不同添加物對鰱魚魚糜及魚糜制品介電特性及水分遷移率的影響

李 雙,李 鋒,焦 陽,3,4,

（1.上海海洋大學食品學院,上海 201306；2.上海海洋大學食品熱加工工程技術研究中心,上海 201306；3.南京工業大學食品與輕工學院,江蘇 南京 210000；4.天順農副產品有限公司,江蘇 徐州 221000）

魚糜制品是魚經過采肉、精濾、漂洗、斬拌、加熱后制成的具有彈性的凝膠食品的總稱,是我國重要的水產加工產品之一,因其高蛋白質、低脂肪、方便食用等特點深受消費者歡迎。其中,鰱魚是我國淡水魚傳統的“四大家魚”之一,其魚肉質嫩色白、易于消化,具有高產量、高蛋白等優點,是主要的淡水魚糜加工原料。水產品制成魚糜后,一般通過平板式凍結后凍藏,再根據需求進行魚糜制品的加工。為了提升魚糜貯藏穩定性,冷凍魚糜中常添加抗凍劑、淀粉以及大豆分離蛋白（soybean protein isolate,SPI）等物質以提升其凝膠特性,但其添加量在行業內尚未有統一的標準。傳統魚糜成分檢測及分級過程往往需要化學分析手段,其檢驗結果精確,但耗時較長[1-3]。若建立一種快速、準確的檢測技術,以確定魚糜中各類添加物含量,將能輔助魚糜品質鑒定及分級。

介電特性是指物質分子中的束縛電荷對外加電場的響應特性,其隨食品組分及理化性質的變化而變化,同時也受測定頻率和樣品溫度的影響[4]。因此,利用介電特性測定可實現對食品含水率、損傷、品質等的快速檢測[5]。Wang Yu等[6]通過介電特性測定發現鮭魚各部位因其組分不同,介電特性存在顯著差異；Lyng等[7]通過測定介電特性來區分各種肉類（雞肉、羊肉、牛肉、豬肉）以及瘦肉和脂肪。此外,物質組分的形態,尤其是水分存在形式是食品介電特性的主要影響因素。低場核磁共振技術可以通過自旋-橫向弛豫時間（T2）來定性定量分析食品中水分分布情況及流動性,可作為研究魚糜水分狀態的有效手段[8],輔助分析介電特性測定結果。

本實驗以鰱魚魚糜及魚糜制品為主要研究對象,研究魚糜中常見的添加物（抗凍劑（多聚磷酸鹽）、淀粉、SPI等）對鰱魚魚糜及魚糜制品介電特性的影響及其機理,建立基于介電特性識別鰱魚魚糜中添加物含量的關系模型,探索和開發基于介電特性的魚糜添加物含量快速檢測技術的基礎數據和方法,并通過低場核磁共振分析儀檢測不同添加物含量下魚糜及魚糜制品的水分遷移率,輔助介電特性的分析,為研究介電特性的變化規律提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鰱魚購自于上海市浦東新區南匯新城鎮古棕路580號農工商超市水產品專柜,其品質符合GB 2733—2005《鮮、凍動物性水產品衛生標準》的要求,于-20 ℃下冷凍保藏,實驗前將樣品取出,解凍備用。

抗凍劑（多聚磷酸鹽：焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉以質量比1∶1混合,均為分析純） 上海泰坦科技股份有限公司；玉米淀粉 上海喬愛食品有限公司；SPI臨沂山松生物制品有限公司。

1.2 儀器與設備

E5071C型矢量網絡分析儀 美國安捷倫科技有限公司；Ministat230冷凍循環油浴機 德國Huber K?ltemaschinenbau有限公司；JR-12 800W絞肉機 德瑪仕（德國）有限公司；ME204E電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；MesoMR23-060H-I低場核磁共振分析儀及成像系統 上海紐邁電子科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 魚糜的制備

鰱魚取魚體兩側頭后至尾柄前的去皮去骨肌肉,半解凍后斬拌5 min,制成純魚糜,然后根據實驗要求分別加入不同質量分數的玉米淀粉、SPI,進一步斬拌5 min,斬拌過程溫度控制在10 ℃以下,攪拌均勻后,真空脫氣處理1～2 min,然后將其置于冰箱（4 ℃）備用。

