檢測金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑對磁場輔助冷凍魚糜品質(zhì)的影響

摘 要：為探究金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑對冷凍魚糜品質(zhì)的影響，以草魚魚糜為原料，在4 mT磁場環(huán)境下輔助冷凍，添加檸檬酸鎂、檸檬酸鋅和檸檬酸亞鐵3種不同金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑，分析魚糜冷凍及凍融過程中相對磁導(dǎo)率、水分、質(zhì)構(gòu)等品質(zhì)指標(biāo)的變化。結(jié)果表明，金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑可改善冷凍魚糜的品質(zhì)，與對照組相比，檸檬酸亞鐵組的相對磁導(dǎo)率提高13.59%，持水性提高7.08%，硬度提高26.60%。本研究為添加金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑改善魚糜冷凍品質(zhì)提供了理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：營養(yǎng)強(qiáng)化劑；磁場輔助冷凍；魚糜；品質(zhì)改良

Detection of the Effect of Metal Ion Nutrient Fortification on the Quality of Magnetic Field-Assisted Frozen Surimi

MENG Man1， CHEN Xinwen1， LYU Yongqi1， SUN Baolin1， GAO Ying2， YANG Na3*

（1.Licheng Detection amp; Certification Group Co.， Ltd.， Zhongshan 528437， China;"2.College of Light Industry， Liaoning University， Shenyang 110036， China;"3.School of Food Science and Technology， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract： In order to explore the effect of metal ion nutritional fortifiers on the quality of frozen surimi， we used grass carp surimi frozen in a 4 mT magnetic field assisting environment as raw material， added three different metal ion nutrient fortifiers， namely， magnesium citrate， zinc citrate， and ferrous citrate， and analyzed the changes in quality characteristics such as relative magnetic permeability， water holding ability and texture of surimi. The results showed that metal ion nutrient fortification could improve the quality of frozen surimi， and the relative magnetic permeability increased by 13.59%， water holding capacity by 7.08%， and hardness by 26.60% in the ferrous citrate group compared with the control group. This study provides theoretical guidance for the addition of metal ion nutritional enhancers to improve the frozen quality of surimi.

Keywords： nutrient fortification; magnetic field assisted freezing; surimi; quality improvement

魚糜是一種烹飪簡便、口感細(xì)膩美味的水產(chǎn)調(diào)理原料，常采用冷凍的方法保存[1]。然而，冷凍過程中大冰晶的形成易導(dǎo)致魚糜組織細(xì)胞發(fā)生機(jī)械損傷，引起營養(yǎng)成分流失。已有研究表明，磁場輔助冷凍可抑制大冰晶的形成，降低食品物料在冷凍過程中的凝固點(diǎn)和相變時間[2]。然而，當(dāng)食品物料的磁導(dǎo)率過低或磁場分布不均勻時，磁場輔助冷凍對產(chǎn)品品質(zhì)的改善效果就會減弱。金屬離子在磁場作用下的機(jī)械運(yùn)動會破壞晶體-液面臨界處的水分子，阻礙異相成核，進(jìn)而促進(jìn)過冷。KOBAYASHI等[3]發(fā)現(xiàn)向超純水中添加磁鐵礦納米晶體（Fe-3O4）對消除過冷現(xiàn)象具有顯著效果。此外，金屬離子還影響冷凍魚糜的其他品質(zhì)，鈣離子可以提高魚糜凝膠的破斷力[4]，鈉離子能夠提高魚糜的持水性和破斷強(qiáng)度[5]。

基于添加金屬離子可以提高食品物料的磁導(dǎo)率，增強(qiáng)磁場的非熱效應(yīng)的理論，本文探討了3種不同的金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑（檸檬酸鎂、檸檬酸鋅、檸檬酸亞鐵）對磁場輔助冷凍魚糜品質(zhì)的影響，為改善魚糜冷凍品質(zhì)提供了理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草魚原料購于歐尚超市；氯化鈉、檸檬酸鎂、檸檬酸鋅、檸檬酸亞鐵購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

磁場冷凍冷藏箱MFF10，英都斯特（無錫）感應(yīng)科技有限公司；ARA520型電子天平，奧豪斯有限公司；Ultra Scan Pro1166型高精度分光測色儀，美國Hunterlab公司；65120B阻抗分析儀，英國Wayne Kerr電子公司；TA.XT Plus型物性分析儀，英國Stable Micro System公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品制備

