魚肉熱煮過程中質構保持技術研究進展

黃 卉，熊雅雯,2，李來好，楊賢慶，陳勝軍，魏 涯，吳燕燕，楊少玲

（1.中國水產科學研究院南海水產研究所/農業農村部水產品加工重點實驗室/國家水產品加工技術研發中心，廣東 廣州 510300； 2.廣東海洋大學食品科技學院, 廣東 湛江 524088）

中國是水產品生產和加工大國，2019年中國水產品總產量達6 480.36×104t，其中魚類產量為3 530×104t，占漁業總產量的54.5%[1]。隨著經濟的迅速增長、水產品加工業的發展和人們營養飲食意識的提高，水產品在人們的日常飲食來源中變得越來越重要，其中魚肉因含有豐富的蛋白質、多不飽和脂肪酸、維生素、微量元素等營養物質而占據主要地位。熱煮是魚肉熟化的普遍加工方式之一，然而在熱煮過程中魚肉的食用品質會發生明顯變化，它直接決定了產品的質量和消費者對產品的可接受度，其中質構改變是魚肉品質變化的重要表現。魚肉熱煮時會發生收縮失水、硬度增加等現象，導致組織脆弱化、結構松散，食用品質下降，從而降低消費者對產品的接受度，也限制了部分魚類作為水煮魚、酸菜魚等調理食品的原料。因此提高魚肉的質構穩定性，控制其在熱煮過程中的品質變化，可以提升其加工價值。目前已有相關研究表明磷酸鹽、多糖、淀粉和蛋白質等物質能在一定程度上改善魚肉的熱加工特性。本文綜述了熱煮對魚肉質構的影響及引起質構變化的作用機制，總結了3種通過不同作用原理提高魚肉耐煮性的方法，旨在為魚肉熱煮過程中的質構保持技術提供參考。

1 熱煮對魚肉質構的影響

魚肉的質構在熱煮過程中不斷變化。不同種類的魚肉各組分組成和含量不同，熱煮后質構的變化存在一定差異(表1)。繆函霖等[2]將金槍魚蒸煮處理，發現當魚體溫度達到65 ℃時魚肉硬度、彈性、內聚性和咀嚼性均上升。徐靖彤等[3]進一步研究了加熱溫度對鰹魚質構的影響，發現在?10～65 ℃的溫度區間內，隨著蒸煮溫度升高鰹魚肉硬度、咀嚼性和內聚性總體呈上升趨勢，彈性略微下降。鳙(Aristichthys nobilis)[4]和草魚 (Ctenopharyngodon idella)[5]肉的硬度和咀嚼性隨熱煮溫度升高呈先升高后下降的變化趨勢，而彈性、內聚性和回復性等變化趨勢不同。羅非魚(Oreochromis mossambicus) 肉[6]和鱸 (Lateolabrax japonicus)[7]經過熱煮處理后，硬度、彈性和咀嚼性都有不同程度的下降。此外齊海萍等[8]還發現隨著水煮時間延長鯉魚肉硬度、咀嚼性和內聚性總體升高，彈性和回復性基本不變。綜上說明不同品種的魚經熱煮處理質構變化不盡相同，且熱煮條件也影響著魚肉質構，因此為了得到質構保持效果更好的魚肉制品，需要嚴格控制熱煮溫度和時間。

表1 魚肉熱處理的質構變化Table 1 Texture changes of fish meat by heat treatment

2 熱煮引起魚肉質構變化的因素

2.1 肌原纖維蛋白的熱變性

熟魚肉的質構首先取決于肌原纖維蛋白，肌原纖維蛋白熱變性對魚肉質構變化具有重要作用[10-11]。魚肉在熱煮過程中，維持蛋白質空間構象的氫鍵和離子鍵等化學鍵被破壞，肌原纖維蛋白二級結構展開，分子內部的氨基酸疏水殘基暴露到分子表面，導致蛋白質表面疏水性增加，溶解性降低。升高到一定溫度時，肌原纖維蛋白分子內或分子間會形成二硫鍵，肌球蛋白分子尾部被破壞，α-螺旋減少，β-折疊和無規卷曲增加，肌球蛋白頭部發生不可逆的聚集，從而形成三維交聯的凝膠網絡結構[10-14]。

