添加不同外源物質對鯇魚肉腸凝膠特性與失水率的影響

黃曉霞 游 云 劉巧瑜* 李湘鑾 歐佰僑 麥永湛 曾曉房 白衛東

1.仲愷農業工程學院輕工食品學院 廣東廣州 510225 2.廣東省嶺南特色食品科學與技術重點實驗室 廣東廣州 510225 3.農業農村部嶺南特色食品綠色加工與智能制造重點實驗室 廣東廣州 510225 4.現代農業工程創新研究院 廣東廣州 510225 5.茂名市大漁水產品有限公司 廣東茂名 525000

隨著生活節奏加快、社會老齡化程度加深，以及疫情防控常態化，消費者的就餐習慣發生了很大的改變，人們對健康、營養、優質、方便的水產調理食品的需求日益增加[1,2]。魚糜作為新型的水產調理食品原料，通過一系列分步工藝生產出具有彈性的凝膠體，可直接食用或用作食品加工[3]。魚糜制品通常以海水魚為主要原料，資源有限，價格昂貴，因此以淡水魚作為原料的魚糜制品成為發展趨勢[4]。凝膠特性作為魚糜制品品質關鍵的評價指標，在其加工過程中，通常加入一定量的外源物質，予以改善魚糜制品的凝膠特性和感官特性[5]。

鯇魚，又稱草魚，飼料來源廣，生長迅速，養殖面積大，在全國淡水養殖中占第一，是中國主要的經濟型魚類，但其加工率和產品附加值較低，深加工產品品種較少，多以鮮活的形式直接銷售，制約漁業經濟的發展[6,7]。鯇魚因其出肉率高、低脂高蛋白和味道鮮美等特點，深受廣大消費者的喜愛[8]。鯇魚糜制品的制作工藝簡單且耐貯藏，適宜作為水產品調理產品[9]。但是，與深水魚和豬肉相比，鯇魚具有較高的含水量和較差的肌肉持水性，導致魚糜凝膠能力弱，易出現凝膠劣化現象，制約了鯇魚深加工和淡水魚糜的產業化發展[10]。

本文研究不同食品輔料添加量對鯇魚肉腸凝膠特性及失水率的影響，優化鯇魚肉腸的配方，從而提升其凝膠特性和持水性，為淡水魚魚糜的發展和利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

1.1.1 實驗材料

鯇魚、食鹽、木薯淀粉，均購于廣州海珠萬壽路市場；

轉谷氨酰胺轉氨酶、大豆分離蛋白、復合磷酸鹽，均購于河南天潤生物有限公司。

1.1.2 實驗儀器

絞肉機，杭州賽旭食品機械有限公司；

簡約通用版灌腸機，諸城益眾機械有限公司；

質構儀TMS-Pro型，銘奧國際有限公司；

抽真空封口機SINBO型，深圳市創盟包裝器材有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鯇魚肉腸的制備

新鮮鯇魚→去內臟、清洗切片→絞碎(1～2min)→食品輔料混勻→斬拌2min至乳白色黏稠狀(重復3次)→灌腸(10～15cm長的腸衣內)→真空包裝→煮制(兩段式加熱：30℃，40min；90℃，30min)→冷卻至室溫→4℃冷藏備用[11]。

1.2.2 單因素試驗設計

鯇魚肉腸單因素試驗因素水平見表1。

表1 鯇魚肉腸單因素試驗因素水平表

1.2.3 響應面分析實驗設計

在單因素實驗基礎上，以淀粉、水、鹽為考察因素，以凝膠強度為響應值，進行3因素3水平試驗設計與分析優化。響應面分析實驗設計見表2。

表2 響應面分析實驗設計

1.2.4 凝膠強度

參照趙改名[12](2020)等的方法略作修改，取魚肉腸長2cm×寬2cm×高2cm，應用質構儀測定鯇魚肉腸的凝膠強度。測試參數設置如下：選取30mm圓形探頭，穿刺速度60mm/min，行變量為25%，重復數3次。

1.2.5 失水率測定方法

參照黃卉[13](2018)等的方法進行測定。失水率按公式(1)計算，每組試驗重復3次。

(1)

