岳開華1，2，黃永春1，張業(yè)輝2，劉學(xué)銘2，張友勝2，陳之瑤2

（1.廣西科技大學(xué)工程學(xué)院，廣西 柳州 545006；2.廣東省農(nóng)科院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610）

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超高壓處理對海鱸魚魚糜凝膠特性的影響

岳開華1，2，黃永春1，張業(yè)輝2，劉學(xué)銘2，張友勝2，陳之瑤2

（1.廣西科技大學(xué)工程學(xué)院，廣西 柳州 545006；2.廣東省農(nóng)科院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610）

摘 要：以海鱸魚魚糜為原料，研究不同高壓處理（100～500 MPa/10～50 min）條件對其凝膠特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過超高壓處理可以有效改善海鱸魚魚糜的凝膠特性，且在300 MPa或保壓30 min魚糜的凝膠強度、耐咀性、硬度、彈性和內(nèi)聚性總體達到最佳。魚糜凝膠的白度（W）和亮度（L*）隨壓力的升高和保壓時間的延長而增加，且在500 MPa和保壓40 min達到最高值。經(jīng)高壓處理后魚糜的保水性和pH值較熱處理相比都有所升高。蘇木精-伊紅（HE）染色法染色觀察可知，普通熱處理的魚糜凝膠有較規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，肌原纖維纖細(xì)；300 MPa高壓處理的魚糜凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)最為緊密，排列規(guī)則，有著較粗的肌原纖維骨架；500 MPa高壓處理的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大量破裂，肌原纖維大量聚集，排列變得不規(guī)則，凝膠特性大幅度下降。結(jié)果說明，與熱處理相比，經(jīng)超高壓處理的魚糜凝膠特性和色度有較大改善。

關(guān)鍵詞：超高壓；熱處理；海鱸魚；魚糜；凝膠特性

近年來，魚糜制品因其高蛋白、低脂肪、低熱量、低膽固醇等優(yōu)點，深受消費者的喜愛，各種魚糜制品在我國已經(jīng)有了快速廣闊的發(fā)展空間，魚糜制品的加工方式也呈現(xiàn)多樣化。熱處理是使魚糜凝膠化最傳統(tǒng)，最常用的方法之一，但熱處理對于改善魚糜凝膠特性仍不理想［1］。超高壓食品加工技術(shù)是將食品真空包裝后加壓保持一定的時間，引起食品中非共價鍵的破壞或形成，使食品中發(fā)生微生物菌體破壞死亡、酶失活、蛋白質(zhì)變性等變化，從而達到滅菌、改善食品品質(zhì)以及延長保質(zhì)期的目的［2］。超高壓處理作為一種新型的加工技術(shù)因其對原料營養(yǎng)價值、色澤和天然風(fēng)味具有獨特的保護作用，已經(jīng)成為當(dāng)今的研究熱點。Gipsy等［3］研究發(fā)現(xiàn)魚糜經(jīng)過超高壓處理后其凝膠強度和白度得到大幅度提高。Pérez等［4］研究表明超高壓可以有效改善鱈魚的凝膠特性。相比之下，國內(nèi)對于這方面的研究還處于初期階段。

本試驗以海鱸魚魚糜為原料，對超高壓處理的海鱸魚魚糜凝膠特性、色度、保水性、pH以及微觀凝膠結(jié)構(gòu)進行研究，以便對超高壓處理的后續(xù)研究以及對拓寬超高壓處理技術(shù)在水產(chǎn)品加工中的應(yīng)用提供有益參考。

1　材料與方法

1.1 試驗材料

海鱸魚，購自廣州天河區(qū)世紀(jì)聯(lián)華超市，活重750（±50）g；食鹽，市售食用級；蘇木精、伊紅、無水乙醇、二甲苯等，均為分析純，購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

