梁雯雯,龔鈺橋,郭 建,汪秋寬,武 龍,何云海,叢?；?*

(1.大連海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧大連 116023;2.國家海藻加工技術(shù)研發(fā)分中心,遼寧大連 116023;3.遼寧水產(chǎn)品加工及綜合利用重點實驗室,遼寧大連 116023)

我國淡水魚資源非常豐富,2015年淡水魚總養(yǎng)殖量達(dá)3165.30萬噸,其中淡水鰱魚占422.60萬噸,位居第二[1],2016年淡水養(yǎng)殖魚類3179.26萬噸,鰱魚產(chǎn)量450.66萬噸[2]。魚糜制品是全球生產(chǎn)加工和消耗量最大的水產(chǎn)加工食品之一,將大量低值淡水魚資源開發(fā)成魚糜制品,能夠在增強保藏性、提高附加值的同時,進一步緩解海水魚原料資源逐年緊缺問題。傳統(tǒng)海水魚糜制品加工過程中,有加鹽擂潰的工藝(2%～3%)以促使鹽溶性蛋白溶出,但當(dāng)前人們逐漸意識到減少加工食品中外源鹽分對人體健康的重要性,因此,尋求新工藝、新配方來確保低鹽魚糜制品感官品質(zhì)和彈性是一個新的挑戰(zhàn)。

目前報道的方法主要包括更換魚糜原料、添加增強離子強度的小分子、改變輔料配方、使用新的加工工藝等。袁美蘭等[3]通過測定四種常見淡水魚肉鹽溶性蛋白的質(zhì)構(gòu)特性,發(fā)現(xiàn)鰱魚和鯉魚為加工魚糜最適原料,青魚和草魚稍差。用K+、Mg2+、Ca2+替代Na+,但會帶來一定的不良風(fēng)味[4]。胱氨酸作為一種弱氧化劑可以最大化二硫鍵的形成，進而提高溶解度,L-賴氨酸與肌球蛋白之間特異性相互作用(與谷氨酰胺?；鶜埢摩?氨基酸基團和g-甲酰胺基團),破壞了肌球蛋白間的靜電作用,從而抑制了肌球蛋白纖絲的形成,提高溶解度[5]。Cando等[6]發(fā)現(xiàn)添加胱氨酸或賴氨酸的低鹽魚糜(0.3% NaCl)凝膠理化特性相當(dāng)于常規(guī)含鹽量對照組;添加變性淀粉為輔料的鰱魚魚糜制品的凝膠特性有顯著提高,且持水力增強[7];葡萄糖酸鈉對魚糜制品凝膠特性也有顯著提高作用[8]。近年來，植物多糖成為魚糜制品輔料的新寵,Zeng等[9]研究發(fā)現(xiàn)，添加6%竹筍膳食纖維的魚丸經(jīng)過170 ℃(50 s)及190 ℃(10 s)的深油炸加工后,脂肪含量相較于對照組顯著下降了7.8%。Juliana等[10]發(fā)現(xiàn),將蘋果膳食纖維作為脂肪替代成分添加到雞肉餅中,雞肉餅的水分、蛋白質(zhì)和灰分含量沒有影響,但脂質(zhì)含量顯著降低。這些研究多集中在陸生植物原料的膳食纖維對魚糜制品的改善方面,成功進行工業(yè)化生產(chǎn)的包括魔芋多糖、卡拉膠、菊苣菊粉、瓜爾豆膠和黃原膠等[11-13],海洋來源膳食纖維對低鹽魚糜制品品質(zhì)影響的研究較少。

我國褐藻類資源豐富,在褐藻精深加工過程中,可溶性褐藻膳食纖維(Soluble brown seaweed dietary fiber,SBF)作為主要副產(chǎn)物沒有得到充分利用。SBF相較于燕麥膳食纖維具有更強的清除體內(nèi)自由基的能力,對體內(nèi)重金屬Cd2+、Pb2+、Hg2+有很好的吸附效果,強化褐藻膳食纖維的功能性食品在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)非常流行。SBF改善食品的營養(yǎng)和質(zhì)地特性的同時,還可以制備低熱量產(chǎn)品,提高產(chǎn)品的附加值和營養(yǎng)性[14]。本文考察不同濃度SBF對低鹽鰱魚魚糜制品的蒸煮損失、凝膠持水力、質(zhì)構(gòu)特性(Texture profile analysis,TPA)及熱物理特性的影響,旨在研發(fā)一類富含褐藻膳食纖維的低鹽魚糜制品,提高淡水來源魚糜制品品質(zhì),進一步解決行業(yè)瓶頸問題,同時豐富褐藻資源的綜合加工利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

