油脂對蝦糜凝膠品質的影響

李慧，陳百科，金素萊曼，李孟婕，陳婷婷，張奇秀，包海蓉,2,3*

1(上海海洋大學 食品學院，上海，201306)2(上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海，201306) 3(農業部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室(上海)，上海，201306)

南美白對蝦是一種優質的低脂高蛋白類水產資源，是目前世界上最重要的經濟蝦類之一。我國養殖規模較大，2019年養殖總產量已達到110萬t，約占世界總產量的1/4[1]。但目前蝦產品的加工形式較為局限，主要集中在生鮮、冷凍、干制等方面[2]，嚴重制約了蝦產業的發展。蝦糜同魚糜類似，都是一種凝膠化產品，其品質與凝膠、質構等特性息息相關。利用蝦糜生產蝦糜制品不僅可以豐富深加工蝦制品的種類，還具有美味、便利等優點。蝦滑就是一種蝦糜制品，因其色澤亮麗、口感爽彈，營養豐富等優點，近年來成為火鍋店的熱門菜品。隨著蝦滑的熱銷和廣大消費者的追捧，蝦滑的發展趨勢也將是多元化的，因此將蝦糜制品的相關研究運用到蝦滑的生產中是十分有意義的。

油脂可作為品質改良劑、增色劑等應用到肉糜制品的加工中，提高營養的同時增強肉糜風味、色澤等。目前有不少學者研究了油脂對魚糜凝膠的影響，但對油脂改善蝦糜制品品質的研究還鮮有報道。GANI等[3]研究了不同質量分數(0～25%)初榨椰子油對黃魚魚糜凝膠性能的影響，隨著椰子油的添加，魚糜凝膠的斷裂力持續下降，當椰子油質量分數增加到10%以后，魚糜的硬度和咀嚼性無明顯差異。宋春勇等[4]將2%質量分數大豆油直接添加到金線魚魚糜中，增加了魚糜的白度但降低了凝膠質構特性；但經乳清分離蛋白或酪蛋白酸鈉將大豆油預乳化后再添加，魚糜凝膠網絡結構的空腔變小，感官品質得到改善。LIU等[5]也發現了經乳化劑乳化后的花生油提高了魚糜香腸的白度、保水性等。

豬油是常見的動物油脂，廣泛應用于食品加工行業；大豆油含有豐富的多不飽和脂肪酸，是世界最常用的食用油之一；橄欖油中單不飽和脂肪酸含量高，被認為是最適合人體營養的油脂。因此，本研究以南美白對蝦為原料，分別添加豬油、大豆油和橄欖油這3種動植物油制作蝦糜，以蝦糜凝膠的凝膠強度、質構特性、微觀結構等為評判指標，結合蝦糜制品的感官評價，旨在探討油脂的添加對蝦糜凝膠品質的影響，為高品質蝦糜制品的發展提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南美白對蝦(-60 ℃冷凍貯存)，上海易初蓮花連鎖超市有限公司；精制鹽，中鹽金壇鹽化有限責任公司；食用馬鈴薯淀粉，北京古松經貿有限公司；鮮雞蛋，貴州鳳集生態農業科技有限公司；食用豬油，四川省青川縣川珍實業有限公司；大豆油，中糧福臨門食品營銷有限公司；橄欖油，益海嘉里食品營銷有限公司。

1.2 儀器與設備

QSJ-B02R1攪拌機，小熊電器有限公司；HM740廚師機，青島漢尚電器有限公司；FA2004型電子分析天平，南京東邁科技儀器有限公司；AL104-IC型分析天平，梅特勒-托利多國際貿易(上海)有限公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋，金壇市岸頭儀都儀器廠；MCR301流變儀，奧地利安東帕公司；FI-TR傅里葉紅外分光光度計，賽默飛世爾；CR-400型色彩色差計，日本柯尼卡美能達(中國)儀器有限公司；TA.XT Plus質構儀，英國SMS公司；GL-20B高速冷凍離心機，上海安亭科學儀器廠；日立SU5000熱場發射掃描電鏡，日立(中國)有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 蝦糜的制備及其凝膠化