超高壓設(shè)備（RLGY-600），溫州貝諾機械有限公司；真空包裝機（DZ-400-2D），溫州市鹿城區(qū)黃龍華能機械廠；電熱恒溫水浴鍋（SY21-Ni 4C），北京市長風(fēng)儀器儀表公司；質(zhì)構(gòu)儀（TA-XT.Plus），英國 Stable Micro Systems公司；低溫真空溫斬拌機（MCR301 EZ-test NHY20），江陰市保利科研器械有限公司；色度儀（UltraScan VIS），美國Hunter Lab公司；冷凍切片機（M ICROM HM560），美國THERMO公司；熒光正置顯微鏡（Axio Scope A1），德國ZEISS公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 海鱸魚魚糜的制備 將海鱸魚魚體洗凈后，去鱗、去內(nèi)臟、去頭、去尾、采肉，用絞肉機絞碎。加入4倍體積蒸餾水漂洗2次，再用0.3% NaCl鹽水漂洗一次，每次漂洗2～3 min，靜置除去雜質(zhì)，用尼龍紗布袋擠壓脫水。加入3%質(zhì)量的食鹽，用低溫真空斬拌機擂潰10 min（1 000 r/min），取出后調(diào)節(jié)含水量至80%，將魚糜緊密填充至塑料腸衣（直徑25 mm），用鋁箔袋真空包裝，放置4℃冰箱中備用。

1.2.2 海鱸魚魚糜的超高壓處理 將魚糜分別于100、200、300、400、500 MPa壓力下保壓30 min，300 MPa壓力下分別保壓10、20、30、40、50 min，溫度保持在25℃，取出后迅速用冰水冷卻，于4℃冰箱中放置24 h后進行凝膠特性分析。

1.2.3 海鱸魚魚糜的熱處理 對照組采用兩段加熱法（40℃/60 min+90℃/30 min）處理，加熱后迅速用冰水冷卻，然后將樣品于4℃冰箱中放置24 h后進行凝膠特性分析。

1.2.4 凝膠特性測定 將制備好的凝膠切成30 mm的片段，采用P/5S球形探頭，以1 mm/s的速度穿刺樣品，觸發(fā)力5 g，穿刺距離15 mm。穿刺曲線上的第一個峰為破斷強度，對應(yīng)的位移為凹陷度，兩者的乘積為凝膠強度。TPA測試采用P/10柱形探頭，壓縮距離為15 mm，壓縮速率1 mm/s。

1.2.5 色度測試 參照Zhang等［5］的方法測試。將魚糜凝膠切成5 mm的薄片，用UltraScan VIS色差儀測定樣品的L*、a*和b*值，每個處理3次重復(fù)。計算公式：

1.2.6 保水性測定 稱取2 g魚糜凝膠置于離心管中，在5 000 r/min下離心5 min，用濾紙吸干甩出水分后稱重，重復(fù)3次。

1.2.7 pH測定 測試方法參照GB/T5009.45 -2003（水產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法）測定。稱取3 g魚糜凝膠，切碎后加入30 mL雙蒸水，均質(zhì)后靜置30 min后取濾液測定pH，重復(fù)3次。

1.2.8 魚糜凝膠的微觀結(jié)構(gòu) 將4℃冰箱中放置24 h的魚糜成5 mm×5 mm×3 mm的小塊，包埋于OCT液（opti-mum cutting temperature compound）后，-22℃下凍藏20 min，采用MICROM HM560型冷凍切片機將其切成8 μm薄片，貼于載玻片上，通過HE染色法染色，光學(xué)顯微鏡50倍下觀察。

試驗數(shù)據(jù)采用Spass 17.0和Origin 9.0軟件進行分析，Duncan多重比較檢驗法進行顯著性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1 不同高壓處理條件對魚糜凝膠強度的影響

從圖1可以看出，魚糜的凝膠強度隨壓力的升高顯著增大，在壓力300 MPa達到最大值889.22 g·cm，較熱處理樣品提高了59.61%，壓力超過300 MPa后凝膠強度有所下降（P＞0.05），但明顯高于熱處理的凝膠強度。這是因為在高壓作用下，蛋白分子鏈大量解鏈，蛋白分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變，包括內(nèi)部巰基基團的大量暴露、巰基基團之間的距離減小以及部分二硫鍵的斷裂［6］。同時蛋白質(zhì)分子內(nèi)部部分舊化學(xué)鍵斷裂，新化學(xué)鍵形成，使大分子的功能特性發(fā)生改變，更容易形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)［7］。當(dāng)壓力超過300 MPa時，蛋白質(zhì)變性過快，蛋白質(zhì)分子間相互作用力減小，導(dǎo)致肌原纖維蛋白交聯(lián)度降低而不利于凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而使凝膠強度降低［8］。熱處理的魚糜凝膠強度小于200 MPa以上超高壓處理的凝膠強度，這可能是因為魚糜受熱過程中，蛋白質(zhì)變性不均勻，形成的不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所致［7］。