SBF 國家海藻研發(fā)分中心中試生產(chǎn)巖藻聚糖硫酸酯時[15],最后一步取上清液加入乙醇使溶液中乙醇濃度為20%,沉淀所得;鮮活鰱魚、雞蛋 大連市熟食品交易中心;淀粉 懷來隆晨食品有限公司;白糖 安琪酵母有限公司;食鹽 湖南鹽業(yè)股份有限公司。

HR/T20MM立式高速冷凍離心機 湖南赫西儀器裝備有限公司;DS-1高速組織搗碎機 上海標(biāo)本模型廠制造;AL204電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;KD2 Pro熱特性分析儀 美國METER公司;TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀 FTC儀器有限公司;HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;YC-2型層析實驗冷柜 上海谷寧儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 魚糜制品的制備 參考Fatimah A.[16]的方法,取新鮮原料魚,去魚頭、魚鱗、內(nèi)臟,采肉漂洗三次(先用清水漂洗兩次,再用鹽水漂洗一次,鹽水濃度0.15%,每次3 min),瀝干并冷卻至4 ℃后靜置60 min,絞肉(此過程分為兩個階段,一是空絞,將魚糜放入組織攪拌機中空絞10 min;二是混合絞,加入不同濃度(0%,0.25%,0.5%,0.75%,1%,1.25%,1.5%)的SBF及配料(淀粉30%、水20%、蛋清10%、白糖3%、鹽1%)繼續(xù)攪拌,時間為15 min,待熱處理。

1.2.2 魚糜制品的熱處理 參考朱玉安等[17]的方法,對魚糜進行二段加熱:將魚糜平鋪至食品級密封塑料盒內(nèi),避免氣泡的產(chǎn)生,置于40 ℃水浴鍋加熱15 min,然后在90 ℃水浴鍋加熱15 min后立即放入冰水混合物中冷卻10 min,取出用濾紙吸干樣品表面水分,冷卻后測熱物理特性,將產(chǎn)品切成大小一致的樣品(3×2×2 cm2,20±0.2 g),測凝膠持水力和進行質(zhì)構(gòu)特性分析。

1.3 指標(biāo)的測定

1.3.1 蒸煮損失 參考Fatimah A.等[16]的方法,加熱前后樣品質(zhì)量差與加熱前樣品質(zhì)量之比為蒸煮損失。

1.3.2 凝膠持水力 參考涂曉琴[18]的方法,樣品用雙層濾紙包裹,放入100 mL離心管中,離心轉(zhuǎn)速8000 r/min,時間10 min,溫度4 ℃。取出離心后樣品稱重。離心后樣品重量與離心前樣品重量之比為凝膠持水力,結(jié)果為3次平行。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)特性分析 參考張莉莉等[19]的方法,參數(shù):圓柱形探頭(高度為1 cm);測試速度:60 mm/s;壓縮比:40%;下移位移為30 mm。結(jié)果為5次平行。

1.3.4 熱物性 使用熱物性分析儀,雙針型探頭,將探頭插入待測的樣品中心讀數(shù),結(jié)果為3次平行。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS(19.0)軟件進行LSD多重比較法分析顯著性,EXCEL(office 2010)軟件作圖,小寫字母表示差異性顯著(p<0.05),大寫字母表示差異性極顯著(p<0.01)。

2 結(jié)果與分析

2.1 SBF對魚糜制品蒸煮損失的影響

SBF對低鹽鰱魚魚糜制品蒸煮損失的影響如圖1,隨著SBF濃度的增加,蒸煮損失顯著降低(p<0.05),這一結(jié)論與李來好[20]的研究結(jié)果相符。加熱蒸煮時,氫鍵的相互作用逐漸減弱,魚肉中水分不易被結(jié)合而損失,添加的SBF會結(jié)合一部分自由水,達(dá)到保持魚糜組織完整性的目的。SBF濃度為1.5%時,蒸煮損失為0.94%,這一結(jié)果與涂曉琴[18]研究比較,有顯著的優(yōu)勢,大豆膳食纖維和改性大豆膳食纖維需要添加量到8%時蒸煮損失才能降低到2%以下;對比Fatimah A.等[16]對燕麥膳食纖維降低阿拉斯加鱈魚糜蒸煮損失的研究,在降低膳食纖維原料使用方面,也有明顯優(yōu)勢。

