微波膨化淡水魚糜脆片的工藝

汪 蘭，付曉燕，史兆龍，吳文錦，喬 宇，丁安子，廖 李，王 俊，熊光權*

（1.湖北省農業科學院 農產品加工與核農技術研究所，湖北省農業科技創新中心 農產品加工研究分中心，湖北武漢430064；2.華中農業大學 楚天學院，湖北武漢430070）

微波膨化淡水魚糜脆片的工藝

汪 蘭1，付曉燕2，史兆龍2，吳文錦1，喬 宇1，丁安子1，廖 李1，王 俊1，熊光權*1

（1.湖北省農業科學院 農產品加工與核農技術研究所，湖北省農業科技創新中心 農產品加工研究分中心，湖北武漢430064；2.華中農業大學 楚天學院，湖北武漢430070）

以冷凍魚糜為主要原料，采用微波技術加工膨化魚糜脆片，以制品的膨化率、白度和硬度作為評價指標，研究物料厚度、含水量、淀粉種類及其添加量、脂肪添加量、微波功率和微波時間對膨化魚糜制品的影響，通過正交實驗確定最佳工藝。結果表明：原料壓片厚度0.2 cm，糯米粉添加量為質量分數10%，脂肪添加量為質量分數5%，42℃烘干2.5 h后在700 W功率下微波膨化110 s，所得產品鮮香酥脆，美味可口。

魚糜制品；微波膨化；白度；硬度

魚糜（Surimi）指經絞碎、擂潰或斬拌的糊狀魚肉［1］。調理魚糜工藝配方方面的研究有很多［2-5］，但對魚糜微波膨化制品的研究尚處于空白。微波是頻率在 300 MHz到 300 GHz的電磁波（波長 1 m～1 mm）。微波膨化是微波能量到達物料深層轉換成熱能，使物料深層水分迅速蒸發形成較高的內部蒸汽壓力條件，迫使物料膨化［6］。利用微波膨化技術加工食品能最大限度保存食品原有的營養成分，加工時間短，膨化、干燥、殺菌工藝同時完成［7］。張立彥等研究淀粉種類及性質對微波膨化的影響，表明淀粉物料中支鏈淀粉的含量高，有利于微波膨化，產品膨化率大；直鏈淀粉含量高，則不利于膨化［8］。糯米粉物料經微波膨化后產品膨化率最大，其它依次為馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉和小麥淀粉［9］。物料中含水量、物料的幾何形狀、微波功率等均影響微波制品的品質［10-12］。

微波膨化魚糜是一項新技術，需要從多方面研究魚糜在微波膨化中的變化，同時還要考慮各添加物對膨化效率和制品感官性狀的影響。本實驗屬于蛋白質食品膨化，主要是在傳統魚糜制品的基礎上采用微波膨化，開發微波膨化魚糜食品生產工藝，研究原料厚度及含水量、淀粉種類及其添加量、脂肪添加量、微波功率和微波時間等因素對膨化效果的影響，優化微波膨化魚糜工藝，開發新型魚糜食品，豐富魚糜加工新技術，滿足廣大消費者對魚糜制品的不同需求。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

冷凍魚糜由荊州市中科農業有限公司提供，水分質量分數78.1%，蛋白質質量分數19.5%，脂肪質量分數1.22%，灰分質量分數0.34%；食用碘鹽、姜粉、蒜粉、黃酒、肥豬肉、五香粉、雞蛋、糯米粉、紅薯淀粉、大米粉、玉米淀粉，均購于武商量販農科城店。

1.2 儀器設備

UltraScan XE色度測定儀，美國HunterLab公司制造；TA-XT2型物性測定儀，英國Stable Micro System公司制造；格蘭仕微波爐，佛山市順德區格蘭仕微波爐電器有限公司制造；AL204型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司制造。

