張智銘，儀淑敏，*，李學(xué)鵬，步 營(yíng)，牟偉麗，于建洋，勞敏軍，勵(lì)建榮，*

(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，國(guó)家魚糜及魚糜制品加工技術(shù)研發(fā)分中心，遼寧錦州121013;2.蓬萊京魯漁業(yè)有限公司，山東煙臺(tái)265600;3.泰祥集團(tuán)－榮成泰祥食品股份有限公司，農(nóng)業(yè)部冷凍調(diào)理海洋食品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東威海264309;4.浙江興業(yè)集團(tuán)有限公司，浙江舟山316100)

魚糜經(jīng)細(xì)致斬拌、加鹽、加水、加熱等步驟后形成常見(jiàn)的魚糜凝膠，經(jīng)不同處理可加工為多種魚糜制品，如魚肉香腸、模擬蟹肉、模擬蝦肉、模擬貝柱、魚糕、竹輪等［1］。2018年魚糜制品的年產(chǎn)值145.546萬(wàn)噸［2］。金線魚(Nemipteru virgatus)隸屬于鱸形目、金線魚科，是一種重要的海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)魚類，常用來(lái)制作冷凍魚糜，2018年金線魚的年產(chǎn)值33.4314萬(wàn)噸［2］。

目前冷凍魚糜均經(jīng)漂洗處理，漂洗是魚糜加工的關(guān)鍵步驟。將魚肉與漂洗液按照一定比例混合，經(jīng)過(guò)攪拌，脫水留下魚糜。漂洗目的:可以去除魚肉中的腥味物質(zhì)、脂肪以及內(nèi)臟碎屑等［3］，改善魚糜的凝膠形成能力。漂洗帶來(lái)的問(wèn)題:多次漂洗，造成了大量水溶蛋白和部分鹽溶蛋白損失，降低了魚糜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并浪費(fèi)了資源，大量的漂洗液還會(huì)造成環(huán)境的污染［4］。因此，未漂洗魚糜的精深加工具有很大研究意義。

目前有多種提高魚糜制品凝膠性能的方法，改變加熱方式［5］、添加糖類［6］、乳清蛋白［7］、大豆分離蛋白［8］、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶［9－11］等均在改善凝膠性能上有一定效果，但效果較超高壓誘導(dǎo)略差。超高壓誘導(dǎo)的蛋白凝膠具有更好的凝膠強(qiáng)度、彈性和白度［12－14］。一定的高壓作用下，蛋白質(zhì)分子被迫伸展，螺旋結(jié)構(gòu)打開(kāi)，使蛋白質(zhì)原本的空間結(jié)構(gòu)被打亂，重新締結(jié)成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本文分析了超高壓處理對(duì)金線魚魚糜凝膠特性、白度、持水性、蒸煮損失、微觀組織結(jié)構(gòu)的影響［15］。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮金線魚 規(guī)格0.3～0.6 kg，購(gòu)于錦州市水產(chǎn)市場(chǎng);食鹽 食品級(jí)，購(gòu)于錦州市大潤(rùn)發(fā)超市;蔗糖、山梨醇 食品級(jí)，購(gòu)于河南中泰食化有限公司;HE(蘇木素－伊紅)染色試劑盒 北京諾博萊德科技有限公司。

YC200采肉機(jī)、JL100精濾機(jī) 諸城市凱成良才機(jī)械廠;T78－90櫻花牌脫水機(jī) 慈溪櫻花電器有限公司;UMC5真空斬拌鍋 德國(guó)Stephan機(jī)械有限公司;5L臥式灌腸機(jī) 錦廚樂(lè)公司;TA.XT.Plus型質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro System公司;CR－400柯尼卡色差計(jì) 日本Konica Minolta Holdings公司;IKAT25均質(zhì)機(jī) 德國(guó)IKA公司;AF－10全自動(dòng)雪花制冰機(jī) 斯科茨曼制冰機(jī)系統(tǒng)(上海)有限公司;THERMO型冷凍高速離心機(jī) 美國(guó)Thermo公司;DK－8D型電熱恒溫水槽 上海一恒科技有限公司;AB135－S電子天平 梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司;HPP.L2－600/0.6超高壓設(shè)備 天津市華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司;Eclipse Ti－S正置顯微鏡 日本尼康。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 新鮮金線魚去頭去尾去鱗去內(nèi)臟→清洗→采肉→精濾→加抗凍劑(4%蔗糖、4%山梨糖醇)→斬拌2 min→2.5%NaCl鹽斬2 min→調(diào)節(jié)水分含量為78%斬拌3 min→灌腸(Φ28 mm)→高壓處理:壓力為200、300、400、500 MPa(保壓時(shí)間30 min)，保壓時(shí)間為10、20、30、40、50、60 min(壓力為300 MPa)，溫度為25℃。以40/90℃兩段水浴加熱處理為對(duì)照組)，所有樣品均于4℃貯藏備用。

