芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠的影響

裴志勝 薛長風 文攀 房佳琪 潘少俐 王子軒 徐云升 劉姍姍

摘 ?要：研究芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠品質的影響，分析添加不同量芋頭原漿和芋頭淀粉時，金鯧魚魚糜凝膠的白度、凝膠強度、持水性、水分含量、橫向弛豫時間T2的變化規律。結果表明：芋頭添加物可以增強金鯧魚魚糜凝膠的強度和持水力，降低白度;低場核磁共振結果顯示，隨著芋頭添加物的加入，金鯧魚魚糜凝膠的橫向弛豫時間T22、T23減少，弛豫時間T21增大，峰面積S21、S22增加，峰面積S23減少，凝膠中自由水的流動性減弱。

關鍵詞：金鯧魚;芋頭原漿;芋頭淀粉;凝膠特性;水分分布

Abstract： The effect of taro additives （taro pulp and starch） on the gel properties of Trachinotus ovatus surimi was studied. The pattern of changes in whiteness， gel strength， water-holding capacity （WHC）， water content and transverse relaxation time （T2） were analyzed. The results showed that the addition of taro could enhance gel strength and WHC， and reduce whiteness. Low field nuclear magnetic resonance （NMR） showed that with the addition of taro additives， the transverse relaxation time T22 and T23 decreased， while T21 increased; the peak area P21 and P22 increased， while P23 decreased， indicating that the fluidity of free water in the gel decreased.

Keywords： Trachinotus ovatus; taro pulp; taro starch; gel properties; water distribution

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190823-194

中圖分類號：TS254.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：

金鯧魚是一種珍貴的食用魚，體形大，肉質細嫩，味道鮮美，在水產養殖中具有很高的成活率，金鯧魚肉含16 種常見氨基酸，其中7 種為人體必需氨基酸，單不飽和脂肪酸總量高于多不飽和脂肪酸總量，富含亞油酸、二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸[1]，營養豐富，具有較好的食用價值、保健功能和綜合開發利用價值。金鯧魚水產養殖產量大，且魚肉產量高，肉中沒有刺，可以作為魚糜制品的良好原料[2]。前期研究結果表明，金鯧魚魚糜制品采用傳統加工工藝生產，相比其他魚糜制品其凝膠強度較低[3]。添加外源添加物增強金鯧魚魚糜制品的凝膠強度成為目前研究的趨勢[4-5]。淀粉具有較強的持水能力，在保持魚糜制品較好凝膠特性的前提下可取代部分魚肉蛋白，從而降低生產成本，成為一種重要外源添加物[6-10]。魚糜制品中最常使用的原淀粉包括小麥淀粉、玉米淀粉、糯玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和木薯淀粉[11]。

芋頭（Colocasia esculenta L. Schoot）中含有黏多糖、甾醇、過氧化氫酶、胡蘿卜素及VD等，營養豐富[12]，且芋頭淀粉支鏈比例高，不易老化，具有較好的黏性和冷熱穩定性[13-14]。將芋頭作為外源添加物應用于魚糜制品的研究報道還很少。本研究擬采用芋頭原漿及芋頭淀粉為外源添加物，研究其添加量對金鯧魚魚糜凝膠特性的影響，擴大魚糜可利用淀粉的來源。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 材料與試劑

新鮮金鯧魚（體質量1 kg左右）、芋頭（質量1.5 kg左右）均購于三亞農貿市場。

食鹽 ? 海南晶輝鹽業有限公司;氫氧化鈉（分析純） ? 廣東省化學試劑工程技術研究開發中心。

1.2 ? 儀器與設備

MesoMR23-060H-I核磁共振成像分析儀 ? 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司;ME204E電子天平 ? 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司;HX-J3011奧克斯絞肉機 ? 佛山市海迅電器有限公司;MA35M-000230V1水分測定儀 ? 德國賽多利斯公司;TMS-PRO質構儀 ? 美國FIC公司;WSC-100全自動測色色差計 ? 北京光學儀器廠;FM100雪花制冰機 ? 北京長流科學儀器有限公司;HH-2數顯恒溫水浴鍋 ? 江蘇省金壇市盛藍儀器制造有限公司;MultifugeX1-R高速冷凍離心機 ? 賽默飛世爾科技（中國）有限公司;OMH400恒溫干燥箱 ? 美國Thermo公司;XHF-DY高速分散器 ? 寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 ? 方法

