淀粉種類對草魚魚糜凝膠特性的影響

李 陽，武紅偉

(1.福建商學院旅游與休閑管理學院，福建 福州 350012；2.福建農林大學食品科學學院，福建 福州 350002)

近年來，我國水產品加工行業呈現出快速發展之勢，其已成為水產業的支柱產業[1]。其中魚糜制品是最常見的水產加工形式之一，通常以優質的海水魚為原料，經斬拌、調味、成型、加熱等系列工藝制成，是一種具有良好彈性的肉類凝膠食品[2]。魚糜制品的主要成分是魚肉中的肌原纖維蛋白，其口感爽滑彈脆，具有高蛋白低脂肪、易烹調、易消化、耐儲運等特點，深受消費者喜愛，并占據了廣大的消費市場。我國作為世界上淡水魚養殖、生產及消費大國，草魚的養殖產量位居第一位，有著非常豐富的資源及發展空間[3]。然而淡水魚水分含量高、肌肉持水性差、魚糜凝膠能力較弱，更容易發生凝膠劣化，其品質與風味遜色于海水魚魚糜，這些因素嚴重制約了淡水魚資源的高值化、產業化發展[4-5]。因此，創新并豐富淡水魚魚糜制品加工技術是目前我國水產行業可持續健康發展的有效途徑。

淀粉是魚糜制品加工業中廣泛使用的生產輔料，擁有良好的持水性及凍融穩定性，通過糊化能形成特殊的空間網絡結構，其作為填充劑和增稠劑使用可以增加魚糜制品結構的致密性，增強蛋白保水性能，進而達到改善魚糜制品品質、增加產量并降低成本的目的[6-14]。尤其以草魚為代表的淡水魚類，因魚肉本身含水量高、肌肉保水性差、組織蛋白酶活性偏高等因素，魚凝膠性能較差。添加淀粉等輔料能最大化地改善魚糜的凝膠特性，并降低魚糜制品的生產成本。

盡管淀粉在提高產品凝膠性能方面展示出了很大的優勢，但淀粉的種類及其本身的功能性質的差異，如淀粉顆粒粒徑、支鏈淀粉含量等，也很大程度上影響到魚糜凝膠特性的改善。王麗麗等[15]研究了5種淀粉(小麥淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、交聯淀粉和羥丙基淀粉)在不同添加量下對帶魚魚糜品質的影響，發現木薯淀粉對帶魚魚糜凝膠品質的改善效果最好；柳麗寧等[16]探究了糯玉米淀粉、馬鈴薯淀粉與變性淀粉對魚糜品質的影響，發現馬鈴薯淀粉與變性淀粉可顯著提高魚糜的凝膠強度；Campo L等[17]研究發現，當添加11%淀粉時，阿拉斯加鱈魚魚糜的凝膠特性較好。

變性淀粉具有優良性能，可以通過自身糊化形成特殊的空間網絡結構，為魚糜凝膠中提供更好的黏著性和持水性[14]。目前，對比原淀粉和變性淀粉對淡水魚糜凝膠特性影響的研究較少。本文以草魚為主要原料，研究馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯和醋酸酯淀粉等5種淀粉對草魚魚糜凝膠特性的影響，為開發高品質淡水魚魚糜制品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

草魚(單體質量2.0～2.5 kg，體長35～40 cm)，購自永輝超市；復合磷酸鹽、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯、醋酸酯淀粉，由福州百洋海味食品有限公司提供；斬拌機，漢密爾頓海灘電器有限公司；制冰機，兄弟儀器有限公司；恒溫水浴鍋；TA-XT plus物性測定儀，英國Stable Micro System公司；旋轉流變儀 physica MCR 301，奧地利安東帕公司。

1.2 方法

1.2.1 魚糜制備

新鮮草魚宰殺→清洗→預處理(去魚鱗、魚頭、魚尾、魚內臟)→取凈魚肉→漂洗→0℃下預冷2 h→草魚魚糜空斬(加冰水)→鹽斬拌(添加鹽)→磷酸鹽斬拌→加入其他輔料(淀粉等)→斬拌均勻→灌裝→加熱成型(95℃，25 min)→冷卻→成品。其中空白、樣品1、樣品2、樣品3、樣品4、樣品5各組制作工藝相同，區別是淀粉不同，依次為無添加淀粉、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯、醋酸酯淀粉。

