添加不同外源物质对鲩鱼肉肠凝胶特性与失水率的影响

黄晓霞 游 云 刘巧瑜* 李湘銮 欧佰侨 麦永湛 曾晓房 白卫东

1.仲恺农业工程学院轻工食品学院 广东广州 510225 2.广东省岭南特色食品科学与技术重点实验室 广东广州 510225 3.农业农村部岭南特色食品绿色加工与智能制造重点实验室 广东广州 510225 4.现代农业工程创新研究院 广东广州 510225 5.茂名市大渔水产品有限公司 广东茂名 525000

随着生活节奏加快、社会老龄化程度加深，以及疫情防控常态化，消费者的就餐习惯发生了很大的改变，人们对健康、营养、优质、方便的水产调理食品的需求日益增加[1,2]。鱼糜作为新型的水产调理食品原料，通过一系列分步工艺生产出具有弹性的凝胶体，可直接食用或用作食品加工[3]。鱼糜制品通常以海水鱼为主要原料，资源有限，价格昂贵，因此以淡水鱼作为原料的鱼糜制品成为发展趋势[4]。凝胶特性作为鱼糜制品品质关键的评价指标，在其加工过程中，通常加入一定量的外源物质，予以改善鱼糜制品的凝胶特性和感官特性[5]。

鲩鱼，又称草鱼，饲料来源广，生长迅速，养殖面积大，在全国淡水养殖中占第一，是中国主要的经济型鱼类，但其加工率和产品附加值较低，深加工产品品种较少，多以鲜活的形式直接销售，制约渔业经济的发展[6,7]。鲩鱼因其出肉率高、低脂高蛋白和味道鲜美等特点，深受广大消费者的喜爱[8]。鲩鱼糜制品的制作工艺简单且耐贮藏，适宜作为水产品调理产品[9]。但是，与深水鱼和猪肉相比，鲩鱼具有较高的含水量和较差的肌肉持水性，导致鱼糜凝胶能力弱，易出现凝胶劣化现象，制约了鲩鱼深加工和淡水鱼糜的产业化发展[10]。

本文研究不同食品辅料添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性及失水率的影响，优化鲩鱼肉肠的配方，从而提升其凝胶特性和持水性，为淡水鱼鱼糜的发展和利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

1.1.1 实验材料

鲩鱼、食盐、木薯淀粉，均购于广州海珠万寿路市场；

转谷氨酰胺转氨酶、大豆分离蛋白、复合磷酸盐，均购于河南天润生物有限公司。

1.1.2 实验仪器

绞肉机，杭州赛旭食品机械有限公司；

简约通用版灌肠机，诸城益众机械有限公司；

质构仪TMS-Pro型，铭奥国际有限公司；

抽真空封口机SINBO型，深圳市创盟包装器材有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鲩鱼肉肠的制备

新鲜鲩鱼→去内脏、清洗切片→绞碎(1～2min)→食品辅料混匀→斩拌2min至乳白色黏稠状(重复3次)→灌肠(10～15cm长的肠衣内)→真空包装→煮制(两段式加热：30℃，40min；90℃，30min)→冷却至室温→4℃冷藏备用[11]。

1.2.2 单因素试验设计

鲩鱼肉肠单因素试验因素水平见表1。

表1 鲩鱼肉肠单因素试验因素水平表

1.2.3 响应面分析实验设计

在单因素实验基础上，以淀粉、水、盐为考察因素，以凝胶强度为响应值，进行3因素3水平试验设计与分析优化。响应面分析实验设计见表2。

表2 响应面分析实验设计

1.2.4 凝胶强度

参照赵改名[12](2020)等的方法略作修改，取鱼肉肠长2cm×宽2cm×高2cm，应用质构仪测定鲩鱼肉肠的凝胶强度。测试参数设置如下：选取30mm圆形探头，穿刺速度60mm/min，行变量为25%，重复数3次。

1.2.5 失水率测定方法

参照黄卉[13](2018)等的方法进行测定。失水率按公式(1)计算，每组试验重复3次。

(1)

