酸化處理對真鯛魚糜凝膠性能的影響

鄭 嚴，范大明，劉小鳴，黃建聯，趙建新，陳 衛，張 灝,*

（1.江南大學食品學院，食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2.福建安井食品股份有限公司，福建 廈門 361022）

酸化處理對真鯛魚糜凝膠性能的影響

鄭 嚴1，范大明1，劉小鳴1，黃建聯2，趙建新1，陳 衛1，張 灝1,*

（1.江南大學食品學院，食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2.福建安井食品股份有限公司，福建 廈門 361022）

本實驗以真鯛魚糜為原料，通過探討酸處理條件（溫度和時間）、巴氏殺菌條件、葡萄糖酸內酯（glucono-δ-lactone，GDL）添加量對酸化魚糜凝膠性能的影響，旨在開發出一種冷藏即食的魚糜制品。結果表明：酸化溫度為35 ℃，處理時間為1.5 h時魚糜凝膠的破斷力、破斷距離和凝膠強度分別達到最大值5 2 4.23 g、1.019 7 cm和534.26 g·cm；熱處理條件為68 ℃，45 min時，魚糜制品在達到食品安全衛生標準的同時又具有較好的凝膠品質；隨著GDL添加量的增加，魚糜凝膠的破斷力、凝膠強度、白度均呈上升趨勢，而持水性逐漸下降；結合正交試驗的初步研究結果，得到較優酸化工藝為：GDL添加量2.10%、酸化溫度35 ℃、酸化時間2.0 h。

葡萄糖酸內酯；酸處理；凝膠；魚糜

魚肉蛋白凝膠方式可分為熱誘導凝膠[1-3]、轉谷氨酰胺酶催化誘導凝膠[4-5]、酸誘導凝膠[6-11]以及少數報道的生物發酵形成凝膠[12]等，其中研究較多的是熱凝膠和酶催化凝膠。熱凝膠是通過90 ℃以上的高溫處理使蛋白變性沉淀聚集形成的一種凝膠[1-3]；酶催化凝膠是利用轉谷氨酰胺酶使蛋白質中的氨基酸殘基發生交聯[4-5]，再結合高溫蛋白變性實現的。熱凝膠和酶催化凝膠都離不開高溫變性處理，高溫處理一方面有利于形成彈性凝膠，另一方面在實際生產中可以實現殺菌的目的[13]。酸誘導凝膠可通過直接加酸[7-8]和酸化劑[6,9,11]的方式形成。葡萄糖酸內酯（glucono-δ-lactone，GDL）可在高水分體系中分解為葡萄糖酸和內酯，酸能使體系pH值降至蛋白質等電點，使顆粒間的排斥力轉變為吸引力，導致蛋白質凝聚形成凝膠，此時凝膠強度最大[9,14-15]。酸化速度受溫度控制，葡萄糖酸內酯常作為酸性蛋白凝固劑，用于內酯豆腐等豆制品的制作。隨著內酯豆腐日漸受到廣大消費者的喜愛，酸誘導蛋白凝膠的研究由植物蛋白逐漸延伸到動物蛋白和水產蛋白。有研究者發現GDL誘導大豆分離蛋白形成凝膠可使凝膠強度提高36%以上[16]；鰱魚肌動球蛋白可在4 ℃長時間酸誘導條件下形成凝膠網絡結構，且其凝膠強度隨GDL含量的增加而提高[10-11]。

目前GDL在食品中研究較多的是蛋白質在酸和高溫的雙重作用下變性凝固形成凝膠[12,17]或是只經過30～50 ℃的酸誘導處理[18]。有研究表明添加0.125% GDL能有效抑制李斯特菌的生長[19]，但不足以使所有的微生物生長繁殖完全受到抑制，只能起到輔助抑制作用，達不到殺菌效果。水煮、蒸、焙、烤、炸等傳統高溫處理的凝膠制品雖能達到安全標準，但原料中的蛋白發生徹底變性，營養成分（維生素、氨基酸等）遭到破壞，不易被人體消化吸收，同時高溫也會導致風味劣變[20]。相對于高溫處理，低溫加熱是指原料中心溫度達到65～72 ℃保持30 min的處理，可使致病微生物完全被殺滅，保證產品的安全性，屬于科學合理的加熱方式[20]；另外，使蛋白質適度變性、消化率提高；能保持肉質鮮嫩適口、減少有效營養成分損失；有助于食品加工中的多種輔料配合，進而產生風味獨特、適合于不同人群需要的食品。因此，隨著人們飲食觀念的提高，市場上需要出現一種經過合理的酸誘導同時結合適度的殺菌處理的新型食品，既能達到食品安全標準，又能滿足消費者對食品營養與色香味的要求。本研究以冷凍真鯛魚糜為原料，以GDL為酸化劑，研究酸誘導魚糜制品的工藝參數，為開發具有中國特色的高品質、冷藏即食的魚糜制品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷凍真鯛魚糜－20 ℃貯藏，寧波錦海水產食品有限公司；食鹽，市售食品級。