將-60 ℃冷凍的南美白對蝦取出流水緩化30 min后去頭去皮去腸線，清洗并自然瀝水10 min。將蝦仁切碎放到攪拌機中攪拌1 min，取出蝦肉空擂2 min，然后根據不同實驗組方案依次加入2%(質量分數)食鹽擂潰3 min，再加入淀粉、油脂等其他輔料擂潰5 min，將蝦糜注入小型灌腸模具中，灌入直徑29 mm的塑料腸衣中封口[6]，90 ℃水浴加熱30 min，即完成蝦糜的凝膠化過程。隨后立即放入碎冰中冷卻30 min，4 ℃培養箱中保藏，48 h內完成其余指標測定。(注：攪拌機放入碎冰中，水浴加熱前制備過程中溫度低于10 ℃)。

1.3.2 動態流變性的測定

參考GAO等[7]的方法作適當修改，采用MCR301流變儀測定，取一定量蝦糜，放置在流變儀平臺上；用圓形平形板(直徑為40 mm)壓平，狹縫為1 mm。對蝦糜進行溫度掃描，測定的主要參數是：剪切頻率為0.1 Hz，剪切應變2%，掃描溫度20～90 ℃，升溫速率為2 min/℃，以此測定儲能模量G′的變化曲線。

1.3.3 蝦糜蛋白質二級結構的測定

參考劉芳芳等[8]的方法并進行適當修改，使用傅里葉變換紅外光譜測定蝦糜蛋白的二級結構的變化，先將蝦糜冷凍干燥48 h去除水分。取5 mg凍干樣品和100 mg溴化鉀粉末混合后充分研磨，并使用壓片機壓成薄片。保持全程干燥條件下，室溫環境中以光譜分辨率為4 cm-1進行測試，掃描32次，波數為4 000～400 cm-1。使用PeakFit 4.12對獲得的圖上的曲線進行多次曲線擬合，然后以二階導數求出峰面積占比。

1.3.4 凝膠色澤的測定

將蝦糜凝膠切成1 cm左右的薄片，采用CR-400色差計測定蝦糜制品凝膠的L*(亮度)，a*(紅/綠度)和b*(黃/藍度)。

1.3.5 凝膠強度的測定

測定方法參考BUAMARD等[9]并進行適當修改。凝膠強度采用TA.XT Plus質構儀。測定前先將樣品從培養箱中取出常溫下放置30 min，然后將蝦糜凝膠樣品切成高度為2.5 cm的圓柱體，每個樣品測6次，取平均值。測試條件：穿刺樣品選用P/5 s球形探頭，測前、測中和測后速度均為1 mm/s，壓縮比50%，觸發力5.0 g。凝膠強度(gel strength，GS)計算如公式(1)所示：

GS/(g·mm)=BF×BD

(1)

式中：BF為破斷強度(breaking force，BF)，g；BD為凹陷距離(breaking distance，BD)，mm。

1.3.6 凝膠全質構的測定

采用1.3.5相同的處理方式；測試條件：探頭為P/50，測試模式采用全質構分析(texture profile analysis，TPA)。測前、測中、測后速度均為1 mm/s；壓縮比為50%；觸發力為10 g。選取硬度、彈性、內聚性、咀嚼性、回復性為TPA指標，每組6個平行。

1.3.7 凝膠持水性的測定

持水性(water holding capacity，WHC)測定[10]：將制備好的蝦糜凝膠樣品切成0.5 cm左右的薄片，稱量后將其重量記為m1，再用雙層濾紙將樣品包裹，4 ℃下10 000×g離心10 min后，取出樣品去掉濾紙稱量后將其重量記為m2，每個樣品測3次，取平均值。計算如公式(2)所示：

(2)

