魔芋葡甘露聚糖對草魚魚糜凝膠特性的影響

崔國庭，王緞，賀健，劉釗含，李加明

河南科技大學食品與生物工程學院（洛陽 471023）

魚糜是把切下來的魚肉經(jīng)過漂洗、脫水、攪碎，添加鹽、糖及其他添加劑，經(jīng)斬拌、加熱、冷卻形成凝膠狀的食品。魚糜不僅營養(yǎng)豐富、質(zhì)構(gòu)特殊、口感細膩、味道鮮美，而且加工簡便、易于運輸、貯藏，在國內(nèi)頗受歡迎，具有廣闊市場。近年來，由于過度海洋捕撈以及海水污染的影響，海水魚已無法滿足中國市場需求[1]。因而，以淡水魚為原料生產(chǎn)魚糜及其制品成為新趨勢。

草魚是國內(nèi)養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的淡水魚品種之一，其肉質(zhì)鮮嫩、營養(yǎng)豐富。但草魚作為生產(chǎn)魚糜的原料存在魚肉凝膠能力差、蛋白質(zhì)冷凍易變性、持水力下降等問題。為提高魚糜的凝膠特性，有學者嘗試在魚糜中加入地衣芽孢桿菌[2]、海藻糖[3]、6-姜酚[4]等添加物以提高魚糜的凝膠特性，也有學者采用超高壓、輻照、微波處理或超聲波等技術(shù)來提高魚糜的凝膠特性[5]。

魔芋葡甘露聚糖（Konjac glucomannan，KGM），是一類水溶性天然高分子（200～2 000 kDa）膳食纖維，具有較強的膨脹性、吸水性、穩(wěn)定性及良好的凝膠形成能力。KGM可緩解和減少葡萄糖的吸收、抑制脂肪酸的形成，具有減脂、降體重的效果，KGM具有降低血脂、潤腸通便、減少脂肪肝的發(fā)生率等作用，常被用以提高肉制品中蛋白質(zhì)凝膠形成及水分保持，提高肉類制品的品質(zhì)[6]，但KGM如何影響草魚魚糜的凝膠特性則未見報道。試驗探究KGM對草魚魚糜的凝膠特性和持水力的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草魚（市售）；KGM（食品級，汕頭市捷成食品添加劑有限公司）；食鹽（天津市鼎盛鑫化工有限公司）。

1.2 儀器與設備

L550離心機（長沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)湘儀離心機儀器有限公司）；Instron 5544型質(zhì)構(gòu)儀（米力光國際貿(mào)易有限公司（美國））；Xrite colori5色差計（上海皆準儀器設備有限公司）；JJ223BC型電子天平（常熟市雙杰測試儀器廠）；數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州智博瑞儀器制造有限公司）；Tenfly絞肉機（諸城市雷諾機械有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 草魚-KGM魚糜復合凝膠的制備

將新鮮草魚去鱗、去頭、去內(nèi)臟和內(nèi)膜等，清洗干凈后從魚脊和魚腩取500 g肉，用絞肉機進行粉碎，用斬拌機將攪碎的魚肉進一步勻漿成糜狀（10 ℃左右），漂洗（16 min）、脫水，加入不同比例KGM和鹽，再次斬拌，脫氣灌腸，凝膠化（35±2 ℃）60 min，再升溫至90±2 ℃凝膠化30 min，冷卻，于4 ℃保藏。

1.3.2 魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)測定

將待測的魚糜從冰箱里取出，放置至室溫，將草魚魚糜切成高度2 cm、直徑2 cm的圓柱體，使用5544型質(zhì)構(gòu)儀測定草魚魚糜凝膠特性。

檢測選擇TPA模式，選用p75的圓柱形探頭，測定前速率1 mm/s，測定期間使用速率1.1 mm/s，測定結(jié)束后速度約1 mm/s，觸發(fā)力5 g，探頭壓縮程度50%，2次壓縮時間間隔即恢復時間5 s，所測定參數(shù)為彈性、硬度、咀嚼性。

1.3.3 魚糜凝膠白度測定

將待測的魚糜切成高度2 cm、直徑2 cm的圓柱體，在室溫條件下使用Xrite color i5型色差計進行測定。所有樣品做3次平行試驗，取平均值。按式（1）[7]計算最終各個樣品的白度。

式中：a*值代表紅度，正值表示紅色，負值表示綠色；b*值表示黃度，正值表示黃色，負值表示藍色。

1.3.4 魚糜凝膠持水性測定

根據(jù)Xia等[8]的方法。取5 g左右凝膠樣本放入直徑1 cm的離心管中，在4 ℃、2 000×g下離心10 min，除離心出的水分，測定離心前后凝膠的質(zhì)量，每個樣品需做3次平行試驗，結(jié)果取其平均值。按式（2）計算其保水性。