新鮮草魚用清水沖洗干凈，取白肉部分，用其2倍體積的0 ℃冰水清洗2次。將魚肉絞碎，用其

5倍體積的10 ℃蒸餾水清洗2次，再用1.5 g·L-1的氯化鈉溶液清洗一次，每次清洗過程攪拌5 min，靜置3 min。用雙層紗布給漂洗好的魚糜脫水，使其水分含量降至78%。將脫水后的魚糜分成4等份，分別向其中的3份添加離子濃度均為0.01 mol·kg-1的檸檬酸鎂、檸檬酸鋅和檸檬酸亞鐵。未添加金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑的為對照組，其余條件和實驗組一致。

1.3.2 冷凍處理

設(shè)置冷凍溫度-18 ℃，將魚糜放置在25 mL的燒杯中，保鮮膜覆蓋，在4 mT恒定磁場下冷凍12 h后將樣品置于25 ℃環(huán)境下解凍6 h。

1.3.3 相對磁導(dǎo)率的測定

使用阻抗分析儀對樣品的相對磁導(dǎo)率進(jìn)行測定。首先對磁導(dǎo)率探針進(jìn)行校準(zhǔn)：將標(biāo)準(zhǔn)件放在管腳測試夾具1011上，將探針1030與其連接，測試磁路上空氣線圈的電阻Rw和電感Lw，完成校正。其中，線圈匝數(shù)N=1；校準(zhǔn)參數(shù)磁環(huán)長度L=34.6 mm，磁環(huán)橫截面積A=45 mm2。完成校準(zhǔn)操作后，測定并記錄魚糜的相對磁導(dǎo)率。

1.3.4 解凍失水率的測定

參考ALIZADEH等[6]的方法并稍做修改。魚糜解凍后用吸水紙將表面的水分吸干，記錄質(zhì)量。根據(jù)公式（1）計算魚糜樣品的解凍失水率。

DL=（M0-M1）/M0×100%" （1）

式中：DL為解凍失水率，%；M0為冷凍前的樣品質(zhì)量，g；M1為解凍后的樣品質(zhì)量，g。

1.3.5 持水性的測定

參考VEGA-WARNER等[7]的方法并稍做修改。取魚糜樣品放入105 ℃烘箱干燥至恒重，測定質(zhì)量、含水量。在離心管中放置一個多孔的圓盤并覆蓋兩層濾紙，稱取5 g魚糜樣品置于圓盤上，離心（離心力2 200×g，溫度4 ℃，處理時間10 min）后再次稱重。根據(jù)公式（2）計算魚糜樣品的持水性。

WHC=[1-（m0-m1）/（m0×mtw）]×100%" （2）

式中：WHC為持水性，%；m0和m1分別表示離心前后樣品質(zhì)量，g；mtw表示原樣品含水量，%。

1.3.6 質(zhì)構(gòu)的測定

參考DALVI-ISFAHAN等[8]的方法并稍做修改。使用質(zhì)構(gòu)分析儀測定魚糜樣品的質(zhì)構(gòu)。其中，探頭型號為P5/S，環(huán)境溫度為25 ℃，探頭移動速度為

1.0 mm·min-1。根據(jù)測定的力-時間曲線，分析魚糜樣品的硬度、彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性和咀嚼性。

1.3.7 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)結(jié)果的表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，使用IBM SPSS Statistic 25軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析，采用單因素ANOVA的Duncan模型對多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，顯著性水平p＜0.05。統(tǒng)計圖表使用Origin 2022軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同金屬離子對冷凍魚糜相對磁導(dǎo)率的影響

相對磁導(dǎo)率是表征魚糜樣品導(dǎo)磁能力的重要參數(shù)，相對磁導(dǎo)率越高，表明魚糜樣品對外部磁場的響應(yīng)越明顯。如圖1所示，添加不同的金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑對冷凍魚糜的相對磁導(dǎo)率具有顯著影響（p＜0.05）。添加了檸檬酸鎂、檸檬酸鋅和檸檬酸亞鐵的魚糜樣品，其相對磁導(dǎo)率測得值分別為1.11、1.13和1.17，較冷凍魚糜對照組分別提高了7.77%、9.71%和13.59%。動物細(xì)胞組織中含有許多的微量金屬元素，但含量較低，在較弱（約0.5 mT）強(qiáng)度的磁場環(huán)境下無顯著響應(yīng)[9]，順磁性金屬離子的添加能夠顯著提高魚糜樣品的相對磁導(dǎo)率，其中檸檬酸亞鐵的效果最佳。