1.2.2 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定 凝膠強(qiáng)度用TA.XT.PLUS質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定，破斷力與破斷距離的乘積為凝膠強(qiáng)度。測(cè)定前先將樣品在室溫放置30 min，切成圓柱體［16］(2.5 cm×2.5 cm×2.5 cm)。測(cè)試條件:探頭型號(hào)為P/5S;測(cè)前速度、測(cè)試速度和測(cè)后速度均為1 mm/s;壓縮形變?yōu)?0%;觸發(fā)力為15 g。每組10個(gè)平行。

1.2.3 TPA的測(cè)定 選用的探頭為P/50，測(cè)試模式為TPA(texture profile analysis)。測(cè)前速度、測(cè)試速度和測(cè)后速度均為1 mm/s;壓縮比50%;觸發(fā)力:15 g。每組10個(gè)平行。

1.2.4 蒸煮損失的測(cè)定 參考Yang等［17］的方法稍作修改，將魚糜凝膠制成直徑為8 mm，高為20 mm的圓柱體，準(zhǔn)確稱量M1后放入小型蒸煮袋中并封口，水浴條件為90℃20 min，迅速取出并將表面液體擦干再次稱量M2，每組10個(gè)平行。蒸煮損失的計(jì)算公式如下:

蒸煮損失(%)=(M1－M2)/M1×100

1.2.5 持水性的測(cè)定 參考Cao等［18］的方法略有修改，將約1 g魚糜凝膠置于離心管中，在4℃、5000×g離心力下離心15 min，測(cè)量離心后凝膠重量(M2)占原重(M1)的百分比，10次平行，持水性的計(jì)算公式如下:

持水性(%)=M2/M1×100

1.2.6 白度的測(cè)定 采用CR－400色差計(jì)分析魚糜制品凝膠的L*(亮度)，a*(紅色/綠色)和b*(黃色/藍(lán)色)，按如下公式計(jì)算白度［19］:

白度=100－［(100－L*)2+a*2+b*2］1/2

1.2.7 pH的測(cè)定 參考GB 5009.237－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品pH的測(cè)定》的測(cè)定方法［20］稍作修改，取5 g樣品加入50 mL蒸餾水，均質(zhì)后靜置30 min過(guò)濾取上清液，用pH計(jì)測(cè)定樣品的pH，每組10個(gè)平行。

1.2.8 微觀結(jié)構(gòu)分析 魚糜凝膠先進(jìn)行冷凍切片，切片厚度為10μm，然后用HE試劑對(duì)切片染色，染色后的切片在顯微鏡下觀察，放大倍數(shù)為40倍，并用ImageJ分析孔徑大小。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析處理，利用Origin 8.0作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同的壓力條件對(duì)未漂洗金線魚糜凝膠強(qiáng)度的影響