1.2.6 产品指标测定方法

根据GB/T 20712-2006《火腿肠》[14]的理化和营养标准，对鲩鱼肉肠成品的水分、淀粉、蛋白质、脂肪进行测定。

1.2.7 感官评价测定方法

将鲩鱼肉肠切成20mm厚的片状，按照组织形态、色泽、质地、气味、口味，制定了感官评价标准(见表3)，由10名通过食品感官培训的人员组成评价小组，对鲩鱼肉肠进行感官评价[15]。

表3 鲩鱼肉肠感官评价标准Table 3 Sensory evaluation criteria of Grass carp sausage

续表3

1.2.8 数据处理与分析

实验数据的算术平均值、标准偏差与显著性差异分析采用SPSS 22.0软件处理，响应面分析实验设计及其结果采用Design-Expert 13.0软件处理。

2 结果与分析

2.1 水的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响

水的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响见图1所示。

注：图中大小写字母表示剂量对各组的差异显著(p<0.05)，下同。图1 水添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响Fig. 1 Effect of water addition on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

鱼糜及其制品的水分含量，是维持和改善鱼糜制品凝胶特性的重要因素，与鱼糜凝胶失水率与持水性呈负相关[16,17]。如图1(a)所示，鲩鱼肉肠的凝胶强度随着水的添加量的增加呈现先上升后下降的趋势(p<0.05)，失水率在20%的时候，呈现最低值。其原因是鱼糜蛋白在受热时发生解螺旋、伸展和聚合，形成立体的立体网络，水分填补网络结构的空隙，从而降低了鱼糜的水分损失，提高鱼糜的保水性和凝胶强度[18]。这与S.C.Murphy[19](2004)的研究结果一致，猪肉鱼糜香肠的脂肪、水分含量的增加，产品的持水性下降。当水的添加量>20%时，凝胶强度显著下降(p<0.05)，失水率有所提高。鲩鱼的肌肉持水能力有限，过量的水分易使鱼糜制品黏着力下降，降低凝胶的稳定性，从而影响鲩鱼肉肠的口感和品质[20,21]。由图1(b)可知，当水的添加量为20%时，鲩鱼肉肠感官评分最佳，此时口感Q弹，鲩鱼肉肠凝胶强度较高，失水率最低。鱼糜凝胶的持水性与其凝胶结构和蛋白质状态密切相关，适当的水分含量，可有效抑制鱼糜凝胶结构被破坏[22]。

2.2 淀粉添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响

淀粉的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响见图2所示。

图2 淀粉添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响Fig. 2 Effect of Starch Addition on Gel Properties and Water Loss Rate of Grass Carp Sausage

添加适量的淀粉不仅能使鱼糜的蛋白凝胶结构形成致密的微孔结构，提升弹性和凝胶特性，在一定程度上还能降低加工成本[23]。由图2(a)可知，随着淀粉添加量增加，鲩鱼肉肠的凝胶强度呈先上升后下降的趋势(p<0.05)，失水率显著降低(p<0.05)。一方面，木薯淀粉具有较强的吸水膨胀能力，填充在鱼糜蛋白的网络结构中，向凝胶基质施加内压，使凝胶结构更为紧密，从而增强鱼肉肠的持水性，降低其失水率[24]。另一方面，淀粉能够与鱼糜蛋白在预煮时发生相互作用，发生聚合反应形成弹性凝胶结构，使鲩鱼肉肠的结构更为紧密[25]。而添加过量的淀粉，在预煮糊化后，会发生老化，使得鱼肉肠的硬度增加，凝胶强度降低，表面会变得凹凸不平[26]。由图2(b)可知，淀粉添加量为6%时，鲩鱼肉肠的凝胶强度达到最大值，失水率达到最低值，鲩鱼肉肠表面光滑，无气孔，结构紧密、富有弹性，感官评价最佳。

2.3 食盐添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响

食盐的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响见图3所示。

图3 食盐添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响Fig. 3 Effect of salt on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