式中：M0表示離心管質(zhì)量，g；M1表示離心前離心管和凝膠質(zhì)量，g；M2表示離心后離心管和凝膠質(zhì)量，g。

1.4 統(tǒng)計分析

每次測定均做3次平行試驗，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用的是Statistix 8.1軟件包中Linear Models程序，差異顯著性（p＜0.05）和差異極顯著性（p＜0.01）分析使用Turkey HSD程序，采用Sigmaplotl 1.0軟件來制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 KGM對魚糜凝膠特性的影響

凝膠硬度是衡量魚糜凝膠制品品質(zhì)的常用指標，它直接反映凝膠制品的堅實程度。凝膠硬度低，表明魚糜品質(zhì)較差。魚糜凝膠的硬度取決于魚糜中的蛋白質(zhì)及多糖形成的空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[9]。

由圖1可知，隨著魔芋葡甘露聚糖添加量的增多，魚糜凝膠的硬度逐漸增大，但到達一定硬度后繼續(xù)添加KGM，魚糜凝膠硬度逐步下降。加入0.5%的KGM能顯著提高魚糜凝膠的硬度（p＜0.05），添加1.0%的KGM時，草魚魚糜凝膠硬度達到最高。KGM添加量高于1.0%后，魚糜凝膠硬度下降。這可能是KGM吸水能力較強，少量添加能夠吸水，形成致密的凝膠結(jié)構(gòu)；添加量過多，KGM和魚糜中的肌原纖維蛋白形成結(jié)塊而非凝膠[10]。

圖1 KGM添加量對魚糜凝膠硬度的影響

凝膠的彈性是衡量凝膠制品品質(zhì)的常用指標，是指凝膠形變后能恢復到形變前狀態(tài)的程度[11]。由圖2可以看出，與空白組對照，添加KGM的魚糜凝膠彈性顯著提高（p＜0.05），并且隨著KGM添加量的增加，草魚魚糜彈性呈上升趨勢。這可能是KGM具有強力的吸水作用，增大魚糜凝膠的彈性；也可能是魚肉中含有大量的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，在多糖-蛋白質(zhì)混合體系中，KGM和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶通過化學（如氫鍵）和物理（分子纏結(jié)）的方式存在協(xié)同作用的結(jié)果[12]。

圖2 KGM添加量對魚糜凝膠彈性的影響

咀嚼性是結(jié)合硬度凝聚力和彈性的綜合指標。由圖3可以看出，隨著KGM添加量的增多，魚糜凝膠咀嚼性逐漸增大。添加0.5%～1.5%的KGM能顯著提高魚糜咀嚼性，添加KGM＞1.0%后，咀嚼性下降。與圖1對比發(fā)現(xiàn)，咀嚼性變化趨勢和凝膠硬度一致。咀嚼性增高，反映凝膠質(zhì)構(gòu)的緊實程度提高[13]。因此，添加適量KGM可改善草魚魚糜殺菌后質(zhì)構(gòu)軟爛的問題。

2.2 KGM對魚糜凝膠白度的影響

魚糜白度的變化反映魚糜內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變，是評價魚糜色澤和品質(zhì)的一個重要指標，白度也影響消費者對魚糜的青睞程度。

圖4顯示，隨著KGM添加量的增加，白度值有下降趨勢，但KGM添加量超過1.5%后，魚糜的白度值開始上升。草魚魚糜中添加KGM＜1.5%時，魚糜凝膠的顏色受到KGM顏色的影響出現(xiàn)顯著的下降（p＜0.05），這與Xiong等[14]研究結(jié)論相符。白度主要受魚糜凝膠蛋白質(zhì)變性、蛋白質(zhì)的交聯(lián)程度及表面的光學特性有關(guān)[15-16]，也受魚糜中脂肪氧化[17]及美拉德反應的影響[18]。

圖3 KGM添加量對魚糜凝膠咀嚼性的影響

圖4 KGM添加量對魚糜凝膠白度的影響

2.3 魚糜凝膠保水性的變化

2.3.1 KGM添加量對魚糜凝膠持水力的影響

保水性是評價魚糜凝膠質(zhì)量的一個重要指標，它反映魚糜凝膠的強弱及魚糜中蛋白質(zhì)與水分的結(jié)合情況。魚糜凝膠中存在的水可分為結(jié)合水、束縛水。結(jié)合水是指水分子以氫鍵的形式與魚糜中蛋白質(zhì)的羰基、氨基、羧基等基團結(jié)合在一起的單分子層水及多分子層水[8]，這部分水不易流動，不能被微生物利用，也不易除去。束縛水主要是指被魚糜凝膠中蛋白質(zhì)所形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)保留的那部分水[19]。在魚糜凝膠中，束縛水所占比例較高，變化幅度相對較大，是凝膠保水變化的主要來源。