肌原纖維蛋白熱變性程度直接影響了魚肉質構，如熊舟翼等[10]將團頭魴 (Megalobrama amblycephala) 于料汁中小火煮制75 min，其硬度和膠著性最大，因為此時肌原纖維蛋白熱變性程度高并進一步交聯，蛋白質分子之間的作用力增強；小火煮制45 min時彈性和內聚性最大，因為煮制時間短，蛋白質熱變性程度較低，肌肉間的結合力大，魚肉組織破壞程度小。鞠健等[11]發現將鰱 (Hypophthalmichthys molitrix) 肉加熱到60～80 ℃時蛋白質發生熱變性導致硬度和咀嚼性增加，剪切力緩慢增加；當加熱到90 ℃時由于肌原纖維蛋白降解，持水力降低，導致魚肉剪切力下降。因此魚肉質構變化與肌原纖維蛋白熱變性程度緊密相關，熱變性程度低時魚肉的質構及口感保持較好，熱變性程度高時組織結構過硬導致魚肉易碎，肌原纖維蛋白熱變性是影響魚肉質構的主要原因。

2.2 肌肉持水性及水分分布

持水力是指肉制品在受到外部壓力或在儲存過程中保持自身水分及外加水分的能力，是表征蛋白質與水結合能力的指標[12]。熱煮時魚肉蛋白質發生變性，表面疏水性增加，破壞了水與蛋白質分子之間的結合作用使水分流失，同時肌原纖維蛋白收縮使儲存水分的空間網絡結構變小產生失水[13]，兩者共同作用導致肌肉持水力下降，硬度增加。

魚肉持水性下降還伴隨著肌肉收縮，Blikra等[14]通過模擬鱈魚片加熱過程中的肌肉收縮，證明蒸煮損失量遵循一階平衡動力學方程，且發現加熱到60 ℃以上時魚肉的蒸煮損失率與收縮率線性相關，因此熱煮時魚片收縮是導致質量下降的主要原因之一。孫瑜嶸等[15]研究發現隨著蒸煮溫度升高，鯖、鳀、沙丁魚魚肉的蒸煮損失率不斷增加，并通過低場核磁共振技術檢測了3種魚肉蒸煮后的持水性和水分遷移變化，發現魚肉持水力下降，同時肌肉蛋白質對水分的束縛力增強，自由度減小，水分遷移不大。綜上說明熱煮導致肌原纖維蛋白熱變性使得蛋白質持水性降低，蛋白質與剩余水分的結合程度提高，同時肌肉收縮，引起質構變化。

2.3 脂肪含量

魚肉熱煮過程會伴隨著脂肪氧化，主要影響魚肉風味和營養狀態，而對于質構的影響則有不同的說法，如Johnson等[16]發現魚肉脂肪含量與魚肉多汁性呈正相關，與硬度呈負相關；胡芬等[17]同樣認為高水分含量與脂肪含量會降低魚肉的機械強度，使質地更柔軟；而Keiko等[18]得出了相反結論，發現魚肉硬度與脂肪含量呈正相關。但也有研究認為脂肪含量與肌肉質構無相關性[19]，可能是因為不同魚類脂肪含量差別很大，導致脂肪對魚肉質構的影響各不相同。因此脂肪含量變化是否影響魚肉質構還需要進一步探討。

2.4 肌肉組分之間的相互作用

魚肉熱煮時伴隨著蛋白質的熱變性、肌纖維收縮和水分含量降低等現象，它們之間會產生相互作用共同影響魚肉質構。研究表明，當加熱溫度達到50～60 ℃時，肌纖維開始發生收縮，汁液大量流失導致硬度升高，這些變化可能是由肌原纖維蛋白熱變性、膠原蛋白收縮、肌動球蛋白脫水縮合的共同作用引起的。60 ℃以后，隨著溫度升高魚肉硬度降低、肉質軟化，這是由于膠原蛋白在60 ℃以上會受熱溶解形成凝膠，同時肌纖維束受到嚴重破壞，結構斷裂，肌肉形成松散的組織結構[20-21]。肌原纖維蛋白與膠原蛋白受熱后會呈現出完全相反的變化，前者發生聚集收縮，變得堅硬，而后者會溶解為松散的彈性聚合物，因此質構在加熱過程中的變化取決于哪種蛋白質處于主要地位[20]。