1.3.2 魚糜凝膠的制備

分別添加不同質量分數的各種添加物到鰱魚魚糜中,制備不同魚糜制品[9],其中,SPI質量分數分別為0、3%、6%、9%、12%,加入方式為直接加入到純魚糜中,調節至水分質量分數不變；玉米淀粉質量分數分別為0、5%、10%、15%、20%、25%、30%,加入方式同SPI；“抗凍劑+玉米淀粉”添加量為0.3%的抗凍劑（0.15%的三聚磷酸鈉和0.15%的焦磷酸鈉）和0、5%、10%、15%、20%、25%、30%的淀粉,加入方式同SPI；“抗凍劑+玉米淀粉+水浴加熱”各成分的添加量同“抗凍劑+玉米淀粉”,加入方式為直接加入到純魚糜中,調節至水分質量分數與原來一致后,進行兩段式加熱（40 ℃水浴加熱30 min→90 ℃水浴加熱20 min→冰水冷卻30 min）[10],制成魚糜凝膠。

1.3.3 介電特性的測定

采用E5071C型矢量網絡分析儀測定介電特性。首先,將矢量網絡分析儀預熱1 h后,啟動軟件,設定掃描類型為線性掃描,設定掃描頻率范圍為1～2 500 MHz,掃描點數為1 001 個,對開放式同軸探頭依次進行空氣、短路和25 ℃去離子水校準；儀器校準完成后,將制備的樣品均勻填入介電特性測試樣品容器中,容器中插入熱電偶溫度傳感器測定實時溫度,并與冷凍循環油浴機連接進行溫度調控。隨后,將冷凍循環油浴系統設置為室溫,熱電偶溫度傳感器監測樣品溫度,當樣品溫度達到室溫并穩定后,測定樣品介電特性隨頻率變化曲線。最后,對每種魚糜的3 個平行樣品分別進行介電常數和介電損耗因子的測定,結果以平均值±標準差表示[11]。

1.3.4 低場核磁共振分析水分狀態及水分遷移率

參照謝小雷[12]、鞏濤碩[13]等的實驗方法,并稍加修改。質子共振頻率為21 MHz,磁體溫度為32 ℃。取實驗魚糜樣品切成3 cm×3 cm×1 cm大小（約10 g）,擦干其表面水分,用無核磁弛豫信號的保鮮膜包裹后放于70 mm磁體線圈管中測定分析,每個測試至少3 個重復。利用CPMG（Carr-Purcell-Meiboom-Gill）脈沖序列測定樣品橫向弛豫時間T2。CPMG脈沖序列參數為：采樣頻率（SW）＝200 kHz,模擬增益（RG1）＝20,P1＝18.00 μs,數字增益（DRG1）＝3,TD＝480 020,PRG＝2,重復采樣間隔時間（TW）＝2 500 ms,累加次數（NS）＝8,P2＝36.00 μs,回波時間（TE）＝0.300,回波個數（NECH）＝8 000。

1.4 數據處理與分析

數據采用Excel 2016、SPSS Statistics 22軟件進行單因素方差分析（最小顯著性差異法）；采用Origin 9.1軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 頻率對純鰱魚魚糜介電特性的影響

由圖1可知,純鰱魚魚糜的介電常數（ε'）和介電損耗因子（ε”）均隨頻率的增大而減小。當頻率不斷增大時,偶極子的振動速率滯后于電場的變化,導致ε'隨頻率增大而減小[14],該現象也發現于對水果和蔬菜[15]、堅果[16]、糧食[17]等的介電特性研究中。

圖1 頻率對純鰱魚魚糜介電特性的影響Fig.1 Effect of frequency on the dielectric properties of sliver carp surimi without additives

