周錦晶，吳 紅，徐 歡，肖功年

（1.浙江科技學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，杭州310023；2.浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310023；3.杭州唯新食品有限公司，杭州310052）

魚糜制品是新鮮魚肉經(jīng)擂潰、斬拌、成形等過程而制成的凝膠食品，是海洋食品加工中的一種重要功能性原料，是全球生產(chǎn)、消費(fèi)量最大的水產(chǎn)食品之一［1］。衡量魚糜制品品質(zhì)的主要指標(biāo)有凝膠強(qiáng)度、口味、質(zhì)地和形態(tài)等，而凝膠性能是衡量魚糜制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，它直接影響到魚糜制品的商業(yè)價(jià)值。

國內(nèi)外大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，蛋白質(zhì)用還原糖進(jìn)行糖基化修飾能提高食品蛋白質(zhì)的功能特性，尤其是凝膠特性。糖基化修飾的主要方法有水溶性碳化二亞胺法和美拉德反應(yīng)法［2］。其中美拉德反應(yīng)是一種在食品工業(yè)中常見的蛋白質(zhì)糖基化反應(yīng)，它是還原糖與蛋白質(zhì)分子上游離賴氨酸的α-NH2或ε-NH2共價(jià)連接而形成糖蛋白的過程。該方法是一個(gè)自然、自發(fā)的反應(yīng)，不需要外加化學(xué)試劑，加熱就可以很大程度地加速該反應(yīng)的進(jìn)程［3］。早在1948年Ferry就指出，蛋白質(zhì)形成凝膠的機(jī)理是蛋白質(zhì)受熱而變性展開，受熱變性展開的蛋白質(zhì)基團(tuán)因聚合作用而形成較大分子的凝膠體。糖基化接枝反應(yīng)可增加蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量及有利于形成蛋白質(zhì)空間網(wǎng)絡(luò)，從而增強(qiáng)了蛋白質(zhì)空間位阻作用，減少了蛋白質(zhì)在預(yù)凝膠狀態(tài)下形成聚集物所需要的單體數(shù)目；蛋白質(zhì)在單體數(shù)目一定的條件下，形成了更多數(shù)量的膠體粒子和更致密的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［4］。

Handa和Kuroda研究了美拉德反應(yīng)蛋白粉和葡萄糖之間的相互作用，發(fā)現(xiàn)其在特定的控制條件下能提高蛋白粉的凝膠特性。許雅琴、楊嚴(yán)俊采用果膠酶水解果膠、鹽酸水解魔芋膠和瓜爾豆膠的方式得到了3種膠的水解產(chǎn)物，并將其分別與脫糖雞蛋粉進(jìn)行美拉德反應(yīng)。發(fā)現(xiàn)所得蛋白粉-瓜爾豆膠復(fù)合物的凝膠強(qiáng)度達(dá)1 351.3cN（1 378.9g），比普通蛋白粉提高了1 207%，且反應(yīng)后蛋白粉的色澤、消化性、溶解性均可接受［5］。而目前將此技術(shù)應(yīng)用于改善魚糜蛋白質(zhì)凝膠性的研究較少，因此，筆者嘗試開展糖基化技術(shù)提高魚糜蛋白質(zhì)的凝膠性研究。通過研究殼聚糖添加量、加熱溫度和加熱時(shí)間等單因素對(duì)魚糜制品凝膠強(qiáng)度和持水力的影響，以期為魚糜制品新產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量的提高提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 試驗(yàn)材料

冷凍魚糜，杭州唯新食品有限公司；殼聚糖（脫乙酰度≥90.0%），生化試劑，上海伯奧生物科技有限公司；食鹽，食品級(jí)，浙江省鹽業(yè)集團(tuán)有限公司；可溶性淀粉（AR），國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；實(shí)驗(yàn)室常規(guī)試劑等。