1.2.6 產品指標測定方法

根據GB/T 20712-2006《火腿腸》[14]的理化和營養標準，對鯇魚肉腸成品的水分、淀粉、蛋白質、脂肪進行測定。

1.2.7 感官評價測定方法

將鯇魚肉腸切成20mm厚的片狀，按照組織形態、色澤、質地、氣味、口味，制定了感官評價標準(見表3)，由10名通過食品感官培訓的人員組成評價小組，對鯇魚肉腸進行感官評價[15]。

表3 鯇魚肉腸感官評價標準Table 3 Sensory evaluation criteria of Grass carp sausage

續表3

1.2.8 數據處理與分析

實驗數據的算術平均值、標準偏差與顯著性差異分析采用SPSS 22.0軟件處理，響應面分析實驗設計及其結果采用Design-Expert 13.0軟件處理。

2 結果與分析

2.1 水的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響

水的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響見圖1所示。

注：圖中大小寫字母表示劑量對各組的差異顯著(p<0.05)，下同。圖1 水添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響Fig. 1 Effect of water addition on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

魚糜及其制品的水分含量，是維持和改善魚糜制品凝膠特性的重要因素，與魚糜凝膠失水率與持水性呈負相關[16,17]。如圖1(a)所示，鯇魚肉腸的凝膠強度隨著水的添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢(p<0.05)，失水率在20%的時候，呈現最低值。其原因是魚糜蛋白在受熱時發生解螺旋、伸展和聚合，形成立體的立體網絡，水分填補網絡結構的空隙，從而降低了魚糜的水分損失，提高魚糜的保水性和凝膠強度[18]。這與S.C.Murphy[19](2004)的研究結果一致，豬肉魚糜香腸的脂肪、水分含量的增加，產品的持水性下降。當水的添加量>20%時，凝膠強度顯著下降(p<0.05)，失水率有所提高。鯇魚的肌肉持水能力有限，過量的水分易使魚糜制品黏著力下降，降低凝膠的穩定性，從而影響鯇魚肉腸的口感和品質[20,21]。由圖1(b)可知，當水的添加量為20%時，鯇魚肉腸感官評分最佳，此時口感Q彈，鯇魚肉腸凝膠強度較高，失水率最低。魚糜凝膠的持水性與其凝膠結構和蛋白質狀態密切相關，適當的水分含量，可有效抑制魚糜凝膠結構被破壞[22]。

2.2 淀粉添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響

淀粉的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響見圖2所示。

圖2 淀粉添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響Fig. 2 Effect of Starch Addition on Gel Properties and Water Loss Rate of Grass Carp Sausage

添加適量的淀粉不僅能使魚糜的蛋白凝膠結構形成致密的微孔結構，提升彈性和凝膠特性，在一定程度上還能降低加工成本[23]。由圖2(a)可知，隨著淀粉添加量增加，鯇魚肉腸的凝膠強度呈先上升后下降的趨勢(p<0.05)，失水率顯著降低(p<0.05)。一方面，木薯淀粉具有較強的吸水膨脹能力，填充在魚糜蛋白的網絡結構中，向凝膠基質施加內壓，使凝膠結構更為緊密，從而增強魚肉腸的持水性，降低其失水率[24]。另一方面，淀粉能夠與魚糜蛋白在預煮時發生相互作用，發生聚合反應形成彈性凝膠結構，使鯇魚肉腸的結構更為緊密[25]。而添加過量的淀粉，在預煮糊化后，會發生老化，使得魚肉腸的硬度增加，凝膠強度降低，表面會變得凹凸不平[26]。由圖2(b)可知，淀粉添加量為6%時，鯇魚肉腸的凝膠強度達到最大值，失水率達到最低值，鯇魚肉腸表面光滑，無氣孔，結構緊密、富有彈性，感官評價最佳。

2.3 食鹽添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響

食鹽的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響見圖3所示。

圖3 食鹽添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響Fig. 3 Effect of salt on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