從圖5可以看到，添加KGM可顯著提高草魚魚糜凝膠的保水性，隨著KGM添加量的增加，保水性呈上升趨勢。這可能與KGM強大的結(jié)合水能力有關(guān)，KGM分子鏈上有大量羥基，能與水分子之間形成氫鍵，從而提高草魚魚糜的保水性[20]。但KGM添加量超過1.5%后，魚糜凝膠的保水性增加不顯著。

圖5 KGM添加量對魚糜蛋白凝膠保水性的變化影響

2.3.2 熱處理對魚糜保水性的影響

魚糜加工時的熱處理溫度也影響魚糜凝膠體系的保水性。為了探索加熱溫度對魚糜凝膠體系保水性的影響，考察添加1.5% KGM草魚魚糜凝膠體系在75～95℃加熱溫度條件下，其保水性的變化，試驗結(jié)果見圖6。

由圖6可以看出，在75～90 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度升高，保水性呈升高趨勢；在90 ℃時保水性達到最高（p＜0.05），這與楊振等[1]研究結(jié)果相似；超過90 ℃后，保水性呈下降趨勢。保水性下降可能是溫度過高，使蛋白質(zhì)變性，蛋白質(zhì)周圍電荷變少，保水性變差。

圖6 加熱溫度對魚糜保水性的影響

2.3.3 凍藏對魚糜保水性的影響

草魚魚糜中的肌原纖維蛋白在凍藏條件下易變性，隨著貯藏時間延長，蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[21]，進而引起魚糜凝膠的保水性下降。進一步考察添加1.5% KGM草魚魚糜凝膠體系在-18 ℃凍藏條件下，貯藏期間魚糜凝膠保水性的變化，試驗結(jié)果見圖7。

結(jié)果表明，魚糜的凝膠持水力隨凍藏時間的延長而逐漸下降，空白組魚糜凝膠保水性下降幅度較大，添加1.5% KGM的魚糜凝膠保水性隨著貯藏時間的延長而下降，相對于空白組魚糜凝膠保水性下降較為平緩。結(jié)果顯示，添加1.5% KGM能顯著延緩魚糜凝膠在冷凍貯藏過程中的保水性。這可能是KGM對魚糜中肌原纖維蛋白的二級結(jié)構(gòu)有保護作用，能穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，延緩肌原纖維蛋白的變性，從而減緩魚糜凝膠保水性的降低。

2.4 KGM對魚糜中鹽溶蛋白含量的影響

肌原纖維蛋白是一種鹽溶性蛋白，占魚肉蛋白的55%～60%。鹽溶蛋白是魚糜凝膠三維結(jié)構(gòu)形成的主要蛋白質(zhì)，它的含量反映了蛋白質(zhì)內(nèi)部的變化趨勢，是衡量蛋白質(zhì)變性的重要指標之一[22]。

圖8顯示了不添加和添加1.5% KGM條件下草魚魚糜的鹽溶蛋白含量變化。隨著凍藏時間增加，魚糜中鹽溶蛋白含量呈下降趨勢，但下降程度有所不同。凍藏24 d后，1.5%組的鹽溶蛋白含量顯著地高于空白組（p＜0.05），相對于0 d鹽溶蛋白含量的初始值，24 d后1.5%組的鹽溶蛋白含量下降程度顯著低于對照組。因此，添加1.5% KGM能有效延緩魚糜中的鹽溶蛋白含量的下降。

在冷凍貯藏過程中，自由水的冷凍結(jié)冰引起水與蛋白質(zhì)的結(jié)合狀態(tài)發(fā)生變化，使部分化學鍵受到影響，從而改變穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu)的作用力，引發(fā)蛋白質(zhì)的變性。KGM延緩鹽溶蛋白變性可能是KGM分子上的羥基—OH能與蛋白質(zhì)分子中的某些基團發(fā)生特定反應，從而降低蛋白質(zhì)的聚集變性程度。

圖7 凍藏時間對草魚魚糜凝膠持水力的影響

圖8 凍藏時間對草魚魚糜鹽溶蛋白含量的影響

3 結(jié)論

草魚是中國四大淡水魚類之一，是有效緩解魚糜制品原料不足的一個重要途徑。然而草魚魚糜凝膠性能差、冷凍易變性是制約草魚魚糜發(fā)展的一個關(guān)鍵問題。KGM是一種凝膠性能良好的多糖，不僅具有增稠、黏結(jié)等作用，還具有多種生物活性，是一種良好的膳食纖維。試驗研究KGM對草魚魚糜的凝膠性能、白度、保水性及魚糜蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響，結(jié)果顯示，添加1.0% KGM能顯著改善草魚魚糜凝膠硬度、咀嚼性、彈性和白度，添加1.5% KGM能顯著提高草魚魚糜凝膠的保水性，并且能穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，有效延緩草魚魚糜在冷凍貯藏過程中保水性和鹽溶蛋白含量的降低。因此，在草魚魚糜中添加KGM，可有效提高草魚魚糜的凝膠性能，能顯著改善草魚魚糜的保水性和穩(wěn)定性。