圖1　不同壓力對海鱸魚魚糜凝膠強度的影響

圖2　不同保壓時間對海鱸魚魚糜凝膠強度的影響

表1　不同壓力對海鱸魚魚糜凝膠特性的影響

由圖2可知，隨保壓時間的延長，魚糜凝膠強度大幅度提高，在30 min時達到最大值；隨保壓時間的繼續(xù)延長，魚糜的凝膠強度開始下降，但凝膠強度始終大于熱處理的魚糜。Romuald等［9］認(rèn)為在300 MPa高壓下魚肉的內(nèi)源性組織蛋白酶不僅不會失活，反而使其活性提高，使蛋白質(zhì)分子部分降解，支撐凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的肌原纖維蛋白大分子部分?jǐn)嗔?。由于在高壓處理過程中，魚糜凝膠強度取決于蛋白質(zhì)交聯(lián)和水解平衡作用的結(jié)果，因此，在保壓30 min內(nèi)，肌球蛋白重鏈的交聯(lián)作用大于肌原纖維蛋白分子水解作用，魚糜凝膠強度大幅度增加，超過30 min后，肌原纖維蛋白分子水解作用占主要作用，魚糜凝膠強度有所下降。

2.2 不同壓力對魚糜凝膠特性的影響

從表1可以看出，魚糜凝膠的彈性、內(nèi)聚性、硬度和耐咀性均是先隨著壓力的升高而顯著增大，且在300 MPa時達到最大值。隨著壓力的繼續(xù)升高，魚糜凝膠的彈性和硬度顯著下降，內(nèi)聚性和耐咀性也有所下降。彈性是衡量魚糜品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，是硬度、伸縮性以及粘性的綜合體現(xiàn)，主要取決于魚糜的凝膠特性，彈性較好的魚糜制品才會有好的口感和商品價值［10］。內(nèi)聚性表示樣品經(jīng)過第一次壓縮變形后所表現(xiàn)出來的對第二次壓縮的相對抵抗能力。經(jīng)過高壓處理后魚糜內(nèi)部二硫鍵部分?jǐn)嗔?，肽鏈解開，蛋白構(gòu)象發(fā)生改變，從而暴露更多的巰基基團，巰基含量增加和內(nèi)部化學(xué)鍵重組，使內(nèi)部鍵強度增強，極大提高了魚糜凝膠的內(nèi)聚性和彈性。超高壓處理的魚糜蛋白變性不完全，條件溫和，所以較熱處理的魚糜相比其硬度較?。?1］。但是壓力過高會使凝膠內(nèi)部化學(xué)鍵部分?jǐn)嗔?，凝膠之間的交聯(lián)度下降，導(dǎo)致其彈性和內(nèi)聚性有所下降［10］。魚糜凝膠的耐咀性與硬度和彈性呈正相關(guān)，耐咀性的大小可以反映魚糜制品柔軟或堅韌的程度，而且會影響消費者的口感，經(jīng)300 MPa處理后，魚糜凝膠的耐咀性最佳，但小于普通熱處理的耐咀性。

