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KCl復配5’-肌苷酸二鈉替代鈉鹽對魚糜凝膠特性的影響

2022-02-27 10:53:05謝航濤楊玥羅永康洪惠
肉類研究 2022年1期

謝航濤 楊玥 羅永康 洪惠

摘 要:為研制低鹽魚糜,探究食鹽替代物KCl和5-肌苷酸二鈉(inosine 5-monophosphate disodium salt,IMP)對魚糜凝膠品質的影響,以鰱魚魚糜為研究對象,設計3 組實驗,A組添加2.0% NaCl,B組添加0.8% KCl和1.2% NaCl,C組添加0.7% KCl、0.1% IMP和1.2% NaCl,通過測定魚糜凝膠的白度、持水性、強度、質構、水分分布與組成以及微觀結構變化,探究NaCl的最佳替代方案。結果表明:相比于A組,B組魚糜凝膠白度、持水性、強度變低,硬度、膠著性、咀嚼性、內聚性顯著降低,彈性無顯著變化,不易流動水含量減小、自由水含量升高,凝膠網絡空間結構形成不完全;C組魚糜凝膠除咀嚼性顯著下降外,其余指標未發生顯著劣變,說明KCl和IMP復配是一種理想的NaCl替代方案。

關鍵詞:魚糜制品;凝膠品質;氯化鉀;5-肌苷酸二鈉;鈉鹽替代;質構

Effects of Substitution of KCl Combined with Inosine-5 Monophosphate Disodium Salt for Sodium Salt on

Gel Properties of Surimi

XIE Hangtao, YANG Yue, LUO Yongkang, HONG Hui*

(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

Abstract: In order to develop low-salt surimi, this study investigated the effect of the substitution of KCl and inosine 5-monophosphate disodium salt (IMP) for sodium salt on the gel properties of surimi from silver carp. Three experimental groups were set up, namely, group A, added with 2% NaCl; group B, added with 0.8% KCl and 1.2% NaCl; and group C, added with 0.7% KCl, 0.1% IMP and 1.2% NaCl. To find out the optimal scheme of NaCl replacement, the whiteness, water-holding capacity, gel strength, texture profile analysis (TPA) parameters, water distribution and composition, and microstructure of surimi gels were tested. The results showed that compared to group B, whiteness, water-holding capacity and gel strength in group A decreased, hardness, adhesiveness, chewiness and cohesiveness decreased significantly, while elasticity did not change obviously; the proportion of immobile water decreased and the proportion of free water increased; the spatial structure of the gel network formed was incomplete. For group C, despite a significant decrease in chewiness, none of the other indicators significantly deteriorated, which indicates that KCl combined with IMP is an ideal substitute for NaCl.

Keywords: surimi product; gel properties; KCl; inosine 5-monophosphate disodium salt; sodium salt substitution; texture

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210813-201

中圖分類號:TS254.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼:A 文章編號:1001-8123(2022)01-0014-06

引文格式:

謝航濤, 楊玥, 羅永康, 等. KCl復配5-肌苷酸二鈉替代鈉鹽對魚糜凝膠特性的影響[J]. 肉類研究, 2022, 36(1): 14-19. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210813-201.? ? http://www.rlyj.net.cn

XIE Hangtao, YANG Yue, LUO Yongkang, et al. Effects of substitution of KCl combined with inosine-5 monophosphate disodium salt for sodium salt on gel properties of surimi[J]. Meat Research, 2022, 36(1): 14-19. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210813-201.? ? http://www.rlyj.net.cn

魚糜制品因具有獨特的質構和營養價值,深受廣大消費者喜愛,生產魚糜制品可將低值魚高值化,魚糜是生產各種魚糜制品的中間原料[1],是由去骨魚肉經洗滌、斬拌、調味、成型、加熱等系列工藝后制得的肌原纖維蛋白濃縮物。鰱魚是廣泛應用的淡水魚種,由于具有產量高、價格便宜、營養豐富等優點,現已成為魚糜加工行業普遍使用的原料[2]。

食鹽是魚糜加工過程中不可缺少的調味料,它可以促使鹽溶性蛋白質溶出并形成溶膠,加熱后賦予魚糜制品彈性[3]。但在魚糜生產中食鹽添加量可達2%~3%,過量的鈉鹽攝入易對健康造成危害[4],因此低鈉鹽魚糜制品已逐漸成為研究熱點。