式中：m1為離心前蝦糜凝膠薄片質量，g；m2為離心后蝦糜凝膠薄片質量，g。

1.3.8 凝膠微觀結構的測定

參考熊澤語等[11]的方法略作修改。將魚糜凝膠切為厚度不超過3 mm×3 mm×1.5 mm的片狀，并用體積分數2.5%的戊二醛溶液于4 ℃培養箱中固定24 h，去除固定液，使用磷酸鹽緩沖液(0.2 mol/L，pH 7.2)漂洗3次，15 min/次，后用蒸餾水漂洗1 h，而后依次用體積分數30%、50%、70%、80%、90%、95%的乙醇溶液梯度脫水，15 min/次，最后以100%乙醇溶液脫水2次，15 min/次，進行真空冷凍干燥后噴金，掃描電鏡下觀察。

1.3.9 蝦糜制品(蝦滑)的制備

1.3.9.1 蝦滑的制備

將蝦仁切丁(長×寬×高≤1 cm×1 cm×1 cm)，與1.3.1中制備的各組蝦糜按照質量比1∶1的比例放入廚師機中，慢速攪拌使其混合均勻成膠狀，即得到蝦滑。

1.3.9.2 蝦滑的感官評價

由于目前尚沒有關于蝦滑的相關標準，試驗樣品的感官評價方法參照NY-T 1327—2018 《綠色食品 魚糜制品》并做出調整，采用評分檢驗法進行評價。選取20名經過感官評價培訓的食品專業人員建立評定小組，根據表1的感官評定標準對蝦滑進行評分。

表1 蝦滑的感官評價Table 1 Sensory evaluation of shrimp slip

1.4 數據處理

利用Origin 2018對試驗所得數據進行基本處理和作圖，使用IBM SPSS Statistics 26.0進行多因素方差分析(Duncan法，P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 油脂對蝦糜色澤的影響

蝦糜制品的色澤最直觀地影響著消費者的食欲，是判斷其外觀品質的重要指標。表2列出了添加不同質量分數油脂后蝦糜L*(黑/白)、a*(紅/綠)、b*(黃/藍)值的變化，就消費者對水產糜類制品的接受度而言，適當地提高L*值可以使產品色澤更加鮮亮，趨于理想化。研究表明，當油脂與肌肉蛋白質和水粉碎產生乳狀液時，油脂的光散射效應可以改善產品的色澤[12]。由表2可知，與對照組相比，豬油、大豆油、橄欖油的添加均增加了光散射效應，從而使蝦糜的L*、b*值顯著增大(P<0.05)，但對a*值的影響不顯著(P>0.05)。并且由于油脂本身色素沉著造成的顏色差異[13]，蝦糜的L*值隨著大豆油和橄欖油添加量的增加而增加(P<0.05)，且當添加6%橄欖油時a*明顯降低(P<0.05)。因此，兩種植物油對蝦糜色澤的影響優于豬油。

2.2 油脂對蝦糜動態流變學特性的影響

動態流變學實驗記錄了從溶膠狀態轉變為凝膠狀態過程中，蝦糜黏彈性行為的動態變化。G′也稱彈性模量，與蛋白凝膠網絡內部結構的形成有關，可以反映出蝦糜的凝膠性能。由圖1可知，隨著溫度升高G′值先降低，并且在45 ℃左右達到最低值，G′值降低的原因可能是加熱破壞了大量維持蛋白質結構的氫鍵，同時內源蛋白水解酶活性提高，使部分肌原纖維蛋白降解，肌動球蛋白的解離和肌動球蛋白尾部的閉合可提高蛋白的遷移率和流動性，打破凝膠的網狀結構[14]。進一步加熱(45～80 ℃)，G′值急劇增加；當溫度達到80 ℃以后，G′值趨于穩定，這可能是由于大量的蛋白質聚集形成穩定的凝膠結構。隨著油脂濃度的增加，與對照組相比，隨著溫度的升高(50～90 ℃)，添加豬油和大豆油的蝦糜的G′值均低于對照組樣品，說明對照組樣品的凝膠網絡形成更牢固；但在橄欖油處理組中，添加2%的橄欖油后，蝦糜的G′值與對照組樣品幾乎持平。但ZHOU等[15]研究發現山茶籽油和白菇魚魚糜蛋白之間具有協同作用，隨著山茶籽油濃度的增加，油脂填充在凝膠網絡結構中導致G′值逐漸增加。研究出現相反結論可能主要與蛋白質濃度的差異有關[16]，蛋白質的總量不變，油脂液滴填充在凝膠網絡結構中的同時也會降低樣品中的蛋白質濃度，因此，本研究中油脂對蝦糜蛋白的稀釋作用大于填充作用從而導致G′值的下降。