在小于300 MHz 的頻率下,離子導電性是引起介電損耗的主要原因,表現在低頻段下ε”隨著頻率的增大而減小。頻率的對數和ε'的對數呈線性負相關[18],因此隨著頻率的增加,ε'迅速減小。水分子是典型的偶極子,因此在高水分含量食品中,水的介電特性主導了高水分含量食品的介電特性,魚糜屬于高水分含量食品,水分質量分數通常在70%～80%之間[19],偶極子轉動主要考慮水的作用,結合水對介電特性的影響很小,所以主要討論可凍結水的影響。隨著頻率增大到300 MHz以上,偶極子轉動成為引起ε”升高的主要原因,離子傳導引起的ε”減小,因而ε”整體趨勢隨頻率下降,但受可凍結水引起的ε”增加的影響,這種減小趨勢會減緩。據報道,多種高水分含量的食品材料中,ε”與頻率之間的對數圖中存在負線性關系,例如雞蛋[20]、肉類[6]、奶酪[21]、牛奶[22]和果汁[23]。一些食品在特定頻率內也可以觀察到ε”隨頻率增加而減小的趨勢,例如10～4 500 MHz下的果汁[23]、果肉[24]和堅果[25]。

2.2 SPI質量分數對鰱魚魚糜介電特性的影響

圖2顯示了1～2 500 MHz頻率下SPI質量分數對鰱魚魚糜在室溫下的ε'和ε”的影響,其中ε'在低頻范圍內隨SPI質量分數的增加而減小,高頻范圍內隨SPI質量分數的增加而增大,ε”隨SPI質量分數的增加呈下降趨勢。

圖2 1～2 500 MHz下不同SPI含量對鰱魚魚糜介電特性的影響Fig.2 Effect of SPI content on dielectric properties of sliver carp surimi in the frequency range of 1-2 500 MHz

本實驗選擇在常見的微波及射頻加熱頻率條件下（27.12、40.68、915 MHz和2 450 MHz）研究SPI添加量對魚糜介電特性的影響。由表1可知,SPI添加量明顯影響魚糜的ε'和ε”,對ε”的影響比對ε'的影響更為明顯。在低頻范圍內（27.12 MHz和40.68 MHz）,ε'隨鰱魚魚糜中SPI質量分數增加而減小,在高頻范圍內（915 MHz和2 450 MHz）,ε'隨SPI質量分數增加而增大,4 個頻率下,ε”均隨著鰱魚魚糜中SPI質量分數的增加而減小。

表1 不同頻率條件下SPI質量分數與ε'和ε”的方差顯著性分析Table 1 Analysis of significance of variance for the effect of SPI content on ε' and ε” at different frequency

為了探索介電特性與SPI質量分數添加量的關系,對27.12、40.68、915 MHz和2 450 MHz 4 個常用的射頻和微波頻率下鰱魚魚糜ε'和ε”與SPI質量分數的關系進行了線性擬合。表2給出了27.12、40.68、915、2 450 MHz下鰱魚魚糜的介電特性和SPI質量分數的線性擬合關系式及決定系數。擬合結果表明,ε'在4 個頻率下均與SPI質量分數具有良好的線性相關性,其決定系數R2均大于0.97,但其變化趨勢平緩,且由表1可見,SPI質量分數變化對ε'的影響不如對ε”明顯；ε”在4 個頻率下和SPI質量分數具有較好的線性相關性,其決定系數R2均大于0.91,且在低頻下變化趨勢明顯,因此通過檢測27.12、40.68 MHz下鰱魚魚糜的ε”以快速測定其中SPI質量分數。

表2 25 ℃ 4 個頻率點下鰱魚魚糜的介電特性與SPI質量分數的關系Table 2 Correlation between dielectric properties of sliver carp surimi and SPI content at four frequencies at 25 ℃

2.3 淀粉質量分數對鰱魚魚糜介電特性的影響

圖3為1～2 500 MHz頻率下淀粉質量分數對室溫下鰱魚魚糜ε'和ε”的影響,其中ε'在低頻范圍內隨淀粉質量分數的增加而減小,高頻范圍內隨淀粉質量分數的增加而增大,ε”隨淀粉質量分數的增加呈下降趨勢。

圖3 1～2 500 MHz下不同淀粉質量分數對鰱魚魚糜介電特性的影響Fig.3 Effect of starch content on dielectric properties of sliver carp surimi in the frequency range of 1-2 500 MHz

