魔芋葡甘露聚糖對草魚魚糜凝膠特性的影響

崔國庭，王緞，賀健，劉釗含，李加明

河南科技大學食品與生物工程學院（洛陽 471023）

魚糜是把切下來的魚肉經過漂洗、脫水、攪碎，添加鹽、糖及其他添加劑，經斬拌、加熱、冷卻形成凝膠狀的食品。魚糜不僅營養豐富、質構特殊、口感細膩、味道鮮美，而且加工簡便、易于運輸、貯藏，在國內頗受歡迎，具有廣闊市場。近年來，由于過度海洋捕撈以及海水污染的影響，海水魚已無法滿足中國市場需求[1]。因而，以淡水魚為原料生產魚糜及其制品成為新趨勢。

草魚是國內養殖產量最高的淡水魚品種之一，其肉質鮮嫩、營養豐富。但草魚作為生產魚糜的原料存在魚肉凝膠能力差、蛋白質冷凍易變性、持水力下降等問題。為提高魚糜的凝膠特性，有學者嘗試在魚糜中加入地衣芽孢桿菌[2]、海藻糖[3]、6-姜酚[4]等添加物以提高魚糜的凝膠特性，也有學者采用超高壓、輻照、微波處理或超聲波等技術來提高魚糜的凝膠特性[5]。

魔芋葡甘露聚糖（Konjac glucomannan，KGM），是一類水溶性天然高分子（200～2 000 kDa）膳食纖維，具有較強的膨脹性、吸水性、穩定性及良好的凝膠形成能力。KGM可緩解和減少葡萄糖的吸收、抑制脂肪酸的形成，具有減脂、降體重的效果，KGM具有降低血脂、潤腸通便、減少脂肪肝的發生率等作用，常被用以提高肉制品中蛋白質凝膠形成及水分保持，提高肉類制品的品質[6]，但KGM如何影響草魚魚糜的凝膠特性則未見報道。試驗探究KGM對草魚魚糜的凝膠特性和持水力的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草魚（市售）；KGM（食品級，汕頭市捷成食品添加劑有限公司）；食鹽（天津市鼎盛鑫化工有限公司）。

1.2 儀器與設備

L550離心機（長沙高新技術產業開發區湘儀離心機儀器有限公司）；Instron 5544型質構儀（米力光國際貿易有限公司（美國））；Xrite colori5色差計（上海皆準儀器設備有限公司）；JJ223BC型電子天平（常熟市雙杰測試儀器廠）；數顯恒溫水浴鍋（常州智博瑞儀器制造有限公司）；Tenfly絞肉機（諸城市雷諾機械有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 草魚-KGM魚糜復合凝膠的制備

將新鮮草魚去鱗、去頭、去內臟和內膜等，清洗干凈后從魚脊和魚腩取500 g肉，用絞肉機進行粉碎，用斬拌機將攪碎的魚肉進一步勻漿成糜狀（10 ℃左右），漂洗（16 min）、脫水，加入不同比例KGM和鹽，再次斬拌，脫氣灌腸，凝膠化（35±2 ℃）60 min，再升溫至90±2 ℃凝膠化30 min，冷卻，于4 ℃保藏。

1.3.2 魚糜凝膠質構測定

將待測的魚糜從冰箱里取出，放置至室溫，將草魚魚糜切成高度2 cm、直徑2 cm的圓柱體，使用5544型質構儀測定草魚魚糜凝膠特性。

檢測選擇TPA模式，選用p75的圓柱形探頭，測定前速率1 mm/s，測定期間使用速率1.1 mm/s，測定結束后速度約1 mm/s，觸發力5 g，探頭壓縮程度50%，2次壓縮時間間隔即恢復時間5 s，所測定參數為彈性、硬度、咀嚼性。

1.3.3 魚糜凝膠白度測定

將待測的魚糜切成高度2 cm、直徑2 cm的圓柱體，在室溫條件下使用Xrite color i5型色差計進行測定。所有樣品做3次平行試驗，取平均值。按式（1）[7]計算最終各個樣品的白度。

式中：a*值代表紅度，正值表示紅色，負值表示綠色；b*值表示黃度，正值表示黃色，負值表示藍色。

1.3.4 魚糜凝膠持水性測定

根據Xia等[8]的方法。取5 g左右凝膠樣本放入直徑1 cm的離心管中，在4 ℃、2 000×g下離心10 min，除離心出的水分，測定離心前后凝膠的質量，每個樣品需做3次平行試驗，結果取其平均值。按式（2）計算其保水性。