1.2.2 魚糜白度測定

室溫條件下將草魚魚糜凝膠樣品切成3 mm厚的薄片，采用WSC-S色差計測定魚糜腸樣品的顏色指標(L、a、b值)，其中L表示樣品的明度，a表示樣品的紅綠值，b表示樣品的黃藍值，并通過公式(1)計算出樣品的白度值(W)。

(1)

1.2.3 魚糜持水性測定

將魚腸切成5 mm厚的薄片，稱其質量m1，快速冷凍后置于冰箱-18℃下冷凍保存24 h；取出解凍后用濾紙包裹，然后對其施加5 kg的質量并保持2 min，稱壓后樣品的質量m2，失水率越高，表示魚糜凝膠的持水性越差，按公式(2)計算失水率。

(2)

1.2.4 魚糜流變學指標測定

將魚糜樣品置于校正好的旋轉流變儀(MRC 301)的測試平臺上，采用直徑為50 mm的平板模具，平板間距為2.0 mm。在震動模式和線性粘彈區內進行角頻率掃描和時間掃描。

角頻率掃描：角頻率掃描范圍1～100 rad/s，應變1%，測定掃描過程中儲能模量(G′)和耗能模量(G″)的變化。

時間掃描：在90℃下，應變1%，角頻率6.25 rad/s，魚糜樣品在20 min內儲能模量(G′)和耗能模量(G″)的變化。

1.2.5 魚糜凝膠強度測定

將樣品置于4℃下冷卻24 h后取出，切成約30 mm的圓柱體，采用質構儀進行測定，選用 P/5(直徑為5 mm的球形探頭)，測試模式為壓縮力模式，具體測試參數：觸發點負載5 g；測前速度2 mm/s，測試速度為1 mm/s，測后速度3 mm/s，下壓50%，測定破裂強度和凹陷深度，凝膠強度(g·mm)= 破斷強度(g)× 凹陷深度(mm)。

1.2.6 魚糜凝膠全質構分析

全質構分析(TPA)的實驗參數：探頭P/5S(直徑為5 mm的球形探頭)，觸發力5 g，壓縮距離10 mm，側前速度2 mm/s，測試速度1 mm/s，側后速度2 mm/s，將樣品切成30 mm高的圓柱體，測試模式為 TPA，測定魚糜凝膠樣品的硬度、彈性、凝聚性、咀嚼性及黏著性。

1.3 數據處理

本實驗設置3組平行，數據采用平均值±標準偏差表示，采用Origin 2019軟件作圖，采用IBM SPSS Statistics 26.0軟件進行顯著性分析及組間相關性分析，多組數據差異性分析采用ANOVA單因素方差分析及Duncan多重比較檢驗顯著性(P<0.05)，不同的小寫字母表示具有顯著性差異。

2 結果與討論

2.1 不同種類淀粉對草魚魚糜白度的影響

魚糜制品的白度是影響消費者選擇并購買的一個重要感官指標。通常，一個更均一、致密的凝膠網絡結構具有更佳的光學特性。由表1可知，添加淀粉在一定程度上可降低草魚魚糜的白度值，但是不同種類的淀粉對草魚魚糜白度的影響程度不同。與玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰基二淀粉磷酸酯相比，馬鈴薯淀粉與醋酸酯淀粉更易保持草魚魚糜的白度。

表1 不同淀粉對草魚魚糜凝膠白度的影響

2.2 不同種類淀粉對草魚魚糜持水性的影響

魚糜凝膠持水性的大小取決于魚糜凝膠中蛋白質與水分子的結合緊密程度以及魚糜凝膠網絡結構的強弱，其是評價魚糜制品品質的重要指標之一[18]。因此，魚糜凝膠的持水性與凝膠強度也存在一定的聯系，即魚糜凝膠的網絡結構越致密，凝膠強度越高，對水分的維持能力也就越強[19]。由圖1可知，添加淀粉能顯著降低草魚魚糜凝膠的失水率，與空白對照組相比，乙酰化二淀粉磷酸酯和醋酸酯淀粉可使魚糜凝膠的失水率至少降低50%。淀粉顆粒在糊化過程中吸水溶脹，提高了魚糜-淀粉體系的持水能力。