GDL 上海至鑫化工有限公司；聚偏二氯乙烯（polyvinylidene chloride，PVDC）塑料腸衣 漳州市龍海市日升塑料彩印包裝有限公司。

1.2 儀器與設備

斬拌機 上海申發機械有限公司；手動灌腸機 寧波雙馬機械工業有限公司；雙槽恒溫水浴鍋 南京先歐儀器制造公司；FE20型pH計 梅特勒-托利多上海有限公司；TA-XTplus物性分析儀 英國Stable Micro System公司；UltraScan Pro1166高精度分光測色儀 美國Hunterlab公司；D-78532型高速冷凍離心機 德國Hettich公司；熱電偶溫度探針 上海世祿儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 魚腸制備方法

冷凍魚糜→4 ℃條件下解凍→空斬→鹽斬→添加GDL和水→成型→酸誘導→熱處理→冷卻→魚腸樣品

其中解凍時間一般為8～12 h，鹽斬過程中食鹽添加量為魚糜質量的3%，向鹽斬后的漿料魚糜體系中添加一定量的去離子水使體系水分含量調整為80%。斬拌過程中打漿筒始終處于冰水浴中，間隔30～40 s后停止斬拌，翻動魚糜防止持續產熱，保持物料溫度在12 ℃以下。

1.3.2 殺菌方法

將制備好的魚腸分別置于較高溫度的恒溫水浴中，用熱電偶溫度計測定腸中心溫度的變化，記錄中心溫度達到65 ℃所需時間及終溫，經冰水冷卻后于4 ℃條件下過夜進行凝膠強度、菌落總數、大腸菌群數以及致病菌的測定。

1.3.3 酸誘導處理方法

將制備好的魚腸分別置于較低溫度的恒溫水浴中，經過不同時間酸誘導再經巴氏殺菌處理，然后用冰水快速冷卻1 h后置于4 ℃冰箱過夜用于凝膠強度測定。

1.3.4 GDL添加量對魚糜凝膠性能的影響

在1.3.1節中按魚糜質量分別添加0、0.30%、0.90%、1.50%、2.10%、2.70%、3.30% GDL，經酸誘導和巴氏殺菌處理后于4 ℃條件下放置過夜，用于pH值、凝膠特性、白度和持水性等指標的測定，以傳統工藝即不添加GDL直接90 ℃加熱30 min處理作為對照。

1.3.5 酸化處理對魚糜凝膠性能影響的正交試驗

以GDL添加量、酸化溫度與酸化時間為主要影響因素進行三因素四水平正交試驗，酸處理后再經巴氏殺菌處理，然后用冰水快速冷卻1 h后放置4 ℃冰箱過夜用于凝膠強度測定，以期篩選出對魚糜凝膠性能最佳的工藝條件。

1.3.6 水分含量和pH值的測定

參照GB 5009.3-2010《食品中水分的測定》，測得原料魚糜的水分含量為77.4%。將制備好的魚腸切碎并稱取10 g肉糜，加入90 mL水均質后，用pH計測定魚糜樣品的pH值。

1.3.7 微生物指標的測定

菌落總數的測定參照GB/T 4789.2-2010《食品微生物學檢驗 菌落總數測定》；大腸菌群的測定參照GB/T 4789.3-2010《食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》；副溶血性弧菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌等致病菌的測定分別參照GB/T 4789.7-2013《食品微生物學檢驗 副溶血性弧菌檢驗》、GB/T 4789.10-2010《食品微生物學檢驗 金黃色葡萄球菌檢驗》、GB/T 4789.4-2010《食品微生物學檢驗 沙門氏菌檢驗》。

