可得然膠對高溫殺菌魚糜凝膠特性的影響

韓靜文姜啟興許艷順于沛沛夏文水

(1. 江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2. 江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122；3. 江蘇省食品安全與質量控制協同創新中心，江蘇 無錫 214122)

魚糜制品是以新鮮魚肉或者冷凍魚糜為原料，加入食鹽和其他配料，經過斬拌、擂潰、加熱成型等工藝流程制成的一種凝膠態食品[1]。它是中國重要的水產加工產品之一，因其高蛋白質、低脂肪，開袋即食，在全世界范圍內深受消費者歡迎[2]。傳統的魚糜制品主要以海洋魚類為原料，但近年來，淡水魚產量迅速增長，且價格相對低廉，在水產加工行業具有良好的發展前景。目前，市場上銷售的魚糜制品以冷藏或凍藏的方式為主，存在貨架期短、運輸和貯藏成本高等問題。魚糜制品經過高溫滅菌(121.1 ℃)處理后可達到商業無菌，實現常溫流通和銷售[3]。但是高強度的熱處理(≥100 ℃)會導致魚糜制品蛋白質的三、四級結構遭到破壞，蛋白質因共價結合而發生聚集現象，網狀骨架結構變得脆弱，孔隙變大，從而使凝膠強度、硬度等質構指標顯著下降[4]。尤其是對淡水魚糜而言，產品凝膠性能本身就比海水魚糜的差，因此，如何提高高溫殺菌的淡水魚糜制品的凝膠性能成為了近年來的研究熱點。

可得然膠是一種新型的具有獨特性質的微生物胞外多糖，由葡萄糖單體通過線性β-(1,3)糖苷鍵鏈接而成，具有高穩定性和水不溶性的特點。可得然膠能夠根據不同的熱處理條件形成質地不同、物理性穩定和持水性的凝膠[5]。在55～80 ℃加熱處理時，可得然膠的中性水溶液可形成熱可逆凝膠；當加熱溫度高于80 ℃時，可形成高強度熱不可逆凝膠，因此在食品加工行業具有廣泛和不可替代的應用價值[6-7]。劉文娟等[8]發現一定量的可得然膠能夠顯著改善帶魚肌肉蛋白凝膠的質構特性，使得微觀結構變得更加致密均勻。李丹辰等[9]發現在冷凍魚漿中添加0.6%可得然膠可以顯著提高魚丸品質，提高魚丸的亮度、持水性能和凝膠特性。馬瑤蘭等[10]研究發現，在3種不同加熱模式下，可得然膠的添加可以改善經過高溫處理的白鰱魚糜的質構特性，其影響主要與凝膠骨架結構的轉變以及親水膠體-魚糜蛋白弱鍵相互作用有關。

但是，目前關于可得然膠在高溫殺菌魚糜中的應用研究主要是圍繞改善魚糜質構特性展開的[8-10]，而關于其改善的作用機制尚未見報道。本研究擬以冷凍白鰱魚糜為原料，在研究可得然膠對高溫殺菌魚糜制品凝膠特性影響的同時，通過對魚糜凝膠儲能模量G′分析，并結合SDS-PAGE電泳及TCA溶解肽分析，對其改善魚糜凝膠品質的機理進行深入探討，以便更好地設計配方方案，為提高高溫殺菌魚糜凝膠制品的品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

冷凍白鰱魚糜：AAA級，水分含量(77.0±0.5)%，pH 6.8～7.4，白度50～53，凝膠強度400～550 g·cm，湖北省洪湖市井力水產食品有限公司，-18 ℃凍藏備用；