凝膠強(qiáng)度是指凝膠崩裂或斷裂時(shí)單位面積所受的力，它可以反映凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的牢固程度，凝膠強(qiáng)度大表明魚腸蛋白凝膠性能好［15］。由圖1A可知，凝膠強(qiáng)度隨壓力的增加呈現(xiàn)先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)，在300 MPa時(shí)達(dá)到最大值1150.71 g·mm，相對(duì)對(duì)照組、200、400、500 MPa分別提高了576.17%、54.10%、0.02%、0.06%。凝膠強(qiáng)度和持水性與蛋白質(zhì)的變性有關(guān)，當(dāng)壓力升高時(shí)，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中巰基基團(tuán)暴露到表面，從而促進(jìn)了二硫鍵的交換，提高了蛋白質(zhì)的凝膠特性［21－23］。此外，高壓迫使蛋白質(zhì)分子伸展，雙螺旋結(jié)構(gòu)打開(kāi)，蛋白質(zhì)原本的空間結(jié)構(gòu)被打亂，重新締結(jié)成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成具有均勻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的蛋白凝膠體，凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)。但是隨著壓力的繼續(xù)增加，蛋白質(zhì)變性過(guò)度，導(dǎo)致蛋白質(zhì)交聯(lián)度降低，并且過(guò)高的壓力會(huì)破壞蛋白質(zhì)的凝膠網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，反而不利于穩(wěn)定［24－25］。由圖1B可知，在相同壓力條件下隨著保壓時(shí)間的增加凝膠強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，并且在20 min時(shí)達(dá)到最大值1355.17 g·mm，較對(duì)照組、10、30、40、50、60 min分別提高了696.32%、17.75%、6.65%、7.40%、20.22%、39.02%。這是由于20 min時(shí)魚糜內(nèi)部的凝膠結(jié)構(gòu)達(dá)到最穩(wěn)定的狀態(tài)，繼續(xù)高壓處理后魚糜凝膠結(jié)構(gòu)反而破裂。

2.2 不同的壓力條件對(duì)未漂洗金線魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響

由表1可知，不同壓力條件下經(jīng)過(guò)超高壓處理的魚糜凝膠硬度均高于熱處理的魚糜凝膠硬度，并在500 MPa時(shí)達(dá)到最大值1551.17 g，較加熱對(duì)照組、200、300、400 MPa分別提升了103.24%、90.28%、34.56%、29.52%。熱處理過(guò)的魚糜凝膠彈性均高于超高壓處理，300 MPa時(shí)達(dá)到最大值0.925，超高壓處理的魚糜凝膠的咀嚼度顯著高于熱處理(P＜0.05)，并同樣在500 MPa時(shí)達(dá)到最大值1242.83 g·mm，較對(duì)照 組、200、300、400 MPa分 別 提 高893.39%、117.78%、36.69%、36.60%。不同壓力下魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)整體高于熱處理的凝膠，超高壓可以促使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，蛋白質(zhì)分子展開(kāi)，雙螺旋結(jié)構(gòu)解離，并與肌動(dòng)蛋白形成肌動(dòng)球蛋白，連成肌動(dòng)球蛋白重鏈，逐漸形成凝膠的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而凝膠的彈性的大小主要取決于尾部螺旋解開(kāi)的程度，解開(kāi)程度越大彈性越大［15］。超高壓促進(jìn)了蛋白質(zhì)分子的伸展和雙螺旋結(jié)構(gòu)解離，使蛋白質(zhì)形成更好的空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，硬度和咀嚼度不斷提升，而過(guò)高的壓力破壞了凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致彈性先升高后降低。在不同保壓時(shí)間下，魚腸硬度、彈性、咀嚼度隨著保壓時(shí)間增加先上升后下降，均在20 min時(shí)達(dá)到最大值分別為1233.01 g、0.930、980.40 g·mm。由數(shù)據(jù)得知，魚糜凝膠在保壓時(shí)間為20 min時(shí)效果最好，魚糜形成的凝膠較穩(wěn)定且凝膠強(qiáng)度較高，進(jìn)而增強(qiáng)了彈性和咀嚼度，與凝膠強(qiáng)度研究結(jié)果相一致。

表1 不同壓力及保壓時(shí)間下魚肉腸質(zhì)構(gòu)的變化Tabel 1 Changes in TPA of fish under different pressures and dwell times

圖1 不同壓力(A)和不同保壓時(shí)間(B)下魚肉腸凝膠強(qiáng)度的變化Fig.1 Changes of gel strength of fish under different pressures(A)and different dwell time(B)

圖2 不同壓力(A)和保壓時(shí)間(B)下魚腸持水性和蒸煮損失變化Fig.2 Changes in water holding capacity and cooking loss of fish under different pressures and different dwell time

