水分狀態(tài)對(duì)魚(yú)糜凝膠高溫處理熱穩(wěn)定性的影響*

張莉莉，張濤，姜曉明，薛勇，徐杰，薛長(zhǎng)湖

(中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島，266003)

魚(yú)糜制品具有原料豐富，營(yíng)養(yǎng)全面等特點(diǎn)，目前市面上僅有的幾種制品，如冷凍魚(yú)丸、魚(yú)肉腸、魚(yú)肉水餃等，都是需要低溫流通的半成品，若能將魚(yú)糜制品研制成常溫流通即食形式，將使得其產(chǎn)品形式得到很大程度的豐富，從而吸引更多的消費(fèi)者，拓寬魚(yú)糜制品的市場(chǎng)。

高溫滅菌在即食食品的加工過(guò)程中起著非常重要的作用。之前的研究發(fā)現(xiàn)，高溫處理將破壞魚(yú)糜制品的凝膠特性，進(jìn)而使得魚(yú)糜制品的持水性能急劇下降，影響制品的品質(zhì)。

水分作為魚(yú)糜制品中含量最高且非常重要的化學(xué)組分，其含量和分布狀態(tài)在魚(yú)糜制品整個(gè)加工過(guò)程中的變化，是決定魚(yú)糜制品質(zhì)量的重要因素。肉制品中有3種狀態(tài)水，分別為與大分子相互作用的水、肌原纖維和網(wǎng)狀組織中的水以及細(xì)胞外水［1－2］，它們的T2值范圍依次為:T2B(1～10 ms)、T21(30～60 ms)、T22(100 ～400 ms或 200 ～500 ms)［3－5］。其中，T2B反映與大分子緊密結(jié)合的水即結(jié)合水，T21反映位于高度組織化蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水(含肌動(dòng)蛋白/原肌球蛋白細(xì)纖絲與肌球蛋白粗纖絲之間)即不易流動(dòng)水，而T22為肌原纖維蛋白外部水包括肌漿蛋白部分即自由水［3，5－6］。

本實(shí)驗(yàn)研究了具有不同水分含量及水分狀態(tài)的魚(yú)糜凝膠經(jīng)高溫?zé)崽幚砗蟮哪z特性。

1 材料與設(shè)備

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

阿拉斯加狹鱈魚(yú)糜(AAA級(jí)):購(gòu)于山東青島錦燦食品有限公司，于－20℃凍藏;食鹽為市售食品級(jí);其他化學(xué)試劑為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀，美國(guó) Food Technology公司;UMC5型真空斬拌機(jī)，德國(guó)Stephan公司;桑普特電汽兩用殺菌鍋，諸城市金鼎食品機(jī)械有限公司;AND快速水分測(cè)定儀MX-50，日本;NOVASINA水分活度儀，瑞士;核磁共振成像分析儀，上海紐邁電子科技有限公司;電熱恒溫水浴鍋，金壇市榮華儀器制造有限公司。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 阿拉斯加狹鱈魚(yú)糜凝膠的制備

取凍藏阿拉斯加狹鱈魚(yú)糜200 g，半解凍后用真空斬拌機(jī)在10℃以下空擂5 min，添加3.0%食鹽繼續(xù)鹽擂2 min，然后添加不同保水劑(0.5%復(fù)合磷酸鹽［m(三聚磷酸鈉)∶m(焦磷酸鈉)∶m(六偏磷酸鈉)=2∶2∶1］［7］、0.3% 丙二醇、1.35% 丙三醇)繼續(xù)擂潰5 min，將魚(yú)糜充填至直徑為30 mm的尼龍腸衣中，90℃水浴加熱30 min，加熱后立即將魚(yú)腸置于冰水中冷卻，然后將其于4℃溫度下放置12 h，待測(cè)?？瞻捉M為不添加保水劑。注意在加熱魚(yú)腸前應(yīng)嚴(yán)格控制魚(yú)糜的溫度在10℃以下。

2.2 干燥條件

將魚(yú)腸切成3 mm厚薄圓片，于冷風(fēng)干燥機(jī)冷風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥 0、2、4、6、8 h，溫度為 10℃，風(fēng)速為1.5 m/s，相對(duì)濕度是60% ～7 0%。