本實驗選擇在測定頻率為27.12、40.68、915 MHz和2 450 MHz條件下研究淀粉質量分數對魚糜介電特性的影響。淀粉質量分數與魚糜ε'和ε”的方差分析見表3,淀粉質量分數顯著影響魚糜的ε'和ε”,且對ε”的影響比對ε'更為顯著。在低頻范圍內（27.12 MHz和40.68 MHz）,ε'隨鰱魚魚糜中淀粉質量分數的增加而減小,例如27.12 MHz下,當淀粉質量分數從0增加到30%時,ε'從86.92下降到77.89；在高頻范圍內（915 MHz和2 450 MHz）,ε'隨淀粉質量分數的增加而增大,例如2 450 MHz下,當淀粉質量分數從0增加到30%時,ε'從52.81升高到65.53；同頻率下,ε”均隨著鰱魚魚糜中淀粉質量分數的增加而減小,例如27.12 MHz下,當淀粉質量分數從0增加到30%時,ε”從365.01下降到188.32。

表3 不同頻率條件下淀粉添加量與ε'和ε”的方差顯著性分析Table 3 Analysis of significance of variance for the effect of starch content on ε' and ε” at different frequencies

為探索介電特性與淀粉質量分數的關系,對27.12、40.68、915 MHz和2 450 MHz 4 個常用射頻和微波頻率下鰱魚魚糜的ε'和ε”與淀粉質量分數的關系進行了線性擬合。表4為27.12、40.68、915 MHz和2 450 MHz下鰱魚魚糜的介電特性和淀粉質量分數的線性擬合關系式及決定系數。擬合結果表明,ε'在高頻（915 MHz和2 450 MHz）下以及ε”在4 個頻率下與淀粉質量分數均具有非常好的線性相關性,其決定系數R2大于0.97。由表3、4可知,淀粉質量分數對魚糜ε”的影響在低頻下更顯著,可以通過檢測27.12 MHz及40.68 MHz頻率下的ε”測定魚糜中淀粉的質量分數。

表4 25 ℃下4 個頻率點下鰱魚魚糜的介電特性和淀粉質量分數的關系Table 4 Correlation between dielectric properties of sliver carp surimi and starch content at four frequencies at 25 ℃

2.4 多聚磷酸鹽與淀粉交互作用對鰱魚魚糜介電特性的影響

為了防止魚糜在冷凍過程中蛋白發生變性,并提高冷凍魚糜的凝膠強度和保水性,常需在魚糜中加入以多聚磷酸鹽為主的抗凍劑,添加量通常為0.2%～0.3%[26]。為了檢驗多聚磷酸鹽與淀粉的交聯作用對鰱魚魚糜介電特性的影響,將加入不同質量分數淀粉的鰱魚魚糜再加入質量分數0.3%的多聚磷酸鹽,與2.3節中僅添加不同質量分數淀粉鰱魚魚糜的介電特性進行對比。

圖4為同時添加0.3%抗凍劑和不同質量分數淀粉鰱魚魚糜的介電特性,可以看出ε'和ε”在添加抗凍劑時依然可以顯示出添加不同質量分數淀粉造成的差異,即可以運用頻率特性檢測已添加抗凍劑魚糜中的淀粉含量。ε'和ε”的變化趨勢與2.2節中未添加抗凍劑、添加不同淀粉質量分數的鰱魚魚糜的ε'和ε”變化趨勢相同,ε'在低頻范圍內隨淀粉質量分數的增加而減小,高頻范圍內隨淀粉質量分數的增加而增大,ε”隨淀粉質量分數的增加呈下降趨勢。

圖4 1～2 500 MHz下添加抗凍劑后不同淀粉質量分數對鰱魚魚糜介電特性的影響Fig.4 Effect of starch content on dielectric properties of sliver carp surimi with cryoprotectant in the frequency range of 1-2 500 MHz

