超高壓對鱸魚魚糜品質與凝膠特性的影響

王匯川，張志祥，宣曉婷，俞靜芬，向往，凌建剛，*

（1.寧波市惠貞書院，浙江寧波315016；2.寧波市農業科學研究院，浙江寧波315040）

隨著時代的發展和進步，居民可支配收入的增加，人們對于生活品質的要求日益提高，低加工、高品質食品產業的發展成為了必然趨勢。超高壓（ultrahigh pressure，UHP）作為非熱技術的典型代表，很好地契合了現代人們的需要，為我們提供了一種新型食品加工方法。超高壓技術于20世紀70年代末逐漸發展起來，利用100 MPa～1000 MPa的超高壓力，借助水或其他流體作為介質，處理密封于繞性容器或無菌泵系統中的真空包裝食品，以達到消滅微生物、抑制酶的活性及改善食品結構和特性的目的[1]。

鮮魚經處理后制成的魚糜制品，具有高蛋白、低脂肪、低熱量、低膽固醇等優點[2]，且富含營養價值，受到了人們的青睞。同時魚糜制品也便于存儲和運輸，可有效地提高鮮魚的經濟效益，故其在食品工業中有著廣泛的應用和廣闊的發展前景。雖然中國在制作魚糜方面擁有別國不可比擬的悠久歷史，且水產品總量長期位居世界首位，但諸如鱸魚的水產品深加工的比例卻落后于發達國家[3]。如何在新興科技的引導下，找到最適宜鱸魚魚糜處理方式，對鱸魚進行更深化的加工，則是我們厄待研究解決的問題。

大黑口鱸，自20世紀80年代自美國引入國內后，得到大規模的養殖，受到國內家庭廣泛的喜愛。且鱸魚作為一種經濟魚類，具有極高的開發利用價值，而將其制作成魚糜則可有效地提高其附加值，增加經濟效益。本試驗以大黑口鱸作為研究對象，通過對超高壓處理前后鱸魚魚糜品質及凝膠特性的試驗結果分析，以期為超高壓對魚糜制品影響的后期研究及后續超高壓在水產品加工中的應用提供有益的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮活大黑口鱸：寧波市歐尚超市（江東店），活重（500±50）g；食鹽、玉米淀粉、復合磷酸鹽：市售，食用級。

全液相超高壓設備（CQC2L-600）：北京沛時靜雅技術有限公司；電熱恒溫水浴鍋（DK-S24）：上海精宏實驗儀器設備有限公司；質構儀（TA-XT Plus）：英國Stable Micro Systems公司 ；色彩色差計（CR-5）：日本柯尼卡美能達控股公司；臺式高速冷凍離心機（H1850R）：湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司。

1.2 方法

1.2.1 魚糜制品的制備

將新鮮鱸魚用冰水洗凈后去頭、去鱗、去內臟、切片采肉并用冰水漂洗3次（每次漂洗的用水量為魚肉質量的4倍，時間為10 min），用兩層紗布擠盡多余的水分。魚糜經脫水后先空擂10 min，后加入魚肉質量分數2%的食鹽，擂潰10 min，再加入魚肉質量分數0.5%的復合磷酸鹽、魚肉質量分數3%的淀粉后混合擂潰5 min。將處理過后的魚糜趕盡其內部氣體，填充入直徑為30 mm腸衣中，并截成魚腸段（每段魚腸長度在5 cm左右），取部分未經任何處理的魚腸作為空白對照組，其余備用。

1.2.2 魚糜制品的熱處理

熱處理后的魚糜制品作為對照樣，采用二段加熱法（40℃水浴 40 min、80℃水浴 30 min），加熱后立即將魚腸置入冰水中冷卻，以避免出現褶皺，后儲存于4℃冰箱備用。

1.2.3 魚糜制品的超高壓處理

將魚腸經真空包裝后分別以0、200、300、400 MPa的壓力，保壓時間分別為5、10 min，將超高壓處理過后的魚腸置入冰水中冷卻，儲存于4℃冰箱作為試驗組備用。

