孔文俊,韋依儂,張 濤,薛 勇,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)
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淀粉對(duì)高溫殺菌魚(yú)糜凝膠特性的影響
孔文俊,韋依儂+,張濤,薛勇*,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)
為提高殺菌魚(yú)糜制品的品質(zhì),本文研究了添加不同濃度的木薯原淀粉和四種變性淀粉(羥丙基化二淀粉磷酸酯,乙?;矸奂憾狨?磷酸交聯(lián)淀粉,羥丙基化淀粉)對(duì)120 ℃高溫殺菌魚(yú)糜凝膠特性的影響。通過(guò)測(cè)定分別添加5%,10%和20% 淀粉后復(fù)合魚(yú)糜凝膠的破斷力,破斷距離,凝膠強(qiáng)度,白度,持水率,曲折實(shí)驗(yàn)和掃描電鏡等指標(biāo),研究不同淀粉對(duì)殺菌魚(yú)糜凝膠質(zhì)構(gòu)性,色澤和持水能力的影響。結(jié)果表明各種淀粉適宜的添加量均為10%。在各種淀粉添加劑中,木薯羥丙基化二淀粉磷酸酯和木薯乙?;矸奂憾狨?duì)高溫殺菌后魚(yú)糜凝膠的破斷力,凹陷距離的改善效果最好,能顯著增強(qiáng)魚(yú)糜的凝膠強(qiáng)度(p<0.05)。添加淀粉均會(huì)改善魚(yú)糜凝膠的白度,使白度增加。添加木薯原淀粉,木薯乙?;矸奂憾狨ズ湍臼砹u丙基化二淀粉磷酸酯可不同程度提高魚(yú)糜的持水力。
魚(yú)糜,淀粉,凝膠特性,高溫
魚(yú)糜制品是一種新型的海洋加工食品。其主要結(jié)構(gòu)是肌原纖維蛋白在高溫誘導(dǎo)下形成的蛋白網(wǎng)絡(luò)凝膠。其不但味道鮮美,且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富。隨著人們對(duì)低脂肪,高蛋白健康食品需求量的不斷增加,其消費(fèi)量在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家均呈日益增長(zhǎng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)[1]。目前市售的魚(yú)糜制品主要冷藏保存,這樣不但保存時(shí)間相對(duì)較短,且消費(fèi)者購(gòu)買后還需再次加熱才可食用,極大限制了魚(yú)糜制品食用的方便性。如將魚(yú)糜制品經(jīng)120 ℃高溫殺菌處理后進(jìn)行真空保存,不但能延長(zhǎng)其貨架期,也可實(shí)現(xiàn)常溫流通,開(kāi)袋即食,增強(qiáng)其食用的方便性[2]。但當(dāng)魚(yú)糜經(jīng)過(guò)100~120 ℃的高溫處理后,蛋白質(zhì)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)遭受較大破壞,蛋白質(zhì)由于共價(jià)結(jié)合而發(fā)生聚集,水和蛋白質(zhì)間的相互作用發(fā)生改變,從而會(huì)顯著破壞其凝膠特性,導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度顯著下降[3]。魚(yú)糜的凝膠特性是魚(yú)糜制品的重要指標(biāo),這對(duì)魚(yú)糜制品的品質(zhì)有重要影響。因此,如何提高魚(yú)糜制品在120 ℃高溫條件下凝膠的熱穩(wěn)定性是目前亟待解決的主要問(wèn)題。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)提高魚(yú)糜凝膠熱穩(wěn)定性的研究和報(bào)道相對(duì)較少。張濤等[2]報(bào)道指出魔芋膠可顯著改善魚(yú)糜凝膠的熱穩(wěn)定性。淀粉是魚(yú)糜制品的重要配料之一,在魚(yú)糜制品中添加淀粉不僅能降低產(chǎn)品的成本,而且能顯著改善其凝膠特性。淀粉在魚(yú)糜制品的加工過(guò)程中主要作為填充劑,受熱后可吸水膨脹向凝膠基質(zhì)施加壓力,從而導(dǎo)致魚(yú)糜的凝膠強(qiáng)度顯著增加[4]。本文主要研究利用淀粉來(lái)改善魚(yú)糜在高溫下殺菌條件下的凝膠特性,從而為120 ℃高溫殺菌魚(yú)糜制品的研發(fā)提供依據(jù)。
1.1材料與儀器