1.1.2 主要儀器與設(shè)備

Texture Analyser，TA.XT Plus，英國Stable Micro System公司；電熱恒溫水浴鍋，DKS-24，杭州藍(lán)天化驗(yàn)儀器廠；九陽料理機(jī)，JYL-350，山東九陽小家電有限公司；電子天平，SCA-210，奧豪斯國際貿(mào)易（上海）有限公司；砧板，刀，筷子，實(shí)驗(yàn)室常規(guī)玻璃儀器等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 質(zhì)量分?jǐn)?shù)14%淀粉和不同殼聚糖添加量的魚糜凝膠的制備

取冷藏魚糜500g，半解凍后細(xì)切為小丁，用料理機(jī)在10℃以下空擂5min，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%食鹽繼續(xù)鹽擂15min，然后加入不同添加量的殼聚糖（添加量分別為0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）和14%淀粉進(jìn)一步擂潰5min，再將魚糜制成直徑約為30mm的魚丸，加熱后將魚丸在冰水浴中冷卻，待測。

1.2.2 不同加熱溫度下魚糜凝膠的制備

取冷藏魚糜500g，半解凍后細(xì)切為小丁，用料理機(jī)在10℃以下空擂5min，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%食鹽繼續(xù)鹽擂15min，然后添加14%淀粉進(jìn)一步擂潰5min，再將魚糜制成直徑約為30mm的魚丸，采用二段加熱法進(jìn)行加熱，先是將制品分別在30、35、40、45、50、55℃條件下加熱60min，然后在90℃下加熱30min，加熱后將魚丸在冰水浴中冷卻，待測。

1.2.3 不同加熱時(shí)間下魚糜凝膠的制備

取冷藏魚糜500g，半解凍后細(xì)切為小丁，用料理機(jī)在10℃以下空擂5min，添加2.5%食鹽繼續(xù)鹽擂15min，然后添加14%淀粉進(jìn)一步擂潰5min，再將魚糜制成直徑約為30mm的魚丸，采用二段加熱法進(jìn)行加熱，先是將制品在40℃條件下分別加熱30、60、90、120min，然后在90℃下加熱30min，加熱完畢后將魚丸在冰水浴中冷卻，待測。

1.3 測試方法

1.3.1 凝膠強(qiáng)度的測定

制備好的魚丸采用質(zhì)構(gòu)儀（TA.XT Plus）分析其凝膠強(qiáng)度［6］。采用A／CKB探頭，測試參數(shù)如下：測前速度為2mm／s的速度，測試速度為1mm／s，測試后速度為10mm／s，壓縮深度為15mm（約為凝膠總高度的50%）。通過分析穿刺至相同深度的同一批樣品中達(dá)到其對(duì)應(yīng)曲線上最高峰處所需力的大小來比較其凝膠強(qiáng)度。

1.3.2 持水力的測定

采用重物擠壓濾紙吸收法［7］，將切成厚度為3mm薄片的魚腸片段夾在上下各3層濾紙中間，用重物（5kg）擠壓2min，稱量前后質(zhì)量的變化作為持水性的參照。持水力按下式計(jì)算：

持水力／%＝（擠壓后魚腸質(zhì)量／擠壓前魚腸質(zhì)量）×100

每組試驗(yàn)重復(fù)4次，試驗(yàn)結(jié)果為4次測定結(jié)果的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖添加量對(duì)魚糜蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度的影響

淀粉是魚糜制品加工中最重要的填充劑，能增強(qiáng)魚糜制品的剛性和凝膠強(qiáng)度，改善組織結(jié)構(gòu)，減低生產(chǎn)成本。劉鑫等［8］研究發(fā)現(xiàn)，淀粉添加量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）在0%～20%之間時(shí)，隨著淀粉添加量的增加，魷魚魚糜凝膠的凝膠強(qiáng)度和持水力不斷增大，二者呈現(xiàn)正相關(guān)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；且添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%馬鈴薯淀粉比添加8%馬鈴薯淀粉的凝膠結(jié)構(gòu)更致密、均勻。根據(jù)《中華人民共和國水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（SC／T 3701—2003）規(guī)定，冷凍魚糜中淀粉的添加量含量要求為≤15%，且淀粉添加量大也會(huì)影響其口感。因此，選取14%淀粉作為填充劑，一則改善魚糜制品的凝膠特性和品質(zhì)，二則降低生產(chǎn)成本。