1.3 魚糜品質研究方法

1.3.1 菌落總數

參考GB 4789.2-2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》。

1.3.2 持水性

將魚腸切成厚度約為2 mm的薄片，精確測量1.0 g，用濾紙包裹后放置于離心管中離心（5000 r/min、10 min），記離心后樣品的質量（W2）占原樣品質量（W1）的百分比為持水性（WHC）。每組樣品測定3次平行。

1.3.3 色差

將魚腸切成厚度約為10 mm的薄片，利用色差計分別測定其L*、a*、b*值，每組樣品取3個薄片測定，每個檢測3次，并將結果取平均值。其中L*表示亮度，a*表示紅度值，以體現有色物質的紅綠偏向，b*表示黃度值，以體現其黃藍偏向。白度（W）則通過以下公式計算：

總色差（ΔE）則指的是試驗組樣品與對照組樣品顏色平均值之間的色差，利用以下公式計算（ΔL*、Δa*、Δb*為試驗組樣品與對照組樣品 L*、a*、b*平均值的差值）：

1.3.4 質構

將魚腸平衡至室溫，剝去其表面腸衣，切成厚度約為2.0 cm的圓柱體，選用P/5的探頭、TPA的測試模式，將儀器參數調整為：觸發類型Auto（Force），測前速度 3.0 mm/s，測試速度 1.0 mm/s，測后速度 3.0 mm/s，應變30%，觸發力5 g。

1.3.5 凝膠強度

將魚腸平衡至室溫，剝去其表面腸衣，切成厚度約為2.0 cm的圓柱體，選用P/5s的探頭、壓縮力模式測試，測前速度3.0 mm/s，測試速度0.5 mm/s，測后速度3.0 mm/s，變形量15 mm，觸發力5 g。以此測定破斷強度及凹陷深度，并利用公式計算：

凝膠強度/（g·cm）=破斷強度（g）×凹陷深度（cm）

2 結果與分析

2.1 超高壓對鱸魚魚糜菌落總數的影響

對于加工后的水產品來說，菌落總數會影響其品質好壞和貨架期長短，故以其作為指標，可有效評價魚糜制品。鱸魚魚糜制品經不同壓力條件下處理后的菌落總數如圖1所示。

圖1 不同處理方式對魚糜菌落總數的影響Fig.1 Effects of different treatment methods on the total colony counts of surimi

由圖1可知，因對照組樣品未經超高壓處理，其菌落總數高達 4.67 lg（cfu/g），而經壓力分別為 200、300、400 MPa的超高壓處理5 min或10 min過后，各組樣品的菌落總數明顯低于未經超高壓處理的對照組樣品，經過300 MPa以上超高壓處理過后的鱸魚魚糜制品的菌落總數已顯著低于熱處理組。且當壓力小于300 MPa時，隨著壓力的增加和保壓時間的延長，魚糜制品的菌落總數呈現出不斷降低的趨勢。在400 MPa的超高壓下處理10 min后的魚糜制品的菌落總數達到最低值。由此可見，超高壓對于魚糜制品有著十分顯著的殺菌效果。因超高壓對魚糜制品內部細胞結構的損壞，故在經超高壓處理過后，微生物的繁殖受到抑制，魚糜制品貨架期得到延長，品質得到顯著改善。

2.2 超高壓對鱸魚魚糜持水性的影響

持水性，又稱作保水率，是評價加工后水產品品質的一項重要指標。持水性可以反映魚糜制品的口感，而持水性較好的水產品有著更好的切片性和出品率。鱸魚魚糜制品經不同壓力、不同時間處理后的持水性如圖2所示。

圖2 不同處理方式對鱸魚魚糜持水性的影響Fig.2 Effects of different treatments on water holding capacity of perch surimi