阿拉斯加狹鱈魚(yú)糜(AAA)購(gòu)自山東錦燦食品有限公司,-120 ℃凍藏;食鹽市售食品級(jí);木薯原淀粉,木薯羥丙基淀粉,木薯磷酸交聯(lián)淀粉,木薯乙酰化二淀粉己二酸酯,木薯羥丙基化二淀粉磷酸酯均為市售食品級(jí)。
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;AND快速水分測(cè)定儀日本A&D公司;電熱恒溫水浴鍋國(guó)華電器有限公司;WSC-S色度儀上海精密科學(xué)儀器有限公司;KYKY-2800B型掃描電鏡儀利達(dá)公司 日本。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1魚(yú)糜凝膠制備取250 g半解凍的阿拉斯加狹鱈魚(yú)糜,放入斬拌機(jī)中空斬5 min,加入3%的食鹽鹽析5 min,然后分別加入5%、10%、20%的淀粉(同時(shí)調(diào)節(jié)水分含量為75%)繼續(xù)斬拌2~3 min,最后抽真空斬拌5 min。整個(gè)斬拌過(guò)程保持溫度在10 ℃以下。將魚(yú)糜擠入30 mm的尼龍腸衣中,封口4 ℃保存過(guò)夜。將通宵放置的樣品放入反壓殺菌鍋中成型殺菌20 min,殺菌溫度120 ℃,壓力為1.2 MPa。
1.2.2魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度測(cè)定將魚(yú)糜腸切成30 mm左右的小段,用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定魚(yú)糜腸的破斷力,凹陷距離,取二者的乘積即為凝膠強(qiáng)度。測(cè)定條件:探頭為5 mm球形探頭,下壓速率60 mm/min[5]。
1.2.3魚(yú)糜腸持水力測(cè)定參照Tao Zhang等[2]法進(jìn)行魚(yú)糜腸持水率的測(cè)定。將高溫處理成型的魚(yú)糜腸切成3 mm左右的薄片,放在3層濾紙上,上面覆蓋2層濾紙。用5 kg重物壓制15 min,稱量前后質(zhì)量變化作為參照。
持水力=擠壓后魚(yú)腸質(zhì)量/擠壓前魚(yú)腸質(zhì)量
1.2.4魚(yú)糜腸白度測(cè)定用色度儀測(cè)定魚(yú)糜凝膠的L*,a*和b*值,白度[6]通過(guò)以下公式計(jì)算
白度=100-[(100-L*2)+a*2+b*2]1/2
1.2.5曲折實(shí)驗(yàn)參照周蕊等[7]法進(jìn)行曲折實(shí)驗(yàn),將高溫殺菌成型的魚(yú)糜腸切成3 mm進(jìn)行曲折實(shí)驗(yàn),如表1所示,由5級(jí)法表示。此法與評(píng)分的對(duì)應(yīng)關(guān)系為:5分:AA,4分:A,3分:B,2分:C,1分:D。
1.2.6魚(yú)糜微結(jié)構(gòu)的觀察根據(jù)Benjakul[8]的方法,將凝膠樣品切寬和長(zhǎng)為5 mm厚1 mm左右的小塊,用24%戊二醛固定液固定24 h,然后分別在50%、60%、70%、80%、100%的梯度乙醇中脫水10 min,最后用醋酸正戊酯浸泡15 min,重復(fù)2次。脫水后折斷凝膠樣品,取樣品自然斷面為觀察面,用CO2臨界點(diǎn)干燥儀進(jìn)行干燥,噴金后用KYKY-2800B型掃描電鏡儀觀察凝膠微結(jié)構(gòu)。
表1 曲折實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The standard of bending experiment
1.2.7數(shù)據(jù)分析將所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SAS8.0進(jìn)行分析,p<0.05作為顯著性差異。
2.1淀粉對(duì)高溫處理魚(yú)糜凝膠破斷力的影響
破斷力可表示魚(yú)糜凝膠的硬度,圖1顯示了不同改性淀粉對(duì)高溫加熱后魚(yú)糜凝膠破斷力的影響。添加木薯乙?;矸奂憾狨ズ土u丙基化二淀粉磷酸酯相對(duì)空白組,會(huì)顯著增強(qiáng)魚(yú)糜凝膠的破斷力。樣品添加木薯磷酸交聯(lián)淀粉和木薯原淀粉后,其破斷力與空白組對(duì)比增強(qiáng)效果不明顯,甚至?xí)霈F(xiàn)降低。而樣品在添加木薯羥丙基化淀粉后,其破斷力會(huì)顯著降低(p<0.05),其破斷力與空白組相比降低了大約50%。除了木薯羥丙基淀粉外,其余樣品組的破斷力均隨著淀粉添加量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。各種淀粉均在10%添加量的情況下出現(xiàn)最大破斷力。其中添加10%的木薯羥丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯對(duì)破斷力增加效果最顯著(p<0.01),分別增加了63%和58%。