1.3.1 ? 金鯧魚魚糜凝膠制備工藝

新鮮金鯧魚→前處理→采肉→漂洗→脫水（900 r/min，3 min）→攪拌（5 min，0～5 ℃，慢檔）→擂潰（15 min，0～5 ℃，快檔）（按實驗設計添加芋頭添加物）→成型（30 mm×25 mm）→加熱→冷卻

擂潰階段芋頭原漿及芋頭淀粉的添加量均分別為0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%。

1.3.2 ? 芋頭原漿的制備

將芋頭放入絞肉機中打成芋頭原漿，冰浴條件下高速分散器內4 000 r/min均漿10 min，過100 目篩。

1.3.3 ? 芋頭淀粉的制備

參考袁軍等[15]的方法。原料去皮清洗→粉碎→浸泡（25 ℃，80 min）→纖維分離（先過40 目篩再過200 目篩）→清水沖洗→離心沉降（4 000 r/min，15 min）→洗滌沉降物→40 ℃干燥→成品

1.3.4 ? 凝膠強度測定

將金鯧魚魚糜凝膠平衡到室溫后切成直徑25 mm、高20 mm的圓柱體，用TMS-PRO型質構儀測定其破斷力和凹陷深度，其中破斷力反映魚糜凝膠的硬度，凹陷深度反映魚糜凝膠的彈性。測定參數[16]：球形探頭P5/S，感應量程800 N，探頭回到樣品表面的高度30 mm，形變20%，測試速率60 mm/min，起始力1 N。每組測定3 個平行樣品，取平均值。金鯧魚魚糜凝膠強度按式（1）計算。

1.3.5 ? 白度測定

將樣品切成薄片，室溫下用WSC-S測色色差計測定樣品色澤，使用標準白板校準儀器，并記錄亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*）[1，17]。白度（W）按式（2）計算。

1.3.6 ? 水分含量測定

取2.0 g左右樣品，均勻地鋪在快速水分測定儀中進行水分含量測定，參數設置：溫度120 ℃，加熱時間20 min。每組平行測定3 次。

1.3.7 ? 持水率測定

將樣品切成約2 mm的薄片，質量約2.0 g，準確稱其質量，記為m1;將樣品包裹在濾紙中，放入離心管，4 000 r/min離心15 min，然后稱其質量，記為m2。每組平行測定3 次。持水率按式（3）計算。

1.3.8 ? 低場核磁共振測定

將標準油樣放入磁圈中，選用Q-FID序列進行開機預熱20 min，取約20.0 g樣品放入磁圈（60 mm）中，先用Q-FID序列尋找樣品的等待時間，再選用Q-CMPG序列進行樣品信息采樣，并進行反演，每組采樣3 次，記錄數據。預熱參數設置：主頻21 MHz、頻率漂移397 685.76 Hz、90°脈寬16.00 μs、采樣點數1 024、前置放大倍數0、累加次數2、等待時間2 000 ms、采樣頻率100 KHz、射頻延時0.080 μs、模擬增益20.0、數字增益3。

1.4 ? 數據處理

采用SPSS軟件對數據進行差異顯著性分析，采用Excel 2010軟件作圖。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠白度的影響

