海洋多糖對鱈魚糜凝膠特性影響研究

摘要：海洋多糖是魚糜制品加工過程中常用的添加劑。然而，海洋多糖對鱈魚糜凝膠特性的影響尚未見報道，海洋多糖的水平可能是影響鱈魚糜品質的關鍵因素。因此，文章以阿拉斯加狹鱈魚為研究對象，探討了不同添加量的海藻酸鈉、卡拉膠、殼寡糖、殼聚糖和巖藻多糖5種海洋多糖對鱈魚糜凝膠特性的影響。單因素試驗以凝膠強度、持水性、蒸煮損失率、質地剖面分析參數(shù)和白度等為指標，分析得出，添加1.5%海藻酸鈉、1%卡拉膠、0.5%殼聚糖時，能有效提高鱈魚糜的凝膠強度和持水性，降低蒸煮損失率。最后，以殼聚糖添加量、卡拉膠添加量和海藻酸鈉添加量為響應面因素，以魚糜的凝膠強度和持水性為響應值，應用響應面法開發(fā)鱈魚糜制品復合型凝膠增強劑。結果表明，在鱈魚糜中添加0.3%殼聚糖、1.5%卡拉膠、2%海藻酸鈉時有利于改善鱈魚糜的凝膠品質。該研究開發(fā)了鱈魚糜制品復合型凝膠增強劑，可為魚糜的品質控制提供理論參考，并為海洋多糖復配在水產(chǎn)品中的研究提供方法與思路。

關鍵詞：海洋多糖；鱈魚糜；凝膠特性；響應面

中圖分類號：TS254.1""""""文獻標志碼：A"""""文章編號：1000-9973（2025）02-0051-07

Study on Effect of Marine Polysaccharides on Gel Properties of Cod Surimi

WANG De-fa¹， ZHONG Yi²， XU Yuan-kai¹， CHEN Li^3*

（1.College of Ocean Food and Biological Engineering， Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005，

China; 2.School of Marine Science and Fisheries， Jiangsu Ocean University，

Lianyungang 222005， China; 3.Institute of Marine Resources Development，

Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005， China）

Abstract： Marine polysaccharides are commonly used additives during the processing of surimi products. However， the effects of marine polysaccharides on the gel properties of cod surimi have not been reported， and the level of marine polysaccharides may be a key factor affecting the quality of cod surimi. Therefore， in this paper， with Alaska pollock as the research object， the effects of five marine polysaccharides， namely sodium alginate， carrageenan， chitooligosaccharide， chitosan and fucoidan， at different addition amount on the gel properties of cod surimi are investigated. In single factor test， with gel strength， water holding capacity， cooking loss rate， texture profile analysis parameters and whiteness as the indexes， it is concluded that when 1.5% sodium alginate， 1% carrageenan and 0.5% chitosan are added， the gel strength and water holding capacity of cod surimi could be effectively improved， and the cooking loss rate could be reduced. Finally， with chitosan addition amount， carrageenan addition amount and sodium alginate addition amount as the response surface factors， and gel strength and water ""holding capacity of surimi as the response values， response surface method is used to develop a composite gel enhancer for cod surimi products. The results show that adding 0.3% chitosan， 1.5% carrageenan and 2% sodium alginate into cod surimi could improve the gel quality of cod surimi. In this study， the composite gel enhancer for cod surimi products is developed， which can provide theoretical references for the quality

control of surimi， and provide methods and ideas for the research on marine polysaccharides compounding in aquatic products.

