論文：5種淡水魚魚糜凝膠基本特性研究

5種淡水魚魚糜凝膠基本特性研究

劉芳芳 ，林婉玲 ，韓迎雪，李來好，李春生，楊賢慶，周文果

（1. 農業(yè)農村部冷凍調理水產品加工重點實驗室，福建 廈門 361022； 2. 中國水產科學研究院南海水產研究所/國家水產品加工技術研發(fā)中心，廣東 廣州 510300； 3. 福建安井食品股份有限公司，福建 廈門 361022； 4. 韓山師范學院食品工程與生物科技學院，廣東 潮州 521041）

魚糜制品是近年來我國發(fā)展最為迅速的水產深加工產品之一，因其脂肪含量低、蛋白質含量高、營養(yǎng)結構合理等特點而深受消費者青睞。我國豐富的淡水魚類資源為魚糜產品的加工提供了良好的原料，但相比海水魚，淡水魚的凝膠性能較差[1]。魚糜凝膠的形成實質上是肌原纖維蛋白在加熱條件下的變性聚集[2]，凝膠性能是決定魚糜產品感官、質構以及風味的因素之一。目前，對魚糜制品中蛋白質凝膠性能的研究主要集中于其形成機理和影響因素等。目前越來越多的研究發(fā)現，肉糜中脂質種類及含量對肉糜體系中蛋白凝膠的彈性模量、食品的流變特性及微觀結構有一定影響，從而影響蛋白凝膠的質構特性[3-4]。

一定的脂肪含量為魚糜制品提供了風味、多汁性、適宜的口感及嫩度，一般認為肌肉脂肪質量分數為3.5%～4.5% (鮮樣) 時有良好的適口性，因此脂肪含量不宜過低[5-6]。Debusca等[7]研究表明，在魚糜中添加油脂會使魚糜凝膠的彈性模量、剪切力和硬度有所提高。Zhou等[8]研究發(fā)現，添加油茶籽油可有效改善魚糜凝膠的強度、乳化穩(wěn)定性和持水性 (Water holding capacity, WHC)。也有研究報道油滴大小對凝膠性能有影響，油滴較小時凝膠彈性更好[9]。關于脂質對魚糜凝膠特性的影響研究主要集中在油脂添加量、種類及顆粒大小等，但有關魚糜自身脂肪對凝膠特性的影響卻鮮有報道。Eymard等[10]研究顯示脂肪含量高的魚轉化為魚糜時會發(fā)生脂質氧化，從而降低魚糜品質；Park等[11]認為魚糜添加磷脂會加速脂質氧化。本研究選取魚肉原料蛋白質含量無明顯差異、但脂質含量不同的5種淡水魚類，采用兩段加熱制成魚糜凝膠，研究了第一段和第二段加熱魚糜的凝膠特性和化學鍵變化，并測定了第二段加熱穩(wěn)定凝膠的脂質和磷脂含量，為定向提高淡水魚魚糜制品品質和風味、改善魚糜凝膠特性提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃顙魚 (Pelteobagrus fulvidraco)、草魚 (Ctenopharyngodon idellus)、鳙 (Aristichthys nobilis)、鯪(Cirrhinus molitorella)、鰱 (Hypophthalmichthys molitrix) 均購自于廣州市華潤萬家超市，為提高實驗的可靠性，每種魚選用質量相當的5條及以上。

乙二胺四乙酸 (EDTA)、8-苯胺-1-萘磺酸(ANS) 和其他常見試劑均為分析純 (廣州領馭生物科技有限公司)；磷脂酰乙醇胺 (Phosphatidyl ethanolamine, PE)、溶血磷脂酰乙醇胺 (Lysopnosphatidylethanolamine, LPE)、磷脂酰肌醇 (Phosphatidylinositol, PI)、磷脂酰絲氨酸 (Phosphatidylserine,PS)、鞘磷脂 (Sphingomyelin, SM)、磷脂酰膽堿(Phosphatidyl cholines, PC)、溶血磷脂酰膽堿(Lysophosphatidylcholine, LPC, 美國 Sigma 公司)。