1.3 實驗方法

1.3.1 微波膨化魚糜工藝 原料解凍→混料（表1）→擂潰→壓制→熱風干燥→切片造型→微波膨化→烘干→成品→包裝

表1 輔料表（以100 g魚糜計）Table 1 Composition of accessories （on the 100 g surimi basis）

1.3.2 單因素實驗 取300 g冷凍魚糜常溫解凍，按表1添加輔料，擂潰30 min后采用0.2 cm厚度模具壓制，42℃熱風低溫干燥至不同水分含量，取出切成4 cm×2 cm片狀，然后同時在微波爐中以700 W功率膨化120 s后測定產品膨化率、色度、硬度等指標。分別研究物料厚度、微波功率和時間、水分含量、淀粉種類、淀粉添加量、脂肪添加量對魚糜脆片膨化效果的影響。各因素如下：在未添加淀粉和脂肪，水分質量分數50%，微波膨化功率700 W和膨化時間120 s的條件下，研究物料厚度（0.2 cm，0.4 cm）對膨化魚糜脆片的影響；在未添加淀粉和脂肪，水分質量分數50%，物料厚度0.2 cm和膨化時間120 s的條件下，研究微波功率（140、280、420、560、700 W）對膨化魚糜脆片的影響；在未添加淀粉和脂肪，水分質量分數50%，微波膨化功率700 W和物料厚度0.2 cm條件下，研究微波時間（90、95、100、105、110、115、120 s）對膨化魚糜脆片的影響；在未添加淀粉和脂肪，物料厚度0.2 cm，微波膨化功率700 W和膨化時間120 s的條件下，研究干燥至不同水分質量分數 （40.52%、45.24%、49.96%、54.69%和59.41%）對膨化魚糜脆片的影響；在淀粉添加量為質量分數10%，脂肪添加量為質量分數6%，水分質量分數45%，物料厚度0.2 cm，微波膨化功率700 W和膨化時間120 s的條件下，研究不同淀粉（玉米淀粉、紅薯淀粉、大米粉和糯米粉）對膨化魚糜脆片的影響；采用糯米淀粉，在脂肪添加量為質量分數6%，水分質量分數 45%，物料厚度0.2 cm，微波膨化功率700 W和膨化時間120 s的條件下，研究不同淀粉添加量（質量分數0、3%、6%、9%、12%、15%）對膨化魚糜脆片的影響；在糯米淀粉添加量為質量分數10%，水分質量分數45%，物料厚度0.2 cm，微波膨化功率700 W和膨化時間120 s的條件下，研究不同脂肪添加量（質量分數0、3%、5%、7%、9%、12%）對膨化魚糜脆片的影響（以上均按100 g魚糜計）。

1.3.3 正交實驗設計 在單因素實驗基礎上，設計三因素三水平正交實驗，確定最佳膨化工藝，因素水平見表2。

表2 正交實驗因素水平Table 2 Table of the orthogonal factor levels

1.3.4 厚度的測定 采用不同厚度PVC泡沫板制作凹形模具，主要規格有0.2、0.4、0.5 cm和1 cm。

1.3.5 水分含量的測定 采用直接干燥法，準確稱取膨化樣品2.50 g，置于105℃干燥90 min后于干燥器中冷卻并稱質量，計算水分質量分數。

1.3.6 膨化率的測定 詳見文獻［13］。

1.3.7 硬度的測定 采用AT-XT Plus型質構儀測定擠壓產品的質構特性，配HDP/3PB型探頭。用鋒利的刀片截取樣品長60 mm，水平放在HDP/90承載平臺上。測試參數：測量模式Return to start，測量前速度1.00 mm/s，測試速度3 mm/s，測試后速度10 mm/s；目標模式：距離5.00 mm。質構儀裝有TEE32質構分析軟件，壓力達50 g（1 g=9.8 mN）時開始以200 Hz的頻率自動記錄不同時間時力的大小，并可繪出力—時間曲線。通過軟件計算出硬度（Hardness）和破斷值（fracturability），每個樣品測量5次，取平均值。

1.3.8 白度的測定 使用CR-210型色差計，選用L*—a*—b*色彩空間。每次測量色差計顯示L*（0表示黑色、100表示白色），a*（正值表示紅色、負值表示綠色），b*（正值表示黃色、負值表示藍色）3個值。每個樣品測5次，求平均值。L5*、a5*、b5*為標準白色瓷板的測定值，分別為97.13，0.21，1.87。

1.3.9 感官評定 對正交實驗結果進行感官評價，感官評定小組由5人組成，參照感官評分等級（表3）分別對產品進行感官評分。

表3 微波膨化魚糜感官評分Table 3 Sensory rating of surimi by microwave puffing

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 物料厚度對微波膨化魚糜脆片的影響 物料厚度對微波膨化魚糜脆片的影響如表4所示。對比表中數據發現，物料厚度越大，膨化魚糜脆片膨化率越低，硬度高，而硬度太高會嚴重影響口感，而且0.2 cm厚度的樣品比0.4 cm樣品更白。綜上考慮，物料厚度控制在0.2 cm為宜。

