復合無磷保水劑對冷凍金鯧魚片的保水效果

于淑池，周海英

海南熱帶海洋學院海南省海洋食品工程技術研究中心（三亞 572022）

金鯧魚（Golden pompano），學名卵形鯧鲹（Trachinotus ovatus），地方名稱黃臘鯧、金鯧，屬硬骨魚綱、鱸形目、鯧鲹屬[1]，其魚肉細嫩、味道鮮美，是我國南方沿海重要的海產經濟魚類之一[2]，南海區網箱養殖金鯧魚位居我國海水魚類單一品種產量的第三位[3]，2016年產量約15萬 t[4]，全國金鯧魚年產值將近達100億元[1]，目前金鯧魚產量大，加工產品主要以整條凍魚為主，在冷凍過程中，水產品的水分含量和持水性將直接關系到水產品的組織狀態、品質甚至風味[5]。多聚磷酸鹽是傳統的保水劑，可以有效減少水產品水分流失，保持制品嫩度，但添加量過大（超過0.5%）會導致產品風味惡化，組織結構粗糙，且在人體內易形成磷酸鈣，降低人體對鈣的吸收[6-7]；為避免磷酸鹽過多添加的危害，工業上常用4%蔗糖、4%山梨糖醇復配，但是糖類作為保水劑，存在高熱量、高甜度的缺點，嚴重影響水產品的風味、口感及營養價值[8]，也不利于肥胖癥患者及糖尿病人。為此，開發安全低糖高效的無磷保水劑，是我國水產品加工業面臨的重要課題。

實踐證明[9]很多食品添加劑復配可以產生增效作用。研究保水劑的復配不僅可以降低用量，還可以進一步改善水產品的品質。谷氨酰胺轉氨酶（TG酶），具有改善蛋白質組織、促進蛋白質的交聯、形成緊密結構從而改善產品的質構的特點[10]。檸檬酸鈉是一類強堿弱酸鹽，其高價陰離子可增加肉糜體系的離子強度，提高其pH，提高冷凍魚糜及重組牛肉的持水性[11-12]；海藻糖是一種非還原性二糖，甜度及熱量值低，對生物具有抗高滲、抗脫水及抗冷凍的保護作用，它可以發生玻璃態轉變，形成新的連續相，阻礙水分子運動，從而提高保水性[13-14]，海藻糖可有效阻止凍藏羅非魚、鳙魚的蛋白質變性[12]，提高冷凍豬肉的持水性并能改善冷凍豬肉品質；抑制脂肪酸分解產生腐腥味的等作用[15]，其可以替代傳統的抗凍劑[16]。碳酸氫鉀是一種強堿弱酸鹽，具有螯合作用和乳化作用，可以提高溶液的pH，從而顯著提高增重率，降低加熱失重率[17]。試驗以冷凍金鯧魚片為研究對象，確定TG酶、檸檬酸鈉、海藻糖、碳酸氫鉀4種保水劑對冷凍金鯧魚片的正交復配配方，并與多聚磷酸鹽進行對比驗證，以期尋找一種綠色安全的復合無磷保水劑配方。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

金鯧魚（600±15 g），市售；谷氨酰胺轉氨酶（TG酶，100 U/g）、海藻糖、三聚磷酸鈉為食品級；檸檬酸鈉、碳酸氫鉀、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉均為分析純。

1.2 試驗儀器與設備

HWS-26型超級恒溫水浴鍋（金壇市盛藍儀器制造有限公司）；N5000型質構儀（上海佑科儀器儀表有限公司）；MesoMR23-060H-1型核磁共振成像分析儀（蘇州紐邁分析儀器股份有限公司）；ME204E/02型電子天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；Multifuge X1R型高速冷凍離心機（賽默飛世爾科技（中國）有限公司）；DZ-500/1s型真空包裝機（浙江溫州市達豐機械有限公司）；FM100型雪花制冰機（北京長流科技儀器有限公司）；MA35型賽多利斯快速水分測定儀（上海右一儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 金鯧魚處理的工藝流程