食盐作为食品配料，能够产生咸味，增强鱼糜制品的风味，还能促进鱼糜蛋白质的溶解和增强水合能力，起到维持鱼糜制品质构与持水性的作用[27]。如图3(a)所示，随着食盐添加量的增加，鲩鱼肉肠的凝胶强度出现先增大后减少趋势(p<0.05)，而失水率呈下降的趋势(p<0.05)。这是由于鱼糜的肌原纤维蛋白作为一种盐溶性蛋白，盐能够使其线膨胀后断裂，形成肌动球蛋白、肌球蛋白和一系列蛋白聚集体，从而增加蛋白溶液的黏度和持水能力，使鱼糜呈现凝胶状态[28]。而当食盐添加量>5%时，盐使鱼肠凝胶能够保留更多的水分，而游离的水分会降低其结构支撑强度，导致凝胶强度下降[29]。如图3(b)所示，添加过量的食盐，会降低鲩鱼肉肠的感官评分，鲩鱼肉肠的咸味较重。当食盐添加量为5%时，鲩鱼肉肠的气味咸淡适中，感官品质较高。综上所述，食盐添加量5%为最佳。

2.4 大豆分离蛋白的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响

大豆分离蛋白的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响见图4所示。

图4 大豆分离蛋白的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响Fig. 4 Effect of soy protein isolate on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

大豆分离蛋白作为乳化剂和凝胶剂，具有低成本、保水性、保油性和形成纤维结构等特点，在鱼糜加工过程中能有效提高其凝胶特性[30,31]。如图4(a)所示，随着大豆分离蛋白添加量的增加，鲩鱼肉肠的凝胶强度逐渐增大(p<0.05)，失水率呈下降趋势(p<0.05)。鱼糜在受热过程中，蛋白质分子会被拉伸，内层的疏水基随之显露，产生交联形成网状结构，将水分等物质包住，促进胶体的形成，同时大豆分离蛋白中的蛋白水解物具有良好的乳化特性，增强凝胶强度[32,33]。当大豆分离蛋白添加量>9%时，鲩鱼肉肠的失水率显著降低(p<0.05)，这是由于大豆分离蛋白具有较强的吸水性和极性，能有效阻止肌肉中的水分迁移，一定程度上提高肉的持水性[34]。但添加过量的大豆分离蛋白会导致鲩鱼肉肠的蛋白味压制其鲜味，如图4(b)所示，添加过量的大豆分离蛋白会导致鲩鱼肉肠的感官品质有所下降，这可能是由于大豆分离蛋白的蛋白味会压制鱼糜的鲜味，降低其风味。综合感官评价，大豆分离蛋白添加量6%为最佳。

2.5 复合磷酸盐的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响

复合磷酸盐的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响见图5所示。

图5 复合磷酸盐的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响Fig. 5 Effects of compound phosphate addition on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

复合磷酸盐常用于鱼糜制品的生产当中，能够有效增加原始肌肉的水结合能，改善肌球蛋白的黏结性和凝胶特性[35]。由图5(a)可得，随着复合磷酸盐的增加，鲩鱼肉肠的凝胶强度呈上升趋势(p<0.05)，这是因为添加复合磷酸盐可提高鱼糜蛋白的pH值，使其偏离等电点，利于蛋白凝胶网状的形成[36]。而失水率呈现先减少后增大的趋势(p<0.05)，这可能是磷酸盐改善能够使鱼糜当中的离子与带正电荷的相邻肽链发生相互作用，从而稳定蛋白交联，导致更有序和更紧密凝胶网络的形成，使凝胶具有更高的强度和持水性[37]。由图5(b)可得，复合磷酸盐添加量超过0.23%时，复合磷酸盐能够与鱼糜中的脂类产生皂化反应，从而导致鱼糜产生肥皂味及金属涩味，降低感官评分[38]。综上所述，选择复合磷酸盐添加量为0.23%时，凝胶强度较好，失水率较低，感官评价较高。

2.6 转谷氨酰胺酶的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响

转谷氨酰胺酶的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响见图6所示。

图6 转谷氨酰胺酶的添加量对鲩鱼肉肠凝胶特性和失水率的影响Fig. 6 Effect of transglutaminase on gel properties and water loss rate of grass carp sausage