2.3 不同種類淀粉對草魚魚糜流變學特性的影響

由圖2(a、b)可知魚糜凝膠樣品在90℃持續加熱時，G′和G″隨時間的增加，均呈現出顯著的增加趨勢，且200 s內G′增加速度顯著高于G″，表明凝膠網絡形成得非常迅速，依次為醋酸酯淀粉>乙酰化二淀粉磷酸酯>玉米淀粉>木薯淀粉>馬鈴薯淀粉>空白組；300～500 s后，G′和G″增速放緩至平穩，表明凝膠結構已發展完善。

頻率掃描可得到凝膠(G′)與(G″)隨震蕩頻率變化的關系，其是評估凝膠狀態的重要指標[16]。由圖2(c、d)可知，線性黏彈區內，所有樣品的G′都始終高于G″，反映出草魚魚糜凝膠的彈性特征；此外G′和G″均隨著角頻率的增大而增加，表現出對角頻率較大的依賴性。同時，儲能模量大小依序為：醋酸酯淀粉>乙酰化二淀粉磷酸酯>木薯淀粉>玉米淀粉>馬鈴薯淀粉>空白組，體現出凝膠網絡結構強度上的差異。G′與G″無交叉點，且復數黏度也隨角頻率的增加而降低，這表明魚糜凝膠體系呈剪切細化的假塑性流體特性[20]。

2.4 不同種類淀粉對草魚魚糜凝膠質構特性的影響

硬度是模擬牙齒2次擠壓魚糜凝膠使其變形70%所需的力度大小；凝聚性是魚糜凝膠被第一次壓縮變形后抵抗第二次壓縮變形的程度，這一指標通常受凝膠網絡結構的影響，并反映出凝膠蛋白內部的結合程度；彈性是受擠壓的魚糜凝膠在無外力時的恢復性能；而咀嚼性是魚糜凝膠硬度指標的補充參數。

不同種類淀粉對草魚魚糜凝膠質構特性的影響由圖3所示。圖3列出了包括凝膠強度、硬度、彈性、凝聚性、膠著性、咀嚼性等六項質構指標。其中，凝膠強度是凝膠硬度和彈性的綜合體，是反應魚糜制品品質的重要指標之一[21]。通常，凝膠強度的增加意味著魚糜制品品質的改善。由圖3(a)可知，添加淀粉能顯著提高草魚魚糜凝膠強度(P<0.05)。淀粉在加熱至糊化溫度后，淀粉分子吸收大量水分，膨脹并填充至魚糜凝膠的網絡空間結構中，擠壓魚糜凝膠基質進而使其形成更致密的凝膠網絡結構，提高魚糜的凝膠強度[12]。由圖3(b、c、f)可知，在相同添加量下，添加醋酸酯淀粉對草魚魚糜的硬度、膠著性和咀嚼性的作用明顯強于其他淀粉。這可能是由于醋酸酯淀粉的凝膠形成能力較大，有力擠壓魚糜形成連續基質，改善了魚糜的凝膠特性，由圖3(d、e)可知不同淀粉對草魚魚糜的凝聚性和彈性影響沒有很顯著的差異。

2.5 草魚魚糜凝膠品質相關性分析

由表2可知，草魚魚糜凝膠強度、硬度、膠著性和咀嚼性呈現高度的正相關(P<0.01)，與凍融失水率呈負相關(P<0.05)。即魚糜凝膠強度越高，其硬度、膠著性和咀嚼性也越高；而凝膠強度和硬度越高時，其凍融失水率則越小。

表2 草魚魚糜凝膠品質相關性分析

3 結論

添加淀粉在一定程度上可降低草魚魚糜的白度值，但是不同種類的淀粉(馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯、醋酸酯淀粉)對草魚魚糜白度的影響程度不同，其中馬鈴薯淀粉與醋酸酯淀粉更易保持草魚魚糜的白度。五種淀粉均能顯著提高草魚魚糜的硬度、彈性、凝聚性、膠著性、咀嚼性、凝膠強度和持水性，其中醋酸酯淀粉的各項性能均明顯優于其他淀粉，主要是由于醋酸酯淀粉的凝膠形成力較大，可明顯改善和提高魚糜制品的凝膠性能和持水性。草魚魚糜的凝膠強度、硬度、膠著性和咀嚼性呈現高度的正相關，凝膠強度和硬度與凍融失水率呈顯著負相關，魚糜凝膠強度越高，其硬度、膠著性和咀嚼性也越高，凝膠性能就越好；而凝膠強度和硬度越高時，其凍融失水率則越低，抗凍性就越好。