圖1 淀粉對(duì)高溫處理后魚(yú)糜凝膠破斷力的影響Fig.1 Effect of starches on breaking force of surimi gel
2.2淀粉對(duì)高溫處理魚(yú)糜凝膠凹陷距離的影響
凹陷距離可反映魚(yú)糜凝膠的彈性,凹陷距離越大,魚(yú)糜凝膠的彈性越好。圖2顯示了不同改性淀粉對(duì)高溫加熱后魚(yú)糜凝膠凹陷距離的影響。由圖可見(jiàn),添加木薯原淀粉和木薯磷酸交聯(lián)淀粉對(duì)凹陷距離的影響不大。添加單純的木薯羥丙基化淀粉后,魚(yú)糜的凝膠彈性顯著下降,凹陷距離降低。添加木薯羥丙基化二淀粉磷酸酯和木薯乙?;矸奂憾狨?huì)增強(qiáng)魚(yú)糜的凹陷距離。在10%添加量的情況下,羥丙基化二淀粉磷酸酯和乙?;矸奂憾狨煞N淀粉對(duì)高溫魚(yú)糜凝膠凹陷距離的增加效果達(dá)到最大。這可能是由于這兩種淀粉在高溫下吸水膨脹能力大,擠壓淀粉基質(zhì),從而使魚(yú)糜樣品更加致密,導(dǎo)致彈性增加。
圖2 淀粉對(duì)高溫處理后魚(yú)糜凝膠凹陷距離的影響Fig.2 Effect of starches on deformation of surimi gel
2.3淀粉對(duì)高溫處理魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度的影響
凝膠強(qiáng)度是破斷力與凹陷距離的乘積,可表示出魚(yú)糜的凝膠特性。一般而言,凝膠強(qiáng)度越大,魚(yú)糜凝膠品質(zhì)越好。圖3顯示了不同改性淀粉對(duì)高溫加熱后魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度的影響。在相同添加量的條件下,添加乙?;矸奂憾狨ズ土u丙基化二淀粉磷酸酯對(duì)魚(yú)糜凝膠的增強(qiáng)作用最強(qiáng)。這一方面可能是由于這兩種淀粉分別通過(guò)羥丙基酯化和乙?;拿鸦饔?吸水膨脹能力明顯增大,所以會(huì)對(duì)魚(yú)糜基質(zhì)產(chǎn)生更強(qiáng)的擠壓力,從而增強(qiáng)凝膠強(qiáng)度。另一方面,由于這兩種淀粉都進(jìn)行了分子間的交聯(lián),其抗高溫的穩(wěn)定性也會(huì)增加。所以這一類酯化或醚化基礎(chǔ)上的交聯(lián)變性淀粉在高溫魚(yú)糜制品中可能具有優(yōu)勢(shì)。當(dāng)這兩種淀粉的添加量從5%升高到10%,魚(yú)糜制品的凝膠強(qiáng)度會(huì)顯著增強(qiáng)。當(dāng)繼續(xù)增加到20%,凝膠強(qiáng)度又會(huì)出現(xiàn)顯著下降。這可能是由于在低濃度下,淀粉膨脹對(duì)凝膠強(qiáng)度的增強(qiáng)作用比魚(yú)糜蛋白減少導(dǎo)致的凝膠強(qiáng)度弱化作用更強(qiáng)。而當(dāng)?shù)矸厶砑虞^多,后者蛋白質(zhì)減少導(dǎo)致的凝膠強(qiáng)度減弱占主要地位[9]。添加10%的木薯磷酸交聯(lián)淀粉,魚(yú)糜的凝膠強(qiáng)度也會(huì)略微增加。
圖3 淀粉對(duì)高溫處理后魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of starches on gel strength of surimi gel
2.4淀粉對(duì)高溫處理魚(yú)糜凝膠白度的影響
白度反映魚(yú)糜樣品的色澤,是魚(yú)糜制品的重要指標(biāo)[10]。一般而言,L*值越大,b*值越低,樣品越白,產(chǎn)品的質(zhì)量越好[11]。圖4顯示了不同改性淀粉對(duì)高溫加熱后魚(yú)糜凝膠白度的影響。由圖可知添加各種淀粉均會(huì)使魚(yú)糜凝膠的白度增加。這可能是由于淀粉的本身顏色比魚(yú)糜更白。Duangmal[12]指出凝膠的顏色會(huì)被添加劑的顏色所影響。所以,添加淀粉會(huì)使魚(yú)糜的白度會(huì)增加。此外,淀粉吸水膨脹會(huì)使魚(yú)糜制品的透明度會(huì)增加,白度也相應(yīng)提高[7]。此外,隨著淀粉的加入,會(huì)有更多的水分加入,從而使更多的光被反射出來(lái),導(dǎo)致亮度增加。其中添加木薯羥丙基淀粉的樣品白度最大。添加木薯原淀粉次之。這可能是由于木薯原淀粉吸水能力差,導(dǎo)致大量的水在淀粉分子外面,從而使更多的光被反射,使白度增加。