由圖5可知,加抗凍劑后,鰱魚魚糜的介電特性隨頻率的增大迅速減小,例如,未加抗凍劑鰱魚魚糜的ε'從27.12 MHz下的86.92減小到2 450 MHz下的52.81,ε”從365.01減小到16.10；而加0.3%抗凍劑鰱魚魚糜的ε'從93.05減小到50.89,ε”從487.44減小到20.58。在27.12、40.68、915 MHz時,添加抗凍劑的ε'高于未添加抗凍劑的ε',而在2 450 MHz,當淀粉質量分數低于10%時,未添加抗凍劑的ε'高于添加抗凍劑的ε',淀粉質量分數高于10%則反之。相同條件下,在4 種頻率下,添加抗凍劑的ε”均大于未添加抗凍劑的ε”,且頻率越低,增大越顯著,例如,27.12 MHz和2 450 MHz下,淀粉質量分數10%時,添加0.3%抗凍劑ε”分別從未加抗凍劑時的281.11和14.71增加到396.42和18.87。添加抗凍劑對魚糜ε”的影響比對ε'更明顯,在添加淀粉的基礎上,通過27.12 MHz和40.68 MHz下的ε”可以更好地區分鰱魚魚糜中是否添加抗凍劑。

抗凍劑對介電特性的影響主要是由于多聚磷酸鹽的加入使高水分食品中的離子濃度增加,從而使導電性能提升。鹽類對食品介電特性的影響也發現于其他食品中,例如,30 ℃、2 450 MHz下,未加鹽（NaCl）黃油的介電特性為ε'＝24.5、ε”＝4.3,而NaCl含量為0.60 g Na+/100 g黃油的ε'＝9.0,ε”＝15.5[27],在雞肉[28]、豬肉[29]中加入鹽后,也發現隨著食品中含鹽量的增加,相同頻段下的ε'逐漸減小,而ε”逐漸增大。

圖5 27.12、40.68、915 MHz和2 450 MHz頻率、不同淀粉含量下是否添加抗凍劑對鰱魚魚糜介電特性的影響Fig.5 Effect of cryoprotectant addition on dielectric properties of sliver carp surimi with different starch contents at 27.12, 40.68, 915 and 2 450 MHz

2.5 魚糜與魚糜制品的介電特性

圖6 添加抗凍劑后不同淀粉含量對鰱魚魚糜制品在1～2 500 MHz下的介電常數和介電損耗Fig.6 Dielectric constant and dielectric loss factor of silver carp surimi products with different starch contents and cryoprotectant in the frequency range of 1-2 500 MHz

為了探究魚糜與魚糜制品介電特性的差異,將2.4節中添加抗凍劑和不同淀粉質量分數的魚糜進行兩段式加熱（40 ℃水浴加熱30 min→90 ℃水浴加熱20 min→冰水冷卻30 min）[10],制成魚糜凝膠,測定介電特性的變化規律并與2.4節中魚糜的介電特性進行對比。圖6給出了同時添加0.3%抗凍劑和不同淀粉質量分數鰱魚魚糜制品的介電特性,可以看出ε'和ε”的變化趨勢與2.4節中鰱魚魚糜的ε'和ε”變化趨勢相同,ε'在低頻范圍內隨淀粉質量分數的增加而減小,高頻范圍內隨淀粉質量分數的增加而增大,ε”隨淀粉質量分數的增加呈下降趨勢。

圖7 27.12、40.68、915 MHz和2 450 MHz頻率下鰱魚魚糜和魚糜制品介電特性的差異Fig.7 Differences in dielectric properties between surimi and surimi products from silver carp at frequencies of 27.12, 40.68, 915 and 2 450 MHz

如圖7所示,在同時添加抗凍劑和淀粉的情況下,魚糜和魚糜制品在27.12、40.68、915 MHz和2 450 MHz 4 個特定頻率下介電特性有明顯差異。低頻（27.12 MHz和40.68 MHz）下魚糜制品的ε'高于魚糜,高頻（915 MHz和2 450 MHz）下在0～20%淀粉質量分數范圍內魚糜制品的ε'高于魚糜,25%～30%范圍內反之；相同條件下,在4 個頻率下,魚糜制品的ε”均小于魚糜的ε”。因此,可利用低頻率下的ε'及4 個頻率下的ε”區分魚糜及魚糜制品。在加熱過程中,淀粉顆粒因受熱吸收魚糜中的游離水,使其難以析出,在一定程度上減少了水溶性蛋白損失,提高了蛋白質濃度,從而提高了魚糜凝膠的持水能力。此外,溶脹的淀粉顆粒可作為“填充劑”存在于魚肉蛋白網絡結構的空隙中,向凝膠基質施加壓力,使凝膠網絡結構更為致密,以增強其抗壓性和凝膠強度[30]。

