無磷保水劑對速凍鯽魚質構特性的影響

卞歡 吳瑩慧 閆征 諸永志 王道營 徐為民

摘 要：為保持速凍鯽魚的質構特性，提高其保水性，減少含磷保水劑使用量，研究無磷保水劑對速凍鯽魚質構特性的影響。以硬度、凝聚性、彈性、咀嚼性、膠黏性及回復性為指標，研究不同質量濃度馬鈴薯淀粉、海藻糖和碳酸氫鈉浸泡速凍鯽魚（料水比1∶1，m/m）對其質構特性的影響。結果表明：質量濃度2～8 g/100 mL海藻糖能顯著提高速凍鯽魚的質構特性，尤其在低質量濃度（2～4 g/100 mL）范圍內效果顯著;同時1 g/100 mL碳酸氫鈉和2 g/100 mL馬鈴薯淀粉也能部分提高速凍鯽魚的質構特性?？紤]到保水效果和經濟成本，建議速凍鯽魚的保水劑使用2 g/100 mL海藻糖溶液。

關鍵詞：無磷保水劑;鯽魚;速凍;質構特性

Abstract： This research aimed to evaluate the effect of soaking pretreatment with non-phosphate water-retaining agents on texture properties of quick-frozen crucian carp for the purpose of maintaining the texture characteristics of frozen crucian carp， improving the water-holding capacity and reducing the use of phosphate in the meat product. Three non-phosphate water-retaining agents， potato starch， trehalose and sodium bicarbonate were evaluated at a ratio of solid to liquid of 1：1 （m/m）.?The results showed that trehalose at concentration between 2 and 8 g/100 mL could significantly improve the texture characteristics of quick-frozen crucian carp， especially at low concentrations （2–4 g/100 mL）. At the same time， 1 g/100 mL sodium bicarbonate and 2 g/100 mL potato starch could partially improve the texture characteristics of quick-frozen crucian carp. Considering water retention effect and economic cost， use of 2 g/100 mL trehalose solution as a water-retaining agent is recommended for quick-frozen crucian carp.

Keywords： non-phosphate water-retaining agent; crucian carp; quick-frozen; texture characteristics

鯽魚是我國最常見的淡水魚類之一，其肉質細嫩，蛋白質和不飽和脂肪酸含量較高[1]，是國民膳食結構中優質、價廉、充足的蛋白質來源。淡水魚的收獲期相對比較集中，除部分鮮活銷售以外，其余均采用低溫方式進行貯藏。低溫貯藏一般可分為凍藏、冷藏、微凍貯藏和冰溫貯藏等，其中凍藏是將食品中的絕大部分水凍結成冰晶體，從而抑制微生物和酶的活動并減緩蛋白質及脂肪氧化等生化反應，使得食品能夠長期保存[2-3]。然而，淡水魚凍藏過程中形成的冰晶會破壞細胞和肌肉結構，造成肌纖維和結締組織破裂，從而影響魚肉質構特性;同時冰晶還會破壞蛋白質的空間結構，導致蛋白質變性，進而出現魚肉硬度、持水性降低等現象[4-6]。因此，如何解決凍藏淡水魚口感變差、營養流失嚴重的問題，對淡水魚深加工及淡水魚養殖、加工、銷售全產業鏈的形成具有極為重要的意義。