1.3.8 凝膠強度測定

參考Balange等[21]的方法，將25 mm厚的魚糕置于物性分析儀樣品臺上，選用P/5s探頭（直徑為5 mm的球形探頭）。測試前速率2.00 mm/s，測試速率1.00 mm/s，探針返回速率10.00 mm/s；測定最大位移15 mm；感應力5 g；下壓次數1 次。測試曲線上第一個峰值即為破斷力，對應的距離為破斷距離，按公式（1）計算凝膠強度，每組實驗重復5 次，實驗結果為5 次測定結果的平均值。

1.3.9 白度測定

將10 mm厚的魚糕樣品在室溫下用高精度分光測色儀測定凝膠的L*、a*、b*值[22]。L*值表示明度，a*值和b*值表示色度。a*正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*正值表示偏黃，負值表示偏藍。由公式（2）進行樣品白度（W）值的計算，每組實驗重復5 次，實驗結果為5 次測定結果的平均值。

1.3.10 持水性測定

參照Campbell等[23]的方法，在制備的魚腸中間部分切取，并用分析天平準確稱取質量為m1（4～5 g）的薄片，用4 層定性濾紙包裹置于50 mL的圓底塑料離心管中，5 000 r/min離心20 min，剝下濾紙稱取魚糜質量m2，由公式（3）計算樣品的持水性（water holding capacity，WHC）。每組實驗重復5 次，實驗結果為5 次測定結果的平均值。

式中：C為體系的水分含量80%。

1.4 數據分析

采用OriginPro 8以及Excel軟件對實驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 酸誘導條件對魚糜凝膠性能的影響

在GDL含量不確定的情況下，將GDL添加量設定為0.30%。酸誘導溫度分別設為25、30、35、40、45 ℃，每個誘導溫度下魚腸分別處理0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h，考察酸誘導溫度和時間對魚糜凝膠性能的影響。

圖1 溫度對酸誘導真鯛魚糜凝膠強度的影響Fig.1 Effects of different temperatures on the gel strength of surimi by acid induction

由圖1可知，當酸誘導溫度為25、30、35 ℃時，隨著酸誘導時間的延長，魚糜凝膠的破斷力和凝膠強度均呈現出先升再降后趨于穩定的趨勢，其中35 ℃酸誘導時在1.5～2.5 h之間時破斷力保持較高水平，其最大值可達524.23 g，結合酸化溫度對破斷距離的影響結果可知，35 ℃酸化1.5 h時魚糜凝膠的破斷距離和凝膠強度均出現最大值1.019 7 cm和534.26 g·cm；而當酸誘導溫度為40 ℃和45 ℃時，無論是破斷力、破斷距離還是凝膠強度在酸誘導過程中都呈明顯下降趨勢。推測是由于在酸誘導溫度為25、30 ℃與35 ℃，且pH值達到最低時，其更接近體系中蛋白質的等電點，使靜電荷達到最少，顆粒間占主導地位的作用力為吸引力，從而使蛋白質發生凝聚，凝膠性能最好，這與Kohyama等[14]研究的GDL水解產生的質子降低了負電荷集團間靜電斥力，并通過疏水相互作用促進蛋白質的聚集，從而形成高強度凝膠的結果一致。而當酸誘導溫度高于40 ℃時，魚糜中水溶性的蛋白酶處于活性溫度域，可使已經形成的部分凝膠發生劣化，導致破斷力、破斷距離和凝膠強度下降。

2.2 酸誘導魚糜凝膠殺菌條件的確定

魚腸的巴氏殺菌條件以魚腸中心溫度達到65 ℃并保持30 min為標準[24]。殺菌處理溫度設為66、68、70、72 ℃，結合微生物指標和凝膠強度確定酸誘導魚糜凝膠的巴氏殺菌條件。結果見表1。

GB 10132-2005《魚糜制品衛生標準》中規定熟制魚糜灌腸制品菌落總數不得大于1 000 CFU/g，大腸菌群數不得大于30 MPN/100 g，致病菌（沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、副溶血性弧菌、志賀氏菌等）不得檢出。由表1可知，所考察溫度范圍內的檢測結果符合國標規定。結合幾種殺菌條件對凝膠性能的影響可知，相對68 ℃處理組的破斷力（718.55 g）和凝膠強度（583.81 g·cm），66、70、72 ℃處理組的蛋白凝膠明顯發生了部分凝膠劣化，導致破斷力和凝膠強度降低。這可能是由于真鯛魚糜的凝膠劣化溫度在70 ℃附近，72 ℃處理時魚腸通過其凝膠劣化溫度域，導致凝膠強度的急劇下降。凝膠性能是評價魚糜制品品質的重要指標之一，因此可根據凝膠性能的優劣并結合微生物指標的綜合判斷得出68 ℃處理45 min是較理想的殺菌條件。