表2 油脂對蝦糜凝膠色澤的影響Table 2 Effects of oils on the color of minced shrimp gel

a-豬肉；b-大豆油；c-橄欖油圖1 三種油脂對蝦糜凝膠儲能模量G′的影響Fig.1 Effects of three oils on the storage modulus G′ of minced shrimp gel

2.3 油脂對蝦糜凝膠特性的影響

表3顯示了添加到蝦糜中的油脂的種類及其添加量對蝦糜的BF、BD和GS的影響。其中破斷力反映出凝膠內部的堅實程度。與對照組相比，隨著豬油、大豆油、橄欖油添加量的增加，蝦糜的BF和GS均呈顯著降低趨勢，但對蝦糜凝膠的凹陷距離沒有產生顯著影響(P>0.05)。其中橄欖油處理組的降低幅度最大，大豆油次之，豬油最小，這可能也與3種油脂冷卻后的物理狀態有關。有研究報道油滴會影響蝦糜的成膠能力，GS與蛋白濃度之間存在線性關系[17]。油脂作為蝦糜蛋白濃度的稀釋因子，會導致主要參與凝膠網絡形成的蛋白濃度相對降低，過高的脂肪含量可能會在凝膠形成過程中積累，形成更大的油滴，破壞凝膠網絡的結構，最終削弱蝦糜的BF和GS，這一結果與SHI等[16]的報道一致。但米紅波等[18]研究發現添加大豆油、亞麻籽油、紫蘇籽油會使草魚魚糜的BF、BD和GS得到提高，原因是油脂可以填充到凝膠基質網絡結構中，改善凝膠形成能力；而隨著添加量的增加，蛋白質受到稀釋濃度降低，對蛋白凝膠形成的負面影響占主導作用，魚糜的BF、BD及GS均降低。周緒霞等[19]也發現白菇魚魚糜的GS隨著油茶籽油的增加而增加，當添加量達到10%后，可能是由于油脂不能充分被蛋白質包裹從復合系統的組織間隙流出，GS不再增加。由此可見，油脂和肉糜的種類也是影響研究結果的重要因素。

2.4 油脂對蝦糜質構特性的影響

TPA是一種模擬食物咀嚼過程的測試方法，該測試方法涉及食物材料的兩個完整的壓縮和減壓周期。添加不同種類油脂的蝦糜的質構特性如表4所示。硬度即壓縮樣品以獲得既定變形所需的力；咀嚼性是咀嚼固體食物直至吞咽所需的能量，是硬度值的輔助參數。與對照組相比，3種動植物油的加入均導致蝦糜硬度和咀嚼度的顯著降低(P<0.05)，可能是由于豬油、大豆油和橄欖油的加入導致蝦糜蛋白濃度的下降，這與表3中蝦糜破斷力的變化一致。隨著油脂添加量的增加，豬油和大豆油處理組的硬度和咀嚼性變化較為顯著(P<0.05)，而橄欖油處理組無明顯變化(P>0.05)。同時3種動植物油的添加對蝦糜彈性(壓縮力消除時發生的彈性恢復)、內聚性(破壞內部結構的能力)和回彈性(衡量樣品如何從變形中恢復)的影響不顯著(P>0.05)，這一結果也與表3中蝦糜凹陷距離的變化一致。CHANG等[20]研究發現在鰱魚魚糜中加入不同濃度的大豆油可以顯著降低魚糜制品的硬度和咀嚼性(P<0.05)，但彈性、內聚性和回復性對油脂的添加同樣不敏感。