目前使用最為廣泛的保水劑是磷酸鹽保水劑，主要包括三聚磷酸鹽、焦磷酸鹽及六偏磷酸鹽。但是部分商家為了提高產品得率，往往過量添加磷酸鹽保水劑，這不僅會給產品帶來不良的金屬澀味，還會導致磷攝入過量和鈣流失[7]。因此，國內外研究人員已開始研發無磷保水劑來替代磷酸鹽保水劑。無磷保水劑主要分為糖類、蛋白質類、鹽類和淀粉類等。其中，海藻糖是由2 個葡萄糖分子通過半縮醛羥基縮合而成的非還原性二糖，因其性質穩定、低甜度和低熱量的優點成為主要的糖類保水劑[8]。Wu Yubi等[9]研究不同添加量海藻糖、山梨糖醇、蔗糖和低聚木糖對臺灣貢丸理化性質的影響，結果表明，隨著海藻糖添加量的增加，貢丸的凍融穩定性和保水性呈現逐漸上升趨勢。Khan等[10]將從海水魚中酶解得到的蛋白肽添加到魚糜中發現，蛋白肽能夠抑制魚糜凝膠黏性下降，其中的水分也不易凍結，從而延緩蛋白質變性，保持魚糜冷凍貯藏過程中的穩定性。李鳳舞等[11]研究氯化鈉、碳酸氫鈉對預調理冷凍蝦仁保水性的影響，確定最佳配比為氯化鈉添加量4.5%、碳酸氫鈉添加量1%，在此條件下蝦仁的質構特性得到明顯改善。Tee等[12]在魚丸中添加木薯淀粉和馬鈴薯淀粉，結果表明，添加木薯淀粉和馬鈴薯淀粉魚丸在6 次凍融后其持水性、凝膠強度及質構特性（硬度、彈性、凝聚性和咀嚼性）均隨淀粉添加量的增加而顯著增加。目前，無磷保水劑在淡水魚中的應用主要集中在魚糜制品，而對鯽魚肉本身的研究較少。本研究以鯽魚為原料，采用速凍機將其直接速凍，研究不同海藻糖、碳酸氫鈉和馬鈴薯淀粉添加量對速凍鯽魚質構特性（硬度、彈性、凝聚性、膠黏性、咀嚼性、回復性）的影響，比較其保持質構特性的能力，以期為冷凍魚的加工及品質控制提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鯽魚 當地農貿市場;海藻糖（食品級） 日本林原株式會社;馬鈴薯淀粉和碳酸氫鈉（食品級） 南京甘汁園糖業有限公司;實驗用水均為超純水。

1.2 儀器與設備

SAGA 220L速凍機 南京火天食品機械制造有限公司;SD-332臥式弧形透明門冷凍柜、BCD-216SDN冰箱 青島海爾特種電冰柜有限公司;PFS-300封口機?山東維信進出口有限公司;DRP-252L電熱恒溫培養箱 合肥右科儀器設備有限公司;TVT-300XP質構分析儀 瑞典Perten Instruments公司;純水儀 美國Millipore公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

新鮮鯽魚→預處理→浸泡→瀝干→單體速凍→封口包裝→-18 ℃貯藏30 d→4 ℃解凍→瀝干備用

操作要點：1）預處理：選取體質量（300±50） g的新鮮鯽魚，去鱗、去內臟后，清洗干凈，瀝干并用廚房用紙擦拭干凈;2）浸泡：將不同保水劑（馬鈴薯淀粉、海藻糖及碳酸氫鈉）分別配制成不同質量濃度（馬鈴薯淀粉0.5、1.0、1.5、2.0 g/100 mL，海藻糖2、4、6、8 g/100 mL，碳酸氫鈉0.5、1.0、1.5、2.0 g/100 mL）的浸泡液，將處理后的鯽魚按照料液比1∶1（m/m）分別加入到不同浸泡液中，25 ℃恒溫浸泡2 h，每隔15 min緩慢攪拌翻動以保證鯽魚各部位均充分浸泡，以蒸餾水浸泡作為對照組，每組處理做6 個重復;3）單體速凍：鯽魚浸泡、瀝干后，將其放置在速凍盤上，待速凍機溫度達到-35 ℃后，將速凍盤放入速凍機內，速凍2 h，直至鯽魚完全凍結;4）封口包裝：將完全凍結的鯽魚放入聚乙烯包裝袋中，盡量排出空氣后，采用封口機封口;5）-18 ℃貯藏：將封口包裝后的鯽魚依次放入-18 ℃冷凍柜中，保證每條鯽魚間有空隙，并且相互不疊加，貯藏時間30 d;6）4 ℃解凍：將鯽魚放入4 ℃冰箱中解凍過夜，直至解凍完全;7）瀝干備用：鯽魚解凍瀝干后，取其脊背肉，去除魚皮后切成1 cm×1 cm×2 cm小塊，用于指標測定。

1.3.2 質構指標測定

選擇硬度、彈性、凝聚性、膠黏性、咀嚼性、回復性作為質構指標，采用質構分析儀，選擇質地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式測試，探頭型號為P-Cy5S，測前速率1.00 mm/s，測試速率1.00 mm/s，探頭返回速率1.00 mm/s，壓縮比50%，觸發類型為自動，觸發力10 N，測定間隔5 s，每組樣品均做6 次平行實驗，結果以平均值±標準差表示。