谷氨酰胺转氨酶能够催化蛋白质分子之间共价交联，使蛋白质的结构与功能得以改变，从而形成较好的凝胶特性[39]。在图6(a)中，随着谷氨酰胺转氨酶添加量的增加，鲩鱼肉肠的凝胶强度出现较大波动(p<0.05)，失水率呈现先减少后增大趋势(p<0.05)。这是因为当鲩鱼肉肠中的蛋白质含量保持不变时，超出了最优添加量的谷氨酰胺转氨酶不能进一步提高其质构特性[40]。然而，加入过量的谷氨酰胺转氨酶会加速产品氧化，随着氧化时间的延续，鲩鱼肉肠的品质会发生劣变，凝胶强度降低，失水率增加，感官品质下降[41]。综上所述，添加0.10%谷氨酰胺转氨酶最为适宜。

2.7 鲩鱼肉肠响应面分析实验结果

2.7.1 响应面回归方程的建立及方差分析

根据实际测定值通过Expert Design对表4中的数据采用逐步回归拟合，得到凝胶强度N·mm对A食盐%、B水%、C淀粉%的响应模型如下：

凝胶强度=185.05-7.35A-1.01B-1.17C-9.59AB+2.19AC+2.35BC-12.13A2-26.29B2-26.75C2

表4 响应面设计实验结果

表5 回归模型及方差分析结果

2.7.2 响应面各因素间交互作用分析

水、食盐、淀粉各因素交互作用对鲩鱼肉肠凝胶强度的影响见图7所示。

由图7的3D响应曲面可以看出，随着食盐、水和淀粉这3个因素增大，鲩鱼肉肠的凝胶强度呈先上升后下降的趋势，与单因素的试验结果基本一致，在设定的自变量范围内均存在响应面曲面最高点，说明各因素之间的影响显著。随着淀粉的增加，鲩鱼肉肠的凝胶强度变化幅度最大，曲面相对较陡，食盐和水影响次之。从图7(A)、图7(B)等高线图来看，椭圆效果相对明显，说明水和食盐、食盐和淀粉的交互作用对鲩鱼肉肠的凝胶强度影响较大，而图7(C)，等高线图趋近圆形，说明水分和淀粉交互作用对凝胶强度的影响较小。

2.7.3 鲩鱼肉肠的配方优化及验证

回归模型预测的鲩鱼肉肠添加剂的条件为：食盐4.36%，水20.3%，淀粉5.9%，由此预测的鲩鱼肉肠的凝胶强度为186.233N·mm。为了验证响应面分析的结果是否可靠，采用上述优化条件进行鲩鱼肉肠的制作，结果得到鲩鱼肉肠的实际凝胶强度为184.04±2.83N·mm，与理论值非常接近，并且感官评价评分为85.66，结果表明响应面法对优化鲩鱼肉肠的配方条件是可行的，具有实用价值。

2.8 鲩鱼肉肠成品指标测定

在最优配方下制得预制鲩鱼肉肠，基本营养指标满足GB/T20712-2006《火腿肠》标准，成品鲩鱼肉肠肠的凝胶强度较高，还具有较低的脂肪、较高的蛋白和较好的感官质量。鲩鱼肉肠基本营养指标见表6。

表6 鲩鱼肉肠基本营养指标

3 总结与展望

通过采用单因素试验和响应面优化试验，改善鲩鱼肉肠的凝胶强度和失水率，探讨不同外源添加物对鱼糜凝胶特性的影响。试验结果鱼肉肠的最佳配方(以鲩鱼鱼糜的质量比计)为：水的添加量为20%，淀粉的添加量为6%，盐的添加量为5%，大豆分离蛋白的添加量为6%，复合磷酸盐的添加量为0.23%，转谷氨酰胺转氨酶的添加量为0.10%。最优配方制得的鲩鱼肉肠凝胶强度为186.233N·mm，感官评分为85.66分，弹性十足，基本营养指标符合国家标准。

然而，鱼糜凝胶的形成是多种因素和大分子之间相互作用的结果，在今后的研究中，应进一步探究不同外源添加物相互之间的作用对鱼糜凝胶特性的影响，更好地改善淡水鱼鱼糜的凝胶特性。