3 魚肉熱煮過程中質構保持技術研究

由于蛋白質和水分含量變化是導致魚肉質構發生改變的重要原因，因此從改善肌肉蛋白熱穩定性、提高肌肉持水性和提高肌肉凝膠特性3個主要方面來闡述保持魚肉質構特性的方法。

3.1 改善蛋白質熱穩定性

蛋白質穩定劑通過小分子物質和蛋白質分子的結合來提高天然蛋白質的熱穩定性，防止熱處理后蛋白質理化和功能性質改變導致的產品劣變。常見的蛋白質穩定劑主要為有機滲透劑、氨基酸和表面活性劑等，表2對不同類型的蛋白質穩定劑進行了概括。

表2 常見蛋白質穩定劑的研究進展Table 2 Research progress of common protein stabilizers

3.2 提高肌肉的持水性

魚肉在熱煮過程中持水性降低，使得肉質變硬易碎，口感粗糙，從而造成品質劣變。通過添加保水劑能夠提高肌肉持水性，改善魚肉的質構，提高出品率。保水劑包括磷酸鹽和無磷保水劑。

3.2.1 磷酸鹽 磷酸鹽主要通過影響肉的固有pH，隔離肌動球蛋白中存在的金屬離子，解離肌動球蛋白和提高離子強度等來增強肌肉的持水性[32-33]，從而減少魚肉烹飪損失，改善魚肉組織結構和感官品質等[32]。常見磷酸鹽類型及其溶解度見表3。

表3 常用磷酸鹽類型及溶解度Table 3 Common phosphate types and solubility

研究證明磷酸鹽可與NaCl發生協同作用導致肌球蛋白增溶，增強肌肉凝膠結構，提高持水力并減少蒸煮損失[33]，如李振鐸等[34]發現添加3%多聚磷酸鈉和0.5%NaCl能使鱈魚和鰈魚魚片持水性較好且產品安全無害。磷酸鹽還能與其他保水劑進行復配以減少其添加量，張聰[35]以1.0%焦磷酸鈉和0.7%黃原膠復配作為羅非魚片的保水劑并采用低聲強超聲輔助浸漬，羅非魚片的保水性明顯提高。

3.2.2 無磷保水劑 無磷保水劑因其安全高效的優點而成為磷酸鹽的替代物，主要包括糖、糖醇和無機鹽等。糖及糖醇含有的羥基能夠與蛋白質基團結合，使蛋白質分子處于飽和狀態，防止蛋白質聚集變性發生失水，此外糖類中的游離羥基還能與肌肉組織中的水結合從而提高持水性[36]。無機鹽則通過螯合金屬離子提高pH、增加肌肉離子強度等方面提高肌肉持水性[37]。

無磷保水劑可以通過復配互補作用增強保水效果，且復合無磷保水劑對肉制品的保水能力大于復合磷酸鹽，于淑池和周海英[38]發現當復合無磷保水劑的配方為0.4%海藻糖、1.0%檸檬酸鈉、2.0%碳酸氫鉀和0.6%谷氨酰胺轉氨酶 (TG酶) 時能夠最好地提高卵形鯧鲹 (Trachinotus ovatus)魚片的保水性。古霞[39]對南方大口鲇 (Silurus meridionalis) 保水性進行了研究，發現最佳復合無磷保水劑配方為蔗糖酯0.6%、山梨糖醇1.5%、魔芋葡甘露聚糖2.4%。張晨芳和鐘秋平[40]認為羅非魚片經0.6%乳酸鈉、2.5%檸檬酸鈉、2.0%碳酸氫鈉和0.6%TG酶混合處理時水分保持較好。

3.3 提高肌肉的凝膠特性

肌原纖維蛋白的凝膠特性在魚肉熱煮過程中起到穩定魚肉組織結構的作用。淀粉、非肌肉蛋白質、TG酶與肌原纖維蛋白相互作用所形成的混合凝膠體系能顯著提高魚肉的凝膠特性。

3.3.1 淀粉 淀粉包括天然淀粉和變性淀粉，當添加到魚肉中時，在熱煮條件下其高吸水率和溶脹能力可以使其填充到肌原纖維蛋白凝膠網絡結構中，改善魚肉產品的凝膠特性，提高肉塊間的黏結性，填充孔洞，使產品不易松散成塊，穩定產品質構[41]。