目前,生產低鈉鹽魚糜的基本策略是使用其他氯化物(KCl、CaCl2、MgCl2等)、香料和防腐劑替代全部或部分NaCl,其中使用KCl替代部分NaCl的方法在商業應用中最為常見。在食品中用KCl替代部分NaCl后,食品風味和理化性質可很好地保持[5],但過高的KCl替代比例會影響食品的風味和質構,嚴重時還會產生澀味[6]。同樣,使用其他替代方案生產的低鈉鹽魚糜品質也均存在各種不足。Tahergorabi等[7-8]研究發現,用KCl、L-賴氨酸衍生物和硬脂酸鈣復配物替代NaCl,所得魚糜凝膠的質地和顏色相較于普通魚糜略差,但仍處于消費者可接受范圍內。因此找到合適的鈉鹽替代物及替代比例,在降低鈉鹽含量的同時保證魚糜制品的品質是生產低鈉鹽魚糜的關鍵所在。

呈味核苷酸是一種新型食品添加劑,在食品中添加呈味核苷酸不僅能夠增加鮮味,而且能夠增強食品固有風味[9],如今呈味核苷酸已在食品加工中得到廣泛

應用[10]。5-肌苷酸是呈味核苷酸中的主要成分,其鈉鹽5-肌苷酸二鈉(inosine 5-monophosphate disodium salt,IMP)具有呈味作用穩定持久、容易分離提取的特點,當在谷氨酸鈉中加入5%~12% IMP時,將得到比谷氨酸鈉高約8 倍的鮮味[11]。

本研究使用KCl和IMP替代部分NaCl,探究食鹽替代物對魚糜品質特性的影響,在不影響魚糜凝膠性能的前提下降低食鹽添加量,為開發健康、美味的魚糜制品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鰱魚(體長54~56 cm,體質量1 900~2 100 g)購于北京健翔橋農貿市場,冰盒保鮮運輸至實驗室。

谷朊粉(食品級)、復合磷酸鹽(食品級)?河南蜜丹兒商貿有限公司;谷氨酰胺轉氨酶(transglutaminase,TG,食品級) 泰興市東圣生物科技有限公司;KCl(食品級)、IMP(食品級)?優寶嘉食品旗艦店;三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA,分析純) 上海麥克林生化科技有限公司;二丁基羥基甲苯(butylated hydroxytoluene,BHT,分析純) 天津津科精細化工研究所;硫代巴比妥酸(thiobarbiturate,TBA,純度98%) 美國Sigma公司;無水乙醇(純度99%) 北京化工廠。

1.2 儀器與設備

SY21-NI4C恒溫水浴鍋 北京長風儀器儀表有限公司;AY220分析天平 日本島津公司;BCD-251WBCY冰箱 青島海爾股份有限公司;Model TGL-16A臺式高速冷凍離心機 長沙平凡儀器儀表有限公司;JYS-A950絞肉機 九陽股份有限公司;TA-XT2i質構儀 英國Stable Micro Systems公司;NR-110色度儀 深圳市三恩馳科技有限公司;S-4800場發射掃描電子顯微鏡 日本日立公司;PQ001低場核磁分析儀 上海紐邁電子有限公司;FP3010食品加工機 德龍博朗家電有限公司。

1.3 方法

1.3.1 魚糜凝膠的制備

魚糜凝膠制備工藝流程:冰鮮鰱魚→預處理(去頭、鱗、皮、內臟和骨)→冰水沖洗→剖片→漂洗(在10 ℃清水中漂洗2 次,每次5 min)→去除紅肉→斬拌2 min(添加配料:8%白砂糖、0.25%復合磷酸鹽、2%咸蛋清)→加入0.05% TG、4%谷朊粉→分別加入添加劑(共3 組,A組:2.0% NaCl;B組:0.8% KCl+1.2% NaCl;C組:0.7% KCl+0.1% IMP+1.2% NaCl)→擂潰10 min→離心(3 500 r/min、5 min、4 ℃),去除氣泡和上清液→45 ℃加熱20 min→90 ℃加熱30 min→冰水冷卻→4 ℃保存。

1.3.2 魚糜凝膠白度測定

參照Marchetti等[12]的方法并做適當修改。將魚糜凝膠切成直徑10 mm、高10 mm的圓柱體,用色差儀測定凝膠樣品的亮度值(L*)、紅綠值(a*)、黃藍值(b*),白度按式(1)計算。

(1)