評價魚糜凝膠品質的一個重要指標是色澤，同時色澤也是評價魚糜制品感官品質的一個重要因素，白度可以反映魚糜凝膠的品質等級和外觀狀態[18]。由表1可知，添加芋頭原漿和芋頭淀粉后的金鯧魚魚糜凝膠白度降低，且不同組間差異顯著（P<0.05），添加芋頭淀粉對金鯧魚魚糜凝膠白度的影響大于添加芋頭原漿的。可能是由于添加芋頭添加物后，填充到魚糜凝膠孔隙中的顆粒不能完全吸水膨脹，呈顆粒狀的芋頭添加物使得通過凝膠結構的光線發生折射，進而影響魚糜凝膠白度，這與劉鑫等[19]的研究結論一致。

2.2 ? 芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠強度的影響

由圖1可知：添加芋頭原漿的金鯧魚魚糜凝膠強度先增加后降低，芋頭原漿添加量為4%時達到最大，相比對照組增加42.58%，存在顯著差異（P<0.05）;添加芋頭淀粉的金鯧魚魚糜凝膠強度先增加后降低，芋頭淀粉添加量達到6%時達到最大，相比對照組增加22.08%。原因可能是當芋頭淀粉添加量較低時，蛋白質含量降低導致的魚糜凝膠強度弱化作用比淀粉膨脹對魚糜凝膠強度的增強作用更弱，而隨著芋頭淀粉添加量逐漸增大，蛋白質減少導致的凝膠強度降低占主導地位[20]。芋頭淀粉的支鏈比例較高，在升溫過程中，過多的支鏈淀粉分子間產生劇烈的纏繞和交聯，使淀粉分子吸水后迅速膨脹，占據大量空間，阻礙蛋白質分子間的伸展，導致蛋白質變性不完全，降低魚糜凝膠的破斷力、凹陷距離及凝膠強度[21]。Zhang Fenghui等[22]也指出，過量添加淀粉會導致魚糜制品凝膠強度降低。

芋頭原漿中不僅含有芋頭淀粉還含有其他成分，在相同添加量時，添加芋頭原漿的魚糜凝膠強度大于添加芋頭淀粉的魚糜凝膠，除了芋頭淀粉的作用外，可能芋頭成分中的淀粉和黏多糖均對魚糜凝膠強度產生了積極影響。王娜[23]研究發現，通過復配海藻糖（4.5%）、木糖醇（6.7%）和復合磷酸鹽（1.2%），并將其添加到金鯧魚魚糜中，所得魚糜的凝膠強度提高。

2.3 ? 芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠水分含量的影響

由圖2可知：添加芋頭原漿的金鯧魚魚糜凝膠水分含量呈先增加后減少的趨勢，芋頭原漿添加量為2%時，金鯧魚魚糜凝膠水分含量最大，芋頭原漿添加量大于4%后，金鯧魚魚糜凝膠水分含量趨于平緩，變化不顯著;添加芋頭淀粉的金鯧魚魚糜凝膠水分含量也呈先增加后減少的趨勢，芋頭淀粉添加量為6%時，金鯧魚魚糜凝膠水分含量最大，芋頭淀粉添加量大于10%時，金鯧魚魚糜凝膠水分含量趨于平緩，變化不顯著;芋頭原漿添加量2%時魚糜凝膠的水分含量大于芋頭淀粉添加量6%的，可能是由于添加少量芋頭淀粉時淀粉膨脹吸水，增加了魚糜凝膠的水分含量，淀粉在加熱過程中吸水膨脹，填充了魚糜蛋白形成的網絡結構，不僅增強了魚糜-淀粉體系的凝膠強度，也增強了體系對水分的束縛，但是芋頭淀粉添加量過多時，會造成芋頭淀粉與金鯧魚魚糜蛋白爭奪水分，致使芋頭淀粉吸水膨脹不完全，魚糜蛋白失水[24];芋頭原漿添加量為2%時，其他成分產生的積極作用（增加水分）與芋頭淀粉吸水膨脹作用疊加，使魚糜凝膠水分含量最大，而芋頭原漿添加量大于2%后，其他成分和淀粉對水分間的相互作用最終使魚糜凝膠水分含量減少，說明芋頭原漿中的其他成分開始對魚糜凝膠水分含量產生消極作用（降低水分含量）。