2.3 不同的壓力條件對(duì)未漂洗金線魚糜凝膠持水性與蒸煮損失的影響

持水能力也是魚糜制品的重要指標(biāo)。持水能力反映蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力［26］。它由蛋白質(zhì)和水凝膠結(jié)構(gòu)包裹游離水的能力的組合來(lái)決定。持水性好的魚肉腸，在魚肉腸受到外界壓力作用下不易失水，保水率高。由圖2可知，持水性隨壓力增大呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)，在300 MPa時(shí)達(dá)到最大值72.72%，較對(duì)照組和200、400、500 MPa分別提高了55.08%、19.03%、8.20%、7.84%。隨著保壓時(shí)間的增加，持水性開(kāi)始增加，然后在30 min時(shí)達(dá)到70.23%，并趨于穩(wěn)定，較對(duì)照組提高了49.78%。持水性一開(kāi)始的增加是由于超高壓使得蛋白質(zhì)發(fā)生變形解聚，溶解性提高，使蛋白質(zhì)與水的結(jié)合更加穩(wěn)定，從而提高了持水性，但隨著壓力的進(jìn)一步提高，持水性稍稍降低并趨于穩(wěn)定。在300 MPa高壓和20 min的保壓時(shí)間內(nèi)凝膠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不斷提升，并在保壓時(shí)間30 min時(shí)達(dá)到極限，繼續(xù)提高壓力會(huì)導(dǎo)致魚糜內(nèi)部凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，反而降低魚糜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性［27］。

蒸煮損失指的是魚糜凝膠在蒸煮過(guò)程水分、淀粉等易流失物質(zhì)滲出所造成質(zhì)量的減少［17］。魚糜蒸煮后質(zhì)量減少的越多，表明蒸煮損失率越大，說(shuō)明易流失物質(zhì)流失的越多，而通過(guò)蒸煮損失率可以間接反映凝膠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密程度，蒸煮損失率越大表面結(jié)構(gòu)越松散。由圖2可知，蒸煮損失率隨壓力增大呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，在300 MPa時(shí)達(dá)到最小值17.88%，比對(duì)照組、200、400、500 MPa分別減少了24.93%、2.56%、7.69%、34.48%。隨著保壓時(shí)間的增加，蒸煮損失率逐漸降低，在30 min時(shí)達(dá)到17.88%，并開(kāi)始趨于穩(wěn)定，與持水性的研究結(jié)果相一致。

2.4 不同的壓力條件對(duì)未漂洗金線魚糜凝膠白度值的影響

白度是評(píng)價(jià)魚糜制品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，受蛋白質(zhì)的變性和聚合的影響，蛋白質(zhì)致密的凝膠結(jié)構(gòu)具有良好的光學(xué)特性［28－30］。由圖3可知，在壓力為200～500 MPa條件下，隨著壓力升高，凝膠的白度值逐漸增加，隨著保壓時(shí)間的增長(zhǎng)，凝膠的白度值逐漸增加，但無(wú)顯著性變化(P＞0.05)。白度值的增加和魚肉腸蛋白質(zhì)的變性程度有關(guān)，由于魚肉腸在同一時(shí)間內(nèi)內(nèi)部分子遭受相同壓力，導(dǎo)致魚腸蛋白質(zhì)同時(shí)發(fā)生變性，使得白度增加［31］，隨著壓力和保壓時(shí)間的提升，更加致密的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)使凝膠白度值更高［32］。

2.5 不同的壓力條件對(duì)未漂洗金線魚糜凝膠pH的影響

p H不僅可以反映食品的新鮮程度，還可以影響肌原纖維蛋白凝膠，p H在中性范圍內(nèi)凈電荷較少，排斥的靜電相互作用和吸引的疏水相互作用、分子間的氫鍵相對(duì)平衡，利于形成有序的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且接近7時(shí)效果更佳［33］。如圖4所示，各組的p H均在6.7～7.0之間，與空白組相比，各實(shí)驗(yàn)組的pH略小于加熱對(duì)照組，隨著實(shí)驗(yàn)壓力提升，p H在500 MPa達(dá)到最大值6.92，隨著保壓時(shí)間提升，pH在50 min條件下達(dá)到最大值6.81。在一定范圍內(nèi)，超高壓處理?xiàng)l件的加強(qiáng)有利于魚糜凝膠形成更穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在500 MPa和50 min條件下pH最大。