當保壓時間一定時，魚糜制品的持水性隨著壓力的增加呈現出先升高后降的趨勢，且在壓力為300 MPa時達到最大值，與熱處理組有顯著差異，且遠高于不經任何處理空白對照組。除了壓強的影響之外，保壓時間對魚糜的持水性也產生一定的作用，當保壓壓力小于300 MPa時，鱸魚魚糜的持水性隨保壓時間增加而增加，而當處理壓力繼續增高至400 MPa時，保壓時間的增加則會使鱸魚魚糜的持水性降低。綜合壓力與保壓時間來看，當保壓時間為5 min時，鱸魚魚糜持水性隨保壓壓力的增加而增加，當保壓時間為10 min時，鱸魚魚糜持水性隨保壓壓力的增加整體呈現出先增加后降低的趨勢。由于超高壓可誘使蛋白質變性，因而使得魚糜制品的持水性得到較大程度的改善，且在壓力為300 MPa，保壓時間為10 min時，持水性達到最大值。據此可知，適當的超高壓壓力和保壓時間可以有效地提高魚糜制品的持水性。

2.3 超高壓對鱸魚魚糜色差的影響

水產品的色差是消費者在進行感官評定時十分重要的一項評定標準，會影響產品受市場的接受度，而對于一般的消費者來說，白度值（W）越高的水產品越容易受到青睞，如圖3所示。

圖3 不同處理方式對鱸魚魚糜白度的影響Fig.3 Effects of different treatment methods on the whiteness of perch surimi

經超高壓處理過后的魚糜白度呈現出壓力越大，白度值越高的趨勢，且在壓力為400 MPa時達到最大值，相較空白對照組魚糜的色澤有了較大提升。當壓力達到300 MPa以上時，其白度與熱處理組較為接近，使其更容易被消費者購買和接受。經數據對比發現，當壓力一定時，鱸魚魚糜的白度隨著保壓時間的延長也有所提升。而這則是由于魚糜在經超高壓處理過后內部的凝膠結構更為緊密，其所形成的三維網格結構可以反射更多的光線，既而導致白度的增加[4]。圖4則是魚糜在不同壓力下處理后總色差（ΔE）的變化情況。總色差的高低體現著魚糜制品處理前后的色像差，一般來說，色差越小，魚糜制品顏色越接近魚肉本身的顏色，越容易被市場所接納。隨著鱸魚魚糜超高壓處理壓力的增大，保壓時間的加長，色差呈現上升趨勢，但相較于傳統的熱處理，超高壓處理后的魚糜更加貼近鮮活鱸魚肉的本來顏色，仍保有很大的優勢。

2.4 超高壓對鱸魚魚糜質構特性（texture profile analysis，TPA）的影響

圖4 不同處理方式對鱸魚魚糜色差的影響Fig.4 Effects of different treatments on the color of the perch surimi

魚糜的質構特性包含著硬度、咀嚼性、彈性、內聚性等多項數據，集中地表現了魚糜的凝膠特性及消費者在食用時的感受，影響著魚糜的接受度和商業價值。表1中為不同壓力處理過后魚糜質構（TPA）的各項參數。

表1 不同處理方式對鱸魚魚糜質構特性的影響Table 1 Effects of different processing methods on texture characteristics of perch surimi

由表1可知，經超高壓處理過后魚糜制品的咀嚼性和硬度相較于空白對照組均有明顯的增加，且隨保壓時間的延長繼續增大，會超過熱處理組，并均在壓力為400 MPa保壓時間為10 min時達到最大值，極大地提高了魚糜的口感。而隨著超高壓壓力的增加和保壓時間的延長，鱸魚魚糜的彈性和內聚性并未之有所顯著變化，與空白對照組及傳統熱處理相差不大，故超高壓對這兩項指標的改善無明顯影響。經對上述四項數據的綜合分析，得出超高壓可有效的提升魚糜的韌性，減少了魚糜的嫩性，而這或許與魚糜中肌球蛋白分子在超高壓下受誘導聚集變性有關。而JUAN C R等[5]研究發現，當壓力增加到例如800 MPa的高壓后，魚糜中的蛋白質遭到破壞，凝膠之間的交聯度下降，因而使魚糜制品的肉質嫩性得到提高。