2.3 高溫處理?xiàng)l件

將干燥后的樣品置于電汽兩用殺菌鍋進(jìn)行高溫處理。高溫處理?xiàng)l件為:溫度:121℃;時(shí)間15 min;壓力:0.12 MPa。

2.4 水分含量測(cè)定

采用水分測(cè)定儀直接測(cè)定，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，試驗(yàn)結(jié)果為3次測(cè)定結(jié)果的平均值。

2.5 Aw值測(cè)定

采用水分活度測(cè)定儀直接測(cè)定，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，試驗(yàn)結(jié)果為3次測(cè)定結(jié)果的平均值。

2.6 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定

將制備好的魚(yú)腸從4℃取出，室溫放置，使魚(yú)腸溫度平衡至室溫，然后將其切成厚25 mm的片段，破斷強(qiáng)度和凹陷度直接采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定。采用直徑為5 mm的球形探頭，以60 mm/s的速度穿刺樣品至10 mm，穿刺曲線上的第一個(gè)峰為破斷強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)的距離為凹陷度。二者的乘積為凝膠強(qiáng)度［8］，即:凝膠強(qiáng)度 =破斷強(qiáng)度×凹陷度。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，試驗(yàn)結(jié)果為3次測(cè)定結(jié)果的平均值。

2.7 NMR自旋-自旋弛豫時(shí)間(T2)測(cè)量

測(cè)試條件為:質(zhì)子共振頻率為22.6 MHz，測(cè)量溫度為32℃。約2 g的樣品放入直徑15 mm的核磁管，而后放入分析儀中。自旋-自旋弛豫時(shí)間 T2用CPMG 序列進(jìn)行測(cè)量［9－11］。所使用的參數(shù)為:τ-值(90°脈沖和 180°脈沖之間的時(shí)間)為 200 μs。重復(fù)掃描16次，得到5 000個(gè)回波，得到的圖為指數(shù)衰減圖形，每個(gè)測(cè)試4次重復(fù)。

2.8 NMR T2數(shù)據(jù)的處理

NMR弛豫測(cè)量得到的圖為自由誘導(dǎo)指數(shù)衰減曲線，其數(shù)學(xué)模型為:

式(1)中，A(t)為衰減到時(shí)間t時(shí)的幅值大小，A0為平衡時(shí)的幅值大小。T2i為第i個(gè)組分的自旋-自旋弛豫時(shí)間。CMPG指數(shù)衰減曲線用儀器自帶的MultiExp Inv Analysis軟件進(jìn)行反演，得到T2值。本軟件使用綜合迭代算法，結(jié)果為離散型與連續(xù)型相結(jié)合的T2譜。反演的結(jié)果為生成弛豫圖和各個(gè)弛豫過(guò)程的弛豫幅值、其對(duì)應(yīng)時(shí)間常數(shù)(峰值)及其所占面積分?jǐn)?shù)、每個(gè)峰起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間等。為了分析的方便，采用了弛豫圖每個(gè)組分峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間作為 T2，而弛豫峰的寬度為基線上峰底的寬度。

2.9 曲折試驗(yàn)

樣品經(jīng)高溫處理后通過(guò)曲折試驗(yàn)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，由5級(jí)法表示，如表1。此法與傳統(tǒng)的評(píng)分法的對(duì)應(yīng)關(guān)系為:5分:AA，4分:A，3分:B，2分:C，1分:D。

表1 5分法評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Five-point grading system

2.10 統(tǒng)計(jì)分析方法

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SAS 8.0進(jìn)行分析，采用Duncan多重比較對(duì)數(shù)據(jù)之間的顯著性進(jìn)行對(duì)比。

3 結(jié)果與分析

3.1 添加不同保水劑對(duì)魚(yú)糜凝膠特性的影響

添加不同保水劑對(duì)魚(yú)糜的破斷強(qiáng)度、凹陷度和凝膠強(qiáng)度都具有一定的影響。由圖1可以看出，添加復(fù)合磷酸鹽可顯著提高魚(yú)糜的破斷強(qiáng)度和凹陷度，添加丙二醇顯著降低了魚(yú)糜的破斷強(qiáng)度，提高了魚(yú)糜的凹陷度，而添加丙三醇對(duì)魚(yú)糜的破斷強(qiáng)度和凹陷度幾乎沒(méi)有影響。破斷強(qiáng)度反映魚(yú)糜凝膠的硬度，凹陷度反映魚(yú)糜凝膠的彈性，其二者乘積為凝膠強(qiáng)度。由此看來(lái)，添加復(fù)合磷酸鹽可明顯提高魚(yú)糜凝膠的硬度和彈性，進(jìn)而使得凝膠強(qiáng)度明顯增加;添加丙二醇降低了魚(yú)糜凝膠的硬度，提高了魚(yú)糜凝膠的彈性，但對(duì)其凝膠強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響;添加丙三醇對(duì)魚(yú)糜凝膠的硬度、彈性和凝膠強(qiáng)度都沒(méi)有影響。