殼聚糖（Chitosan）是自然界中少見的陽離子多糖，它在食品中的應(yīng)用主要有以下幾種功能：抑制食品中有害微生物生長繁殖；增強(qiáng)制品凝膠特性，提高制品的保水力；延緩食品中脂肪的氧化速率［9］。張茜，夏文水［10］研究發(fā)現(xiàn)：將殼聚糖添加到鰱魚糜制品中，隨著殼聚糖添加量的增加，魚糜凝膠強(qiáng)度、全質(zhì)構(gòu)（TRA）都有明顯的增加，持水力減少，添加1.0%殼聚糖的魚糜凝膠強(qiáng)度與添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.0%淀粉的魚糜凝膠強(qiáng)度相當(dāng)。添加不同量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）殼聚糖制得的產(chǎn)品凝膠強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 質(zhì)量分?jǐn)?shù)14%淀粉與不同殼聚糖添加量對(duì)魚糜蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of 14%starch and chitosan addition amount on Gel strength of surimi protein

由圖1可以看出，當(dāng)14%淀粉和不同添加量的殼聚糖復(fù)配添加時(shí)，魚糜制品的凝膠強(qiáng)度隨著殼聚糖添加量的增加而增加，當(dāng)添加量為0.4%時(shí)，魚糜蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大值，此時(shí)破斷強(qiáng)度為25.9N，相較于對(duì)照樣（破斷強(qiáng)度為22.2N）提高了16.7%。這主要是因?yàn)轸~糜蛋白質(zhì)分子上游離賴氨酸的α-NH2或ε-NH2與殼聚糖的還原性末端發(fā)生糖基化接枝反應(yīng)，形成了糖蛋白，增加了蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量，同時(shí)也引起了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)無序性的增加，改善了蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，形成了更加致密的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；又由于魚糜蛋白質(zhì)表面接枝上的殼聚糖分子含有大量的羥基基團(tuán)，有利于凝膠形成后期分子間氫鍵的形成，使蛋白質(zhì)形成相當(dāng)有序的凝膠網(wǎng)絡(luò)，從而提高了魚糜制品的凝膠強(qiáng)度［11］。但當(dāng)添加量超過0.4%后，反而隨著添加量的增加，凝膠強(qiáng)度逐漸降低。這可能是因?yàn)闅ぞ厶潜容^難與水分子結(jié)合，反而影響了糖基化反應(yīng)。

2.2 殼聚糖添加量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）對(duì)魚糜凝膠持水力的影響

林毅等［12］研究了水溶性殼聚糖對(duì)梅魚魚丸儲(chǔ)藏過程中凝膠特性的影響，發(fā)現(xiàn)添加一定濃度的殼聚糖可顯著提高魚糜制品的凝膠強(qiáng)度，提高硬度、彈力和咀嚼性，保水彈性、黏著性和凝聚性。本研究也探討了殼聚糖添加量對(duì)魚丸凝膠持水力的影響，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，魚糜蛋白質(zhì)的持水力隨著殼聚糖添加量的增加先變大后減小。在殼聚糖添加量為0.4%，持水力達(dá)到最大值即98.52%，相較于對(duì)照樣（98.12%）持水力提升了0.4%。由于殼聚糖與魚糜蛋白質(zhì)發(fā)生糖基化反應(yīng)，分布于蛋白質(zhì)分子內(nèi)部球蛋白的疏水基團(tuán)會(huì)更多地暴露在其表面。蛋白質(zhì)分子表面疏水性增加，更有利于分子間的疏水作用和凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而固定更多的水分，提高魚糜蛋白質(zhì)的持水力。當(dāng)添加量超過0.4%后，持水力開始降低，尤其是當(dāng)添加量為1.0%時(shí)，持水力與空白樣結(jié)果相近，這可能是因?yàn)闅ぞ厶菨舛壬仙揭欢ǔ潭群?，增?qiáng)了電荷之間的排斥作用，減弱了蛋白質(zhì)分子間的作用力和空間位阻作用，增加了蛋白質(zhì)溶解性，反而降低了持水力。因此在14%淀粉基礎(chǔ)上，添加0.4%～0.6%的殼聚糖是較適的比例，有利于增強(qiáng)凝膠結(jié)合力，增加保水性。