表3 油脂對蝦糜凝膠特性的影響Table 3 Effects of oils on the the gel strength of minced shrimp gel

2.5 油脂對蝦糜持水性的影響

WHC代表蝦糜與水結合的能力，是決定凝膠穩定性的一個重要參數。產品內部的凝膠三維網絡結構越緊密、均勻，凝膠內部水分結合越牢固，WHC值越高。圖2展示了油脂的種類和添加量對蝦糜WHC的影響，由圖2可以看出添加豬油、大豆油、橄欖油后蝦糜凝膠的WHC較對照組顯著降低(P<0.05)，其中橄欖油處理組的變化趨勢最顯著。由實驗結果可知，油脂的添加破壞了蝦糜內部的三維網絡結構，使得蝦糜無法鎖住大量的水分，增加了加熱過程中的水分流失，這與測得的凝膠強度、TPA等指標的變化趨勢一致。郭培等[21]發現在羅非魚魚糜中加入紫蘇籽油后，凝膠交聯密度降低，凝膠結構變弱，魚糜凝膠的可榨出水含量上升，可榨出水含量的上升即對應WHC的下降，實驗組均與對照組差異顯著(P<0.05)。

表4 油脂對蝦糜質構特性的影響Table 4 Effects of oils on the texture properties of minced shrimp gel

圖2 油脂對蝦糜凝膠持水性的影響Fig.2 Effects of oils on the water holding capacity of minced shrimp gel 注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.6 油脂對蝦糜蛋白二級結構的影響

有報道稱當向蝦糜中添加油脂時，會使更多的蝦糜蛋白暴露出疏水側鏈并插入油滴中，從而改變蝦糜蛋白的二級結構[15]。酰胺一帶(1 600～1 700 cm-1)被認為是研究蛋白質二級結構信息的最有研究意義的波段，其中包括β-折疊(1 600～1 640 cm-1)、無規則卷曲(1 640～1 650 cm-1)、α-螺旋(1 650～1 660 cm-1)、β-轉角(1 660～1 695 cm-1)[22]。不同處理方式、不同添加物、不同原料的蛋白質二級結構都存在差異，本實驗中的蝦糜的蛋白質二級結構情況如圖3所示。結果表明，未添加油脂的蝦糜蛋白質中α-螺旋結構(17.54%)所占比例最高，β-折疊結構(32.93%)所占比例最低。同時，與對照組相比，隨著油脂的添加和其濃度的增加，α-螺旋結構所占比例呈下降趨勢，而β-折疊和無規則卷曲結構所占比例呈上升趨勢(P<0.05)，β-轉角結構無明顯變化(P>0.05)。YAN等[23]發現在鰱魚魚糜中加入魚油使魚糜蛋白質的構象發生了變化，隨著魚油濃度的增加，α-螺旋含量降低，β-折疊含量增加，魚糜蛋白與魚油相互作用明顯，這與本實驗研究結果一致。通常來說，α-螺旋結構會阻礙蛋白的凝膠化，β-折疊和無規則卷曲結構能夠促進蛋白網絡的形成[24]。因此，油脂對蝦糜蛋白二級結構的改變有積極影響，α-螺旋的下降與β-折疊的上升可能是蛋白質與脂質相互作用或蛋白質分子之間相互作用的結果。

1-對照組；2-2%豬油；3-4%豬油；4-6%豬油；5-2%大豆油； 6-4%大豆油；7-6%大豆油；8-2%橄欖油；9-4%橄欖油；10-6%橄欖油圖3 油脂對蝦糜凝膠蛋白質二級結構的影響Fig.3 Effects of oils on the secondary structure of minced shrimp gel protein