Key words： marine polysaccharide; cod surimi; gel properties; response surface

鱈魚是一種優(yōu)質深海魚類，主要產(chǎn)于北歐未受污染的深水海域，主要品種為狹鱈，通常用于生產(chǎn)冷凍鱈魚片、鱈魚塊和其他魚糜制品^[1]。狹鱈是鱈形目鱈科的重要魚種，屬于冷水性中上層魚類，廣泛分布于太平洋北部。其肉質細嫩，蛋白質含量高，含油量低，富含DHA、EPA等不飽和脂肪酸，汞等有害重金屬含量低，適合大規(guī)模加工。狹鱈魚的重要用途之一是制作魚糜制品，美、日等傳統(tǒng)漁業(yè)強國在狹鱈魚加工技術方面走在世界前列^[2]。然而，因為魚糜制品含有豐富的蛋白質、脂類和其他成分，且水分含量較高，所以在加工和儲存過程中容易發(fā)生腐敗變質。酶促反應、脂質氧化、冷凍過程中蛋白質變性、微生物的生長繁殖是造成魚糜產(chǎn)品品質劣變的主要原因^[3]。因此，在魚糜制品加工過程中，常添加商用抗氧化劑、防凍劑、保水劑，如蔗糖、復合磷酸鹽、雙乙酸鈉、山梨糖醇等。上述物質的添加一方面會引入不適宜的異味或導致產(chǎn)品的熱量升高；另一方面，使用大量化學添加劑也會引起食品安全性問題而使產(chǎn)品的市場受限。

海洋多糖是從海洋生物中提取的一種天然高分子化合物，已在食品、藥品、化妝品等領域得到廣泛應用。在食品加工中常被用作食品添加劑，能夠改善食品的品質，延長食品的保質期。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的海洋多糖種類眾多，包括殼聚糖、卡拉膠或褐藻多糖等。海洋多糖具有多種生物活性，例如保水性、增稠性、凝膠化、抗氧化、抗菌等作用。

近年來，越來越多的研究表明^[4]，海洋多糖對鱈魚糜類制品的品質和保質期具有重要的影響。張花^[5]將卡拉膠添加到高溫（105 ℃）殺菌后的鱈魚魚糜中，發(fā)現(xiàn)添加卡拉膠可顯著改善鱈魚魚糜的凝膠特性。Hunt等^[6]將卡拉膠和鹽按比例混合添加到阿拉斯加狹鱈魚魚糜中，發(fā)現(xiàn)鹽和卡拉膠結合使用可提高凝膠強度。Cardoso等^[7]分析了5種原料對鱈魚香腸化學成分、pH值、色澤、質地和感官特性的影響，發(fā)現(xiàn)卡拉膠的添加使產(chǎn)品更紅、更硬、更具彈性。海洋多糖能夠與魚肉中的蛋白質和脂肪形成復合物，從而增強魚肉的穩(wěn)定性和保水性，防止魚肉脫水和腐敗。韓冰等^[8]研究發(fā)現(xiàn)添加4%的海藻酸鈉能顯著提高反復凍融3次后草魚魚丸的持水性，達到86.27%。蘇趙等^[9]研究發(fā)現(xiàn)，海藻糖對草魚魚糜冷凍品質有著積極影響。王文勇等^[10]研究了輔料添加對羅非魚糕凝膠特性的影響，發(fā)現(xiàn)卡拉膠能促進魚糜凝膠網(wǎng)絡的形成，從而提升它的凝膠強度和持水性。葉川^[11]研究了角叉菜膠對低鹽白鰱魚凝膠特性的影響，發(fā)現(xiàn)添加角叉菜膠和鹽可增強魚糜的凝膠強度和保水能力。海洋多糖能很好地改善鰱魚、草魚、羅非魚等淡水魚魚糜的凝膠特性、抗凍性等品質，而目前海洋多糖用于鱈魚等海洋魚類加工及品質改良的研究極少。因此，研究海洋多糖對鱈魚糜品質的影響，有助于進一步發(fā)掘海洋多糖在食品工業(yè)中的應用潛力，拓展其應用范圍。同時因海洋多糖的多羥基、抗菌等特性，其可以開發(fā)作為化學防腐劑、抗凍劑等食品添加劑的替代品，從而減少化學添加劑用量，為海洋高端冷凍食品綠色加工和食品安全提供基礎。此外，海洋多糖還能夠抑制魚肉中的氧化反應和微生物生長，從而延長魚糜類制品的保質期。因此，將海洋多糖應用于魚糜類制品的加工中，有望提高魚糜類制品的品質和延長其保質期，進而滿足人們對高品質、安全、健康食品的需求。