2.2 不同金屬離子對冷凍魚糜水分保存的影響

如圖2所示，金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑可顯著改善冷凍魚糜的持水性能（p＜0.05），其中檸檬酸亞鐵的效果最好。與對照組相比，檸檬酸鎂、檸檬酸鋅和檸檬酸亞鐵組的持水性分別提升了2.02%、3.22%和7.08%，解凍失水率分別降低了12.63%、24.33%和37.63%。金屬離子能夠優(yōu)化魚糜的持水特性，除了磁場增強(qiáng)抑制了冰晶成長以外，還可能是因為金屬離子能與魚糜蛋白結(jié)合，形成鹽橋，使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

不同字母標(biāo)注表示不同樣品之間存在顯著性差異（p＜0.05）。下同。

2.3 不同金屬離子對冷凍魚糜質(zhì)構(gòu)的影響

如表1所示，金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑對冷凍魚糜的質(zhì)構(gòu)特性有顯著影響（p＜0.05）。檸檬酸鎂、檸檬酸鋅和檸檬酸亞鐵能增加魚糜硬度，相比對照組分別提高了1.81%、8.10%和26.60%。檸檬酸亞鐵能夠顯著改善冷凍魚糜的內(nèi)聚性、回復(fù)性和咀嚼性，相比對照組分別提高了8.89%、31.83%和21.80%，而檸檬酸鎂和檸檬酸鋅并無明顯效果（p＞0.05）。推測金屬離子影響部分質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的原因主要是它可以與蛋白質(zhì)形成交聯(lián)，或通過離子的疏水相互作用改變蛋白質(zhì)的形態(tài)構(gòu)象，使其硬度增強(qiáng)，彈性減弱。

3 結(jié)論

本文通過實驗研究了金屬離子營養(yǎng)強(qiáng)化劑對冷凍魚糜品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，檸檬酸亞鐵能夠顯著提高冷凍魚糜相對磁導(dǎo)率、改善魚糜的水分保留、優(yōu)化魚糜的質(zhì)構(gòu)特性，對冷凍魚糜品質(zhì)具有改良功能。

參考文獻(xiàn)

[1]李復(fù)生，盧勇澤.冷凍魚糜加工工藝研究[J].水產(chǎn)品加工，2006（1）：71-72.

[2]TAN Y Y，JIN Y M，YANG N，et al.Influence of uniform magnetic field on physicochemical properties of freeze-thawed avocado puree[J].RSC Advances，2019，9（68）：39595-39603.

[3]KOBAYASHI A，HORIKAWA M，KIRSCHVINK J L，et al.Magnetic control of heterogeneous ice nucleation with nanophase magnetite： biophysical and agricultural implications[J].Proceedings of the National Academy of"Sciences，2018，115（21）：5383-5388.

[4]郭秀瑾，尹濤，石柳，等.真空斬拌和鈣離子濃度對白鰱魚糜膠凝特性的影響[J].現(xiàn)代食品科技，2019，35（1）：65-71.

[5]馬瑤蘭.真空和鹽離子對鰱魚糜蛋白結(jié)構(gòu)和膠凝特性的影響[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[6]ALIZADEH E，CHAPLEAU N，DE LAMBALLERIE M，et al.Effects of freezing and thawing processes on the quality of Atlantic salmon （Salmo salar） fillets[J].Journal of Food Science，2007，72（5）：279-284.

[7]VEGA-WARNER V，MERKEL R A，SMITH D M.Composition， solubility and gel properties of salt soluble proteins from two bovine muscle types[J].Meat Science，1999，51（3）：197-203.

[8]DALVI-ISFAHAN M，HAMDAMI N，LE-BAIL A.Effect of freezing under electrostatic field on the quality of lamb meat[J].Innovative Food Science amp; Emerging Technologies，2016，37：68-73.

[9]SUZUKI T，TAKEUCHI Y，MASUDA K，et al.Experimental investigation of effectiveness of magnetic field on food freezing process[J].Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers，2011，26（4）：371-386.

基金項目：國家自然科學(xué)基金面上項目（32172353）；江蘇省優(yōu)秀青年基金項目（BK20211582）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目（CX（22）2041）；無錫市科技發(fā)展資金項目（G20223003）。

作者簡介：孟嫚（1985—），女，河北邢臺人，碩士，高級工程師。研究方向：食品檢測、食品安全質(zhì)量管理。

通信作者：楊哪（1982—），男，重慶人，博士，副研究員。研究方向：食品非熱加工。E-mail：yangna@jiangnan.edu.cn。