2.6 不同的壓力條件對(duì)未漂洗金線魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖3 不同壓力(A)和不同保壓時(shí)間(B)下魚肉腸白度的變化Fig.3 Changes of whiteness of fish under different pressures(A)and different dwell time(B)

圖4 不同壓力(A)和不同保壓時(shí)間(B)下魚肉腸pH的變化Fig.4 Changes of pH of fish under different pressures(A)and different dwell time(B)

對(duì)魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)觀察可以看出魚糜凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成程度、孔隙大小、孔隙均勻程度以及骨架粗細(xì)。圖5表示的是200 MPa－30 min、300 MPa－30 min、400 MPa－30 min、500 MPa－30 min壓力條件下魚腸的微觀結(jié)構(gòu)，圖6表示10 min－300 MPa、20 min－300 MPa、30 min－300 MPa、40 min－300 MPa、50 min－300 MPa、60 min－300 MPa條件下魚腸的微觀結(jié)構(gòu)。在圖5～圖7中可以得知，在各種壓力條件下魚糜凝膠都有一定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分別在300 MPa和20 min條件下達(dá)到最均勻致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且似圓度最佳。隨著壓力的增加，魚糜凝膠的孔隙不斷增大，在500 MPa時(shí)孔隙最大且稀疏，保壓時(shí)間20 min后，隨著保壓時(shí)間的增加，魚糜凝膠的孔隙數(shù)量增加但不規(guī)則，似圓度不斷降低，是由于過(guò)高的壓力和過(guò)久的超高壓處理使已形成的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞［15］。超高壓處理的魚糜結(jié)構(gòu)均優(yōu)于加熱對(duì)照組，由于熱處理凝膠時(shí)受熱不均勻并發(fā)生膨脹，從而難以形成均勻致密的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖5 相同保壓時(shí)間不同壓力條件下未漂洗金線魚魚糜微觀結(jié)構(gòu)Fig.5 Microstructure of unrinsed Nemipterus virgatus surmi under different pressure conditions at the same dwell time

3 結(jié)論

圖6 相同壓力不同保壓時(shí)間條件下未漂洗金線魚魚糜微觀結(jié)構(gòu)Fig.6 Microstructure of unrinsed Nemipterus virgatus surmi under the same pressure and different dwell time conditions

圖7 不同條件下未漂洗金線魚魚腸微觀結(jié)構(gòu)平均孔徑大小Fig.7 Average pore size of microstructure of unbleached golden thread fish in different conditions

超高壓處理可以有效改善未漂洗魚糜的凝膠特性、硬度、咀嚼度、保水能力、三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。在200～300 MPa，保壓時(shí)間10～20 min范圍內(nèi)，隨壓力和保壓時(shí)間增加，凝膠強(qiáng)度不斷提升，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷改善，在300 MPa及20 min條件下，魚糜凝膠強(qiáng)度最高，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最均勻致密，且孔徑較小似圓度最高，繼續(xù)提升壓力和保壓時(shí)間，魚糜空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，凝膠強(qiáng)度下降，孔隙變大且不規(guī)則。隨壓力提高，硬度、咀嚼度均不斷提高，在500 MPa達(dá)到最大，彈性先升高后降低，在300 MPa達(dá)到實(shí)驗(yàn)組最大但低于加熱對(duì)照組，隨保壓時(shí)間提高，硬度、咀嚼度、彈性均呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，并在20 min條件達(dá)到最大，彈性仍低于加熱對(duì)照組。在200～300 MPa范圍內(nèi)，隨壓力提升蒸煮損失不斷降低，持水性不斷提高，繼續(xù)加壓蒸煮損失變多，持水性下降，隨保壓時(shí)間增加，保水能力不斷提升并在30 min時(shí)達(dá)到最大后趨于穩(wěn)定。白度值隨著壓力增加而增加，隨保壓時(shí)間增加而增加但變化趨勢(shì)不明顯，實(shí)驗(yàn)組白度值均低于對(duì)照組。p H變化不明顯，隨壓力和保壓時(shí)間增加均呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，在500 MPa和50 min條件下達(dá)到最大值且最接近7。