食鹽：無錫市歐尚超市；

可得然膠：江蘇一鳴生物股份有限公司；

其它試劑：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

料理機：JYL-D020型，九陽股份有限公司；

真空料理機：MSM-898型，中山美仕美電器有限公司；

恒溫水浴鍋：DK-8AXX型，上海森信實驗儀器有限公司；

雙罐式全自動殺菌鍋：700*800型，溫州市龍強輕工機械有限公司；

物性分析儀：TA.XT2i型，英國Stab. Micro Systems公司；

高精度分光測色儀：UltraScan Pro1166型，美國Hunterlab公司；

流變儀：DHR-3型，美國TA公司。

1.2 方法

1.2.1 魚糜凝膠的制備 將冷凍魚糜在4 ℃條件下解凍24 h，切成小塊(2 cm×2 cm×2 cm)，置于料理機中斬拌4 min。加入添加量為總質量2.5%的食鹽，斬拌5 min。添加可得然膠(0，2，4，6，8，10 g/kg)，繼續斬拌5 min。在斬拌過程中不斷加入冰水，使得最終水分含量控制在(78.0±0.5)%。斬拌好的魚糜復合溶膠放入真空攪拌機中邊攪拌邊真空脫氣，真空度≥0.08 MPa，脫氣時間2 min。

(1) 取部分魚糜復合溶膠在4 ℃下冷藏，用來測定動態流變性質。

(2) 另一部分脫氣后的魚糜灌入直徑為25 mm的塑料腸衣中，打卡封口。先采用兩段式加熱法將其凝膠化，40 ℃水浴加熱30 min后90 ℃水浴加熱30 min，最后120 ℃下高壓殺菌10 min。高溫殺菌完成后，迅速用冰水冷卻，放于4 ℃ 備用待測。

1.2.2 動態流變性質的測定 采用DHR-3型應力控制流變儀進行測定[11]。將制備好的添加物-魚糜復合溶膠置于流變儀的平臺上，使用直徑40 mm的平行板壓制，狹縫設為1 mm，用二甲基硅油進行密封，以防止水分揮發。在線性黏彈區的范圍內，進行動態溫度掃描。升溫速率5.0 ℃/min，升溫掃描范圍5～120 ℃，應變1%，頻率1 Hz，測定儲能模量G′的變化曲線。

1.2.3 凝膠強度的測定 采用TA.XT Plus型物性分析儀進行測定，將制備好的魚糜凝膠樣品切成2.0 cm長的圓柱體，在室溫(25 ℃)下平衡2 h，每組樣品重復6次。采用直徑為5.0 mm的P/5s球形探頭穿刺樣品，并記錄破斷強度(g)和破斷力(mm)，兩者乘積表示為凝膠強度(g·cm)。測試參數：測前、測中和測后速度均為1 mm/s，壓縮比50%，觸發力5.0 g。

1.2.4 TPA的測定 采用TA.XT Plus型物性分析儀進行測定，將制備好的魚糜凝膠樣品切成2.0 cm長的圓柱體，在室溫(25 ℃)下平衡2 h，每組樣品重復6次。TPA模式下，選取P/36R圓柱形探頭，測前、測中和測后速度均為1 mm/s，壓縮比50%。

1.2.5 白度的測定 采用UltraScan Pro1166型高精度分光測色儀進行測定，將制備好的魚糜凝膠樣品切成5 mm厚的圓柱體，裝入自封袋中，測定樣品的L*、a*、b*值。按式(1)計算白度值(W)。

(1)

式中：

W——白度值；

L*——亮度；

a*——紅度(+a*表示樣品偏紅，-a*表示樣品偏綠)；

b*——黃度(+b*表示樣品偏黃，-b*表示樣品偏藍)。

1.2.6 持水性的測定 取10 g左右制備好的魚糜樣品至50 mL 離心管中，準確稱重為W1，將離心管置于冷凍離心機中10 000×g離心10 min。取出后將離心管倒置棄去水溶液，用濾紙將殘余水分吸干，準確稱重，記為W2。離心管重為W0。按式(2)計算持水性。

WHC=(W2-W0)/(W1-W0)×100%，

(2)

