風(fēng)味[9]，如今呈味核苷酸已在食品加工中得到廣泛

應(yīng)用[10]。5-肌苷酸是呈味核苷酸中的主要成分，其鈉鹽5-肌苷酸二鈉（inosine 5-monophosphate disodium salt，IMP）具有呈味作用穩(wěn)定持久、容易分離提取的特點，當(dāng)在谷氨酸鈉中加入5%～12% IMP時，將得到比谷氨酸鈉高約8 倍的鮮味[11]。

本研究使用KCl和IMP替代部分NaCl，探究食鹽替代物對魚糜品質(zhì)特性的影響，在不影響魚糜凝膠性能的前提下降低食鹽添加量，為開發(fā)健康、美味的魚糜制品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鰱魚（體長54～56 cm，體質(zhì)量1 900～2 100 g）購于北京健翔橋農(nóng)貿(mào)市場，冰盒保鮮運輸至實驗室。

谷朊粉（食品級）、復(fù)合磷酸鹽（食品級）?河南蜜丹兒商貿(mào)有限公司;谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（transglutaminase，TG，食品級） 泰興市東圣生物科技有限公司;KCl（食品級）、IMP（食品級）?優(yōu)寶嘉食品旗艦店;三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA，分析純） 上海麥克林生化科技有限公司;二丁基羥基甲苯（butylated hydroxytoluene，BHT，分析純） 天津津科精細化工研究所;硫代巴比妥酸（thiobarbiturate，TBA，純度98%） 美國Sigma公司;無水乙醇（純度99%） 北京化工廠。

1.2 儀器與設(shè)備

SY21-NI4C恒溫水浴鍋 北京長風(fēng)儀器儀表有限公司;AY220分析天平 日本島津公司;BCD-251WBCY冰箱 青島海爾股份有限公司;Model TGL-16A臺式高速冷凍離心機 長沙平凡儀器儀表有限公司;JYS-A950絞肉機 九陽股份有限公司;TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司;NR-110色度儀 深圳市三恩馳科技有限公司;S-4800場發(fā)射掃描電子顯微鏡 日本日立公司;PQ001低場核磁分析儀 上海紐邁電子有限公司;FP3010食品加工機 德龍博朗家電有限公司。

1.3 方法

1.3.1 魚糜凝膠的制備

魚糜凝膠制備工藝流程：冰鮮鰱魚→預(yù)處理（去頭、鱗、皮、內(nèi)臟和骨）→冰水沖洗→剖片→漂洗（在10 ℃清水中漂洗2 次，每次5 min）→去除紅肉→斬拌2 min（添加配料：8%白砂糖、0.25%復(fù)合磷酸鹽、2%咸蛋清）→加入0.05% TG、4%谷朊粉→分別加入添加劑（共3 組，A組：2.0% NaCl;B組：0.8% KCl+1.2% NaCl;C組：0.7% KCl+0.1% IMP+1.2% NaCl）→擂潰10 min→離心（3 500 r/min、5 min、4 ℃），去除氣泡和上清液→45 ℃加熱20 min→90 ℃加熱30 min→冰水冷卻→4 ℃保存。

1.3.2 魚糜凝膠白度測定

參照Marchetti等[12]的方法并做適當(dāng)修改。將魚糜凝膠切成直徑10 mm、高10 mm的圓柱體，用色差儀測定凝膠樣品的亮度值（L*）、紅綠值（a*）、黃藍值（b*），白度按式（1）計算。

（1）

1.3.3 魚糜凝膠持水性測定

將魚糜凝膠切成厚約5 mm、質(zhì)量約3.0 g的薄片，質(zhì)量記為m1（g），用3 層濾紙包裹后置于50 mL離心管中，4 ℃、7 500 r/min離心15 min，離心后樣品質(zhì)量記為m2（g），持水性按式（2）計算[13]。

（2）

1.3.4 魚糜凝膠強度測定

將魚糜凝膠切成直徑10 mm、高10 mm的圓柱體，于質(zhì)構(gòu)分析儀上測定凝膠性質(zhì)，質(zhì)構(gòu)分析儀參數(shù)為：探針型號TA50、測試速率0.50 mm/s、壓縮形變50%、觸發(fā)力7.0 g，破斷強度和凹陷深度由質(zhì)構(gòu)儀直接測定[14]，凝膠強度按式（3）[15]計算。