3.2 冷風(fēng)干燥對(duì)添加不同保水劑魚(yú)糜凝膠水分含量的影響

圖2顯示了添加不同保水劑魚(yú)糜凝膠經(jīng)冷風(fēng)干燥不同時(shí)間后的水分含量變化。魚(yú)糜凝膠的水分含量隨冷風(fēng)干燥時(shí)間的延長(zhǎng)而依次降低。添加保水劑可在一定程度上影響水分含量的降低速率，其中添加丙二醇的魚(yú)糜凝膠經(jīng)冷風(fēng)干燥后水分的降低速率最慢，其次是添加復(fù)合磷酸鹽組和添加丙三醇組，三者的水分降低速率均低于空白組。由此可以看出，添加保水劑均可在一定程度上提高魚(yú)糜凝膠的保水性能。

圖1 添加不同保水劑魚(yú)糜凝膠的破斷強(qiáng)度、凹陷度及凝膠強(qiáng)度Fig.1 Breaking strength，deformation and gel strength of surimi gels with different water retaining agents

圖2 添加不同保水劑的魚(yú)糜凝膠經(jīng)冷風(fēng)干燥后的水分含量變化Fig.2 Water content of surimi gels with different water retaining agents after cold drying treatment

3.3 冷風(fēng)干燥對(duì)添加不同保水劑魚(yú)糜凝膠水分活度的影響

磷酸鹽、丙二醇和丙三醇具有降低水分活度的作用。圖3顯示了這些品質(zhì)改良劑對(duì)冷風(fēng)干燥魚(yú)糜凝膠水分活度的影響。從圖3中可以看出，隨冷風(fēng)干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，空白組和添加保水劑組魚(yú)糜凝膠的水分活度都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。與空白組相比，添加保水劑組都可顯著降低魚(yú)糜凝膠的水分活度，其中丙三醇降低魚(yú)糜凝膠水分活度的效果最好，其次是丙二醇、復(fù)合磷酸鹽。

圖3 添加不同保水劑的魚(yú)糜凝膠經(jīng)冷風(fēng)干燥后的水分活度變化Fig.3 Water status of surimi gels with different water retaining agents after cold drying treatment

3.4 冷風(fēng)干燥對(duì)添加不同保水劑魚(yú)糜凝膠水分狀態(tài)的影響

圖4顯示了添加不同保水劑的魚(yú)糜凝膠經(jīng)冷風(fēng)干燥不同時(shí)間后的T2弛豫時(shí)間的變化。T2弛豫的特點(diǎn)是在0.1～10 ms的位置有一個(gè)小峰(T2B)，在10～100 ms有一個(gè)大峰(T21)，在 100～1 000 ms有一個(gè)小峰(T22)，分別對(duì)應(yīng)于3種水的狀態(tài)，即結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水。由圖4中可以看出，隨著冷風(fēng)干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，T2B峰的積分面積很小，圖4中不易看出明顯的變化規(guī)律，而T21和T22明顯向低的弛豫時(shí)間方向遷移。

圖5顯示的是添加不同保水劑的魚(yú)糜凝膠經(jīng)冷風(fēng)干燥不同時(shí)間后不同狀態(tài)的水的含量變化。從圖5中可以看出，隨冷風(fēng)干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，空白組和添加保水劑組的魚(yú)糜凝膠的結(jié)合水含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中添加復(fù)合磷酸鹽和丙二醇組與空白組結(jié)合水的比例及其變化規(guī)律和變化幅度都基本相同，結(jié)合水含量均在冷風(fēng)干燥4h達(dá)到最高，而添加丙三醇組的結(jié)合水含量的升高和降低幅度都明顯高于其他組，而且其結(jié)合水含量在冷風(fēng)干燥2 h達(dá)到最高。不易流動(dòng)水的含量隨冷風(fēng)干燥時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，空白組和復(fù)合磷酸鹽組在冷風(fēng)干燥4h達(dá)到最低，之后保持平衡，丙二醇組呈現(xiàn)線性下降趨勢(shì)，而丙三醇組在冷風(fēng)干燥2 h達(dá)到最低，之后稍有增加。隨冷風(fēng)干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，空白組和添加保水劑組的魚(yú)糜凝膠的自由水含量的變化趨勢(shì)不盡相同，空白組和復(fù)合磷酸鹽組呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，自由水含量在冷風(fēng)干燥4 h達(dá)到最高，而丙二醇和丙三醇組呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