1.4 數據處理

所有數據采用SPSS 19.0軟件進行統計分析，顯著性水平設置為P<0.05;采用Origin 9.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同質量濃度保水劑對速凍鯽魚硬度的影響

A. 馬鈴薯淀粉、碳酸氫鈉;B. 海藻糖;小寫字母不同，表示相同保水劑不同質量濃度間差異顯著（P<0.05）。圖2～6同。

硬度是描述保持食品形狀內部結合力的指標。由圖1可知：2 g/100 mL海藻糖處理組速凍鯽魚硬度最大，為1 601 g，相較于對照組提高20.9%;0.5 g/100 mL馬鈴薯淀粉處理組鯽魚硬度最小，為900 g，相較于對照組下降29.0%。

鯽魚硬度隨著馬鈴薯淀粉質量濃度的增加而上升，但差異不顯著，除質量濃度2 g/100 mL條件下，其余質量濃度馬鈴薯淀粉處理的鯽魚硬度均小于對照組。這是由于隨著馬鈴薯淀粉質量濃度的增加，淀粉分子相互纏繞并在魚肉表面不斷吸水膨脹，進而提高魚肉的質構特性[13]。鯽魚硬度隨著海藻糖質量濃度的增加而緩慢下降，但均大于對照組，其中2、4 g/100 mL海藻糖處理組鯽魚硬度顯著高于對照組和8 g/100 mL海藻糖處理組（P<0.05）。這主要是由于海藻糖中大量的羥基與魚肉蛋白質基團相結合，使蛋白質處于飽和狀態，從而避免蛋白質間的聚集變性;同時海藻糖中存在的游離羥基還能與水分子結合，降低共晶點溫度，抑制水分子形成冰晶體，進而提高魚肉的質構特性[14-15]。王寧等[16]研究海藻糖對凍藏大黃花魚持水性的影響，結果表明，大黃花魚持水性曲線以海藻糖添加量3%為分界點，此時持水性達到最佳，與本研究得出2～4 g/100 mL海藻糖處理組鯽魚硬度最大的結果相似。鯽魚硬度隨碳酸氫鈉質量濃度的增加而呈略微上升趨勢，但差異不顯著。這是由于碳酸氫鈉溶液呈堿性，使得魚肉pH值升高，增大其肽鏈和肌原纖維蛋白間的靜電斥力，導致蛋白質結構溶脹，從而能夠鎖住更多水分，提高持水力，進而提高魚肉的質構特性[17]。

2.2 不同質量濃度保水劑對速凍鯽魚凝聚性的影響

凝聚性反映咀嚼時肉抵抗受損并緊密連接保持完整性的能力，同時反映了細胞間結合力的大小。由圖2可知，馬鈴薯淀粉、海藻糖和碳酸氫鈉處理組速凍鯽魚凝聚性均大于對照組，且4 g/100 mL海藻糖處理組鯽魚凝聚性最大，為0.404，相較于對照組提高26.6%。

鯽魚凝聚性隨著馬鈴薯淀粉質量濃度的增加而增加，隨后保持穩定。馬鈴薯淀粉分子間通過氫鍵結合形成緊密的膠束，提高凝聚性;但是隨著馬鈴薯淀粉質量濃度的繼續增加，溶液逐漸變成懸濁狀，并緩慢聚集下沉，溶于水中的淀粉分子并未隨著質量濃度的增加而增多，因此鯽魚凝聚性保持穩定。隨著海藻糖質量濃度的增加，鯽魚凝聚性呈先上升再下降的趨勢，海藻糖質量濃度4 g/100 mL時鯽魚凝聚性達到最大值，海藻糖質量濃度2、4、8 g/100 mL時，鯽魚凝聚性顯著高于對照組（P<0.05）?！皟炏扰抛琛崩碚揫18]認為，海藻糖在蛋白質存在的情況下優先與水結合，使水從蛋白質分子的溶劑化層中排出，導致蛋白質的表觀體積縮小，移動性下降，蛋白質分子結構更加緊密，構象更加穩定，從而表現出凝聚性增加，這與宋蕾等[19]的研究結果相一致。鯽魚凝聚性隨著碳酸氫鈉質量濃度的增加而呈現緩慢上升的趨勢，且差異不顯著，與碳酸氫鈉處理組鯽魚硬度的變化趨勢相一致。