2.7 油脂對蝦糜凝膠微觀結構的影響

蝦糜在掃描電鏡下的成像如圖4所示。由圖4可知對照組(圖4-A)樣品的微觀結構呈現光滑、致密、平整的狀態，有較強的空間層次感，說明其凝膠網絡結構相對完好。蝦糜的微觀結構與蛋白質基質間的相互作用有關[25]，相比于對照組，油脂添加組的蝦糜微觀結構變得更加粗糙、松散、不平整，這與前面提到的凝膠強度降低、質構變差、持水能力減弱等指標的變化規律相一致。此外，不同油脂對蝦糜凝膠微觀結構的影響也有差別。豬油處理組的凝膠結構表面有聚集，孔洞較多，尤其當添加量達到6%(圖4-D)時，出現堆積結塊；大豆油處理組的凝膠結構分布不均勻，油脂濃度增加后，出現輕微聚集(圖4-G)；橄欖油處理組的凝膠結構分布相對均勻，但表面凹凸不平，添加6%橄欖油時孔洞增多(圖4-J)。因此，油脂的添加會對肌原纖維蛋白分子間的作用造成干擾，破壞了蝦糜凝膠的微觀結構，并且油脂的添加量越大，微觀結構破壞越明顯。

2.8 油脂對蝦滑感官特性的影響

肉糜制品的感官評分與其肉質的緊實程度、凝膠網絡結構有著十分密切的關系。對未添加/添加油脂的蝦滑進行感官評價，其結果見圖5。由圖5可知，在色澤方面，豬油和大豆油處理組的評分較高，橄欖油處理組的評分低于對照組，這與表2中橄欖油的添加降低了蝦糜a*值的結果一致。在組織結構方面，各處理組評分比較接近。同時，油脂的添加提高了蝦滑氣味的評分。在口感和可接受度上，豬油處理組和2%大豆油處理組的評分較高，其余組別評分較低，原因可能是凝膠網絡結構受到破壞較嚴重，導致口感松軟，超出適宜的范圍。添加4%大豆油和6%豬油(質量分數)的蝦滑雖然在硬度值(表4)方面相差不大，但6%豬油處理組的口感和可接受度評分高于4%大豆油處理組，這可能是因為相較于植物油脂，動物油脂的感官效果更豐富、更加適口，從而導致添加不同油脂后蝦滑的凝膠網絡結構、滋味、風味等感官評價的綜合接受度存在差異。因此，添加2%、4%、6%豬油和2%大豆油均能使蝦滑獲得較高的感官評價。

圖5 油脂對蝦滑感官特性的影響Fig.5 Effects of oils on the sensory characteristics of shrimp slip

3 結論

本文對添加不同動植物油(豬油、大豆油、橄欖油)的蝦糜的凝膠品質及形成機制進行了研究。結果表明，3種動植物油的添加均提高了蝦糜的亮度值，并導致蝦糜的G′值、凝膠強度、硬度、咀嚼度和持水性降低。同時，通過對蛋白質的二級結構的研究發現，油脂的添加使α-螺旋含量相對減少、β-折疊含量相對增加，導致蛋白質分子由展開向聚集狀態轉變。掃描電鏡結果顯示，油脂的添加會破壞蝦糜的凝膠網絡結構，使其孔洞增多、表面粗糙松散。添加2%～6%(質量分數)豬油和2%大豆油可以改善蝦滑的色澤、氣味、口感等感官品質，提高蝦滑的可接受度，總體而言，豬油和大豆油可以作為有效的品質改良劑用于高品質蝦糜制品的生產加工，同時為蝦糜及其制品的品質改良提供理論依據。此外，對于油脂的添加引起蝦糜凝膠強度、咀嚼度、持水性下降的這一結果，可以采取哪些合適的手段來彌補，有待于進一步的深入探究。