以鰱魚全魚酶解液制備魚凍的工藝研究

馬樂，周航，任堯，何強

(四川大學 輕紡與食品學院，成都 610065)

鰱魚(Silver carp)，俗稱白鰱、邊魚，具有易繁殖、生長迅速、價格低廉的特點，位列我國產量最大的四大淡水家魚之一。但是由于鰱魚具有土腥味較重、魚肉多刺的特點[1]，其粗加工產品種類較少，市場競爭力不強，因此雖然鰱魚產量逐年提高，但鰱魚養殖的經濟效益不高。“魚凍”是中國傳統食品，具有健身開胃、清涼敗火、消暑祛熱等作用，具有悠久的食用歷史與龐大的市場人群[2]。傳統的魚凍食品主要利用魚皮、魚鰭中的膠原蛋白通過熬煮、冷卻后成型，存在著蛋白質氮基酸組成不完全、凝膠強度差、在室溫下容易融化析水等缺點，限制了其工業化生產開發與市場利用。本試驗以去除內臟的白鰱魚為原料，利用風味蛋白酶酶解處理得到白鰱魚全魚酶解液，并通過配料、混合、調味、滅菌等工藝，生產出一款蛋白質利用率高、營養豐富且凝膠性能好的魚凍產品，大大提高了鰱魚的加工附加值，為鰱魚的綜合利用提供了一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

鮮活鰱魚：市購，去內臟后作為本試驗的原料；試劑、調味品：均為食品級，市購。

1.1.2 儀器與設備

DS-1型電動搗碎機 江蘇省金壇市金城國盛實驗儀器廠；FY50型全自動不銹鋼反壓高溫蒸煮鍋 上海市三申醫療器械有限公司；TA.XT.Plus質構儀 超技儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 鰱魚魚凍工藝流程

1.2.2 鰱魚魚凍的制備

1.2.2.1 預處理

取鮮活鰱魚500 g破肚，除去魚鱗、內臟后，切成小塊。

1.2.2.2 蒸煮

將鰱魚塊搗碎成泥，加3000 g水均質，105 ℃下蒸煮15 min。

1.2.2.3 酶解脫腥

取蒸煮后的魚漿，加入0.5%蔥、姜以達到脫腥目的。調節魚漿pH為7，加入2000 U/g風味蛋白酶，50 ℃，80 r/min攪拌條件下水浴酶解2 h。

1.2.2.4 滅酶、過濾

酶解結束后于100 ℃煮沸5 min，用30目尼龍濾布過濾，即得到水解度為10.23%，蛋白質回收率≥80%，無苦腥味的鰱魚全魚酶解液。

1.2.2.5 溶膠、調味

取酶解液100 mL，加入1.00% κ-卡拉膠，80 ℃水浴磁力攪拌30 min，并加入適量調味品調味。

1.2.2.6 灌裝、滅菌

將攪拌均勻的混合液趁熱灌裝，121 ℃下滅菌15 min，將殺菌后的魚凍于4 ℃冷藏條件下放置24 h，得到成品。

1.2.3 單因素試驗

在酶解液中分別添加1.00%的食品膠，調節pH為7，80 ℃水浴溶膠30 min后在4 ℃冷藏條件下放置24 h成型。設計單因素試驗，分別考察凝膠劑種類(κ-卡拉膠、刺槐豆膠、瓊脂、魔芋膠、黃原膠，添加量為1.00%)、κ-卡拉膠濃度(0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%，1.50%)、溶膠溫度(50，60，70，80，90，100 ℃)、pH(3，4，5，6，7，8，9，10)、KCl濃度(0.01，0.05，0.1，0.2，0.3 mol/L)對魚凍品質、凝膠強度與析水率的影響。

1.2.4 正交試驗

在單因素試驗基礎上，以魚凍凝膠強度為指標，對κ-卡拉膠濃度、溶膠溫度、pH、KCl濃度4個單因素各取3個水平，進行L9(34)正交試驗，并對試驗結果進行方差分析，優化工藝。

1.2.5 分析方法

1.2.5.1 凝膠強度測定

參考Szczeniak A S[3]的方法進行測定。

1.2.5.2 析水率測定

參考朱莉莉[4]的方法進行測定。

1.3 數據統計分析

采用SSPS 22.0統計軟件對實驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 凝膠劑的選擇

傳統的魚凍制品僅僅依靠原料中的膠原蛋白通過熬煮、冷卻后成膠，制得的凝膠產品存在著凝膠強度差、室溫下容易融化析水等問題。同時，鰱魚全魚蛋白酶解液中存在著豐富的蛋白質、多肽和氨基酸，加入凝膠劑不僅可以使魚凍的凝膠效果增強，又能起到穩定蛋白質的作用[5]。κ-卡拉膠、刺槐豆膠、瓊脂、黃原膠、魔芋膠等為食品中常用的凝膠劑，5種凝膠劑的使用效果對照見表1。