式中：M0表示離心管質量，g；M1表示離心前離心管和凝膠質量，g；M2表示離心后離心管和凝膠質量，g。

1.4 統計分析

每次測定均做3次平行試驗，數據統計分析采用的是Statistix 8.1軟件包中Linear Models程序，差異顯著性（p＜0.05）和差異極顯著性（p＜0.01）分析使用Turkey HSD程序，采用Sigmaplotl 1.0軟件來制圖。

2 結果與討論

2.1 KGM對魚糜凝膠特性的影響

凝膠硬度是衡量魚糜凝膠制品品質的常用指標，它直接反映凝膠制品的堅實程度。凝膠硬度低，表明魚糜品質較差。魚糜凝膠的硬度取決于魚糜中的蛋白質及多糖形成的空間網絡結構[9]。

由圖1可知，隨著魔芋葡甘露聚糖添加量的增多，魚糜凝膠的硬度逐漸增大，但到達一定硬度后繼續添加KGM，魚糜凝膠硬度逐步下降。加入0.5%的KGM能顯著提高魚糜凝膠的硬度（p＜0.05），添加1.0%的KGM時，草魚魚糜凝膠硬度達到最高。KGM添加量高于1.0%后，魚糜凝膠硬度下降。這可能是KGM吸水能力較強，少量添加能夠吸水，形成致密的凝膠結構；添加量過多，KGM和魚糜中的肌原纖維蛋白形成結塊而非凝膠[10]。

圖1 KGM添加量對魚糜凝膠硬度的影響

凝膠的彈性是衡量凝膠制品品質的常用指標，是指凝膠形變后能恢復到形變前狀態的程度[11]。由圖2可以看出，與空白組對照，添加KGM的魚糜凝膠彈性顯著提高（p＜0.05），并且隨著KGM添加量的增加，草魚魚糜彈性呈上升趨勢。這可能是KGM具有強力的吸水作用，增大魚糜凝膠的彈性；也可能是魚肉中含有大量的轉谷氨酰胺酶，在多糖-蛋白質混合體系中，KGM和轉谷氨酰胺酶通過化學（如氫鍵）和物理（分子纏結）的方式存在協同作用的結果[12]。

圖2 KGM添加量對魚糜凝膠彈性的影響

咀嚼性是結合硬度凝聚力和彈性的綜合指標。由圖3可以看出，隨著KGM添加量的增多，魚糜凝膠咀嚼性逐漸增大。添加0.5%～1.5%的KGM能顯著提高魚糜咀嚼性，添加KGM＞1.0%后，咀嚼性下降。與圖1對比發現，咀嚼性變化趨勢和凝膠硬度一致。咀嚼性增高，反映凝膠質構的緊實程度提高[13]。因此，添加適量KGM可改善草魚魚糜殺菌后質構軟爛的問題。

2.2 KGM對魚糜凝膠白度的影響

魚糜白度的變化反映魚糜內部結構改變，是評價魚糜色澤和品質的一個重要指標，白度也影響消費者對魚糜的青睞程度。

圖4顯示，隨著KGM添加量的增加，白度值有下降趨勢，但KGM添加量超過1.5%后，魚糜的白度值開始上升。草魚魚糜中添加KGM＜1.5%時，魚糜凝膠的顏色受到KGM顏色的影響出現顯著的下降（p＜0.05），這與Xiong等[14]研究結論相符。白度主要受魚糜凝膠蛋白質變性、蛋白質的交聯程度及表面的光學特性有關[15-16]，也受魚糜中脂肪氧化[17]及美拉德反應的影響[18]。

圖3 KGM添加量對魚糜凝膠咀嚼性的影響

圖4 KGM添加量對魚糜凝膠白度的影響

2.3 魚糜凝膠保水性的變化

2.3.1 KGM添加量對魚糜凝膠持水力的影響

保水性是評價魚糜凝膠質量的一個重要指標，它反映魚糜凝膠的強弱及魚糜中蛋白質與水分的結合情況。魚糜凝膠中存在的水可分為結合水、束縛水。結合水是指水分子以氫鍵的形式與魚糜中蛋白質的羰基、氨基、羧基等基團結合在一起的單分子層水及多分子層水[8]，這部分水不易流動，不能被微生物利用，也不易除去。束縛水主要是指被魚糜凝膠中蛋白質所形成的空間網狀結構保留的那部分水[19]。在魚糜凝膠中，束縛水所占比例較高，變化幅度相對較大，是凝膠保水變化的主要來源。

從圖5可以看到，添加KGM可顯著提高草魚魚糜凝膠的保水性，隨著KGM添加量的增加，保水性呈上升趨勢。這可能與KGM強大的結合水能力有關，KGM分子鏈上有大量羥基，能與水分子之間形成氫鍵，從而提高草魚魚糜的保水性[20]。但KGM添加量超過1.5%后，魚糜凝膠的保水性增加不顯著。