2.6 低場核磁共振分析魚糜及魚糜制品水分狀態和遷移率

低場核磁共振技術中多以氫核（1H）為研究對象,弛豫是指1H核以非輻射的形式從高能態轉變為低能態的過程,在肉與肉制品中用橫向弛豫時間T2來進行弛豫時間測定,可用來分析樣品中水分狀態及遷移率情況。T2反映了樣品內部氫質子所處的化學環境,與氫質子所受的束縛力及其自由度有關。氫質子受束縛越大或自由度越小,T2越短,在T2譜上峰位置較靠左；反之則T2越長,表明水分流動性越強,在T2譜上峰位置較靠右[31]。魚肉中不同的水分狀態根據其流動性強弱可分為結合水（T2b與T21）、不易流動水（T22）和自由水（T23）[32]。其中,大分子結構中存在的水用T2b（T2＜1 ms）表示,與大分子結合的水用T21（1～10 ms）表示,不易流動水用T22（30～100 ms）表示,自由水用T23（T2＞100 ms）表示[33]。Ryyn?nen等[34]指出,由于氫鍵限制水分子的自由運動,因此結合水分子的弛豫頻率比自由水分子低,從而導致自由水對介電常數的影響遠大于結合水；Piyasena等[35]也指出,在射頻和微波頻率下,結合水對高水分食品介電特性的影響小于非結合水,魚糜屬于高水分食品,結合水對介電特性的影響很小,因此,本實驗主要通過低場核磁共振方法檢測水分形式,并討論可凍結水（即不易流動水和自由水）對介電特性的影響。

由圖8a及表5可知,隨著SPI質量分數的增加,T2b和T21呈整體下降趨勢,且在SPI質量分數12%時消失,P2b和P21逐漸下降,表明隨著SPI質量分數增加,結合水含量下降,穩定性增強。T22略向右移,峰頂點逐漸升高,峰面積逐漸增大,P22呈上升趨勢,這可能是因為隨著SPI質量分數增加,魚糜的凝聚性增強,被蛋白質束縛的水分子增多,不易流動水含量整體增大。T23含量極少,隨SPI質量分數增加無明顯變化趨勢。結合2.2節分析結果可知,由于P22隨SPI質量分數增加逐漸增加,P23無明顯變化,因此高頻下ε'隨SPI質量分數增加逐漸增加,而低頻下ε'的下降和ε”隨SPI質量分數增加逐漸下降可能與SPI本身的介電特性較低有關[36]。

由圖8b及表5可知,隨著淀粉質量分數的增加,T2b和T21在淀粉質量分數0～10%時逐漸減小,這主要是由于淀粉分子中含有大量的親水基團,促進了淀粉與水分的氫鍵結合,增加了結合水的穩定性,導致T2b與T21降低[37]；隨著淀粉質量分數繼續增加,T2b與T21逐漸增大,表明結合水的穩定性下降,但P2b和P21整體呈增大趨勢,表明結合水含量增大。T22整體右移,且峰頂點整體呈下降趨勢,峰面積逐漸減小,P22逐漸下降,表明隨淀粉質量分數的增加,魚糜含量降低,被蛋白質束縛的水分子也減少,使不易流動水含量下降。T23含量極少,隨淀粉質量分數增加無明顯變化,這與Lambelet等[38]對新鮮鱈魚的研究結果一致。對偶極子轉動影響較大的主要是可凍結水（不易流動水T22和自由水T23）,結合2.3節結果可知,由于P22隨淀粉質量分數增加逐漸下降,P23無明顯變化,因此ε”隨淀粉質量分數增加呈下降趨勢,在低頻下受偶極子轉動影響,ε'也隨淀粉質量分數增加逐漸下降。