表1 凝膠劑篩選表

由表1可知，5種凝膠劑中使用κ-卡拉膠制備的魚凍凝膠效果最好。κ-卡拉膠是一種帶有半酯式硫酸基的陰離子多糖，能夠與酶解液中蛋白質荷電集團發生相互作用，產生強烈的交互作用和乳化穩定作用[6]。因此，形成魚凍的凝膠作用力強，具有較好的持水性能，且形成的魚凍凝膠的彈性和口感好。并且κ-卡拉膠是一種在食品工業中廣泛使用的凝膠劑，價格低廉，使用方便，因此選用κ-卡拉膠作為制備魚凍的凝膠劑。

2.1.2 κ-卡拉膠濃度

添加不同質量濃度κ-卡拉膠制作魚凍，確定最適的κ-卡拉膠加入量。不同κ-卡拉膠濃度對鰱魚凍凝膠強度與析水率的影響見圖1。

圖1 κ-卡拉膠濃度對鰱魚凍凝膠強度和析水率的影響

由圖1可知，凝膠強度隨κ-卡拉膠濃度的增加而增大，析水率隨κ-卡拉膠濃度的增加而降低。這是由于κ-卡拉膠分子數隨其添加量的增加而增加，分子數的增加使得分子間的交聯效果增強，使魚凍的凝膠強度提高，析水率降低。但當κ-卡拉膠添加量>1.00%后，魚凍凝膠的析水率改善不大。且κ-卡拉膠添加量過高會造成膠體強度太大，導致魚凍口感發脆、咀嚼性下降、膠味明顯。因此κ-卡拉膠的添加量為1.00%較好。

2.1.3 溶膠溫度對魚凍品質的影響

不同溶膠溫度對鰱魚凍凝膠強度與析水率的影響見圖2。

圖2 溶膠溫度對鰱魚凍凝膠強度和析水率的影響

由圖2可知，在溶膠溫度為80 ℃下制備的魚凍，其凝膠強度最高，析水率最低。繼續升高溶膠溫度，魚凍的凝膠強度反而下降，析水率升高。推斷原因，這種現象可能是由于κ-卡拉膠在不同溶膠溫度下的溶解度及熱穩定性差異而造成的。在低溫50 ℃溶膠時，κ-卡拉膠分子僅吸水溶脹，其內部分子并沒有完全呈卷曲狀結構[7]。因此，在低溫形成凝膠的過程中，形成的雙螺旋結構較少，魚凍凝膠強度較低，析水率較高。隨著溶膠溫度逐漸上升到80 ℃，κ-卡拉膠分子逐漸形成卷曲狀結構，在隨后低溫形成凝膠的過程中，κ-卡拉膠分子從無規線團結構向螺旋結構轉變，并通過螺旋結構發生聚集形成物理交聯，最終形成宏觀三維網絡結構，此時魚凍的凝膠強度較高且析水率較低。當溶膠溫度超過80 ℃時，魚凍凝膠品質下降，這是由于溶膠溫度過高，κ-卡拉膠的熱穩定性變差，導致分子的卷曲狀結構有所破壞。因此，溶膠溫度選用80 ℃較佳。

2.1.4 pH對魚凍品質的影響

蛋白質分子是典型的兩性分子，其溶液受pH的影響顯著，pH可改變蛋白質氨基酸側鏈電荷分布，從而改變了κ-卡拉膠與魚蛋白酶解液之間的靜電相互作用，導致魚凍的凝膠強度與析水率發生改變[8]。

圖3 pH對鰱魚凍凝膠強度和析水率的影響

由圖3可知，當pH在3～6時，由于環境pH低于酶解液的等電點(6.32)，酶解液蛋白質大分子帶正電荷，與帶負電荷的κ-卡拉膠分子發生強烈反應，同時，由于在酸性環境下，κ-卡拉膠容易發生酸性水解，在這兩個因素的作用下，魚凍的凝膠強度表現為隨著pH的增大而增大，析水率降低。而后隨著pH的升高，超過酶解液等電點(6.32)，魚凍的凝膠強度發生大幅度的下降，析水率上升。當pH在7～8時，魚凍的凝膠強度又有了小幅增強，主要是因為κ-卡拉膠在該pH范圍內結構較為穩定，并且適當濃度的OH-可將3,6-脫水氧橋結構引入κ-卡拉膠大分子，使得其扭結消除，分子鏈伸直，形成雙螺旋結構[9]，從而使魚凍凝膠強度增強，析水率降低。當pH繼續增大，體系帶負電，κ-卡拉膠與酶解液之間的作用力減弱，魚凍的凝膠強度進一步下降，析水率升高。綜合考慮，pH范圍控制在7～8較好。