1.3.3 魚糜凝膠持水性測定

將魚糜凝膠切成厚約5 mm、質量約3.0 g的薄片,質量記為m1(g),用3 層濾紙包裹后置于50 mL離心管中,4 ℃、7 500 r/min離心15 min,離心后樣品質量記為m2(g),持水性按式(2)計算[13]。

(2)

1.3.4 魚糜凝膠強度測定

將魚糜凝膠切成直徑10 mm、高10 mm的圓柱體,于質構分析儀上測定凝膠性質,質構分析儀參數為:探針型號TA50、測試速率0.50 mm/s、壓縮形變50%、觸發力7.0 g,破斷強度和凹陷深度由質構儀直接測定[14],凝膠強度按式(3)[15]計算。

(3)

1.3.5 魚糜凝膠質地剖面分析(texture profile analysis,TPA)

參照Huang Jianlian等[16]的方法并做適當修改。樣品的制備與凝膠強度測定相同,將質構儀調為TPA模式,參數為:探針型號TA3/100、測試速率1.00 mm/s、壓縮形變40%、觸發力5.0 g,循環2 次。軟件自動分析得出彈性、內聚性、硬度、膠著性和咀嚼性[17]。

1.3.6 魚糜凝膠水分分布與組成分析

參照Han Minyi等[18]的方法,使用低場核磁分析儀進行魚糜水分分布分析。將樣品切成邊長為10 mm的立方體,裝入塑料膜中,于核磁共振探針中測定。測定條件為:共振頻率23.0 Hz、測量溫度32 ℃、脈沖序列Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)、τ值120 μs、重復次數4 次。使用軟件反演擬合分析,通過弛豫時間和峰值位置分析水分子分布與組成[19]。

1.3.7 掃描電子顯微鏡觀察

將樣品切成1 mm厚的小片,在4 ℃條件下于體積分數2.5%戊二醛中固定12 h,固定完全后,將凝膠用磷酸鹽緩沖液洗滌3 次,然后于體積分數30%、50%、70%、80%、90%的梯度乙醇中依次脫水15 min,最后用無水乙醇洗滌2 次,每次10 min,洗滌后的樣品置于真空干燥器中干燥過夜,干燥樣品在離子濺射儀中濺射鍍金,通過場發射掃描電子顯微鏡(加速電壓15.0 kV)觀察魚糜凝膠的微觀結構[20]。

1.4 數據處理

所有數據以平均值±標準差表示。采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析,采用最小顯著性差異法、Duncans法和獨立樣本t檢驗進行分析,顯著性水平0.05;使用Origin 2018軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 鈉鹽替代對魚糜凝膠白度的影響

白度是評估魚糜凝膠質量的重要指標[21],白度的變化直接反映了魚糜凝膠內部結構的變化[22]。由表1可知,與未替代組相比,部分NaCl經KCl替代后魚糜凝膠的L*、a*和白度顯著降低(P<0.05),b*沒有顯著變化。部分NaCl經KCl復配IMP替代后魚糜凝膠的L*、b*和白度顯著升高(P<0.05),a*沒有顯著變化。參考張彬[23]的研究,推測KCl的替代存在一定的最適范圍,而IMP的加入可能改善了過量KCl導致的魚糜色澤缺陷。

2.2 鈉鹽替代對魚糜凝膠持水性的影響

小寫字母不同,表示差異顯著(P<0.05)。圖2~3同。

單純的食鹽減少會破壞魚糜凝膠油水相的平衡,導致魚糜凝膠水相占比增大,保水性和防腐性下降[24],而多種替代鹽的復配使用能提高魚糜凝膠的保水性。

由圖1可知,與未替代組相比,部分NaCl經KCl替代后,魚糜凝膠持水性顯著下降(P<0.05),而經KCl復配IMP替代后凝膠持水性變化不顯著,多種鹽復配替代部分NaCl的保水效果優于單獨使用KCl替代部分NaCl。研究表明,KCl與復合磷酸鹽協同作用能很大程度激發肌肉肌球蛋白的ATPase酶活性,從而提高凝膠的保水效果[25],推測KCl與IMP也具備相似協同作用。

2.3 鈉鹽替代對魚糜凝膠破斷強度和凝膠強度的影響

由圖2可知,鈉鹽經替代后,魚糜凝膠的破斷強度和凝膠強度的變化趨勢保持一致。部分NaCl經KCl替代后魚糜破斷強度和凝膠強度下降,可能是由于KCl激發內源蛋白酶的能力不及NaCl,使得魚肉內的鹽溶蛋白酶不能很好作用于膠凝反應,魚糜肌球蛋白熱轉化溫度升高,熱穩定性降低[5];部分NaCl經KCl復配IMP替代后,魚糜破斷強度和凝膠強度沒有顯著變化,推測該替代方案激發內源蛋白酶的能力與NaCl相近。