2.4 ? 芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠持水率的影響

持水性能好的魚糜凝膠可較好地與水分子結合，內部水分不易滲出，因此在有外力（本研究中為離心力）作用下，水分外滲少，表現為持水率高。由圖3可知：添加芋頭原漿的金鯧魚魚糜凝膠持水率呈上升趨勢，當添加量小于6%時，金鯧魚魚糜凝膠的持水率顯著增加（P<0.05），當添加量大于6%后，金鯧魚魚糜凝膠持水率增加不顯著;添加芋頭淀粉的金鯧魚魚糜凝膠持水率在芋頭淀粉添加量小于4%時存在顯著差異（P<0.05），芋頭淀粉添加量大于4%后差異不顯著;添加量相同時，添加芋頭淀粉的金鯧魚魚糜凝膠持水率大于添加芋頭原漿的金鯧魚魚糜凝膠;不添加芋頭添加物時，金鯧魚魚糜凝膠的持水率為78.07%，添加12%芋頭淀粉后，魚糜凝膠持水率提高至91.49%，較空白樣品提高17.19%，魚糜凝膠持水性能得到明顯改善。

芋頭添加物可改善魚糜凝膠的持水性，這是由于在魚糜凝膠加熱過程中，除了魚糜蛋白和水分子結合形成水合蛋白的凝膠網狀結構外，芋頭淀粉也可以吸水溶解膨脹，將魚糜中的游離水純化，冷卻后形成魚糜淀粉凝膠體系[25]。Li等[26]研究表明，淀粉的膨脹性會對魚糜凝膠的持水性能產生顯著影響。添加含有其他成分的芋頭原漿后，金鯧魚魚糜凝膠持水率略低于只添加芋頭淀粉的凝膠，可能是由于其他成分使水分含量略有降低?？傊砑佑箢^添加物可以改善金鯧魚魚糜凝膠的持水性能。

2.5 ? 芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠弛豫時間T2的影響

由圖4～6可知：添加芋頭原漿和芋頭淀粉的金鯧魚魚糜馳豫時間凝膠T21均呈顯著上升趨勢（P<0.05），添加芋頭淀粉金鯧魚魚糜凝膠的馳豫時間T21小于直接添加芋頭原漿的金鯧魚魚糜凝膠;添加芋頭淀粉和芋頭原漿金鯧魚魚糜凝膠的弛豫時間T22呈緩慢下降趨勢，差異不顯著，添加芋頭淀粉金鯧魚魚糜凝膠的弛豫時間T22x小于添加芋頭原漿的金鯧魚魚糜凝膠;金鯧魚魚糜凝膠的馳豫時間T23呈下降趨勢，當芋頭淀粉或芋頭原漿添加量大于4%后，金鯧魚魚糜凝膠的馳豫時間T23趨于平緩，無顯著變化，添加芋頭淀粉金鯧魚魚糜凝膠的馳豫時間T23小于添加芋頭原漿的金鯧魚魚糜凝膠;隨著芋頭淀粉和芋頭原漿添加量的增加，金鯧魚魚糜凝膠的馳豫時間T2總體降低。

添加芋頭原漿和芋頭淀粉對金鯧魚魚糜凝膠馳豫時間T2影響的總體趨勢相同，略有差別可能是由于芋頭原漿中其他成分的作用，芋頭淀粉對魚糜凝膠馳豫時間T2的影響起主導作用。隨著芋頭淀粉添加量增加，魚糜凝膠弛豫時間T21增加，弛豫時間T22與弛豫時間T23減少，這主要是由于芋頭淀粉分子中含有大量的親水基團，促進了淀粉與水分的氫鍵結合，增加了水分穩定性，促使自由水向更加穩定的結合方式轉變，導致弛豫時間T21增大;隨著芋頭淀粉添加量繼續增加，各組魚糜凝膠的弛豫時間T22與T23不存在顯著差異，表明芋頭淀粉的添加對魚糜凝膠中的結合水影響程度有限。由于高溫條件下魚糜凝膠結構的迅速改善，魚糜中的水分逸出受到阻礙，凝膠結構更加完善，水分被其三維結構鎖住。密集的凝膠網絡結構有助于捕獲更多的水分，從而在凝膠中形成有規律、有序的微孔結構，降低凝膠中水分的流動性，導致橫向弛豫時間T2降低[27]。在魚糜凝膠中，自由水的流動性最大，在離心過程中容易丟失，因此，當自由水含量較高時，魚糜凝膠的持水率較小，這與芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠持水率的影響趨勢一致，結合水含量增加有利于凝膠網絡結構的形成，從而有利于改善魚糜凝膠性能，提高凝膠持水率[28]。