圖1 SBF濃度對魚糜制品蒸煮損失率影響Fig.1 Effect of SBF concentration on cooking loss of surimi

2.2 SBF對魚糜制品凝膠持水力的影響

凝膠持水力表示的是產(chǎn)品可以保持水分多少的能力,也被稱為水合作用,不僅與產(chǎn)品風(fēng)味密切相關(guān),也影響產(chǎn)品的口感、顏色及其他指標(biāo)[21]。如圖2，隨著SBF濃度的增大,除了添加量為0.25%組,低鹽鰱魚魚糜制品的凝膠持水能力相比空白組均顯著提高(p<0.05)。可以推斷出,在熱處理過程中,褐藻膳食纖維起到了一定的穩(wěn)定蛋白的作用[22]。這一結(jié)果與Kim等[23]的研究結(jié)果相似,發(fā)現(xiàn)添加膳食纖維的牛肉糜凝膠持水力得到顯著提高,尤其對冷凍/解凍后的牛肉餅效果顯著,原因是SBF直接參與凍藏過程中冰晶的形成,影響冷凍食品內(nèi)部冰晶體的形成,基于這個原因,SBF也常作為冷凍保護劑用于魚糜制品中。魚糜制品的持水力隨著SBF添加量的增大而顯著提高(p<0.05)(0.50%與0.75%相比不顯著),這應(yīng)該與其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)截留水的能力有關(guān),也就是SBF的膨脹性。文獻報道SBF的膨脹力可達(dá)138 mL/g,持水率達(dá)6720%[24],明顯優(yōu)于燕麥全谷可溶性膳食纖維[25](膨脹力可達(dá)1.8 mL/g,持水率達(dá)5.5 g/g)。

圖2 SBF濃度對魚糜制品凝膠持水力的影響Fig.2 Effect of SBF concentrationon water-holding capacity of surimi

2.3 SBF對魚糜制品質(zhì)構(gòu)特性的影響

質(zhì)構(gòu)儀對樣品檢測過程中,探頭第一次擠壓后,產(chǎn)品幾乎可以恢復(fù)到原有高度,這是粘彈性物質(zhì)所具有的典型特征,有研究表明,多糖類物質(zhì)對魚糜制品的品質(zhì)有改善作用,如殼聚糖添加到魚糜中,產(chǎn)品的粘彈性、內(nèi)聚性及膠粘性方面具有顯著的提高[26]。不同濃度SBF對魚糜制品TPA參數(shù)(硬度、粘附性、彈性、咀嚼性、膠黏性及內(nèi)聚性)的影響結(jié)果如表1所示。隨著SBF濃度的增加,低鹽鰱魚魚糜制品的質(zhì)構(gòu)參數(shù)呈增大的趨勢,且不同SBF添加量的魚糜制品在硬度、彈性、咀嚼性和粘附性上表現(xiàn)出極顯著差異(p<0.01)。

表1 SBF濃度對魚糜制品質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 1 Effects of SBF concentration on TPA of surimi

硬度是反映魚糜制品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,描述與食品變形或穿透產(chǎn)品所需的力有關(guān)的機械質(zhì)地特性,是食品保持形狀的內(nèi)部結(jié)合力,隨著SBF濃度的增加,硬度指標(biāo)呈現(xiàn)極顯著增大(p<0.01)的趨勢。Kim等[23]發(fā)現(xiàn)當(dāng)添加膳食纖維使產(chǎn)品硬度值>60 N時,消費者可接受度變低,當(dāng)SBF添加量為1%時,產(chǎn)品的硬度>60 N,因此選擇SBF添加量要<1%。添加SBF的低鹽鰱魚魚糜凝膠具有良好的彈性,涂曉琴[18]發(fā)現(xiàn)隨著豆渣中可溶性膳食纖維含量的增加,魚糜凝膠的彈性輕微增大。SBF主要成分為α-L-古洛糖醛酸和β-D-甘露糖醛酸,是一種長鏈線型多糖,插入到魚肉蛋白質(zhì)的三維立體結(jié)構(gòu)中,與之結(jié)合形成多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合物,改變凝膠中由共價鍵和非共價鍵形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[26],加固其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高其穩(wěn)定性,最終改善魚糜制品的彈性和咀嚼性;SBF具有梯度黏合作用,溶于水后形成具有黏性的溶液,可以使魚糜制品的粘附性得到顯著提高。另外,SBF具有吸濕性,可與大多數(shù)多價陽離子反應(yīng)形成交聯(lián),控制水分子的流動,加熱可得熱不可逆性的剛性結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性能好,對魚糜凝膠的內(nèi)聚性有一定的改善作用。