食鹽作為食品配料，能夠產生咸味，增強魚糜制品的風味，還能促進魚糜蛋白質的溶解和增強水合能力，起到維持魚糜制品質構與持水性的作用[27]。如圖3(a)所示，隨著食鹽添加量的增加，鯇魚肉腸的凝膠強度出現先增大后減少趨勢(p<0.05)，而失水率呈下降的趨勢(p<0.05)。這是由于魚糜的肌原纖維蛋白作為一種鹽溶性蛋白，鹽能夠使其線膨脹后斷裂，形成肌動球蛋白、肌球蛋白和一系列蛋白聚集體，從而增加蛋白溶液的黏度和持水能力，使魚糜呈現凝膠狀態[28]。而當食鹽添加量>5%時，鹽使魚腸凝膠能夠保留更多的水分，而游離的水分會降低其結構支撐強度，導致凝膠強度下降[29]。如圖3(b)所示，添加過量的食鹽，會降低鯇魚肉腸的感官評分，鯇魚肉腸的咸味較重。當食鹽添加量為5%時，鯇魚肉腸的氣味咸淡適中，感官品質較高。綜上所述，食鹽添加量5%為最佳。

2.4 大豆分離蛋白的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響

大豆分離蛋白的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響見圖4所示。

圖4 大豆分離蛋白的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響Fig. 4 Effect of soy protein isolate on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

大豆分離蛋白作為乳化劑和凝膠劑，具有低成本、保水性、保油性和形成纖維結構等特點，在魚糜加工過程中能有效提高其凝膠特性[30,31]。如圖4(a)所示，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，鯇魚肉腸的凝膠強度逐漸增大(p<0.05)，失水率呈下降趨勢(p<0.05)。魚糜在受熱過程中，蛋白質分子會被拉伸，內層的疏水基隨之顯露，產生交聯形成網狀結構，將水分等物質包住，促進膠體的形成，同時大豆分離蛋白中的蛋白水解物具有良好的乳化特性，增強凝膠強度[32,33]。當大豆分離蛋白添加量>9%時，鯇魚肉腸的失水率顯著降低(p<0.05)，這是由于大豆分離蛋白具有較強的吸水性和極性，能有效阻止肌肉中的水分遷移，一定程度上提高肉的持水性[34]。但添加過量的大豆分離蛋白會導致鯇魚肉腸的蛋白味壓制其鮮味，如圖4(b)所示，添加過量的大豆分離蛋白會導致鯇魚肉腸的感官品質有所下降，這可能是由于大豆分離蛋白的蛋白味會壓制魚糜的鮮味，降低其風味。綜合感官評價，大豆分離蛋白添加量6%為最佳。

2.5 復合磷酸鹽的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響

復合磷酸鹽的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響見圖5所示。

圖5 復合磷酸鹽的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響Fig. 5 Effects of compound phosphate addition on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

復合磷酸鹽常用于魚糜制品的生產當中，能夠有效增加原始肌肉的水結合能，改善肌球蛋白的黏結性和凝膠特性[35]。由圖5(a)可得，隨著復合磷酸鹽的增加，鯇魚肉腸的凝膠強度呈上升趨勢(p<0.05)，這是因為添加復合磷酸鹽可提高魚糜蛋白的pH值，使其偏離等電點，利于蛋白凝膠網狀的形成[36]。而失水率呈現先減少后增大的趨勢(p<0.05)，這可能是磷酸鹽改善能夠使魚糜當中的離子與帶正電荷的相鄰肽鏈發生相互作用，從而穩定蛋白交聯，導致更有序和更緊密凝膠網絡的形成，使凝膠具有更高的強度和持水性[37]。由圖5(b)可得，復合磷酸鹽添加量超過0.23%時，復合磷酸鹽能夠與魚糜中的脂類產生皂化反應，從而導致魚糜產生肥皂味及金屬澀味，降低感官評分[38]。綜上所述，選擇復合磷酸鹽添加量為0.23%時，凝膠強度較好，失水率較低，感官評價較高。

2.6 轉谷氨酰胺酶的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響

轉谷氨酰胺酶的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響見圖6所示。

圖6 轉谷氨酰胺酶的添加量對鯇魚肉腸凝膠特性和失水率的影響Fig. 6 Effect of transglutaminase on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