2.6 ? 芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠峰面積S2的影響

氫原子的相對含量可以用峰面積S2來估算，它能反映不同狀態水分的含量，可用于表征加入不同量芋頭添加物后魚糜凝膠中3 種狀態水分的含量[29]。

由圖7～9所示，隨著芋頭原漿和芋頭淀粉添加量的增加，金鯧魚魚糜凝膠峰面積S21和S22比例逐漸增加，S23峰面積比例逐漸減少，表明結合水和不易流動水比例增加，自由水比例減少。這是由于在魚糜凝膠過程中，凝膠網絡結構逐漸形成，束縛住更多的水分，導致結合水和不易流動水增多，這與持水率和水分含量的測定結果相符。

2.7 ? 金鯧魚魚糜凝膠水分質子密度偽彩圖

核磁共振成像利用氫原子在強磁場中被一定頻率的射頻脈沖激發后產生的磁共振，經過空間編碼技術，把磁共振過程中氫原子向外發射的射頻能信號以及與這些射頻能有關的質子密度、弛豫時間等參數接收轉換，經過計算機處理，最后形成圖像，用不同顏色表示灰度值的大小，觀察魚糜凝膠偽彩圖的顏色分布，可以直觀比較魚糜凝膠中的水分分布情況[30]。紅色越深，質子密度越高，相反，藍色越深，質子密度越低[31]。

由圖10可知，芋頭原漿添加量為2%時，金鯧魚魚糜凝膠的水分質子密度偽彩圖的紅色最深。由圖11可知，芋頭淀粉添加量為6%時，金鯧魚魚糜凝膠的水分質子密度偽彩圖的紅色最深。這可能與魚糜凝膠水分含量有關，芋頭原漿添加量為2%或芋頭淀粉添加量為6%時，魚糜凝膠水分含量最多，與芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠水分含量的影響結果一致。

3 ? 結 ?論

芋頭添加物使金鯧魚魚糜凝膠的白度降低，凝膠強度有不同程度的增強。芋頭原漿添加量為4%時，金鯧魚魚糜凝膠強度最大，達1 046.15 g·mm，相比對照組增加42.58%;芋頭淀粉添加量為6%時，金鯧魚魚糜凝膠強度最大，達895.75 g·mm，相比對照組增加22.08%。隨著芋頭添加物添加量的增大，金鯧魚魚糜凝膠水分含量先增加后減少，芋頭原漿添加量為2%時，魚糜凝膠水分含量最大，芋頭淀粉添加量為6%時，魚糜凝膠水分含量最大。芋頭添加物均能增加金鯧魚魚糜凝膠的持水力，但添加芋頭淀粉的效果更好。低場核磁共振數據表明，隨著芋頭添加物添加量的增加，金鯧魚魚糜凝膠的橫向馳豫時間T21增加，馳豫時間T22、T23減少，峰面積S21、S22增加，峰面積S23減少，魚糜凝膠的自由水向結合水狀態遷移，自由水含量減少，結合水含量增加。如果追求較好的感官評價，可以選擇向金鯧魚魚糜凝膠中添加芋頭原漿，同時減少了制備芋頭淀粉的工藝流程。如果追求較好的凝膠強度和持水力，可以向金鯧魚魚糜凝膠中添加芋頭淀粉。

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