2.5 超高壓對鱸魚魚糜凝膠強度的影響

超高壓對鱸魚魚糜凝膠強度的影響見圖5。

圖5 不同處理方式對魚糜凝膠強度的影響Fig.5 Effect of different treatment methods on gel strength of surimi

由圖5中鱸魚魚糜經不同壓力處理過后凝膠強度的數據可知，相較未經任何處理的魚糜制品，超高壓處理后的魚糜凝膠強度得到明顯升高，且與壓力和保壓時間均呈正相關。當超高壓壓力達到300 MPa時，其對于魚糜制品的改善已接近熱處理，在400 MPa保壓時間為10 min時達到最大值，遠高于熱處理和對照組。傳統的熱處理方式，在加熱過程中，由于多種原因，難以讓蛋白質均勻變性，進而無法形成規則的網格結構。在高壓下，蛋白質內部舊化學鍵部分斷裂，生成的新化學鍵，分子間的結合形式受到影響，使蛋白質分子的功能特性改變，故其更易形成更為穩定有序的三維網狀結構，從而使魚糜制品的凝膠強度提升[6]。

3 結論

目前，熱處理法是使魚糜凝膠化最為普遍且常見的處理方法，但其對在改善魚糜品質和凝膠特性方面并不理想[7]。而超高壓技術因其基本不破壞食物中原有的共價鍵，以物理方法使生物高分子物質變性和失去活性，從而改變蛋白質的空間結構和功能特性，導致蛋白質變性、聚集和凝膠化，故對食物原有的風味及營養價值影響較小[8-10]。

自從1899年美國化學家B.Hite第一個報道了超高壓技術在食品加工中的應用，首次發現了超高壓作用過的食品及飲料中的微生物有效地得到抑制之后[11]。關于超高壓在食品加工中的應用便一直是國內外的研究重點。而就超高壓對于魚糜品質與凝膠特性的研究，國外起步較早，研究也較為深入，如Gipsy等[12]經過研究發現魚糜的白度和凝膠強度在超高壓處理過后得到顯著提高。Chung等[13]報道運用超高壓制成的太平洋鱈魚魚糜強度、張力值及透明度都要顯著優于傳統加熱處理后的魚糜凝膠。

本試驗中，經過超高壓處理的鱸魚魚糜，不論是品質還是凝膠特性，相較于傳統的熱處理，均有了顯著的提升。超高壓可有效抑制魚糜中的細菌，當保壓壓力小于300 MPa時，菌落總數隨壓力增大和保壓時間的延長而減少。當保壓時間確定為10min時，持水性則隨著壓力的增大呈先升高后降低的趨勢，在300 MPa超高壓下達到最大值。鱸魚魚糜的白度、亮度和總色差與保壓壓力和保壓時間呈正相關，紅度、黃度則變化不明顯。而超高壓對于魚糜質構特性的影響主要表現在提升魚糜的硬度和咀嚼性方面，使魚糜具有更好的韌性。魚糜的凝膠強度也隨著壓力和保壓時間的增大而增大。

上述現象是因在超高壓的條件下，細胞膜難以承受而遭到破壞，引發細胞的滲漏，導致整個細胞結構的損壞，進而改變細胞中氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價鍵，使得蛋白質壓力凝固，酶的活性和遺傳物質的復制也均遭到抑制[14]。而超高壓處理后的魚糜，在壓力的作用下同時會使魚糜中肌球蛋白變性，蛋白分子鏈解開，部分二硫鍵斷開，蛋白質內部結構發生改變，暴露出大量的巰基基團，而巰基基團的存在則對蛋白質凝膠特性的改善具有積極意義[15]。

當處理壓力為300 MPa，保壓時間為10 min時，魚糜的品質和凝膠特性得到的改善則最為顯著。綜上所述，超高壓處理可全面提升鱸魚魚糜的商業價值，使其口感得以優化，貨架期得以延長，更容易被消費者接受和購買，是未來水產品加工的方向所系。

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