有研究顯示，添加淀粉不會對肌肉蛋白質的結構產生影響，如Yang等[42]將淀粉添加到罐裝午餐魚肉中不但能提高肌原纖維蛋白的凝膠強度，且不影響肌原纖維蛋白的分子結構。Li等[43]研究發現經過濕法研磨后的木薯淀粉添加到肌原纖維蛋白凝膠網絡中會對外圍凝膠網絡起到填充作用，能夠與肌原纖維蛋白產生具有更好質地的復合凝膠。變性淀粉比天然淀粉具有更高的穩定性。吳香等[44]分別添加8%玉米乙酰化二淀粉磷酸酯、木薯乙酰化雙淀粉己二酸酯淀粉和木薯醋酸酯變性淀粉，發現肌原纖維蛋白凝膠強度均明顯增強，其中木薯乙酰化雙淀粉己二酸酯淀粉的效果最好。Fan等[41]對木薯變性淀粉進一步研究，認為低交聯/乙酰化木薯淀粉比高交聯/乙酰化木薯淀粉具有更好的提高肌原纖維蛋白凝膠特性的能力。

3.3.2 蛋白質 蛋白質添加劑通常用于改善魚肉質構和營養價值。魚肉在50～60 ℃的加工溫度下會由于內源性熱活化蛋白酶誘導肌原纖維蛋白分解而發生凝膠劣變，非肌肉蛋白可以作為蛋白酶抑制劑有效抑制熱活化蛋白酶的活性，且自身具有膠凝作用，使熱處理的魚肉凝膠具有相等或更好的質構特性[45-46]。

Borderías等[45]研究發現向肌原纖維蛋白中添加8%和10%豌豆分離蛋白可產生良好耦合的混合凝膠網絡，改善混合蛋白網絡的凝膠持久性。杜洪振等[46]證明經過預熱處理的大豆分離蛋白能夠顯著提高鯉肌原纖維蛋白的凝膠特性。此外李艷青等[47]也對大豆分離蛋白進行了研究，發現添加量小于20%的氧化大豆分離蛋白會使肌原纖維蛋白凝膠彈性增加，減弱對肌原纖維蛋白功能性的破壞。Duangmal等[54]認為牛血漿蛋白在一定濃度下也可以改善紅羅非魚魚肉凝膠的質地特性。

3.3.3 谷氨酰胺轉氨酶 TG酶是肉制品中用于增強蛋白質分子間共價鍵的常用制劑之一[48]。在肉制品加工過程中，可通過交聯和脫酰胺作用在谷氨酰胺和肉蛋白的賴氨酸之間形成G-L鍵來增強肌肉蛋白的凝膠強度[49]，從而改善產品質構，且少量的TG酶就能顯示出很強的附著力。

Yang等[50]研究表明添加TG酶后南極魚 (Patagonotothen ramsayi) 魚肉的凝膠形成能力得到顯著提高，且TG酶能夠通過溫度和時間的協同作用改善魚肉的凝膠特性。研究發現TG酶也能與其他物質進行復配增強肌肉凝膠強度，如鄧思楊等[51]將TG酶與馬鈴薯淀粉復配，發現在70 ℃的條件下當TG酶和馬鈴薯淀粉的添加量為0.5%和4%時，其保水性最大，凝膠效果最好。外源添加物如酪蛋白酸鈉作為TG酶的最佳底物，與TG酶結合也會增強肌肉蛋白的凝膠特性[52]。

4 展望

熱煮是魚肉熱加工的一種重要方式，然而在熱煮過程中魚肉的質構品質會發生明顯劣變，不僅降低了產品出品率，增加了生產成本，還會直接影響消費者對產品的接受程度，造成資源浪費。因此控制魚肉在熱煮時的品質變化，獲得食用品質理想且經濟價值高的魚肉產品是目前魚類加工市場急需解決的問題。深入探討魚肉質構在熱煮過程中的變化機制，并在此基礎上有針對性地對魚肉熱煮預處理加工條件進行優化，提高魚肉耐煮性，是生產理想食用品質魚類產品的前提。

目前國內外有關提高魚肉耐煮性的研究尚不充分，且魚肉的耐煮性與魚肉蛋白質各方面特性有關，不同魚類品種，其蛋白質組成和結構也不盡相同，因此需要采取最合適的預處理方法。隨著食品高新技術的快速發展，各種新型技術被逐漸應用于肉制品生產加工中，因此可以考慮將新型食品加工技術與傳統熱煮處理相結合，或與預處理加工條件相結合，以得到質構保持效果更好的魚肉制品，為魚肉熱煮處理時的品質調控提供實驗思路。