1.2 儀器與設備

IKA-T25組織勻漿機 (德國IKA公司)；HH-4快速恒溫數顯水浴箱 (常州澳華儀器公司)；Sunrise-basic吸光酶標儀 (德國TECAN公司)；CT3質構儀 (美國Brookfield公司)；3K30臺式高速冷凍離心機 (德國Sigma公司)；CR-410全自動色差儀(上日本柯尼卡美能達光學影像公司)；高效液相色譜儀LC-20AD (日本島津公司)；蒸發(fā)光散射檢測器ELSD?LT II (日本島津公司)；氮吹儀 (美國Organomation 公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 魚糜凝膠制備 將鮮活魚在通氧條件下運往實驗室，立即宰殺清洗制作魚糜。魚糜凝膠制作流程：原料處理→采肉→漂洗 [ 水洗1次、0.2%質量分數鹽洗1次，每次4 min，肉液質量 (g) 體積 (mL) 比為1∶4，保證水溫低于10 ℃，防止蛋白質變性 ] →脫水→擂潰 [ 空擂5 min后加入食鹽(質量分數1%) 和白砂糖 (質量分數1%) 繼續(xù)擂潰10 min，擂潰溫度介于4～10 ℃，且在擂潰過程中加冰調節(jié)水分 (保證水分質量分數80%)]→灌腸→加熱(40 ℃/30 min 為第一段加熱；第一段加熱的魚糜凝膠樣品在90 ℃加熱30 min，即第二段加熱，得到穩(wěn)定魚糜凝膠)。

1.3.2 凝膠強度測定 將待測樣品切成3 cm高的圓柱體，且兩端切面平整光滑。采用CT3型質構儀分析魚糜凝膠的凝膠強度 (g·cm)。參數設定：選用5 mm球形探頭；測前速度0.2 cm·s?1；觸發(fā)點負載5 g；下壓位移為1.5 cm；測試速度0.1 cm·s?1。每組樣品平行10次，以減小最終誤差。

1.3.3 質構特性測定 將待測樣品切成2 cm高且切面平整的圓柱體，采用CT3型質構儀分析魚糜凝膠的質構特性。參數設定：探頭型號TA44；測前速度0.2 cm·s?1；下壓位移為0.5 cm；測試速度0.1 cm·s?1；測后速度 0.1 cm·s?1；觸發(fā)力為 5 g。每組樣品平行10次。

1.3.4 魚糜凝膠WHC測定 參考文獻[12]的方法，并略作修改。稱取魚腸樣品中心部位約3 g樣品，厚度約5 mm，將其質量記錄為M1，3層濾紙包裹 (2層在下，1層在上) 放入50 mL離心管中，在4 ℃下10 000× g離心10 min，取出后用濾紙擦拭表面殘余水分，精確稱質量，記錄為M2，每個樣品測3次取平均值。

1.3.5 白度 (W) 測定 W的測定參考文獻[13-14]等，在不同階段切取魚腸中心部位，最終將凝膠樣品切成5 mm厚的薄片，然后用全自動色差儀測定W [L*為明度，黑暗色至明亮色 (0～100) ；a*為紅度值 (紅色到綠色 (60～ ?60)；b*為黃度值(黃色到藍色 (60～ ?60)]，每個樣品取5片，每片測3次，最終取15次測定數值計算平均值。

1.3.6 肌原纖維蛋白的提取 依據姚慧等[15]方法。稱取樣品5 g，加入4倍體積pH 7.2的10 mmol·L?1Tris-HCl緩沖液，高速均質 20 s，然后離心 10 min (4 500 r·min?1, 4 ℃)；倒掉上清液取沉淀加入 4 倍體積 10 mmol·L?1Tris-HCl緩沖液[含 0.6 mol·L?1氯化鈉 (NaCl)，pH 7.2] 均質，在4 500 r·min?1條件下離心 20 min，上清液即肌原纖維蛋白提取液。

1.3.7 表面疏水性的測定 參考文獻[16]，以1-苯奈氨-8-磺酸(8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid,ANS) 作為熒光探針，用上述肌原纖維蛋白提取液將蛋白濃度分別調節(jié)至0.125、0.25、0.5、0.75、1.00 mg·mL?1，然后加入 15 μL 8 mmol·L?1的 ANS溶液混勻，室溫避光反應15 min，然后測其熒光強度。熒光光譜的條件設定：激發(fā)波長390 nm，發(fā)射波長468 nm，狹縫寬度5 nm。所得熒光強度對蛋白濃度的斜率即為表面疏水性。