圖2 殼聚糖添加量對(duì)魚糜蛋白質(zhì)持水力的影響Fig.2 Effect of chitosan addition content on water-holding capacity of surimi protein

2.3 加熱溫度對(duì)魚糜蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度的影響

溫度對(duì)魚糜制品的彈性影響較大，在魚糜制品加工過程中，通過調(diào)節(jié)溫度來提高魚糜制品的凝膠強(qiáng)度是一個(gè)重要的技術(shù)手段。楊賢慶等［13］通過對(duì)凝膠化溫度與凝膠強(qiáng)度關(guān)系的研究，發(fā)現(xiàn)在凝膠化時(shí)間為3h的條件下，鯪魚魚糜凝膠化最適宜溫度在40℃左右，此時(shí)魚糜凝膠效果最好。汪之和等［14］研究了不同的加熱溫度、加熱時(shí)間和加熱方式對(duì)8種西非魚糜凍藏后凝膠特性的影響，結(jié)果顯示這些魚糜基本上在40℃加熱時(shí)具有較強(qiáng)的凝膠強(qiáng)度，60～70℃為凝膠劣化溫度段；采用40℃加熱20min后再在90℃加熱40min的二段加熱方式，可使魚糜制品具有較高的硬度、彈性和凝膠強(qiáng)度。本試驗(yàn)采用二段加熱法，按1.2.2試驗(yàn)方法，對(duì)二段加熱中第一階段的加熱溫度進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可知，魚糜蛋白質(zhì)的凝膠強(qiáng)度隨著溫度的升高先升后降，在40℃時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)破斷強(qiáng)度為22.2N，相較于對(duì)照樣（破斷強(qiáng)度為19.8N）提高了12.1%。當(dāng)溫度在30～45℃時(shí)，凝膠強(qiáng)度變化不是很明顯，超過45℃便大幅度地下降。這主要是因?yàn)轸~糜加熱溫度在50～55℃，糖基化反應(yīng)加熱條件不適，凝膠形成斷裂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)凝膠劣化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度顯著降低。

圖3 不同加熱溫度對(duì)魚糜蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of different heating temperatures on Gel strength of surimi protein

2.4 加熱溫度對(duì)魚糜凝膠持水力的影響

魚糜制品的品質(zhì)是通過其質(zhì)構(gòu)、色澤、風(fēng)味來綜合評(píng)價(jià)的，其中最主要的是其質(zhì)構(gòu)特性。魚糜制品含有70%～80%的水分，其保水性對(duì)食品的口味、風(fēng)味及質(zhì)構(gòu)特性有著非常明顯的影響。加熱溫度對(duì)蝦蓉制品凝膠持水力的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4可知，魚糜蛋白質(zhì)持水力與凝膠強(qiáng)度呈正相關(guān)，都是隨著溫度的升高先升后降，在40℃時(shí)達(dá)到最大值，超過45℃持水力便大幅度地下降，當(dāng)溫度為55℃時(shí)，持水力相較于40℃降低了1.8%。這是因?yàn)轸~糜蛋白中存在一種對(duì)溫度敏感的蛋白

酶，在50～70℃活性最強(qiáng)，可以使已經(jīng)形成的肌球蛋白分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)劣化，疏水基團(tuán)暴露，水分游離容易導(dǎo)致凝膠劣化［15］。因此，在實(shí)際二段加熱過程中，一段加熱溫度應(yīng)控制在50℃溫度以下，進(jìn)行緩慢凝膠化一段時(shí)間后，加熱使魚糜凝膠快速通過50～70℃凝膠劣化溫度帶，魚糜制品中心溫度快速達(dá)到90℃，使包含水分的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)固定下來，成為凝膠品質(zhì)較好的制品。