式中：

WHC——持水性，%；

W0——離心管質量，g；

W1——離心管和魚糜樣品質量，g；

W2——離心后的離心管和魚糜樣品質量，g。

1.2.7 TCA-可溶性肽含量的測定 取2 g左右制備好的魚糜樣品至18 mL提前預冷的5% TCA溶液中，均質，置于冷凍離心機中10 000×g離心15 min。根據lowry法[12]測定上清液中的TCA可溶性肽含量，結果用μmol酪氨酸/g樣品表示。

1.2.8 SDS-PAGE凝膠電泳 根據文獻[13]。

1.2.9 數據處理數據分析 采用SPSS 11.0(SPSS Inc., Chicago, IL)，多組數據差異性分析采用單因素ANOVA兩兩比較的Duncan模型，顯著水平為P<0.05。采用Imagelab對電泳圖譜中主要條帶灰度進行相對定量分析。圖表均采用OriginPro 8.6繪制。

2 結果與分析

2.1 可得然膠對魚糜復合凝膠流變特性的影響

儲能模量G′能反映黏彈性物質的彈性，用來研究對魚糜凝膠流變特性方面的影響。可得然膠對魚糜復合凝膠升溫過程中儲能模量的影響見圖1。

由圖1可知，隨著溫度的升高，可得然膠-魚糜復合凝膠的G′經歷3個變化階段，總體呈現先緩慢上升后快速下降再逐步上升的趨勢，這主要與肌原纖維蛋白的不同組分具有不同的變性溫度有關。在15～25 ℃時，產生的第一個峰值是因為肌球蛋白重鏈變性聚集，溶膠體系形成了一個相對較弱的凝膠網絡[14]。隨后由于肌球蛋白輕鏈亞基發生解離，引起分子黏性增強[15]，導致G′迅速下降，在55～60 ℃時出現最小值，且可得然膠的添加量越多，峰值出現的越晚，表明蛋白變性溫度越高。當溫度超過60 ℃后，G′再次增加，這主要因為肌球蛋白重鏈和肌動球蛋白發生變性交聯，形成了致密、熱不可逆的凝膠網絡[16-17]。當溫度達到110 ℃后，空白組因未添加可得然膠，高溫加熱下肌球蛋白聚集，網狀結構遭到破壞[18]，G′迅速減小。添加可得然膠后，形成了可得然膠-魚糜蛋白的交聯作用，因此G′繼續升高。綜合來看，可得然膠組的趨勢和空白組的類似，但G′值都高于空白組，且隨著可得然膠添加量的增加，G′值呈升高的趨勢，105 ℃后，6 g/kg 的添加量值高于8 g/kg的，表明可得然膠能夠有助于高溫殺菌魚糜凝膠網絡的形成，提高蛋白熱穩定性。

2.2 可得然膠對高溫殺菌魚糜質構特性的影響

不同添加量的可得然膠能夠影響魚糜的質構特性。破斷力、破斷距離、凝膠強度、凝聚性及咀嚼性的結果見表1。破斷力可反映魚糜凝膠的硬度，破斷距離可反映魚糜凝膠的彈性。凝膠強度是破斷力和破斷距離的乘積，可反映魚糜的凝膠特性。咀嚼性是結合硬度、凝聚力和彈性的綜合指標。凝聚性可反映細胞間結合力的大小[19]。一般而言，魚糜制品凝膠強度越大，品質越好。

圖1 可得然膠對魚糜復合凝膠在升溫過程中儲能模量(G′)的影響

Figure 1 Effects of curdlan on the storage modulus (G′) of surimi gels during increasing temperature