2.1.5 KCl用量對魚凍品質的影響

試驗表明：鉀離子是調節凝膠作用所必需的金屬離子。KCl濃度對魚凍凝膠強度與析水率的影響見圖4。

圖4 KCl對鰱魚凍凝膠強度和析水率的影響

由圖4可知，KCl在較低濃度(0.01 mol/L)時即可使魚凍凝膠強度明顯提高，析水率降低。當KCl濃度升高到0.1 mol/L時，魚凍的凝膠強度最大，析水率最低。但當KCl濃度繼續增加，魚凍的凝膠強度出現大幅度的降低，同時魚凍析水現象嚴重。這是因為一定量的KCl有促凝膠化現象，而過量的K+的存在會因為中和膠體中的負電荷，而導致介質析出，析水率增大，表現出加速凝膠的老化過程[10]。在試驗中發現，KCl用量為0.05 mol/L時，形成的魚凍具有較好的綜合感官特性，因此綜合考慮各項指標，確定KCl的適宜用量為0.05 mol/L。

2.2 正交試驗

由之前的單因素試驗結果可知，魚凍的凝膠強度與析水率之間呈現明顯的負相關關系，即在一定范圍內，形成魚凍的凝膠強度越高，其析水率越低，魚凍品質越好，因此在正交試驗部分選取凝膠強度作為優化指標。正交試驗結果見表2，各因素對魚凍凝膠強度的影響程度表現為A>D>C>B，即κ-卡拉膠濃度對魚凍凝膠強度影響最大，其次是KCl濃度，pH和溶膠溫度的影響相對較小。以鰱魚全魚酶解液制備魚凍的優化工藝組合為A3B1C2D3，即κ-卡拉膠濃度1.25%、溶膠溫度75 ℃，pH 7.0，KCl濃度0.075 mol/L，在該條件下進行驗證試驗，制得的魚凍的凝膠強度為524.5 g，析水率為2.08%。

表2 L9(34)正交試驗結果

續 表

由表3可知，κ-卡拉膠濃度、溶膠溫度、pH和KCl濃度4個因素不同水平無顯著差異。κ-卡拉膠濃度對魚凍凝膠強度的影響相對顯著，說明這4個因素中，κ-卡拉膠濃度需要特別注意。

表3 正交試驗方差分析

3 結論

本文以去除內臟的白鰱魚為原料，利用風味蛋白酶酶解處理得到鰱魚全魚酶解液制備魚凍產品。試驗結果表明：在pH 7環境下，在鰱魚全魚酶解液中添加1.25% κ-卡拉膠，0.075 mol/L的KCl，75 ℃水浴溶膠30 min，形成的魚凍產品凝膠強度為524.5 g，析水率為2.08%。針對性地解決了傳統魚凍產品凝膠強度差、室溫下易融化析水等關鍵品質問題。該產品的研究在鰱魚的綜合加工利用領域提供了重要途徑。

[1]楊京梅.大宗淡水魚原料特性研究[D].無錫:江南大學,2011.

[2]錢國宏.夏季吃“魚凍”[J].農產品加工,2012(5):31.

[3]Szczeniak A S.Objective measurements of food texture[J].Food Science,1963,28:420-441.

[4]朱莉莉.羊棲菜保健果凍和復合蔬菜汁的研究[D].西安:陜西科技大學,2012.

[5]韓翠萍,程建軍,熊詩婷.乳清濃縮蛋白強化果凍的研制[J].食品工業,2008(1):56-57.

[6]劉芳,沈光林,彭志英.卡拉膠的交互作用特性及其在食品工業中的應用[J].冷飲與速凍食品工業,2000,6(4):31-33.

[7]蔣新建,管洪磊,朱莉偉，等.功能性多糖膠開發與應用[M].北京:中國輕工業出版社,2013:38-40.

[8]胡穎娜.酪蛋白與卡拉膠凝膠作用機理的研究[D].天津:天津科技大學,2015.

[9]湯毅珊,趙謀明,黎星尉,等.卡拉膠流變性能的研究[J].廣州食品工業科技,1994(4):34-38.

[10]魏玉.k-卡拉膠的凝膠化作用及其與魔芋膠協同作用特性研究[D].長沙:中南林業科技大學,2010.