表4 物料厚度對微波膨化魚糜制品的影響（平均值±標準差）Table 4 Effect of mixture thickness on the surimi by microwave puffing

2.1.2 微波功率對膨化魚糜制品的影響 微波膨化功率對膨化魚糜脆片品質的影響如圖1所示。隨著微波功率的提高，產品膨化率逐漸增大，當功率到達560 W以后膨化率變化不大。當微波功率小于等于420 W時，由于膨化能量不夠，產品不能完全熟化。微波功率在560 W下膨化產品硬度要高于700 W下膨化產品，這是由于560 W下的膨化是間歇性膨化，相當于多次膨化，產品內部結構更緊密所致，這與膨化率結果相符，700 W功率下膨化產品膨化率最大。不同功率膨化的產品白度呈上升趨勢，如圖1（b）所示，700 W功率下與560 W功率下產品的白度相差不大。綜合考慮選取700 W功率膨化魚糜制品。

圖1 微波膨化功率對膨化魚糜脆片品質的影響Fig.1 Effect of microwave power on puffing rate and hardness and whiteness of the surimi by microwave puffin

2.1.3 微波時間對膨化魚糜制品的影響 微波膨化時間對膨化魚糜脆片品質的影響如圖2所示。膨化時間低于90 s，魚糜未熟，而膨化時間超過150 s后產品完全焦化，無法食用。在膨化時間90～130 s內，隨著膨化時間延長，產品膨化率逐漸增大，白度也有所提高。圖2（b）表明，產品膨化100～120 s硬度變化不大，分析認為這個時間段內膨化魚糜的結構相似，所以硬度變化小。

2.1.4 原料水分含量對膨化魚糜制品的影響 經過輔料添加和擂潰的原料，含水量在質量分數69.25%左右，烘干 5 h后水分質量分數下降到21.52%左右。由圖3（a）可知，魚糜脆片膨化率在水分質量分數45.24%以下前，隨著水分質量分數的增加而逐漸增大，水分質量分數為45.24%時達到最高，此后下降。當原料水分質量分數低于45.24%時，膨化動力不足，膨化率不高；而觀察膨化原料的外觀和內部形貌，發現原料水分質量分數較高時（59.41%），膨化時物料內部已經干燥熟化，但是外表水分質量分數還很高，產品暴露在常溫下后回縮變型，導致膨化率較小。而如圖3（b）所示，產品的白度呈先下降后上升的趨勢，在水分質量分數為49.96%時，產品白度最大，水分含量低時，產品白度下降的原因可能是干燥的過程中發生了美拉德反應，導致色度增加。如圖3（b）所示，水分質量分數高于54.69%，產品硬度較小，干燥后水分含量下降，硬度變化不大。綜合膨化率和白度，實驗選取在42℃烘箱中烘干2.5 h后進行膨化，此時的水分質量分數約為45.24%。

圖2 微波膨化時間對膨化魚糜脆片品質的影響Fig.2 Effect of microwave time on puffing rate and hardness and whiteness of the surimi by microwave puffing

圖3 原料水分含量對膨化魚糜脆片品質的影響Fig.3 Effect of moisture content on puffing rate and hardness and whiteness of the surimi by microwave puffing

2.1.5 淀粉種類對膨化魚糜制品的影響 不同淀粉種類對微波膨化魚糜脆片的影響如表5所示。結果表明，膨化率排序為：糯米粉＞玉米淀粉=大米粉＞紅薯淀粉。膨化率與淀粉的膨潤度和溶解性呈線性相關［14］。糯米粉含大量支鏈淀粉，而支鏈淀粉具有良好的延展性，在膨化時可以形成復雜的網狀結構，網狀結構能承受更大的蒸汽壓力，不易斷裂，使得產品膨化率最大。而添加玉米淀粉的脆片硬度最大，大米粉脆片的硬度最小，添加紅薯淀粉和糯米粉產品的硬度相差不大。不同淀粉種類對膨化魚糜制品的白度影響不大。綜上考慮，后續試驗選取膨化率最大的糯米粉。

表5 淀粉種類對微波膨化魚糜脆片的影響Table 5 Effect of various starches on the surimi bymicrowave puffing