由表1可知，隨著可得然膠添加量從0 g/kg增加到6 g/kg 時，魚糜凝膠的破斷力和凝膠強度顯著增強，并在添加量為6 g/kg時達到最大，分別比空白組提高了34.1%和32.7%。可得然膠分子間和分子內能夠形成氫鍵和水合作用[20]，使得破斷力和凝膠強度增大，與Chen等[21]的研究結果一致，經高壓處理的鴨肉凝膠，添加1%可得然膠可改善其凝膠結構和硬度。破斷力和凝膠強度隨后呈現先緩慢降低后繼續增加的趨勢，在8 g/kg添加量時相對較小，但總體穩定，變化不大。有研究[22]指出，可得然膠自身螺旋的分子結構可以吸收100倍于自身質量的水分，導致魚糜凝膠質構特性的破壞。破斷距離和凝聚性沒有顯著變化(P>0.05)。咀嚼性變化趨勢和凝膠強度一致，但10 g/kg添加量的咀嚼性過大，與空白組相比存在顯著性差異(P<0.05)，凝膠質構過于緊實，咀嚼困難，導致感官上不易被接受。咀嚼性的數值越小，咀嚼時所需作用力越小，產品口感也就越好[23]。因此，添加6 g/kg的可得然膠可解決魚糜經高溫殺菌后的質構軟爛問題，改善凝膠強度。

2.3 可得然膠對高溫殺菌魚糜色度的影響

色度是魚糜凝膠的重要指標之一，影響消費者對產品的喜愛程度[24]。可得然膠對高溫殺菌魚糜凝膠色度的影響見表2。

由表2可知，可得然膠加入魚糜后，亮度L*和白度W均小于空白組，且相互之間差異不顯著(P>0.05)。隨著添加量的增加亮度L*和白度W呈現先降低后增加的趨勢，可能是可得然膠含有黃色色素的原因。程珍珠等[25]在魚糜中加入膳食纖維，發現了類似結論，表明添加物對魚糜白度的影響和添加物本身的顏色有關。同時，隨著可得然膠含量的增多，魚糜凝膠中越來越多的水與可得然膠結合，降低了水分的光散射，導致L*值下降。紅度a*值和黃度b*值呈現交替式降低和增加的趨勢，使可得然膠-魚糜復合凝膠的色度偏綠偏黃。

表1 可得然膠對高溫殺菌魚糜質構特性的影響?

? 同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

表2 可得然膠對高溫殺菌魚糜色度的影響?

? 同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.4 可得然膠對高溫殺菌魚糜持水性的影響

持水性可反映魚糜的保水能力，持水性越強，魚糜產品內部水分越不容易向外滲出，產品質量越好[26]。可得然膠對高溫殺菌魚糜凝膠持水性的影響見圖2。

由圖2可知，可得然膠能夠改善高溫殺菌魚糜凝膠的持水性能，添加可得然膠后，魚糜的持水性能顯著增加(P<0.05)。當可得然膠的添加量為6 g/kg時，對持水性的增加效果最好，達到88.28%，比空白組提高了14.29%，凝膠的持水性改善最佳。蛋白凝膠持水性受到水合作用、氫鍵和疏水相互作用等因素影響，在加熱條件下，可得然膠與魚糜蛋白通過氫鍵和疏水相互作用相互交聯，形成穩定致密的三維網絡結構，能將自由水鎖在凝膠網絡中，提高魚糜凝膠的持水性能[21,27]。Wei等[28]研究了可得然膠對高溫殺菌阿拉斯加鱈魚魚糜凝膠的影響，發現添加可得然膠后，魚糜內部的水分由游離水狀態逐漸向結合水狀態轉變，從而提高了魚糜的凝膠強度。

2.5 可得然膠對高溫殺菌魚糜可溶性肽的影響

TCA-可溶性肽含量可以表示凝膠過程中蛋白的降解情況[29]。可得然膠對高溫殺菌魚糜可溶性肽含量的影響見圖3。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

Figure 2 Effects of curdlan on the water-holding capacity of high-temperature sterilization surimi gels (n=3)

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

Figure 3 Effects of curdlan on the TCA-soluble peptide content of high-temperature sterilization surimi gels (n=3)

由圖3可知，隨著可得然膠添加量的增加，魚糜凝膠的TCA-可溶性肽含量顯著降低(P<0.05)，說明可得然膠可以有效緩解高溫殺菌魚糜的蛋白降解速度，改善高溫殺菌對魚糜蛋白的破壞情況。添加量為10 g/kg時，TCA-可溶性肽含量最小，為7.27 μmol酪氨酸/g樣品，比空白組的含量減少了9.8%。而馬瑤蘭等[10]報道隨著可得然膠添加量的增加，魚糜凝膠的TCA-可溶性肽含量增加，與本研究發現相反，可能是殺菌模式以及可得然膠的添加量不同導致的。