1"材料和方法

1.1"材料

冷凍狹鱈魚片：連云港中潤佳食品有限公司。

1.2"試劑

氯化鈉：國藥集團化學試劑有限公司；海藻酸鈉、卡拉膠、殼寡糖、殼聚糖、巖藻多糖：上海麥克林生化科技有限公司。

1.3"儀器與設備

FP3010斬拌機"意大利Braun國際集團（中國）有限公司；3 L臥式手動型灌腸機"浙江哈瑞工貿有限公司；HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋"常州國華電器有限公司；TG16.5高速離心機"上海盧湘儀離心機儀器有限公司；TMS-Pro質構儀"美國FTC公司；WSC-2S測色色差計"上海儀電物理光學儀器有限公司。

1.4"方法

1.4.1"鱈魚糜凝膠的制備

參考Zhao等^[12]的方法并作修改。將冷凍狹鱈魚片從-18 ℃冰箱中取出置于4 ℃冷藏冰柜中解凍過夜，稱取300 g狹鱈魚片在斬拌機中預斬3 min后，加入3%（以魚肉質量計，下同）的NaCl鹽斬2 min，以充分溶出魚肉中的鹽溶性蛋白質，再分別按照0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的質量比，將海藻酸鈉、卡拉膠、殼寡糖、殼聚糖、巖藻多糖5種不同海洋多糖添加到魚糜中擂潰5 min（斬拌過程中將溫度控制在10 ℃以下），然后通過灌腸機將均勻斬拌的魚糜裝入直徑約為30 mm的塑料腸衣中，并用棉線封口。熟化過程采用兩段式水浴加熱（40 ℃，40 min；90 ℃，20 min）。加熱后的魚糜凝膠在冰水中迅速冷卻至室溫，然后在4 ℃冰箱中保存過夜，以備后續(xù)試驗用。測定鱈魚糜凝膠的理化性質和結構，得到對魚糜凝膠性質和結構最佳的海洋多糖種類。對照樣品為未添加海洋多糖的魚糜凝膠。

1.4.2"凝膠強度的測定

按照汲晨洋^[13]的方法，將魚糜凝膠樣品切成高度為25 mm的圓柱體，然后在室溫下平衡30 min，然后使用TMS-Pro質構儀測定樣品的凝膠強度，探頭型號為P/0.5。設置參數(shù)：觸發(fā)力為5.0 g；試驗測試速度為60 mm/min；穿刺距離為15 mm；回程距離為30 mm。每組測量3個平行樣，取平均值。凝膠強度按公式（1）計算：

凝膠強度（gf·mm）=破斷強度（gf）×破斷距離（mm）。（1）

1.4.3"持水性（WHC）的測定

持水性的測定采用離心法，該方法基于Liang等^[14]的方法并稍作修改。準確稱取約5 g魚糜凝膠樣品，質量記為W₁。將樣品包裹在兩張濾紙之間，置于50 mL離心管中，在4 ℃下以10 000 r/min離心10 min。離心后，用濾紙吸干并稱重，質量記為W₂。每組測量3個平行樣，取平均值。持水性（WHC）按公式（2）計算：

WHC（%）=W₂W₁×100%。 （2）

1.4.4"蒸煮損失率（CL）的測定

參照鄭趙敏等^[15]的方法并略作修改。將魚糜凝膠樣品切成高度為25 mm的圓柱體，稱重，記為G₁。將樣品置于蒸煮袋中，密封后在90 ℃恒溫水浴鍋中蒸煮30 min。蒸煮結束后，用濾紙吸干樣品表面的水分，冷卻至室溫，再次稱重，記為G₂。每組測量3個平行樣，取平均值。蒸煮損失率（CL）按公式（3）計算：