圖4 淀粉對(duì)高溫處理后魚(yú)糜凝膠白度的影響Fig.4 Effect of starches on whiteness of surimi gel注:1:羥丙基化二淀粉磷酸酯,2:磷酸交聯(lián)淀粉,3:木薯原淀粉, 4:乙?;矸奂憾狨?5:羥丙基淀粉,表2同。
圖5 淀粉對(duì)高溫處理后魚(yú)糜凝膠持水力的影響Fig.5 Effect of starches on water hold capacity of surimi gel注:1:木薯原淀粉,2:磷酸交聯(lián)淀粉, 3:乙酰化二淀粉己二酸酯,4:羥丙基化二淀粉磷酸酯。
2.5淀粉對(duì)高溫處理魚(yú)糜凝膠持水力的影響
持水力可反映出魚(yú)糜凝膠保持水分的能力,持水力越強(qiáng),魚(yú)糜制品的質(zhì)量越好。圖5顯示了不同淀粉對(duì)高溫加熱后魚(yú)糜凝膠持水力的影響。其中添加羥丙基化淀粉的魚(yú)糜凝膠會(huì)因壓制而潰爛,從而導(dǎo)致不能被測(cè)出。由圖可以看出添加木薯原淀粉,羥丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯會(huì)使高溫魚(yú)糜的持水力略微增加。淀粉吸水膨脹使魚(yú)糜中的游離水鈍化,難以析出。其中添加10%的羥丙基化二淀粉磷酸酯和乙?;矸奂憾狨バЧ詈?。這主要是因?yàn)樵矸劢?jīng)過(guò)羥丙基化和乙?;男?其吸水能力和持水能力都會(huì)顯著增強(qiáng)。此外由于淀粉經(jīng)過(guò)磷酸交聯(lián)和己二酸交聯(lián),其耐熱穩(wěn)定性也會(huì)提高。因此,高溫條件下的保水能力也會(huì)相應(yīng)提高,從而可增強(qiáng)魚(yú)糜凝膠的持水力。而添加木薯磷酸交聯(lián)淀粉后,高溫魚(yú)糜的持水力會(huì)出現(xiàn)略微下降。
2.6淀粉對(duì)高溫處理魚(yú)糜曲折實(shí)驗(yàn)的影響
曲折實(shí)驗(yàn)可反映出魚(yú)糜凝膠彈性的大小。從表2可以看出,魚(yú)糜樣品在未添加任何淀粉和添加原淀粉的情況下,曲折實(shí)驗(yàn)可達(dá)到B級(jí)。樣品在添加磷酸交聯(lián)淀粉的情況下可達(dá)到A級(jí)。而魚(yú)糜在添加了羥丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯后,其曲折實(shí)驗(yàn)可達(dá)到AA級(jí)。這說(shuō)明添加羥丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯會(huì)顯著改善魚(yú)糜凝膠的曲折特性。這與圖3的結(jié)果相對(duì)應(yīng)。
表2 淀粉對(duì)高溫處理魚(yú)糜曲折的影響Table 2 Effects of starch on bending experiment of surimi
2.7淀粉對(duì)高溫處理魚(yú)糜凝影響的電鏡
掃描電子顯微鏡常常被用來(lái)研究蛋白質(zhì)復(fù)合凝膠的微觀結(jié)構(gòu)。原魚(yú)糜以及添加10%羥丙基化二淀粉磷酸酯的兩組高溫殺菌魚(yú)糜處理樣品電鏡圖如圖6所示。未添加淀粉的對(duì)照組出現(xiàn)較多孔洞。這是由于高溫處理破壞了蛋白質(zhì)之間非共價(jià)鍵,從而破壞了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。添加淀粉的實(shí)驗(yàn)組的孔洞相對(duì)較小。膨脹的淀粉粒填充到了蛋白凝膠的網(wǎng)孔中,從而可顯著增強(qiáng)其凝膠強(qiáng)度。這與圖3結(jié)果相對(duì)應(yīng)。
圖6 淀粉對(duì)高溫處理后魚(yú)糜凝膠電鏡的影響Fig.6 Effect of starches on Scanning electron microscopy of surimi gel