（3）

1.3.5 魚糜凝膠質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）

參照Huang Jianlian等[16]的方法并做適當(dāng)修改。樣品的制備與凝膠強度測定相同，將質(zhì)構(gòu)儀調(diào)為TPA模式，參數(shù)為：探針型號TA3/100、測試速率1.00 mm/s、壓縮形變40%、觸發(fā)力5.0 g，循環(huán)2 次。軟件自動分析得出彈性、內(nèi)聚性、硬度、膠著性和咀嚼性[17]。

1.3.6 魚糜凝膠水分分布與組成分析

參照Han Minyi等[18]的方法，使用低場核磁分析儀進行魚糜水分分布分析。將樣品切成邊長為10 mm的立方體，裝入塑料膜中，于核磁共振探針中測定。測定條件為：共振頻率23.0 Hz、測量溫度32 ℃、脈沖序列Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）、τ值120 μs、重復(fù)次數(shù)4 次。使用軟件反演擬合分析，通過弛豫時間和峰值位置分析水分子分布與組成[19]。

1.3.7 掃描電子顯微鏡觀察

將樣品切成1 mm厚的小片，在4 ℃條件下于體積分數(shù)2.5%戊二醛中固定12 h，固定完全后，將凝膠用磷酸鹽緩沖液洗滌3 次，然后于體積分數(shù)30%、50%、70%、80%、90%的梯度乙醇中依次脫水15 min，最后用無水乙醇洗滌2 次，每次10 min，洗滌后的樣品置于真空干燥器中干燥過夜，干燥樣品在離子濺射儀中濺射鍍金，通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡（加速電壓15.0 kV）觀察魚糜凝膠的微觀結(jié)構(gòu)[20]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示。采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，采用最小顯著性差異法、Duncans法和獨立樣本t檢驗進行分析，顯著性水平0.05;使用Origin 2018軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈉鹽替代對魚糜凝膠白度的影響

白度是評估魚糜凝膠質(zhì)量的重要指標[21]，白度的變化直接反映了魚糜凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化[22]。由表1可知，與未替代組相比，部分NaCl經(jīng)KCl替代后魚糜凝膠的L*、a*和白度顯著降低（P<0.05），b*沒有顯著變化。部分NaCl經(jīng)KCl復(fù)配IMP替代后魚糜凝膠的L*、b*和白度顯著升高（P<0.05），a*沒有顯著變化。參考張彬[23]的研究，推測KCl的替代存在一定的最適范圍，而IMP的加入可能改善了過量KCl導(dǎo)致的魚糜色澤缺陷。

2.2 鈉鹽替代對魚糜凝膠持水性的影響

小寫字母不同，表示差異顯著（P<0.05）。圖2～3同。

單純的食鹽減少會破壞魚糜凝膠油水相的平衡，導(dǎo)致魚糜凝膠水相占比增大，保水性和防腐性下降[24]，而多種替代鹽的復(fù)配使用能提高魚糜凝膠的保水性。

由圖1可知，與未替代組相比，部分NaCl經(jīng)KCl替代后，魚糜凝膠持水性顯著下降（P<0.05），而經(jīng)KCl復(fù)配IMP替代后凝膠持水性變化不顯著，多種鹽復(fù)配替代部分NaCl的保水效果優(yōu)于單獨使用KCl替代部分NaCl。研究表明，KCl與復(fù)合磷酸鹽協(xié)同作用能很大程度激發(fā)肌肉肌球蛋白的ATPase酶活性，從而提高凝膠的保水效果[25]，推測KCl與IMP也具備相似協(xié)同作用。

2.3 鈉鹽替代對魚糜凝膠破斷強度和凝膠強度的影響

由圖2可知，鈉鹽經(jīng)替代后，魚糜凝膠的破斷強度和凝膠強度的變化趨勢保持一致。部分NaCl經(jīng)KCl替代后魚糜破斷強度和凝膠強度下降，可能是由于KCl激發(fā)內(nèi)源蛋白酶的能力不及NaCl，使得魚肉內(nèi)的鹽溶蛋白酶不能很好作用于膠凝反應(yīng)，魚糜肌球蛋白熱轉(zhuǎn)化溫度升高，熱穩(wěn)定性降低[5];部分NaCl經(jīng)KCl復(fù)配IMP替代后，魚糜破斷強度和凝膠強度沒有顯著變化，推測該替代方案激發(fā)內(nèi)源蛋白酶的能力與NaCl相近。