2.4 鈉鹽替代對魚糜凝膠質構的影響

由圖3可知,2 個替代組對魚糜質構中硬度、膠著性、咀嚼性的影響保持一致趨勢,部分NaCl經KCl替代后魚糜凝膠的硬度、膠著性、咀嚼性均下降,且差異顯著(P<0.05),而經KCl復配IMP替代后魚糜凝膠的硬度、膠著性、咀嚼性基本不變,內聚性顯著上升(P<0.05),說明IMP和KCl的加入對魚糜凝膠的內聚性產生了更好的影響。

2.5 鈉鹽替代對魚糜凝膠水分分布與組成的影響

魚糜凝膠的水分分布與組成直接影響魚糜凝膠的質量,低場核磁共振是確定魚糜凝膠水分分布與組成最直接、有效的方法[26],魚糜凝膠體系中氫質子的結合強度由橫向弛豫時間T2表示,不同狀態水分含量由每個峰與總峰面積的比值表示[27]。由圖4可知,橫向弛豫時間T2 0.01~10 000 ms含有3 個峰,T21(0~10 ms)表示與蛋白質等大分子牢固結合的水,屬于結合水,T22(10~300 ms)表示凝膠三維網絡結構中的水,屬于不易流動水,T23(≥300 ms)表示凝膠三維網絡結構外部的水,屬于游離水或自由水[28]。不易流動水是魚糜凝膠中的主要水分,這部分水隨著蛋白質凝膠網絡結構的變化而變化,是確定魚糜凝膠持水能力的重要指標[29]。

由表2可知,鈉鹽替代不改變結合水的分布,但對不易流動水和自由水的影響較大。在KCl復配IMP替代組中不易流動水占比達到91.65%,而此時自由水的占比只有6.33%,與對照組相比具有顯著差異(P<0.05),該變化與Stevenson等[30]的研究保持一致,更好的凝膠形成能力是通過自由水向不易流動水遷移形成的。

2.6 鈉鹽替代對魚糜凝膠微觀結構的影響

A. A組;B. B組;C. C組。

微觀結構是反映魚糜凝膠特性變化最直觀的表征,通過場發射掃描電子顯微鏡可觀察到魚糜凝膠網絡空間結構是否致密[31]。由圖5可知,部分NaCl經KCl替代后,凝膠網絡結構變得不致密,蛋白網絡結構形成不完全,堆疊結構現象削弱,而經KCl復配IMP替代后,形成更大的凝膠基團,形成的網絡結構更均勻致密,堆疊結構更為明顯。該現象可能是由于單獨添加KCl存在替代量的極限值,超出極限值會導致鹽溶性蛋白溶出受阻,從而影響凝膠網絡的形成[32],而KCl和IMP復配后可促使鹽溶性蛋白析出,形成更加完全的凝膠網絡和大分子凝膠基團。

3 結 論

通過測定魚糜凝膠的白度、持水性、強度、質構、水分分布與組成及微觀結構變化,探究KCl和IMP替代鈉鹽對魚糜凝膠品質的影響。結果表明:部分NaCl經KCl替代后,魚糜凝膠白度、持水性、強度變低,硬度、膠著性、咀嚼性、內聚性顯著降低,彈性無顯著變化,不易流動水含量減小,自由水含量升高,凝膠網絡空間結構形成不完全,說明部分NaCl經KCl替代后的魚糜凝膠特性顯著降低,其分子機理需要進一步探究;部分NaCl經KCl復配IMP替代后,魚糜凝膠白度、持水性、強度顯著增大,硬度、膠著性、咀嚼性、彈性無顯著變化,咀嚼性顯著下降,不易流動水向自由水的遷移趨勢明顯,從而促使凝膠網絡結構的形成,說明KCl復配IMP替代方案對鰱魚魚糜凝膠特性影響不明顯,是一種比較理想的鈉鹽替代方案。未來將探討不同比例的KCl復配IMP替代NaCl對魚糜凝膠特性的影響,進行魚糜凝膠感官測試和貯藏穩定性研究,為開發健康、美味的魚糜制品提供理論依據。

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