表1 酸誘導魚糜凝膠的巴氏殺菌條件選擇Table 1 Screening of sterilization conditions

2.3 GDL添加量對魚糜凝膠性能的影響

2.3.1 GDL添加量對魚糜體系pH值的影響

圖2 GDL添加量對真鯛魚糜酸誘導過程中體系pH值的影響Fig.2 Effects of GDL concentration on the pH of surimi by acid induction

由圖2可知，魚糜中添加GDL時，體系pH值隨酸化時間的延長逐漸下降至趨于穩定，GDL添加量越大，體系達到穩定時的pH值越低。而在酸化時間為0時，其酸化的初始pH值并不相同，添加量大的偏低，這是由于GDL是在魚漿斬拌時進行添加，此時雖然溫度較低，但是由于GDL會分解產酸，從而導致酸化初始時pH值的不同。

2.3.2 GDL添加量對魚糜凝膠特性的影響

破斷力也稱破斷強度，指探頭刺破凝膠時的感應力，反映魚糜凝膠的硬度與凝膠中蛋白質分子間的緊密程度。破斷距離（凹陷深度）即凝膠破裂時探頭的位移，反映魚糜凝膠彈性與凝膠中蛋白質分子間作用力強弱[20]。破斷力和破斷距離是魚糜凝膠性能表征中的常用指標，GDL添加量對魚糜凝膠性能的影響結果如圖3所示。其中，對照組采用常規加熱，即90 ℃條件下加熱30 min；含GDL的樣品組先經過35 ℃，1.5 h的酸誘導處理，后進行68 ℃，45 min加熱處理。

圖3 GDL添加量對真鯛魚糜凝膠性能的影響Fig.3 Effect of GDL concentration on the gel strength of surimi by acid induction

由圖3可知，在一定范圍內，真鯛魚糜的破斷力和凝膠強度與GDL添加量成正相關，破斷距離與其成負相關，即一定范圍內，隨著GDL添加量的增加，真鯛魚糜制品的硬度和凝膠強度逐漸增加，而彈性則出現略微降低的趨勢。當添加量增至3.30%時，其硬度和凝膠強度則顯著下降。GDL添加量過高時凝膠強度不升反降的原因可能是隨著GDL添加量的升高分解產生的H+使體系pH值降至蛋白質等電點pI（5.0左右），造成顆粒間的疏水性相互作用力增強，從而誘導蛋白質分子之間的聚集形成凝膠[14]；而當添加量過高時，魚糜體系pH值繼續下降，蛋白質分子間靜電斥力增加，蛋白偏離等電點，發生酸變性，蛋白質聚集體顆粒變小，不利于彈性凝膠體的形成[12]。

2.3.3 GDL添加量對魚糜凝膠白度的影響

通常高品質魚糜制品要求高明度（L*）、低黃度（+b*）、高白度（W）。白度越高，魚糜制品的色澤越容易被廣大消費者接受。由表2可知，低溫熱處理的樣品（添加GDL）白度值普遍高于高溫熱處理的樣品（對照），低溫熱處理中隨著GDL添加量的增加，魚腸的L*、a*值和W值呈升高趨勢，而b*值呈下降趨勢。通常認為凝膠的白度和蛋白質的變性程度相關聯[25]，凝膠白度值越低，可以推測蛋白的變性程度越大。結合圖4中GDL對魚糜凝膠持水性的影響，GDL含量越高，魚糜凝膠持水性越低，從而白度值越大。就蛋白質變性程度來看，巴氏殺菌的蛋白僅發生了適度變性，更有利于機體的消化吸收，且GDL添加量越高，體系pH值越低，酸有助于機體對營養成分的利用。

表2 GDL添加量對真鯛魚糜凝膠白度的影響Table 2 Effect of GDL concentration on the whiteness of surimi gel by acid inductiioonn

2.3.4 GDL添加量對魚糜凝膠持水性的影響

圖4 GDL添加量對真鯛魚糜凝膠持水性的影響Fig.4 Effect of GDL concentration on the water-holding capacity of surimi gel by acid induction