1.3.8 二硫鍵的測定 參照文獻[16]，肌原纖維蛋白用相應緩沖液將質量濃度調至4 mg·mL?1后，取0.5 mL加入3.0 mL新配pH 9.5的NTSB檢測液混勻，于室溫 (25 ℃) 下避光反應25 min，于412 nm處測其吸光值。計算公式為：

式中A為412 nm處的吸光值；D為稀釋倍數，此處為7；C為肌原纖維蛋白溶解質量濃度，此處為 4 mg·mL?1。

新配NTSB檢測溶液的制備方法。用新配制的溶液 [ 含2 mol·L?1異硫氰酸胍(CH5N3·HSCN),50 mmol·L?1Gly, 100 mmol·L?1亞硫酸鈉 (Na2SO3),3 mmol·L?1EDTA, pH 9.5] 以 1∶100 稀釋 NTSB 原液 (100 mg DTNB 溶于 10 mL、1 mol·L?1的Na2SO3溶液中，調pH為7.5，在38 ℃恒溫條件下通O2反應，至溶液變?yōu)榈S色終止反應)。

1.3.9 脂質的測定 魚糜凝膠脂質測定參照文獻[17]。準確稱取一定質量的樣品 (m, g) 于50 mL離心管中，加入15 mL含0.01% BHT的氯仿-甲醇(2∶1, V/V) 溶液，然后在 10 000 r·min?1條件下均質1 min (冰浴)，再定容至30 mL，靜置1 h后過濾，直接將濾液盛放到已知質量的離心管 (M0, g) 中，加入0.2倍體積的生理鹽水，最后在3 000 r·min?1的條件下離心15 min，棄去上層水與甲醇等液體雜質，下層脂質溶液用氮氣吹掃有機試劑，冷卻至恒質量后稱質量 (M, g)，得到濃縮脂質。脂質質量分數 (Wl, g·kg?1) 計算公式為：

1.3.10 磷脂的測定 參考韓迎雪等[18]的方法，采用高效液相色譜儀測定磷脂含量及組成。HPLC條件：選用Chromolith®Performan-ce-Si型正相硅膠色譜柱 (100 mm×4.6 mm)；柱溫箱溫度30 ℃；流動相為正己烷-異丙醇-乙酸溶液體系，流速為1.5 mL·min?1，進樣量為 20 μL。ELSD 條件：選用氮氣為霧化氣，壓強320 kPa，漂移管溫度70 ℃。

1.3.11 數據處理 采用SPSS 22.0對多組數據進行分析，結果用“平均值±標準差( X ±SD)”表示，多組數據差異性分析采用單因素ANOVA檢驗的鄧肯比較模型，P＜0.05表示差異顯著，所有圖表均用Excel 2013軟件繪制。

2 結果與分析

2.1 凝膠強度

凝膠強度是衡量魚糜品質最基本的指標，影響著魚糜凝膠的質構及持水性[19]。5種淡水魚魚糜第一和第二段加熱的凝膠強度均差異顯著 (P＜0.05)，且第一段加熱的魚糜凝膠在第二段加熱后，其凝膠強度增加幅度差異顯著 (表1)。第一段加熱，鯪的凝膠強度最大，草魚的最??；第二段加熱后，鰱的凝膠強度最大 (351.18 g·cm)，鯪的凝膠強度僅為232.26 g·cm。相比第一段加熱，第二段加熱后草魚、鯪、鳙、黃顙魚和鰱的凝膠強度分別增加了68.58%、33.63%、61.72%、34.06%和70.66%，其中鯪和黃顙魚的增加幅度明顯低于其他3種。蛋白質和脂肪是魚糜凝膠體系中除水分以外含量最多的組分，蛋白質含量在很大程度上決定了凝膠的性質，本研究中5種淡水魚原料粗蛋白含量無明顯差異，因此導致凝膠強度差異顯著的原因可能是不同種魚在經過漂洗、斬拌等工序后，魚糜本身所含的鹽溶性蛋白、脂質等不同。