由圖8c及表5可知,添加0.3%抗凍劑后,隨著淀粉質量分數的增加,T2b和T21無明顯變化趨勢,結合水相對含量在淀粉質量分數30%時最高,為8.88%。T22橫向整體右移,P22無明顯變化趨勢,在淀粉質量分數30%時最低,為91.12%,但峰頂點均比圖8a中略高,說明水分含量比圖8a中更高,這可以解釋2.4節中添加或未添加抗凍劑的魚糜介電特性的區別,原因可能與添加了抗凍劑（鹽離子）有關。P23含量極小,隨淀粉質量分數增加無明顯變化趨勢。

由圖8d及表5可知,添加0.3%抗凍劑后,隨著淀粉質量分數的增加,魚糜制品的T2b和T21逐漸增大,結合水穩定性下降,但在淀粉質量分數增大到15%～30%時,T2b和T21峰消失,這可能與加熱后淀粉質量分數較高且形成淀粉凝膠有關；T22整體右移,峰頂點逐漸升高,P22呈上升趨勢,這是由于淀粉與魚糜加熱后形成凝膠,使魚糜中被蛋白質束縛的水分子減少,被淀粉分子束縛的水分子增多造成的[19]。與圖8c相比,T22整體左移,表明魚糜制品的不易流動水與蛋白質結合更緊密,自由度更低。T23隨淀粉質量分數增加逐漸下降,在淀粉質量分數達到30%時消失。結合2.5節結果分析可知,魚糜制品的ε'整體大于魚糜的原因可能是其不易流動水與樣品結合更緊密,ε”小于魚糜是因為鹽離子可促進魚肉中鹽溶性蛋白質（肌球蛋白和肌動蛋白）的溶出,它與水發生水化作用,并聚合成黏性較強的肌動球蛋白凝膠[39],從而對增大ε”的影響降低。

圖8 不同添加物及其含量對魚糜和魚糜制品弛豫時間（T2）變化的影響Fig.8 Effects of different additives and their contents on water relaxation time (T2) of surimi and surimi products

表5 不同添加物及其含量下魚糜和魚糜制品各組分水分的相對含量P2i變化Table 5 Changes in percentage P2i of water components in surimi and surimi products with different additives at different levels

3 結 論

研究結果表明：在1～2 500 MHz頻率范圍內,鰱魚魚糜及魚糜制品的介電常數（ε'）和介電損耗因子（ε”）均隨頻率的增大而減小,且在低頻下迅速減小。添加抗凍劑可增加鰱魚魚糜的ε”。鰱魚魚糜的ε'在低頻下隨SPI質量分數的增加而減小,高頻下隨SPI質量分數的增加而增大,ε”隨SPI質量分數的增加均呈下降趨勢；鰱魚魚糜的ε'和ε”隨淀粉質量分數增加的變化趨勢與隨SPI質量分數增加的變化趨勢相同；魚糜制品的ε'和ε”隨淀粉質量分數增加的變化趨勢與魚糜的ε'和ε”隨淀粉質量分數增加的變化趨勢相同,但數值有顯著差異。通過檢測低頻（27.12 MHz及40.68 MHz）下鰱魚魚糜的ε”可判定其中的淀粉、SPI及抗凍劑的添加量,檢測低頻（27.12 MHz及40.68 MHz）下鰱魚魚糜的ε'可區分鰱魚魚糜和魚糜制品,且魚糜制品中的淀粉質量分數也可以通過頻率特性檢測區分。此外,通過低場核磁共振方法可檢測不同添加物質量分數下魚糜及魚糜制品的水分遷移率,為介電特性的變化規律提供理論依據。

本實驗在特定頻率下建立了鰱魚魚糜的ε'和ε”隨SPI質量分數和淀粉質量分數變化的擬合方程,通過決定系數的大小,選擇合適的擬合方程,可用于鰱魚魚糜添加物含量的預測,為進一步研究魚糜品質對介電特性的影響以及基于介電特性的新型魚糜添加物含量檢測儀器的開發提供參考。