2.6 可得然膠對高溫殺菌魚糜蛋白組分的影響

SDS-PAGE凝膠電泳可以對蛋白質組成進行分析。可得然膠對高溫殺菌魚糜凝膠蛋白組成變化的影響見圖4。同時，為了更直觀地比較可得然膠對蛋白組成的影響，采用Imagelab分析電泳圖譜中主要條帶的灰度變化(表3)。

蛋白中的肌原纖維蛋白是形成魚糜凝膠網絡結構的主要貢獻成分，其中肌球蛋白重鏈(MHC, 200 kDa)和肌動蛋白(Actin, 43 kDa)含量最多。有報道[4]，經過高溫加熱處理的魚糜凝膠蛋白MHC條帶逐漸減少至消失，Actin條帶顯著下降。觀察電泳圖，魚糜凝膠樣品的MHC含量明顯降低，肌動蛋白無明顯變化，37，75 kDa附近出現明顯條帶。在熱的作用下，蛋白質同時發生聚集和降解作用，MHC之間相互交聯，形成了高分子聚集體，聚集在泳道上方。隨著可得然膠添加量的增多，魚糜凝膠中可得然膠和水分比重增大，魚糜蛋白比重相應減小，條帶顏色逐漸變淡。由表3可知，隨著可得然膠的添加，魚糜凝膠肌球蛋白重鏈含量輕微增加，說明其對肌球蛋白降解具有一定的保護作用，但從統計學分析角度看，蛋白的組成沒有顯著性差異(P>0.05)。SDS-PAGE凝膠電泳上的最低蛋白分子量>15 kDa，圖3中TCA-可溶性肽的分子量一般小于1 kDa[10]，可能是凝膠電泳圖上未觀察到可得然膠改變魚糜蛋白組成的原因。

MHC. 肌球蛋白重鏈 Actin. 肌動蛋白 M. 蛋白質標品 1～6. 可得然膠添加量分別為0，2，4，6，8，10 g/kg的高溫殺菌魚糜樣品

圖4 可得然膠對高溫殺菌魚糜蛋白組分的影響

Figure 4 Effects of curdlan on the SDS-PAGE patterns of high-temperature sterilization surimi gels

表3可得然膠對高溫殺菌魚糜SDS-PAGE圖譜中條帶灰度的影響?

Table 3 Effects of curdlan on the relative quantity of bands on SDS-PAGE pattern of high-temperature sterilization surimi gels

添加量/(g·kg-1)MHCActin0100.00±0.00100.00±0.002100.11±9.28A98.17±6.76A4106.38±3.03A87.04±5.82A6111.63±1.37A99.26±14.71A896.16±2.67A90.63±3.11A10106.86±16.00A99.31±7.07A

? 同行不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

3 結論

添加可得然膠能夠改善高溫殺菌魚糜的凝膠特性。可得然膠可提高魚糜凝膠的儲能模量，增強持水性、破斷力、凝膠強度和咀嚼性等質構特性。而當添加量>6 g/kg時，可得然膠對高溫殺菌魚糜凝膠特性的影響趨于平緩。綜上，可得然膠添加量為6 g/kg對高溫殺菌魚糜改善效果最好，可顯著提高魚糜復合凝膠的質構特性和熱穩定性。可得然膠能顯著降低TCA-可溶性肽含量，減緩高溫對魚糜蛋白的降解作用，但對蛋白組成的影響不明顯。本研究為常溫即食魚糜制品的開發提供了良好的理論依據。但限于時間，僅對質構特性和流變特性等指標進行了研究，后續可通過研究可得然膠-魚糜的蛋白作用力和空間結構變化等進一步深入探討可得然膠對高溫殺菌魚糜凝膠特性變化的機理。

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