CL（%）=G₁-G₂G₁×100%。（3）

1.4.5"質地剖面分析（TPA）參數(shù)的測定^[14]

采用與1.4.2相同的處理方法測定魚糜凝膠樣品的質構特性。選取硬度、彈性、內聚性、膠著性和咀嚼性作為TPA參數(shù)。每組測量3個平行樣，取平均值。

1.4.6"白度（W）的測定

按照鄧海萍等^[16]的方法，使用WSC-2S測色色差計測定樣品的色度。每組測量3個平行樣，取平均值。其中，L^*表示樣品的亮度；a^*正值表示樣品偏紅，負值表示樣品偏綠；b^*正值表示樣品偏黃，負值表示樣品偏藍。白度值W按公式（4）計算：

W＝100-"（100-L^*）²+ a^*2+ b^*2。（4）

1.4.7"響應面優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎上，綜合考慮5種海洋多糖對鱈魚糜凝膠特性的影響，通過響應面分析對復合型凝膠增強劑的配方進行優(yōu)化，以獲得最佳配比。將殼聚糖添加量（A）、卡拉膠添加量（B）和海藻酸鈉添加量（C）作為響應面因素，以魚糜凝膠強度（Y₁）和持水性（Y₂）作為響應值進行響應面試驗。采用Box-Behnken設計，試驗因素水平見表1。

1.5"數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗重復3次。試驗數(shù)據(jù)由WPS Office、IBM SPSS Statistics 26、Design-Expert 13軟件進行分析和處理。制圖使用GraphPad Prism 8和Origin 2021。數(shù)據(jù)結果均以平均值±標準差表示，Plt;0.05表示在統(tǒng)計學上差異顯著。

2"結果與分析

2.1"單因素試驗結果

2.1.1"5種海洋多糖對鱈魚糜凝膠強度的影響

在鱈魚糜中分別加入0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%質量比的海藻酸鈉、卡拉膠、殼寡糖、殼聚糖、巖藻多糖，其對鱈魚糜凝膠強度的影響見圖1。

由圖1可知，添加5種多糖后，鱈魚糜凝膠的凝膠強度出現(xiàn)顯著變化，其中海藻酸鈉和巖藻多糖的凝膠強度均隨著添加量的增加而逐漸降低，而卡拉膠、殼聚糖和殼寡糖的凝膠強度均隨著添加量的增加而升高，尤其是添加卡拉膠后，其凝膠強度顯著增強。隨著多糖添加量的增加，鱈魚糜凝膠的凝膠強度呈先升高后降低的趨勢。與空白組相比，添加卡拉膠的鱈魚糜的凝膠強度顯著高于殼聚糖和殼寡糖（Plt;0.05），在1%時達到最大值，其次是殼聚糖，最低為殼寡糖。Zhang等^[17]研究表明，當多糖濃度較高時，可能會出現(xiàn)熱力學上的不相容性，與魚糜凝膠中的蛋白質發(fā)生相分離，分為多糖相和蛋白質相，最終導致魚糜凝膠的斷裂距離減小。海藻酸鈉和巖藻多糖與肌纖蛋白形成的復合凝膠的凝膠強度明顯低于空白組，可能是由于添加的海藻酸鈉和巖藻多糖與肌纖蛋白發(fā)生化學反應，引起蛋白內部結構改變，蛋白間相互作用減弱。在5種多糖中，添加卡拉膠的鱈魚糜凝膠強度最大，這與質構的試驗結果一致。

2.1.2"5種海洋多糖對鱈魚糜凝膠持水性的影響

在鱈魚糜中分別加入0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%質量比的海藻酸鈉、卡拉膠、殼寡糖、殼聚糖、巖藻多糖，其對鱈魚糜凝膠持水性的影響見圖2。