添加不同的淀粉會(huì)對(duì)魚(yú)糜120 ℃高溫加熱后的凝膠特性產(chǎn)生不同的影響。其中添加木薯原淀粉對(duì)魚(yú)糜凝膠高溫殺菌后的凝膠強(qiáng)度影響不大,添加10%的羥丙基化二淀粉磷酸酯和乙?;矸奂憾狨?huì)增強(qiáng)魚(yú)糜凝膠的凝膠強(qiáng)度,而添加羥丙基淀粉則會(huì)降低魚(yú)糜的凝膠強(qiáng)度。添加各種淀粉均會(huì)提高魚(yú)糜凝膠的白度。添加木薯原淀粉,乙?;?/p>
粉己二酸酯和木薯羥丙基化二淀粉磷酸酯可不同程度的提高魚(yú)糜的持水力。這對(duì)120 ℃高溫殺菌魚(yú)糜制品的研發(fā)具有指導(dǎo)意義。
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Effects of starches on gelling properties of high-temperature sterilization surimi
KONG Wen-jun,WEI Yi-nong+,ZHANG Tao,XUE Yong*,XUE Chang-hu
(College of Food Science and Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266003,China)
The effects of native cassava starch hydroxypropylated starch,starch phosphate,cross-linked hydroxypropylated starch and cross-linked acetylated starch with different concentration(5%,10% and 20%)on gelling properties of surimi after being sterilization at 120 ℃ were investigated so as to improve the quality of surimi. Breaking force,deformation,gel strength,whiteness,water holding capacity(WHC),bending experiment and scanning electron microscopy were used as the quality indexes for evaluating the textural properties,color and water-holding capacity of surimi. The results showed that the optimized amount of starches was about 10% for all starch-contained samples. Adding cross-linked hydroxypropylated cassava starch and cross-linked acetylated cassava starch could raise the level of breaking force,deformation and gel strength of surimi significantly(p<0.05). All starches could improve the whiteness of surimi and native cassava,cross-linked hydroxypropylated cassava starch,cross-linked acetylated cassava starch could improve the WHC of surimi at different extents.
surimi;starch;gel properties;high temperature
2015-06-25+并列第一作者
孔文俊(1990-),男,碩士研究生,研究方向:水產(chǎn)品加工與貯藏,E-mail:kongjun1010@126.com。
韋依儂(1991-),女,碩士研究生,研究方向:水產(chǎn)品加工與貯藏,E-mail:weiyinong12@163.com。
薛勇(1976-),男,博士,副教授,研究方向:水產(chǎn)品加工與貯藏,E-mail:xueyong@ouc.edu.cn。
海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201305013);國(guó)家自然基金(31371791)。
TS254.1
A
1002-0306(2016)05-0078-04
10.13386/j.issn1002-0306.2016.05.007