2.4 SBF對魚糜制品熱物性的影響

當(dāng)前隨著人們生活水平的不斷提高及調(diào)理食品行業(yè)的日益壯大,開發(fā)即食低鹽魚糜制品是目前企業(yè)增加產(chǎn)品附加值、降低流通成本的需求。即食產(chǎn)品在滅菌過程中,需要高溫?zé)崽幚怼Ｊ称分袩崃總鬟f主要由熱擴散率、熱傳導(dǎo)率、熱阻、比熱容幾種參數(shù)決定,研究這四種熱物理參數(shù)是熱加工設(shè)計的要求。影響食品熱物性的主要因素有含水量、組分及溫度,大多數(shù)食品的熱物性的計算公式主要考察含水量和溫度的影響[27]。AbuDagga等[28]對太平洋鰭魚魚糜熱傳導(dǎo)率、比熱隨溫度變化規(guī)律進行了研究,熱擴散率在50～100 ℃范圍內(nèi)值大于1.3×10-7m2/s;Belibagli等[29]以銀鱈魚和鯖魚魚糜為研究對象,發(fā)現(xiàn)魚糜制品成分的不同對熱擴散率有不同程度的影響,具有高淀粉含量的樣品的熱擴散率隨著溫度的升高而增加,目前尚無SBF與魚糜制品熱物理特性相關(guān)性的研究報道。

如表2所示,添加SBF對魚糜制品的各項熱物性均有一定程度的影響。其中,當(dāng)SBF濃度達(dá)到0.25%時,與空白對照組相比,熱擴散率無顯著性差異(p>0.05),但SBF濃度為0.5%～1.5%時,與空白組有顯著性差異(p<0.05),且隨著添加量的增大,熱擴散率逐漸降低;SBF組熱阻率與空白組均有顯著性差異(p<0.05),且隨著添加量的增大,熱阻率逐漸降低;SBF組熱傳導(dǎo)率與空白組均有顯著性差異(p<0.05),且隨著添加量的增大,熱傳導(dǎo)率逐漸降低;從比熱上看,僅SBF濃度為1.5%時,與空白組有顯著性差異(p<0.05)。SBF填充鰱魚魚肉蛋白的空隙中,形成不同于原始魚糜凝膠結(jié)構(gòu)的更加致密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠體,影響了各項熱物理指標(biāo)。

表2 SBF濃度對魚糜制品熱物性的影響Table 2 Effects of SBF concentration on thermal physical properties of surimi

3 結(jié)論

本論文考察了不同濃度褐藻可溶性膳食纖維(0%～1.5%)對低鹽(1%)鰱魚魚糜制品物理特性的影響,結(jié)果表明,SBF可以有效地提高低鹽鰱魚魚糜制品的品質(zhì)。綜合分析各項物理指標(biāo)發(fā)現(xiàn),隨著SBF濃度增加,蒸煮損失顯著下降(p<0.05),凝膠持水力逐漸升高,硬度、彈性、咀嚼性和粘附性極顯著增大(p<0.01),當(dāng)SBF濃度<1%時,消費者對硬度的接受程度較好;同時考察了SBF濃度對魚糜制品熱物性參數(shù)的影響,為進一步開發(fā)即食魚糜制品以及高溫滅菌的傳熱過程中熱量衡算奠定基礎(chǔ)。

本研究中的低鹽(1%)相較于傳統(tǒng)的海水魚魚糜加工,對鰱魚魚肉蛋白凝膠的形成無優(yōu)勢,但添加了SBF后,從宏觀產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性來說達(dá)到了可接受程度。因此應(yīng)進一步對SBF如何從微觀結(jié)構(gòu)、分子層面等多尺度分析,如何改善低鹽鰱魚魚糜制品的凝膠特性,并與其他商業(yè)化膳食纖維進行比較。