2.3 不同保壓時間對魚糜凝膠特性的影響

如表2所示，魚糜的凝膠特性隨保壓時間的延長有所改善，其中魚糜凝膠的彈性和內(nèi)聚性在保壓20 min時達到最大值，分別為0.94和0.83，分別較對照組增加了59.32%和88.64%，與保壓30 min的魚糜凝膠彈性和內(nèi)聚性變化不大（P＞0.05）。而魚糜凝膠的硬度和耐咀性在保壓30 min時達到最大值，當(dāng)保壓時間超過30 min后，凝膠的硬度和耐咀性顯著下降。這是因為隨保壓時間延長，一方面蛋白質(zhì)逐漸發(fā)生變性，蛋白質(zhì)分雙螺旋結(jié)構(gòu)解離，使蛋白氫鍵、離子鍵等次級鍵破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的二級以上的高級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，解螺旋后的肌球蛋白按一定方式排列，與肌動蛋白形成肌動球蛋白，并連接成肌動球蛋白重鏈，逐漸形成均勻致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［12］。另一方面內(nèi)源性組織蛋白酶水解作用逐漸增強，撐凝膠網(wǎng)絡(luò)骨架的蛋白質(zhì)大分子鏈逐漸斷裂，使凝膠特性下降，當(dāng)保壓時間超過30 min后，內(nèi)源性組織蛋白酶水解作用占主導(dǎo)，使得魚糜凝膠特性大幅度下降［13］。

表2　不同保壓時間熱處理對海鱸魚魚糜凝膠特性的影響

綜上所述，300 MPa/30 min高壓處理的魚糜凝膠總體性能最好，壓力過高或保壓時間過長都不利于改善魚糜凝膠特性。

2.4 不同高壓處理條件對魚糜凝膠色度的影響

一般來說，魚糜的亮度值（L*）和白度值（W）越大，其可接受性也就越高。從表3可以看出，魚糜經(jīng)不同壓力處理后，魚糜的亮度值（L*）和白度值（W）隨壓力的升高而增加，在500 MPa時達到最大值，色澤最佳，且明顯高于對照組。而黃度值（b*）隨壓力增加而降低，到500 MPa時減小至5.29，大大提高了魚糜的可接受性。魚糜的紅度（a*）變化不顯著。超高壓處理使魚糜凝膠結(jié)構(gòu)更加致密，致密的凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會反射更多的光，使凝膠白度增加［14］。

表3　不同壓力對海鱸魚魚糜凝膠色差的影響

從表4可以看出，魚糜經(jīng)不同保壓時間處理后，魚糜的亮度值（L*）和白度值（W）隨保壓時間延長顯著增加，在保壓40 min時達到最大值，保壓時間過長會使L*和W有所減小。黃度值（b*）隨保壓時間的延長而減小，保壓40 min后變化不顯著。這與超高壓處理下魚糜蛋白內(nèi)水分子重排，修飾了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)發(fā)生變性方式和程度不同有關(guān)。魚糜黃度值的減小可能是經(jīng)過高壓處理后魚糜色素氧化減弱，而且可以賦予魚糜凝膠較好的白度和亮度［10］。

表4　不同保壓時間對海鱸魚魚糜凝膠色差的影響

圖3　不同壓力對海鱸魚魚糜保水率和pH的影響

圖4　不同保壓時間對海鱸魚魚糜保水率和pH的影響

2.5 不同高壓處理條件對魚糜保水率和pH值的影響

保水性是評價大多數(shù)肉制品品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，保水性差的肉制品，口感粗糙、切片性差、出品率低。從圖3、圖4可以看出，魚糜的保水率隨著壓力的升高和保壓時間的延長均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在300 MPa和保壓30 min時達到最大值，保水率分別高達92.34%和93.16%，較對照組分別上升9.19、10.01個百分點。保水性與魚糜的結(jié)構(gòu)有關(guān)，經(jīng)超高壓處理后可以有效提高魚糜的保水性。魚糜的pH值隨著壓力升高和保壓時間的延長前期顯著上升，壓力超過400 MPa或保壓時間超過30 min后魚糜的pH值變化不顯著。主要是因為在超高壓下蛋白發(fā)生變性，蛋白分子鏈展開，堿性氨基酸類等堿性基團暴漏，與酸性物質(zhì)反應(yīng)使pH值升高。壓力越高，保壓時間越長，堿性基團暴露越多，經(jīng)過加熱后酸性基團大量減少，當(dāng)壓力到達400 Mpa或保壓時間超過30 min后，魚糜內(nèi)部的堿性基團含量變化不大，所以pH值變化不明顯［15-16］。