由圖2可知，添加不同海洋多糖的鱈魚糜凝膠的持水性變化趨勢不同。與空白組相比，添加0.5%～1.5%的巖藻多糖、卡拉膠和海藻酸鈉可顯著提高鱈魚糜凝膠的持水性（Plt;0.05）。隨著多糖添加量的增加，鱈魚糜凝膠的持水性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當添加量為1.5%時，持水性達到最大值?？ɡz是一種親水性膠體，分子結構中含有許多親水基團，可以與水結合，聚集到魚糜凝膠網(wǎng)絡結構中，魚糜凝膠網(wǎng)絡結構對水分的保持與魚糜凝膠的強度呈正相關^[18]。對于添加了殼聚糖的鱈魚糜凝膠，隨著殼聚糖添加量的增加，鱈魚糜凝膠的持水性增加速度呈現(xiàn)先增大后平緩的趨勢，殼聚糖添加量為0.5%時持水性達到最高，殼聚糖添加量超過0.5%后，鱈魚糜凝膠的持水性增加不顯著。

2.1.3"5種海洋多糖對鱈魚糜凝膠蒸煮損失率的影響

在鱈魚糜中分別加入0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%質量比的海藻酸鈉、卡拉膠、殼寡糖、殼聚糖、巖藻多糖，其對鱈魚糜凝膠蒸煮損失率的影響見圖3。

由圖3可知，添加不同海洋多糖的鱈魚糜凝膠蒸煮損失率均隨著添加量的增加而顯著降低。對于添加海藻酸鈉的鱈魚糜凝膠來說，隨著海藻酸鈉添加量的增加，鱈魚糜凝膠蒸煮損失率的降低速率呈先增大后平緩的趨勢，且在添加量為0.5%時蒸煮損失率達到最低，當海藻酸鈉添加量超過0.5%后，鱈魚糜凝膠的蒸煮損失率降低不顯著，與持水性的研究結果一致。

2.1.4"5種海洋多糖對鱈魚糜凝膠質地剖面分析參數(shù)的影響

在鱈魚糜中分別加入0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%質量比的海藻酸鈉、卡拉膠、殼寡糖、殼聚糖、巖藻多糖，其對鱈魚糜凝膠質地剖面分析參數(shù)的影響見表2。

由表2可知，5種海洋多糖的添加都影響鱈魚糜凝膠的質構特性，而內聚性沒有顯著變化。與未添加海洋多糖的空白組相比，添加海藻酸鈉與巖藻多糖并沒有改善魚糜的硬度和咀嚼性，而添加卡拉膠能明顯提高魚糜凝膠的硬度（Plt;0.05），說明卡拉膠的添加量增加了魚糜發(fā)生形變時產(chǎn)生的應力^[16]，使魚糜凝膠結構保持緊密連接，改善了鱈魚糜凝膠的口感，而海洋多糖添加量≥1%時明顯改善了鱈魚糜凝膠的質構特性。添加卡拉膠對改善鱈魚糜凝膠的硬度和咀嚼性效果最好。

2.1.5"5種海洋多糖對鱈魚糜凝膠白度的影響

在鱈魚糜中分別加入0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%質量比的海藻酸鈉、卡拉膠、殼寡糖、殼聚糖、巖藻多糖，其對鱈魚糜凝膠白度的影響見表3。