鮮活金鯧魚→清洗、三去（去鱗、內臟、頭尾）→清洗→采肉→切片→保水劑處理→凍藏→檢測指標

1.3.2 正交試驗設計

以浸泡增重率和解凍損失率為指標，分別采用0.3%，0.6%，0.9%，1.2%和1.5%的谷氨酰胺轉氨酶（TG酶）；0.2%，0.3%，0.4%，0.5%和0.6%的海藻糖；0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%的檸檬酸鈉；1%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%的碳酸氫鉀進行預試驗，確定得出各保水劑的最佳保水濃度，分別為0.6%TG酶、0.5%海藻糖、1.0%檸檬酸鈉、1.5%碳酸氫鈉，再選取4種無磷保水劑進行L9(34)正交試驗，進一步確定復合無磷保水劑的最優組合。

表1 正交試驗因素水平表 %

1.4 最優配方凍藏試驗

以0.3%復合磷酸鹽為對照組，對正交試驗得到的復合無磷保水劑的最佳配方進行驗證，展開15，25，35和45 d的驗證試驗，以浸泡增重率、解凍損失率和蒸煮損失率為主要指標，結合質構指標和低場核磁水分遷移，分析冷凍45 d內的保水性變化。

1.5 各指標測定方法

1.5.1 保水指標的測定方法[16-18]

取出浸泡好的魚片，篩網瀝干至沒有液滴滴下，用濾紙吸去表面遺留的水分，稱其質量并記錄，每個樣品做3次測定，取平均值，浸泡增重率按式（1）計算。

將凍藏一定時間后的金鯧魚片連同自封袋一起在4 ℃下自然解凍5 h，瀝干，用濾紙擦去表面水分并稱其質量，每個樣品做3次測定，取平均值，解凍損失率按式（2）計算。

將解凍后的魚肉裝進鋁箔袋中，在65 ℃的水浴鍋中蒸煮15 min，然后取出冷卻至室溫，用濾紙吸干魚肉表面水分后稱重其質量，每個樣品測定3次，取平均值，蒸煮損失率按式（3）計算。

式中：m表示浸泡前魚片的質量，g；m1表示浸泡后魚片的質量，g；m2表示解凍后魚片的質量，g；m3表示蒸煮后后魚片的質量，g。

1.5.2 質構特性的測定

參照文獻[19]的方法進行測定。

1.5.3 低磁場核磁共振儀測定水分遷移規律

參照文獻[20]的方法進行測定。

1.6 數據處理

Excel作圖，Origin 2017（Origin Lab Corp. Ltd）繪制弛豫信號曲線圖，使用SPSS 20.0統計處理軟件進行統計分析，結果以“平均值±標準差”表示，采用單因素方差進行比較，顯著性水平設置為p＜0.05。

2 結果與分析

2.1 正交試驗的結果與分析

正交試驗結果見表2。通過浸泡增重率指標分析，4種因素的影響順序為檸檬酸鈉（B）＞碳酸氫鉀（D）＞TG酶（A）＞海藻糖（C），最佳的復合無磷保水劑配比為A1B1C3D3；通過解凍損失率指標分析，4種因素的影響順序為檸檬酸鈉（B）＞海藻糖（C）＞碳酸氫鉀（D）＞TG酶（A），最佳的復合無磷保水劑配比為A2B1C2D3，考慮到汁液損失的減少有利于提高肉的品質和感官可接受性，即解凍損失率的影響對冷凍金鯧魚片最終的品質影響較大，故選擇的最佳復合無磷保水劑配比是A2B1C2D3，即0.6% TG酶、0.4%海藻糖、1.0%檸檬酸鈉和2.0%碳酸氫鉀。

表2 正交試驗結果分析

2.2 驗證試驗

2.2.1 復合無磷保水劑對冷凍金鯧魚片保水性的影響

將正交試驗結果得到的復合無磷保水劑最佳配方，與復合磷酸鹽組作對比，在-18 ℃下冷凍45 d，測定保水性相關指標，結果見表3。冷凍金鯧魚片經復合無磷保水劑浸泡后，浸泡增重率為5.90%，高于復合磷酸鹽組。從解凍損失率來看，在凍藏的15，25和35 d內，各處理組解凍損失率均逐漸降低，45 d后又有所升高；蒸煮損失率也是先降低后升高再降低，但復合無磷保水劑解凍損失率和蒸煮損失率均低于復合磷酸鹽組（p＜0.05）；可能是復合無磷保水劑處理，讓魚肉中更多的水分被固定，提高了持水能力，蒸煮損失率減少。結果說明復合無磷保水劑處理對冷凍金鯧魚具有較優的保水效果。