2.1.6 淀粉添加量對膨化魚糜制品的影響 淀粉添加量對膨化魚糜脆片品質的影響如圖4所示。淀粉的添加有利于魚糜制品的微波膨化，可明顯增大產品的膨化率，淀粉可以在魚肉蛋白質中形成具有支撐作用的骨架結構，從而增大了膨化率，同時增加淀粉的添加量可以增大產品的白度（圖4（b）），這與Nurul的結論一致［15］。淀粉含量越高膨化魚糜制品的硬度越大，結合感官評定的數據，綜合考慮選擇淀粉添加量以質量分數9%為最佳。

圖4 淀粉添加量對膨化魚糜脆片品質的影響Fig.4 Effect of starch amount on puffing rate and hardness and whiteness of the surimi by microwave puffing

2.1.7 脂肪添加量對膨化魚糜制品的影響 淡水魚具有一定的土腥味，根據預實驗研究發現，單獨的魚糜膨化產品中帶有明顯的腥味［16］，魚糜制品的研究結果表明，添加少量脂肪能改善魚糜風味［17-18］，因此在研究中添加脂肪，脂肪添加量對膨化魚糜脆片品質的影響如圖5所示。脂肪的添加會降低魚糜制品的膨化率，但能降低產品的魚腥味，同時增加其風味，改善產品外形，減少產品起泡現象。不添加脂肪的產品膨化率能達到500%，隨著脂肪添加量的上升膨化率迅速下降，當脂肪添加量達到質量分數12%，產品幾乎不能膨化。脂肪與淀粉結合，吸收膨化動力，同時增加了魚糜的凝膠強度，不利于膨化。脂肪的添加對膨化魚糜制品的白度影響不是很明顯，但會使產品的硬度有一定程度增加。綜上考慮，選擇脂肪添加量為質量分數5%為宜。

圖5 脂肪添加量對膨化魚糜脆片品質的影響Fig.5 Effect of fat amount on puffing rate and hardness and whiteness of the surimi by microwave puffing

2.2 正交實驗

在單因素實驗的基礎上，以淀粉添加量、脂肪添加量和微波時間為研究對象，設計三因素三水平正交實驗，進一步確定最佳膨化工藝。正交實驗結果見表6。可知，就膨化率而言，影響因素的主次順序是A>B>C，即淀粉添加量對膨化影響最大，脂肪添加量其次，微波時間最小。最佳組合為A3B2C1，即淀粉添加量為質量分數10%，脂肪添加量為質量分數5%，微波時間為100 s，與正交表內第8組實驗相符，但其膨化率略低于正交組合7。就硬度而言，影響因素的主次順序是A>C>B，即淀粉添加量>微波時間>脂肪添加量，最佳組合是A3B2C2，即淀粉添加量為質量分數10%，脂肪添加量為質量分數5%，微波時間110 s。就白度而言，影響因素的主次順序是C>B>A，既微波時間對白度影響最大，脂肪添加量其次，淀粉添加量最小，最佳組合為A3B2C2，與硬度為考察指標的結果一致。

膨化率、硬度和白度的方差分析結果見表7。可以看出，在0.05水平下，淀粉添加量對微波膨化魚糜制品膨化率的影響具有顯著性，脂肪添加量和微波時間對膨化率的影響不顯著。3個因素對產品硬度的影響均不顯著。微波時間對產品白度的影響具有顯著性，而淀粉添加量和脂肪添加量對白度的影響不顯著。正交組合8（A3B2C1）雖然膨化率略低于組合7，但產品的硬度和白度值明顯好于組合7，故考慮其為較優組合，與另一較優組合A3B2C2的差異僅體現在微波時間上，將兩個組合進行正交驗證實驗，通過感官評定確定最優組合。微波時間100 s的產品外部邊緣整齊，內部孔洞均勻，整體呈淡黃色，口感偏軟，有魚香味，不油膩；而微波時間110 s的產品外部邊緣整齊，內部孔洞均勻，呈誘人的金黃色，口感酥脆，有濃郁的魚香味且不油膩，最終確定最優組合為 A3B2C2，即淀粉添加量為質量分數10%，脂肪添加量為質量分數5%，微波時間為110 s，產品的膨化率為238%，硬度為（1 315±156）g，白度為56.76±1.02。