由圖4可知，GDL添加量為0.30%～2.10%時，魚腸持水性比傳統處理的對照組要高。其中，在GDL添加量0.30%時最高，相對傳統處理的對照組其持水性提高了30%。而當GDL添加量高于2.10%時，魚腸持水性逐漸降低，這可能是由于魚腸彈性下降造成凝膠網絡結構鎖水能力的下降所致[26]。

2.4 GDL對魚糜凝膠性能影響的正交試驗結果

GDL添加量低于2.70%時，魚糜凝膠強度隨添加量的增加而增加，而添加量為2.70%時，其提升結果并未比2.10%時增加很多，作為食品添加劑應盡可能降低其添加量，所以GDL添加量的水平定位為0.30%、0.90%、1.50%、2.10%；當酸化溫度為45 ℃時凝膠強度發生嚴重的劣化，在多因素考察時應選擇的水平為25、30、35、40 ℃；由圖1結果可知，當酸化時間在1.0～2.5 h時凝膠強度較高。根據正交表的選用原則，選擇三因素四水平L16（43）進行正交試驗設計，以魚糜凝膠強度為指標確定工藝中的較優組合。其結果如表3所示。

表3 正交試驗設計方案及結果Table 3 Orthogonal array design with experimental values of gel strength

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Analysis of variance (ANOVA) of the results of orthogonal array dessiiggnn

表4是對表3中正交試驗結果的統計分析，由方差分析結果可以看出，因素A的影響極顯著，因素B的影響顯著，因素C的影響不顯著。各因素對真鯛魚糜凝膠強度的影響程度為A＞B＞C，即GDL添加量＞酸化溫度＞酸化時間。結合表3中各水平對應的數據之和的大小，確定較優水平。本試驗的凝膠強度指標越大越好，較優酸化條件為A4B3C3，即GDL添加量2.10%、酸化溫度35 ℃、酸化時間2.0 h。

3 結 論

本實驗以冷凍真鯛魚糜為原料，確定了巴氏殺菌條件：水浴溫度為68 ℃處理45 min時可保證魚腸中心溫度達到65 ℃，再保持30 min，可使魚糜制品既達到安全標準，又具有較好的凝膠性能。在酸化工藝的研究中，首先通過單因素試驗對魚糜凝膠性能的影響，確定較佳參數范圍，即GDL添加量0.30%～2.10%，酸化溫度25～40 ℃，酸化時間1.0～2.5 h。在單因素試驗的基礎上采用正交試驗設計和方差分析，最終確定較優酸化工藝為：GDL添加量2.10%，酸化溫度35 ℃，酸化時間2.0 h。這一結果為后續開發冷藏即食的新型魚糜制品提供了重要依據。

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Effect of Acidifi cation on Gel Properties of Pagrosomus major Surimi

ZHENG Yan1, FAN Daming1, LIU Xiaoming1, HUANG Jianlian2, ZHAO Jianxin1, CHEN Wei1, ZHANG Hao1,*
(1. State Key Laboratory of Food Science and Technology, School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China; 2. Fujian Anjoyfood Share Co. Ltd., Xiamen 361022, China)

In order to develop ready-to-use surimi products with cold preservation, the effects of acidifi cation conditions (temperature and time), pasteurization conditions and glucono-δ-lactone (GDL) concentration on gel properties of Pagrosomus major surimi were investigated. The results indicated that the highest values of breaking force, breaking distance and gel strength of surimi gel were obtained, which were 524.23 g, 1.0197 cm and 534.26 g·cm, respectively, when the acidifi cation was conducted at 35 ℃ for 1.5 h; the heating teatment was conducted at 68 ℃ for 45 min to ensure that fi sh sausages meet the hygienic standards of food safety. At the same time, the surimi gel could also have better quality. As GDL concentration went up, breaking force, gel strength and whiteness of surimi gel rose, while the water-holding capacity fell. The orthogonal array method was used to select the optimal conditions for acidifi caiton as GDL concentration of 2.10%, acidifi cation temperature of 35 ℃ and acidifi cation time of 2.0 h.

glucono-δ-lactone; acidifi cation; gel; surimi

TS254.5

A

1002-6630（2015）19-0012-06

10.7506/spkx1002-6630-201519003

2014-12-19

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD28B05-04）；廈門市重大產業技術攻關項目（3502Z20121034）；江蘇省產學研聯合創新資金項目（BY2013015-01）

鄭嚴（1989-），女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術。E-mail：hdskzhengyan@126.com

*通信作者：張灝（1962-），男，教授，博士，研究方向為食品生物技術。E-mail：zhanghao@jiangnan.edu.cn