谷氨酰胺轉氨酶能夠催化蛋白質分子之間共價交聯，使蛋白質的結構與功能得以改變，從而形成較好的凝膠特性[39]。在圖6(a)中，隨著谷氨酰胺轉氨酶添加量的增加，鯇魚肉腸的凝膠強度出現較大波動(p<0.05)，失水率呈現先減少后增大趨勢(p<0.05)。這是因為當鯇魚肉腸中的蛋白質含量保持不變時，超出了最優添加量的谷氨酰胺轉氨酶不能進一步提高其質構特性[40]。然而，加入過量的谷氨酰胺轉氨酶會加速產品氧化，隨著氧化時間的延續，鯇魚肉腸的品質會發生劣變，凝膠強度降低，失水率增加，感官品質下降[41]。綜上所述，添加0.10%谷氨酰胺轉氨酶最為適宜。

2.7 鯇魚肉腸響應面分析實驗結果

2.7.1 響應面回歸方程的建立及方差分析

根據實際測定值通過Expert Design對表4中的數據采用逐步回歸擬合，得到凝膠強度N·mm對A食鹽%、B水%、C淀粉%的響應模型如下：

凝膠強度=185.05-7.35A-1.01B-1.17C-9.59AB+2.19AC+2.35BC-12.13A2-26.29B2-26.75C2

表4 響應面設計實驗結果

表5 回歸模型及方差分析結果

2.7.2 響應面各因素間交互作用分析

水、食鹽、淀粉各因素交互作用對鯇魚肉腸凝膠強度的影響見圖7所示。

由圖7的3D響應曲面可以看出，隨著食鹽、水和淀粉這3個因素增大，鯇魚肉腸的凝膠強度呈先上升后下降的趨勢，與單因素的試驗結果基本一致，在設定的自變量范圍內均存在響應面曲面最高點，說明各因素之間的影響顯著。隨著淀粉的增加，鯇魚肉腸的凝膠強度變化幅度最大，曲面相對較陡，食鹽和水影響次之。從圖7(A)、圖7(B)等高線圖來看，橢圓效果相對明顯，說明水和食鹽、食鹽和淀粉的交互作用對鯇魚肉腸的凝膠強度影響較大，而圖7(C)，等高線圖趨近圓形，說明水分和淀粉交互作用對凝膠強度的影響較小。

2.7.3 鯇魚肉腸的配方優化及驗證

回歸模型預測的鯇魚肉腸添加劑的條件為：食鹽4.36%，水20.3%，淀粉5.9%，由此預測的鯇魚肉腸的凝膠強度為186.233N·mm。為了驗證響應面分析的結果是否可靠，采用上述優化條件進行鯇魚肉腸的制作，結果得到鯇魚肉腸的實際凝膠強度為184.04±2.83N·mm，與理論值非常接近，并且感官評價評分為85.66，結果表明響應面法對優化鯇魚肉腸的配方條件是可行的，具有實用價值。

2.8 鯇魚肉腸成品指標測定

在最優配方下制得預制鯇魚肉腸，基本營養指標滿足GB/T20712-2006《火腿腸》標準，成品鯇魚肉腸腸的凝膠強度較高，還具有較低的脂肪、較高的蛋白和較好的感官質量。鯇魚肉腸基本營養指標見表6。

表6 鯇魚肉腸基本營養指標

3 總結與展望

通過采用單因素試驗和響應面優化試驗，改善鯇魚肉腸的凝膠強度和失水率，探討不同外源添加物對魚糜凝膠特性的影響。試驗結果魚肉腸的最佳配方(以鯇魚魚糜的質量比計)為：水的添加量為20%，淀粉的添加量為6%，鹽的添加量為5%，大豆分離蛋白的添加量為6%，復合磷酸鹽的添加量為0.23%，轉谷氨酰胺轉氨酶的添加量為0.10%。最優配方制得的鯇魚肉腸凝膠強度為186.233N·mm，感官評分為85.66分，彈性十足，基本營養指標符合國家標準。

然而，魚糜凝膠的形成是多種因素和大分子之間相互作用的結果，在今后的研究中，應進一步探究不同外源添加物相互之間的作用對魚糜凝膠特性的影響，更好地改善淡水魚魚糜的凝膠特性。