表6 正交實驗結果Table 6 Results of orthogonal test

表7 正交實驗方差分析表Table 7 Analysis of orthogonal test

3 結語

原料厚度是影響微波膨化魚糜硬度的主要因素，厚度越大，硬度越大。膨化前魚糜水分含量太高不利于膨化，水分質量分數在30%～40%為宜。支鏈淀粉膨化率較高，因此選用糯米粉較好。淀粉添加量越高，微波膨化魚糜硬度越大。脂肪添加量越大，微波膨化魚糜膨化率越小。微波膨化魚糜的最佳工藝參數為：冷凍魚糜100 g，糯米粉添加量為質量分數10%，脂肪添加量為質量分數5%，食鹽1.2 g，蛋清液5 g，黃酒1 g，五香粉0.8 g，姜粉0.5 g，大蒜粉0.5 g，壓片厚度0.2 cm，42℃烘干2.5 h，100%功率微波膨化 110 s，產品的膨化率為 238%，硬度為（1 315±156）g，白度為56.76±1.02。

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會議信息

會議名稱（中文）：第二十五屆國際動植物基因組學大會

會議名稱（英文）：PAG XXV

所屬學科：動植物微生物學，遺傳與發育生物學，生物技術與生物工程，作物學及林木育種、生物學

開始日期：2017-01-14 結束日期：2017-01-18 所在國家：美國

主辦單位：Scherago International 協辦單位：環球科學雜志社（科學美國人中文版）

聯系人：孔祥彬 李宇 段亦禮 聯系電話：010-57101895 E-MAIL：meeting@huanqiukexue.com

通訊地址：北京市朝陽區秀水街1號建外外交公寓4-1-21環球科學雜志社

郵政編碼：100600 會議網站：http://www.intlpag.org/2016/

會議背景介紹：PAG會議是國際知名的動植物、微生物基因組學研究的頂級學術會議，每年元月中旬在美國加州圣地亞哥Town&Country會議中心舉行，每屆會議約有3000余位來自世界各地的專家學者參與。專家們匯集一堂，報告、研討動物、植物、微生物基因組學一年來的最新研究進展，內容廣泛深入。隨著多種生物基因組測序的相繼完成，國際上動植物、微生物基因組學研究日新月異，每年都有一系列新方法、新技術在大會上率先展示。通過參加PAG會議可以及時了解到國際上動植物基因組學研究及最新的農業生物技術產業的前沿發展動態。動物和植物基因組學大會（PAG）的舉辦宗旨是提供一個針對動植物基因組項目最新發展和未來計劃的研討場所。大會涵蓋了技術展示、海報會議、展覽和研討會等內容，為國際項目的合作和交流提供了絕好的機會。PAG會議將包含2000篇摘要，135個展覽，1200張海報展示和140個分會，世界各國科學家將匯集一起研討模式生物、畜禽、水生生物、作物、微生物等基因組的最新研究進展，內容涉獵廣泛，是動植物基因組研究最高水平的國際學術交流平臺之一。

Technological Study on Puffing of Chips from Freshwater Surimi by Microwave Heating

WANG Lan1，FU Xiaoyan2，SHI Zhaolong2，WU Wenjing1，QIAO Yu1，DING Anzi1，LIAO Li1，WANG Jun1，XIONG Guangquan*1
（1.Institute for farm Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology，Hubei Academy of Agricultural Science，Wuhan 430064，China；2.College of food science and technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

The processing technology of surimi chips through microwave puffing was investigated using frozen surimi as raw material.The effect of surimi mixture thickness，moisture content，the amount and variation of starch，the amount of fat，the power and processing time of microwave puffing on the surimi chips were studied by evaluating the expansion ratio，whiteness and hardness of chips.The optimal condition of surimi chips preparation was confirmed by the orthogonal experiment.The crispy and delicious production could be achieved under the optimized condition with the surimi mixture thickness of 0.2 cm，the waxy starch amount of 10%（w/w），the fat amount of 5%（w/w），the microwave power of 700 W，and heated for 110 s.

surimi，microwave puffing，whiteness，hardness

TS 254.5

A

1673—1689（2016）010—1045—08

2015-01-20

國家“十二五”科技支撐計劃項目（2012BAD28B06）；湖北省農科院青年科學基金項目（2013NKYJJ16）。

汪 蘭（1981—），女，湖北孝感人，工學博士，副研究員，主要從事農產品加工和天然產物化學的研究。E-mail：2005lily@gmail.com

*通信作者：熊光權（1965—），男，重慶人，研究員，主要從事水產品加工及副產物綜合利用的研究。E-mail：xiongguangquan@163.com