圖5 KGM添加量對魚糜蛋白凝膠保水性的變化影響

2.3.2 熱處理對魚糜保水性的影響

魚糜加工時的熱處理溫度也影響魚糜凝膠體系的保水性。為了探索加熱溫度對魚糜凝膠體系保水性的影響，考察添加1.5% KGM草魚魚糜凝膠體系在75～95℃加熱溫度條件下，其保水性的變化，試驗結果見圖6。

由圖6可以看出，在75～90 ℃范圍內，隨著溫度升高，保水性呈升高趨勢；在90 ℃時保水性達到最高（p＜0.05），這與楊振等[1]研究結果相似；超過90 ℃后，保水性呈下降趨勢。保水性下降可能是溫度過高，使蛋白質變性，蛋白質周圍電荷變少，保水性變差。

圖6 加熱溫度對魚糜保水性的影響

2.3.3 凍藏對魚糜保水性的影響

草魚魚糜中的肌原纖維蛋白在凍藏條件下易變性，隨著貯藏時間延長，蛋白質二級結構發生變化[21]，進而引起魚糜凝膠的保水性下降。進一步考察添加1.5% KGM草魚魚糜凝膠體系在-18 ℃凍藏條件下，貯藏期間魚糜凝膠保水性的變化，試驗結果見圖7。

結果表明，魚糜的凝膠持水力隨凍藏時間的延長而逐漸下降，空白組魚糜凝膠保水性下降幅度較大，添加1.5% KGM的魚糜凝膠保水性隨著貯藏時間的延長而下降，相對于空白組魚糜凝膠保水性下降較為平緩。結果顯示，添加1.5% KGM能顯著延緩魚糜凝膠在冷凍貯藏過程中的保水性。這可能是KGM對魚糜中肌原纖維蛋白的二級結構有保護作用，能穩定蛋白質結構，延緩肌原纖維蛋白的變性，從而減緩魚糜凝膠保水性的降低。

2.4 KGM對魚糜中鹽溶蛋白含量的影響

肌原纖維蛋白是一種鹽溶性蛋白，占魚肉蛋白的55%～60%。鹽溶蛋白是魚糜凝膠三維結構形成的主要蛋白質，它的含量反映了蛋白質內部的變化趨勢，是衡量蛋白質變性的重要指標之一[22]。

圖8顯示了不添加和添加1.5% KGM條件下草魚魚糜的鹽溶蛋白含量變化。隨著凍藏時間增加，魚糜中鹽溶蛋白含量呈下降趨勢，但下降程度有所不同。凍藏24 d后，1.5%組的鹽溶蛋白含量顯著地高于空白組（p＜0.05），相對于0 d鹽溶蛋白含量的初始值，24 d后1.5%組的鹽溶蛋白含量下降程度顯著低于對照組。因此，添加1.5% KGM能有效延緩魚糜中的鹽溶蛋白含量的下降。

在冷凍貯藏過程中，自由水的冷凍結冰引起水與蛋白質的結合狀態發生變化，使部分化學鍵受到影響，從而改變穩定蛋白質三維空間結構的作用力，引發蛋白質的變性。KGM延緩鹽溶蛋白變性可能是KGM分子上的羥基—OH能與蛋白質分子中的某些基團發生特定反應，從而降低蛋白質的聚集變性程度。

圖7 凍藏時間對草魚魚糜凝膠持水力的影響

圖8 凍藏時間對草魚魚糜鹽溶蛋白含量的影響

3 結論

草魚是中國四大淡水魚類之一，是有效緩解魚糜制品原料不足的一個重要途徑。然而草魚魚糜凝膠性能差、冷凍易變性是制約草魚魚糜發展的一個關鍵問題。KGM是一種凝膠性能良好的多糖，不僅具有增稠、黏結等作用，還具有多種生物活性，是一種良好的膳食纖維。試驗研究KGM對草魚魚糜的凝膠性能、白度、保水性及魚糜蛋白質穩定性的影響，結果顯示，添加1.0% KGM能顯著改善草魚魚糜凝膠硬度、咀嚼性、彈性和白度，添加1.5% KGM能顯著提高草魚魚糜凝膠的保水性，并且能穩定蛋白質結構，有效延緩草魚魚糜在冷凍貯藏過程中保水性和鹽溶蛋白含量的降低。因此，在草魚魚糜中添加KGM，可有效提高草魚魚糜的凝膠性能，能顯著改善草魚魚糜的保水性和穩定性。