由表3可知，未添加海洋多糖的鱈魚糜白度為62.35±1.56，添加了海洋多糖的鱈魚糜白度都有所提升，5種海洋多糖對鱈魚糜白度的影響從高到低為海藻酸鈉添加量gt;卡拉膠添加量gt;巖藻多糖添加量gt;殼聚糖添加量gt;殼寡糖添加量。鱈魚糜的白度隨著5種海洋多糖添加量的增加均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，與空白組樣品相比，當添加不同量的海藻酸鈉、巖藻多糖和殼聚糖時，白度明顯提高，這可能是因為海洋多糖極易填充于魚糜凝膠的空隙中，使光線在通過凝膠結構時發(fā)生折射，進而影響鱈魚糜的白度^[19]。在添加量相同的組間，卡拉膠的白度比其他4種多糖高，這可能是因為添加卡拉膠后凝膠強度更好，網(wǎng)絡結構更致密，造成光散射增加，所以白度更大^[20]。

海藻酸鈉添加量為1%時，白度最高，達到70.92±2.56；卡拉膠添加量為1%時，白度最高，達到68.90±2.30；巖藻多糖添加量為0.5%時，白度最高，達到68.71±1.39；殼聚糖添加量為1.5%時，白度最高，達到65.80±1.43；殼寡糖添加量為0.5%時，白度最高，達到64.65±0.34。但卡拉膠與殼寡糖過量添加反而使鱈魚糜的白度降低，其中卡拉膠添加量為2.5%時，白度為61.63±2.23；殼寡糖添加量小于2%時白度呈下降趨勢，殼寡糖添加量為2%時，白度為61.19±0.88，殼寡糖添加量為2.5%時，白度僅為60.85±0.71。

2.2"響應面法優(yōu)化試驗設計及結果分析

采用Design-Expert 13軟件對表4中數(shù)據(jù)進行回歸分析，其中凝膠強度和持水性分別用Y₁和Y₂表示，殼聚糖、卡拉膠和海藻酸鈉的添加量分別用A、B、C表示，得到3種多糖添加量的實際值分別對Y₁和Y₂的二次回歸方程：

Y₁=+5 299.89+75.05A+702.30B-512.40C-224.84AB-344.53AC-109.66BC-761.47A²+96.04B²+241.53C²。

Y₂=+85.73+1.10A-0.042 5B+2.06C-0.352 5AB-0.752 5AC+0.082 5BC-0.217 3A²+0.047 7B²+0.167 8C²。

該模型的方差分析結果見表5。

由表5可知，凝膠強度模型極顯著（Plt;0.01），持水性模型顯著（Plt;0.05），失擬項不顯著（Pgt;0.05），說明模型建立成功，可用該模型對真實情況進行預測。且R²分別為94.51%、85.35%，表明該模型與實際情況的擬合度較好，所選因素能顯著影響鱈魚糜的凝膠強度和持水性，故該模型對鱈魚糜的優(yōu)化較合理。另外，A、B、C的線性效應和曲面效應極顯著。通過回歸模型得到響應曲面圖和等高線圖，見圖4。

由圖4可知，兩個因素在對應的試驗區(qū)間都有極大的反應，且兩者間的相互作用與變異數(shù)分析的結果基本吻合。通過分析各響應因素之間的交互效應對鱈魚糜品質的影響，得到了相應的響應面圖和等高線圖，并結合軟件計算回歸模型，可以預測出當殼聚糖添加量（A）為0.3%，卡拉膠添加量（B）為1.5%，海藻酸鈉添加量（C）為2%時，鱈魚糜的持水性為88.03%。

3"結論

以阿拉斯加狹鱈魚為原料，通過凝膠強度、持水性、蒸煮損失率、質地剖面分析參數(shù)和白度這5個指標研究了海藻酸鈉、卡拉膠、殼寡糖、殼聚糖和巖藻多糖5種海洋多糖對冷凍鱈魚糜品質的影響，得出3種海洋多糖的最佳復配比為殼聚糖添加量0.3%、卡拉膠添加量1.5%、海藻酸鈉添加量2%。該配比提高了海洋多糖類復配保水劑鱈魚糜的凝膠性能，該研究結果可為提高海洋多糖在食品加工領域中的應用潛力以及為開發(fā)綠色安全的魚糜品質控制添加劑提供基礎。

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