表1 5種淡水魚第一段和第二段加熱魚糜凝膠的凝膠強度Table 1 Gel strength of first and second heated surimi gels of five kinds of freshwater fish

2.2 質構特性

5種淡水魚第一段和第二段加熱魚糜凝膠的全質構分析 (Texture profile analysis, TPA) 數據見表2。對于硬度和咀嚼性，第一段加熱魚糜凝膠的咀嚼性差異較小，在1.20～2.02 mJ范圍內鯪最大，鳙次之，且無明顯差異，同時其硬度也無明顯差異。草魚的硬度和咀嚼性均最小，黃顙魚、鰱的咀嚼性與草魚差異不顯著，但鰱的硬度卻顯著大于其他4種魚 (153.4 g)。第一段加熱的魚糜凝膠在第二段加熱后，5種淡水魚魚糜凝膠的硬度和咀嚼性顯著增大 (P＜0.05)，表明高溫加熱更易形成咀嚼性較好的魚糜凝膠。5種淡水魚魚糜凝膠硬度差異顯著(P＜0.05)。草魚、鯪、鳙、黃顙魚和鰱的硬度分別增加了69.13%、37.16%、62.55%、71.81%和7.5%，鰱的增加幅度明顯小于其他4種；其中鳙和黃顙魚的硬度較大，鯪的硬度最小。咀嚼性大小和硬度順序一致，但增加程度有所差異。

表2 5種淡水魚第一段和第二段加熱魚糜凝膠的質構特性Table 2 Texture characteristics of first and second heated surimi gels of five freshwater fish

對于彈性和內聚性，5種淡水魚第一段加熱的魚糜凝膠均無顯著差異 (P＞0.05)，但經第二段加熱后，變化較為復雜，草魚魚糜凝膠內聚性明顯變小，而其他4種魚無顯著變化 (P＞0.05)。草魚和鳙的彈性無明顯變化，而鯪、黃顙魚和鰱則顯著增大(P＜0.05)，且5種淡水魚的彈性無明顯差異。劉友明等[20]對不同凝膠化溫度處理的草魚和鰱的肌原纖維蛋白凝膠彈性進行比較發(fā)現，40 ℃加熱的魚糜凝膠彈性顯著大于30 ℃加熱和90 ℃直接加熱形成的凝膠，而60 ℃加熱的魚糜凝膠彈性最小，因此可以推測在40～90 ℃之間某一溫度達到最大值、隨后通過劣化區(qū)時，蛋白質變性明顯，造成彈性再次降低。根據內聚性的研究結果可知，一般在較低溫度下形成的魚糜凝膠的內聚性較好。

2.3 持水性

蛋白質在高溫加熱時結構展開，在氫鍵作用下結合大量游離的水分子，從而形成彈性凝膠體，增強對水分子的截留能力[21]。5種淡水魚第一段加熱凝膠樣品的持水性介于57.55%～70.45% (表3)，差異顯著，其中鰱的最大，鯪的最小。經過第二段加熱形成穩(wěn)定凝膠后，鳙、鯪、鰱、黃顙魚和草魚的持水性分別增加了21.44%、32.86%、16.14%、26.56%和26.20%，持水性均較好 (86%以上)，但持水性增加程度差異較大，尤其是鰱，其增加程度遠小于其他4種魚。有研究表明，低溫魚糜凝膠在進行第二段高溫加熱的情況下，凝膠網絡結構會在這一階段較短時間內迅速形成，持水性也會相應達到最大值，然后在一段時間內持續(xù)加熱，持水性基本趨于平緩，變化相對較小[22]。本研究中不同種魚在經過高溫加熱后持水性變化程度差異較大，可能與加熱時間及不同種魚肌原纖維蛋白形成凝膠的穩(wěn)定性差異較大有關。

表3 5種淡水魚第一段和第二段加熱魚糜凝膠的持水性Table 3 Water holding capacity of first and second heated surimi gels of five freshwater fish %