2.3 不同質量濃度保水劑對速凍鯽魚彈性的影響

彈性表示肉受外力作用后發生形變，當外力撤除時恢復原狀的能力[20]。由圖3可知，速凍鯽魚彈性隨著馬鈴薯淀粉質量濃度的增加而呈上升趨勢，馬鈴薯淀粉質量濃度為2 g/100 mL時，鯽魚彈性顯著高于對照組和1 g/100 mL處理組（P<0.05）。這是由于隨著馬鈴薯淀粉質量濃度的增加，馬鈴薯淀粉在肉表面會形成一層完整的漿膜，該膜能夠防止水分及營養物質排出，從而導致魚肉持水性隨之增強，彈性顯著提高[21]。隨著海藻糖質量濃度的增加，鯽魚彈性呈先上升再緩慢下降的趨勢，其中，海藻糖質量濃度為6 g/100 mL時達到最大值，為0.737，顯著高于對照組（P<0.05）。根據“水分子取代”學說，海藻糖分子中含有大量羥基，能夠與蛋白質活性基團結合，使其飽和，進而不會靠攏聚集導致蛋白質變性;同時海藻糖分子中的游離羥基還能通過氫鍵與水分子結合，抑制冰晶生長，并形成一個不完全凍結區，減少蛋白質分子間的聚集，從而起到保護蛋白質的作用[22]。當海藻糖質量濃度達到8 g/100 mL時，鯽魚彈性稍有下降，但變化不顯著，這與鄧澤新[23]的研究結果相一致。隨著碳酸氫鈉質量濃度的增加，鯽魚彈性呈現先逐漸上升后下降的趨勢，其中碳酸氫鈉質量濃度為1 g/100 mL時彈性最大，并顯著高于對照組（P<0.05）。碳酸氫鈉溶液可改變肌肉pH值，使其保水性顯著增加，進而提高其彈性[17]，但是過量的碳酸氫鈉溶液通過滲透壓作用使得魚肉中的水分大量滲出，導致魚肉彈性下降。

2.4 不同質量濃度保水劑對速凍鯽魚咀嚼性的影響

咀嚼性主要表示咀嚼固體樣品時，吞咽狀態所需要的能量，咀嚼性與硬度及凝聚性均有關系，是一項質構綜合評價參數[24]。由圖4可知，鯽魚咀嚼性隨著馬鈴薯淀粉質量濃度的增加而呈現整體上升趨勢，除1.0 g/100 mL處理組外，其余處理組咀嚼性均大于對照組，但差異不顯著，與彈性和凝聚性的變化趨勢相一致。隨著海藻糖質量濃度的增加，鯽魚咀嚼性呈現先上升再緩慢下降的趨勢，海藻糖質量濃度為4 g/100 mL時達到最大值，為407.6 g，海藻糖質量濃度為4、6、8 g/100 mL時，鯽魚咀嚼性顯著高于對照組（P<0.05）。根據“共晶點”理論，隨著海藻糖質量濃度的增加，其自由水轉化成結合水的能力不斷增強，冰點下降，導致蛋白質抗凍變性能力顯著提高[25];并且相關研究已證實，隨著海藻糖添加量的增加，其抗凍變性能力也隨之增強[26-27]。隨著碳酸氫鈉質量濃度的增加，鯽魚咀嚼性也呈現先上升再緩慢下降的趨勢，碳酸氫鈉質量濃度為1.0 g/100 mL時達到最大值，為366.7 g，顯著高于對照組（P<0.05）。一定質量濃度碳酸氫鈉處理可使肌肉pH值上升，保水性增加，從而有利于改善肉彈性;但隨著碳酸氫鈉質量濃度的增加，肌肉保水性反而降低，導致肌肉彈性顯著下降，從而導致咀嚼性也隨之下降[28]。