2.6 魚糜凝膠的微觀觀察

常壓水浴的魚糜凝膠切片（圖5A，封三）發(fā)現(xiàn)，其凝膠有著較規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但肌原纖維纖細(xì)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間的空隙大；隨施加壓力的增加，魚糜凝膠的肌原纖維變粗，細(xì)小的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也變多，結(jié)構(gòu)排列更加緊密；300 MPa高壓處理的樣品（圖5D，封三），魚糜凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)最緊密，排列規(guī)則，空隙小，有著較粗的肌原纖維骨架；400 MPa高壓處理的樣品（圖5E，封三），結(jié)構(gòu)排列雖然相對緊密，但魚糜凝膠空隙變大，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)部分?jǐn)嗔眩≡w維繼續(xù)變粗，開始聚集；500 MPa高壓處理的樣品（圖5F，封三），雖然肌原纖維排列緊密，但凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大量破裂，肌原纖維大量聚集，排列變得不規(guī)則，凝膠性能大幅度下降。由此可見，300 MPa高壓處理的魚糜凝膠效果最好。這是因為超高壓下會使蛋白質(zhì)分子展開，雙螺旋結(jié)構(gòu)解離，解螺旋后的肌球蛋白按一定方式排列，逐漸形成凝膠的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使魚糜蛋白質(zhì)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越有序和均勻［17］。施加壓力過高后，導(dǎo)致蛋白分子內(nèi)部化學(xué)鍵斷裂，魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交聯(lián)度降低，使凝膠性能下降［18］。

3　結(jié)論

與傳統(tǒng)熱處理相比，海鱸魚魚糜經(jīng)過超高壓處理后可以改善魚糜的凝膠特性，其彈性、內(nèi)聚性和凝膠強度大幅度提高，硬度降低，色澤明亮。總體分析，在壓力300 Mpa及保壓時間30 min后魚糜凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)最緊密均勻，凝膠特性最好，隨壓力繼續(xù)增大，保壓時間的繼續(xù)延長魚糜凝膠的亮度和白度有所增加，保水率和pH值變化不大，但凝膠強度、彈性、內(nèi)聚性、硬度等指標(biāo)有所下降，不利于改善人們的口感。

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（責(zé)任編輯楊賢智）

Effects of ultra-high pressure treatment on gel properties of sea bass surimi

YUE Kai-hua1，2，HUANG Yong-chun1，ZHANG Ye-hui2，LIU Xue-ming2，

ZHANG You-sheng2，CHEN Zhi-yao2
（1.College of Biological and Chemical Engineering，Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou 545006，China；2.Sericultural & Agri-Food Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Functional Foods，Ministry of Agriculture/Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing，Guangzhou 510610，China）

Key words：ultra-high pressure； heat treatment；sea bass； surimi； gel property

Abstract：This paper was to evaluate the effects of different ultra-high pressure treatments （100-500 MPa/10-50 min） on the sea bass surimi gel properties，and compare the properties with traditional heat treated surimi gel.Results showed that the gel properties of sea bass surimi were drastically improved by ultra-high pressure treatment，and the gel strength，chewiness，hardness，springiness and cohesiveness achieved the best under the pressure of 300 MPa or holding 30 min under the pressure.The whiteness（W） and brightness （L*） of surimi gel increased with the increase of pressure or the extension of pressure holding time，and they reached the maximum under conditions of 500 MPa or 40 min pressure holding time.The water-binding ability and pH of sea bass surimi increased compared to the common heat treatment under ultra-high pressure treatment.According to hematoxylin-eosin（HE） dyeing result，the traditional heat treated surimi gel showed more regular network and slender myofibrillar，while the 300 MPa treated surimi gel had the tightest network structure and coarser muscle fiber skeleton.Moreover，when the pressure increased to 500 MPa，the network structure was seriously broken，the muscle fiber gathered and irregularly arranged，and the gel properties dramatically dropped.The above results indicated that ultra-high pressure treatment could greatly improve the gel properties and color of gel compared with the heat treatment.

中圖分類號：S984.1

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-874X（2016）01-0111-06

收稿日期：2015-10-05

基金項目：國家高新技術(shù)計劃項目（2013AA 1 02201-3）；廣東省科技計劃項目（2012B080701007）

作者簡介：岳開華（1990-），男，在讀碩士生，E-mail：tianshanqiyuan@163.com

通訊作者：黃永春（1974-），男，博士，副教授，E-mail：huangyc@yeah.net