2.4 白度

白度也是評價魚糜的標準之一，直接影響消費者對商品的可接受度。一般來說，白度越大，產品越受消費者喜愛。通常L*較大、b*較小，魚糜制品的整體白度更大。5種淡水魚第一段和第二段加熱魚糜凝膠的白度數據 (表4) 顯示，第一段加熱魚糜凝膠白度由大到小依次為鰱、鯪、黃顙魚、鳙、草魚。a*均為負值，5種魚差異顯著；b*介于8.93～15.59，即凝膠顏色偏向黃色，5種魚差異顯著，其中鯪最小，鳙最大。經第二段加熱后，5種淡水魚的L*和白度顯著增加，草魚、鯪、鳙、黃顙魚和鰱的白度分別增大15.50%、4.79%、6.99%、11.23%和0.43%，總體而言，5種淡水魚在形成穩(wěn)定凝膠時的白度較好，鳙最小 (79.36)，草魚最大(84.82)，鯪、黃顙魚和鰱的白度值均大于80。

表4 5種淡水魚第一段和第二段加熱魚糜凝膠的白度Table 4 Whiteness of first and second heated surimi gels of five freshwater fish

通常凝膠結構越致密，白度越大。白度主要取決于水分和蛋白質，尤其是肌球蛋白和血紅蛋白的含量、蛋白質變性程度、聚合程度以及物體表面的光學特性[23]。本研究發(fā)現，經過第二段加熱后，除鰱的a*無明顯變化，其他4種魚a*的絕對值均增加，表明綠度增大。除鰱外，其他4種魚的b*均顯著減小 (P＜0.05)，黃度下降，結合白度增加程度，表明高溫加熱對鰱魚色差值影響較小。不同淡水魚蛋白質對相同加熱溫度的敏感性也有差異，因此白度增加程度也有差異。

2.5 肌原纖維蛋白的主要化學鍵

肌原纖維蛋白是含量最高且熱誘導凝膠形成的關鍵蛋白質，二硫鍵是熱誘導蛋白質形成凝膠的主要化學鍵，起穩(wěn)定蛋白質空間結構的重要作用。廖慧琦等[24]發(fā)現魚糜凝膠的硬度、膠黏性與肌原纖維蛋白凝膠的硬度、膠黏性具有很強的相關性。本研究中5種淡水魚第一段加熱形成的魚糜凝膠的二硫鍵含量差異顯著，鳙最大，黃顙魚最??；經第二段加熱后，鯪、鰱和草魚的二硫鍵分別增加6.85%、7.45%和8.82%，而鳙和黃顙魚無明顯變化 (表5)，表明不同種魚二硫鍵形成的最適溫度有一定差異，鳙和黃顙魚的二硫鍵形成最適溫度約為40 ℃，而其他3種魚則高于40 ℃。Ko等[25]研究羅非魚肌球蛋白時發(fā)現，其二硫鍵形成的最適溫度高于75 ℃，賈丹等[26]發(fā)現鰱肌球蛋白疏水鍵和表面疏水性在約60 ℃達到最大。總體而言，在經過第二段加熱形成穩(wěn)定凝膠后，二硫鍵含量介于3.01～3.78 mol·10?5g，鰱和鳙較高，黃顙魚則明顯小于其他4種魚。于傳龍等[27]通過對混合魚糜凝膠強度和二硫鍵含量進行相關性分析發(fā)現，二硫鍵含量和凝膠強度呈極顯著相關性 (R=0.710)，本研究發(fā)現凝膠強度較大的鳙和鰱的二硫鍵含量也明顯大于其他3種魚；而凝膠強度最小的黃顙魚，其二硫鍵含量明顯小于其他4種魚，即凝膠強度較高的魚的二硫鍵含量大于凝膠強度較小的魚。

表面疏水性的變化與蛋白質結構有一定關聯性，而加熱會使埋藏在蛋白質內部的疏水基團暴露，疏水性區(qū)域的暴露是蛋白質聚集的前提[28]。經過第二段加熱后，5種淡水魚肌原纖維蛋白的表面疏水性均顯著增大 (表5，P＜0.05)，且不同種魚差異顯著。第一段加熱的魚糜凝膠中，鳙的肌原纖維蛋白表面疏水性明顯大于其他4種魚，經高溫加熱后增加了21.88%，仍最大，但增加程度比鯪、鰱、草魚和黃顙魚 (分別為36.03%、39.37%、42.61%和65.07%) 明顯要小。黃顙魚第一段加熱魚糜凝膠的表面疏水性最小 (210.34)，而第二段加熱其表面疏水性僅次于鳙 (602.22)。草魚、鰱和鯪魚糜凝膠兩段加熱的表面疏水性差異均較小。