2.5 不同質量濃度保水劑對速凍鯽魚膠黏性的影響

膠黏性表示將半固態食品破裂成吞咽時的穩定狀態所需要的能量[29]。由圖5可知，速凍鯽魚膠黏性隨著馬鈴薯淀粉質量濃度的增加呈先下降再上升的趨勢，馬鈴薯淀粉質量濃度為0.5 g/100 mL時達到最低值，但各組差異不顯著。這主要是由于0.5 g/100 mL馬鈴薯淀粉處理組的硬度處于低值，因此在此條件下膠黏性最低。隨著海藻糖質量濃度的增加，鯽魚膠黏性呈先上升再緩慢下降的趨勢，這與凝聚性和咀嚼性的變化趨勢相一致，海藻糖質量濃度為4 g/100 mL時膠黏性達到最大值，為633.1 g，海藻糖質量濃度為2、4 g/100 mL時，鯽魚膠黏性顯著高于對照組（P<0.05）。這與宋蕾等[19]的研究結果相一致。隨著碳酸氫鈉質量濃度的增加，鯽魚膠黏性呈現上升趨勢，但各組差異不顯著，這與硬度和凝聚性的變化趨勢相一致。

回復性反映魚肉受壓時快速恢復形變的能力，其大小與彈性有關[30]。由圖6可知，速凍鯽魚回復性隨著馬鈴薯淀粉質量濃度的增加呈現緩慢上升趨勢，但各組差異不顯著。隨著海藻糖質量濃度的增加，鯽魚回復性呈現先上升再緩慢下降的趨勢，海藻糖質量濃度為2 g/100 mL時達到最大值，為0.248，并顯著高于對照組及6、8 g/100 mL處理組（P<0.05）。隨著碳酸氫鈉質量濃度的增加，鯽魚回復性呈現先逐漸上升后下降的趨勢，碳酸氫鈉質量濃度為1.5 g/100 mL時達到最大值，為0.257，并顯著高于2 g/100 mL碳酸氫鈉處理組（P<0.05）。

3 結 論

從3 種無磷保水劑對速凍鯽魚質構特性影響的結果來看，鯽魚硬度、咀嚼性、彈性、咀嚼性、膠黏性及回復性6 個指標經過2～8 g/100 mL海藻糖處理后，均存在顯著增加現象，而馬鈴薯淀粉和碳酸氫鈉僅在個別質量濃度處理后，鯽魚彈性顯著增加，因此海藻糖為最佳無磷保水劑。

隨著海藻糖質量濃度的增加，速凍鯽魚的凝聚性、彈性、咀嚼性、膠黏性和回復性均呈現先上升再緩慢下降的趨勢，而硬度則隨著海藻糖質量濃度的增加緩慢下降。當海藻糖質量濃度為2 g/100 mL時，鯽魚硬度、凝聚性、膠黏性和回復性顯著大于對照組（P<0.05），硬度和回復性達到最大值，分別為1 601 g和0.248。當海藻糖質量濃度為4 g/100 mL時，鯽魚硬度、凝聚性、咀嚼性和膠黏性顯著大于對照組（P<0.05），凝聚性、咀嚼性和膠黏性達到最大值，分別為0.404、407.6 g和633.1 g。當海藻糖質量濃度為6 g/100 mL時，鯽魚彈性和咀嚼性顯著大于對照組（P<0.05），彈性達到最大值，為0.737。當海藻糖質量濃度為8 g/100 mL時，鯽魚凝聚性、彈性和咀嚼性顯著大于對照組（P<0.05）。馬鈴薯淀粉處理組僅在淀粉質量濃度為2 g/100 mL時，鯽魚彈性顯著大于對照組（P<0.05）;碳酸氫鈉處理組僅在碳酸氫鈉質量濃度為1 g/100 mL時，鯽魚彈性和咀嚼性顯著大于對照組（P<0.05），其余處理組速凍鯽魚質構特性變化均不顯著。

綜上可知，海藻糖質量濃度2～8 g/100 mL能顯著提高速凍鯽魚的質構特性，尤其在低質量濃度范圍（2～4 g/100 mL）內效果顯著，1 g/100 mL碳酸氫鈉和2 g/100 mL馬鈴薯淀粉也能部分提高速凍鯽魚的質構特性?？紤]到保水效果和經濟成本，建議速凍鯽魚的保水劑使用2 g/100 mL海藻糖溶液。

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