圖4 添加不同保水劑的魚(yú)糜凝膠經(jīng)冷風(fēng)干燥后的T2弛豫時(shí)間Fig.4 T2relaxation time of surimi gels with different water retaining agents after cold drying treatment

3.5 曲折試驗(yàn)結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)采用曲折試驗(yàn)來(lái)反應(yīng)魚(yú)糜凝膠經(jīng)高溫處理后的凝膠強(qiáng)度，圖6中顯示了添加不同保水劑冷風(fēng)干燥不同時(shí)間的魚(yú)糜凝膠經(jīng)高溫處理后的質(zhì)量評(píng)分。從圖中可以看出，冷風(fēng)干燥可有效提高高溫處理魚(yú)糜凝膠的凝膠強(qiáng)度，與空白組相比，添加保水劑組的效果更好，其中復(fù)合磷酸鹽組的效果最好，其次是丙三醇組和丙二醇組。

圖5 添加不同保水劑的魚(yú)糜凝膠經(jīng)冷風(fēng)干燥后不同狀態(tài)水的含量Fig.5 Different states of water content of surimi gels with different water retaining agents after cold drying treatment

圖6 添加不同保水劑冷風(fēng)干燥不同時(shí)間的魚(yú)糜凝膠經(jīng)高溫處理后的質(zhì)量評(píng)分Fig.6 Quality score of surimi gels with different water retaining agents after different period cold drying and high-temperature treatment successively

4 討論

肌原纖維蛋白在魚(yú)糜加工過(guò)程中起很重要的作用，它的一個(gè)重要性質(zhì)是在加熱后形成凝膠，凝膠的形成不僅與制品黏聚性和良好的質(zhì)構(gòu)有關(guān)［12］，而且對(duì)產(chǎn)品賦形，保留產(chǎn)品的水分起重要作用［13］。

水分是魚(yú)肉中含量最高的化學(xué)組分(肌肉含水70%)，水分含量、水分活度和水分狀態(tài)對(duì)魚(yú)糜凝膠的質(zhì)構(gòu)具有非常重要的作用。本研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)不添加保水劑的魚(yú)糜凝膠進(jìn)行冷風(fēng)干燥會(huì)使得魚(yú)糜凝膠的水分含量呈現(xiàn)線性下降趨勢(shì)，經(jīng)高溫處理后其凝膠強(qiáng)度呈現(xiàn)線性上升趨勢(shì)，這說(shuō)明在研究常溫流通魚(yú)糜制品的過(guò)程中，降低水分含量是一個(gè)非?？尚械氖侄巍Ａ硗?，水分根據(jù)其不同活動(dòng)狀態(tài)，可分為結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水3種。其中，不易流動(dòng)水占總水分的80%，存在于纖絲、肌原纖維及膜之間，它能溶解鹽類及其他物質(zhì)，在0℃或稍低溫度下結(jié)冰，通常情況下肌肉的系水力主要由這部分水決定。結(jié)合水指與蛋白質(zhì)分子表面緊密結(jié)合的水分子層，占總水量的5%左右;結(jié)合水的冰點(diǎn)很低，為－40℃，不易解離和蒸發(fā)，并不易受肌肉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和電荷變化的影響，甚至在施加嚴(yán)重外力的條件下，也不能改變其與蛋白質(zhì)結(jié)合的狀態(tài)，因此結(jié)合水對(duì)肌肉系水力沒(méi)有影響。自由水是存在于肌細(xì)胞外間隙中的水分，主要靠毛細(xì)管凝結(jié)作用而存在于肌肉中［14－15］。因而，通過(guò)改變魚(yú)糜凝膠中不易流動(dòng)水及自由水的含量可有效改善魚(yú)糜凝膠的高溫處理熱穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

降低水分含量可有效提高高溫處理魚(yú)糜凝膠的凝膠特性，同時(shí)可通過(guò)添加保水劑來(lái)降低水分活度改變水分狀態(tài)從而進(jìn)一步提高魚(yú)糜凝膠的高溫處理熱穩(wěn)定性。

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