2.4 鈉鹽替代對魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響

由圖3可知，2 個替代組對魚糜質(zhì)構(gòu)中硬度、膠著性、咀嚼性的影響保持一致趨勢，部分NaCl經(jīng)KCl替代后魚糜凝膠的硬度、膠著性、咀嚼性均下降，且差異顯著（P<0.05），而經(jīng)KCl復(fù)配IMP替代后魚糜凝膠的硬度、膠著性、咀嚼性基本不變，內(nèi)聚性顯著上升（P<0.05），說明IMP和KCl的加入對魚糜凝膠的內(nèi)聚性產(chǎn)生了更好的影響。

2.5 鈉鹽替代對魚糜凝膠水分分布與組成的影響

魚糜凝膠的水分分布與組成直接影響魚糜凝膠的質(zhì)量，低場核磁共振是確定魚糜凝膠水分分布與組成最直接、有效的方法[26]，魚糜凝膠體系中氫質(zhì)子的結(jié)合強度由橫向弛豫時間T2表示，不同狀態(tài)水分含量由每個峰與總峰面積的比值表示[27]。由圖4可知，橫向弛豫時間T2 0.01～10 000 ms含有3 個峰，T21（0～10 ms）表示與蛋白質(zhì)等大分子牢固結(jié)合的水，屬于結(jié)合水，T22（10～300 ms）表示凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水，屬于不易流動水，T23（≥300 ms）表示凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)外部的水，屬于游離水或自由水[28]。不易流動水是魚糜凝膠中的主要水分，這部分水隨著蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化而變化，是確定魚糜凝膠持水能力的重要指標[29]。

由表2可知，鈉鹽替代不改變結(jié)合水的分布，但對不易流動水和自由水的影響較大。在KCl復(fù)配IMP替代組中不易流動水占比達到91.65%，而此時自由水的占比只有6.33%，與對照組相比具有顯著差異（P<0.05），該變化與Stevenson等[30]的研究保持一致，更好的凝膠形成能力是通過自由水向不易流動水遷移形成的。

2.6 鈉鹽替代對魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

A. A組;B. B組;C. C組。

微觀結(jié)構(gòu)是反映魚糜凝膠特性變化最直觀的表征，通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡可觀察到魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)是否致密[31]。由圖5可知，部分NaCl經(jīng)KCl替代后，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得不致密，蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成不完全，堆疊結(jié)構(gòu)現(xiàn)象削弱，而經(jīng)KCl復(fù)配IMP替代后，形成更大的凝膠基團，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更均勻致密，堆疊結(jié)構(gòu)更為明顯。該現(xiàn)象可能是由于單獨添加KCl存在替代量的極限值，超出極限值會導(dǎo)致鹽溶性蛋白溶出受阻，從而影響凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成[32]，而KCl和IMP復(fù)配后可促使鹽溶性蛋白析出，形成更加完全的凝膠網(wǎng)絡(luò)和大分子凝膠基團。

3 結(jié) 論

通過測定魚糜凝膠的白度、持水性、強度、質(zhì)構(gòu)、水分分布與組成及微觀結(jié)構(gòu)變化，探究KCl和IMP替代鈉鹽對魚糜凝膠品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：部分NaCl經(jīng)KCl替代后，魚糜凝膠白度、持水性、強度變低，硬度、膠著性、咀嚼性、內(nèi)聚性顯著降低，彈性無顯著變化，不易流動水含量減小，自由水含量升高，凝膠網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)形成不完全，說明部分NaCl經(jīng)KCl替代后的魚糜凝膠特性顯著降低，其分子機理需要進一步探究;部分NaCl經(jīng)KCl復(fù)配IMP替代后，魚糜凝膠白度、持水性、強度顯著增大，硬度、膠著性、咀嚼性、彈性無顯著變化，咀嚼性顯著下降，不易流動水向自由水的遷移趨勢明顯，從而促使凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，說明KCl復(fù)配IMP替代方案對鰱魚魚糜凝膠特性影響不明顯，是一種比較理想的鈉鹽替代方案。未來將探討不同比例的KCl復(fù)配IMP替代NaCl對魚糜凝膠特性的影響，進行魚糜凝膠感官測試和貯藏穩(wěn)定性研究，為開發(fā)健康、美味的魚糜制品提供理論依據(jù)。

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