表5 5種淡水魚第一段和第二段加熱魚糜凝膠的化學鍵Table 5 Chemical bonds of first and second heated surimi gels of five freshwater fish

2.6 第二段加熱魚糜凝膠的脂質含量

脂肪是肉制品中的一種典型的填充凝膠，尤其在西式乳化灌腸制品中，脂肪含量會明顯影響肉糜和魚糜制品的結構和持水力。賈麗娜[29]研究發(fā)現，當脂肪添加量低于1%或脂肪添加量為2%～3%時，隨著脂肪含量增加，豬油顯著提高了羅非魚肌原纖維蛋白的凝膠強度。5種淡水魚第二段加熱魚糜凝膠的脂質質量分數差異顯著 (表6，P＜0.05)。魚肉原料在經過漂洗后，能夠除去脂肪以及腥臭物質，一般低脂魚中少量脂肪對凝膠特性影響較小，但對含脂量較高的魚類，在加工過程中，脂肪的氧化會造成魚糜品質的下降。本研究中黃顙魚魚糜凝膠的脂質質量分數達76.45 g·kg?1，明顯大于其他4種，因含水量相同，故黃顙魚魚糜凝膠的蛋白質含量顯著低于其他魚種。

表6 5種淡水魚第二段加熱魚糜凝膠脂質含量Table 6 Lipid content of second heated surimi gels of five freshwater fish g·kg?1

2.7 第二段加熱魚糜凝膠的磷脂組成及含量

磷脂是構成生物膜的重要物質，也是生命的基礎物質之一，是一種結合脂質，因此不會被漂洗掉，是魚糜加工過程中一直存在的物質。Konno等[30]發(fā)現磷脂酰膽堿含量增加可明顯減少阿拉斯加鱈魚糜凝膠的形變量，從而影響凝膠強度的大小。本研究測定了5種淡水魚魚糜凝膠自身的磷脂質量分數 (表 7)，磷脂總量介于 1.929～3.452 mg·g?1，差異顯著 (P＜0.05)，磷脂總量的順序為草魚＞鯪＞鳙＞黃顙魚＞鰱。在5種淡水魚糜凝膠中均檢測到了磷脂酰乙醇胺 (PE)、磷脂酰肌醇 (PI)、磷脂酰絲氨酸 (PS)、磷脂酰膽堿 (PC)、鞘磷脂 (SM)，含量較高的為PE、PI和PC，PS和SM含量較低。草魚魚糜凝膠的PE、PI、PS和PC質量分數均顯著高于其他4種，分別為1.824、0.579、0.137和0.835 mg·g?1。鰱 PE 質量分數最小 (1.095 mg·g?1)，鳙的PI、PS和SM均為5種淡水魚魚糜凝膠中含量最低。參考王霞[31]對海水魚魚糜凝膠本身含有磷脂的研究，得出磷脂與魚糜品質指標有一定相關性，PI與凝膠強度的相關系數為負值 (?0.516)。本研究中PI含量較高的黃顙魚和草魚的凝膠強度明顯小于鰱和鳙，因此推測PI含量過高可能對凝膠強度有一定的不利影響。

表7 5種淡水魚第二段加熱魚糜凝膠的磷脂組成及含量Table 7 Phospholipid composition and content of second heated surimi gels of five freshwater fish mg·g?1

3 結論

通過分析5種淡水魚魚糜凝膠特性，發(fā)現魚糜的凝膠強度、硬度、咀嚼性、持水性和白度等基本性能在第二段加熱時達到最大值，而彈性和內聚性兩段加熱的差異較小。肌原纖維蛋白化學鍵的研究結果表明，不同魚種的化學鍵含量差異顯著，凝膠強度較大的魚的二硫鍵含量較高。另外，對脂質、磷脂分析顯示魚糜自身脂質含量過高可能不利于凝膠結構的形成，磷脂中的PI對凝膠強度有一定的不利影響。綜上，原料蛋白質含量無明顯差異的魚種，其凝膠強度卻差異較大，一般二硫鍵含量較多、PI含量較少的魚糜凝膠強度較大。