表3 保水處理對冷凍金鯧魚片保水指標的影響

2.2.2 復合無磷保水劑對冷凍金鯧魚片質構特性的影響

將復合無磷保水劑最佳配方，與復合磷酸鹽組作對比，在-18 ℃下分別冷凍15，25，35和45 d，測定硬度、彈性和咀嚼性，試驗結果見表4。在冷凍35 d內，經過復合無磷保水劑處理的金鯧魚片硬度指標總體稍低，但與復合磷酸鹽處理組硬度指標基本接近，無顯著性差異（p＞0.05）；凍藏45 d時，復合無磷保水劑處理的金鯧魚片硬度稍有升高，而復合磷酸鹽組硬度明顯升高（p＜0.05）；咀嚼性指標顯示，經過復合磷酸鹽處理的魚片，咀嚼性有升高明顯（p＜0.05），口感下降，特別是凍藏45 d時升高明顯，可能是隨著貯藏時間的延長，多聚磷酸鹽水解會降低蛋白質水合能力，從而使持水性降低；從彈性指標看，經過復合無磷保水劑處理的金鯧魚片彈性普遍較好，明顯高于復合磷酸鹽組處理的魚片（p＜0.05）。

表4 保水處理的冷凍金鯧魚片的質構指標的影響

2.2.3 復合無磷保水劑對冷凍金鯧魚片低場核磁水分遷移的影響

T2在弛豫時間（0.01～10 000 m s）內分布有3個峰，T20，T2a和T2b分別代表水產品肌肉中的結合水、可移動水及自由水3種狀態的水分子。其中，T2a代表魚肉網狀結構中水分的滯留能力，含量一般在90%左右，T2a越短，峰越靠左，水分的流動性就越低，受束縛能力就越強，保水性也越強[20,22]。不同處理的橫向弛豫時間T2圖譜見圖1和圖2。

A20，A2a和A2b為各狀態水分的含量，是T20，T2a和T2b各峰與橫坐標面積的百分比，表5顯示不同處理對凍藏金鯧魚片水分含量的影響。

圖1、圖2和圖5顯示，凍藏45 d各峰的起始弛豫時間普遍右移，說明保水能力均顯著下降。同時圖1、圖2、圖5和表5均顯示，T2a信號強度、峰積分面積最大，說明金鯧魚肌肉中水分主要以不易流動水存在；隨著冷凍時間加長，其水分含量A2a先上升，即總峰面積在25 d達到高峰，之后不斷下降，并趨于平穩，T2b峰積分面積（A2b）均在45 d達到最大，復合無磷保水劑處理組最小，為4.33±0.15，說明隨著凍藏時間的延長，部分弱結合水（T20）和不易流動水和（T2a）向自由水方向遷移[16]，失水率增大，束縛力降低。這可能與魚肉中自由水形成的冰晶體產生的機械損傷，以及蛋白質變性引起的結合水脫離有關。表5的A2a，復合無磷保水劑的水分含量稍高于復合磷酸鹽組，說明復合無磷保水劑處理的金鯧魚片保水性較優且變化比較平穩。

綜合保水性指標、質構特性及低磁場核磁等相關指標，得出復合無磷保水劑提高了保水性，保水性能優于復合磷酸鹽，可以代替復合磷酸鹽應用于實際。

圖1 復合無磷保水劑組T2弛豫時間曲線譜圖

圖2 復合磷酸鹽組T2弛豫時間曲線譜圖

表5 保水處理對冷凍金鯧魚片水分含量的影響

3 結論

試驗以浸泡增重率、解凍損失率為評價指標，篩選出了最佳復合無磷保水劑的配方：0.6% TG酶、0.4%海藻糖、1.0%檸檬酸鈉和2.0%碳酸氫鉀。運用最優配方與復合磷酸鹽處理組對比，得出復合無磷保水劑對冷凍的金鯧魚片浸泡增重率、解凍損失率、蒸煮損失率、水分含量以及質構特性均優于復合磷酸鹽組。因此試驗所得到的復合無磷保水劑配方具有一定優勢，可替代復合磷酸鹽應用于水產品加工。