2.5 加熱時(shí)間對(duì)魚糜蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度的影響

圖4 不同加熱溫度對(duì)魚糜蛋白質(zhì)持水力的影響Fig.4 Effect of different heating temperatures on water-holding capacity of surimi protein

加熱條件和方式是影響糖基化技術(shù)提高魚糜蛋白質(zhì)凝膠性的關(guān)鍵因素。魚糜加熱的目的有2個(gè)：一是使蛋白質(zhì)與多糖進(jìn)行充分的糖基化反應(yīng)，使之形成的糖蛋白聚合物變性凝固，使魚糜凝膠化，將制品定型成一定的形狀，提高魚糜制品的凝膠特性；二是殺滅部分微生物。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

由圖5可以看出，魚糜制品的凝膠強(qiáng)度在凝膠化溫度為40℃時(shí)，隨著凝膠化時(shí)間的延長有上升趨勢，并在凝膠化時(shí)間為60min時(shí)達(dá)到最大，此時(shí)破斷強(qiáng)度為22.2N，是對(duì)照樣（破斷強(qiáng)度為17.8N）的1.25倍，而后凝膠強(qiáng)度有下降趨勢。這與羅永康［16］所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。Alvarez等［17］報(bào)道了沙丁魚魚糜在凝膠化溫度為35℃時(shí)，隨著凝膠化時(shí)間的延長凝膠結(jié)構(gòu)的變化情況。在35℃時(shí)，沙丁魚魚糜的肌球蛋白之間發(fā)生交聯(lián)，剛開始形成纖維束。隨著凝膠化時(shí)間的延長，纖維束之間的橫向交聯(lián)增多。在凝膠化時(shí)間為30～60min時(shí)，橫向交聯(lián)能增大魚糜的凝膠強(qiáng)度，但繼續(xù)延長凝膠化時(shí)間，橫向交聯(lián)的增多會(huì)不利于凝膠結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度下降。

2.6 加熱時(shí)間對(duì)魚糜凝膠持水力的影響

加熱過程是魚糜制品生產(chǎn)中一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)，其作用是使擂潰中相互纏繞成纖維狀的鹽溶性肌動(dòng)球蛋白溶膠及糖基化反應(yīng)的糖蛋白以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)固定下來，把溶膠中的水分封閉在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，形成魚糜凝膠體，提高持水力。

圖5 不同加熱時(shí)間對(duì)魚糜蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of different heating time on Gel strength of surimi protein

由圖6可知，采取二段加熱法時(shí)，魚糜蛋白質(zhì)的持水力先隨著加熱時(shí)間的延長而增大，在第一階段加熱時(shí)間為60min時(shí)達(dá)到最大值，之后隨著時(shí)間的延長而降低。同時(shí)結(jié)合圖5也可看出，加熱時(shí)間在30～120min時(shí)，魚糜制品的凝膠強(qiáng)度和持水力相較于0 min得到了顯著的提高，即二段加熱法在增強(qiáng)凝膠性效果上明顯比一段加熱法好。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，采用在40℃加熱條件下加熱60min，再在90℃下加熱30min的二段加熱法，魚糜蛋白質(zhì)的凝膠性可以達(dá)到最好，時(shí)間過長和過短，都不適宜用糖基化反應(yīng)來提高魚糜蛋白質(zhì)的凝膠性。

圖6 不同加熱時(shí)間對(duì)魚糜蛋白質(zhì)持水力的影響Fig.6 Effect of different heating time on water-holding capacity of surimi protein

3 結(jié) 語

以添加14%淀粉后魚糜制品物理性質(zhì)的相應(yīng)檢測值（凝膠強(qiáng)度和持水力）為判斷依據(jù)，添加0.4%的殼聚糖，采用第一階段加熱溫度為40℃、加熱時(shí)間為60min，第二階段加熱溫度為90℃、加熱時(shí)間為30 min的二段加熱法具有較佳的效果。

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