TG 酶復合物對巴沙魚魚丸品質特性的影響

李 琳，代媛媛，李美瑩，郭 燁，查恩輝,*

（1.錦州醫科大學食品科學與工程學院，遼寧 錦州 121000；2.陜西科儀陽光檢測技術服務有限公司，陜西 西安 710000）

巴沙魚的魚體呈紡錘形、頭部較寬且扁平，是分布于湄公河流域的特有經濟魚類，且品質優良，也是目前遠銷的一種淡水養殖鯰魚類[1]。該魚具有個體大、食性雜、存活率高、耐低氧、水質要求低、不易生病等特點，且巴沙魚生長快，易于養殖；其出肉率高，肉質白嫩，無肌間小刺，營養均衡，適合于即食魚類產品的加工利用[2]。巴沙魚在加工利用方面仍處于相對基礎的粗加工階段，市場中多以冷凍巴沙魚柳的形式進行銷售[3]，其深加工產品在市場中卻鮮有存在，多以烤魚、水煮魚等形式在餐飲店中出現。隨著人們對速食產品需求的逐漸增加，巴沙魚的深加工研究可以提高其產品價值，還可以豐富巴沙魚的產品種類，從而擴大銷售渠道，對增強巴沙魚的市場競爭力具有重要作用[4]。

淀粉可融入到魚糜的蛋白質空隙中，使其結構緊密且彈性增強[5]。栗俊廣等[6]研究發現：木薯淀粉的添加降低了鹽溶蛋白凝膠的自由水比例，提升了結構體系的成型溫度，并增強了保水性。谷氨酰胺轉氨酶（TG 酶）是可以改變蛋白分子間熱穩定性的凝膠增強劑，使蛋白質改性[7]。Chanarat 等[8]研究顯示：魚肉蛋白質的結構和性質對TG 酶誘導的蛋白質共價交聯方式有決定性作用，從而對凝膠特性產生影響。尚永彪等[9]將TG 酶添加至白肌（PSE）肉制品的加工中，使肉制品的凝膠強度提升，同時降低了蒸煮損失。大豆分離蛋白中的化學鍵有多種類型，蛋白質凝膠化過程中分子鏈的展開與結合是必不可少的。分子鏈展開后生成空間網狀結構，能維持大量水分[10-11]。

本試驗以冷凍巴沙魚為原料，利用木薯淀粉、TG酶、食鹽和大豆分離蛋白研究其對巴沙魚丸凝膠特性和綜合評價得分的影響，通過響應面法優化出魚丸凝膠特性配方，以期為速食魚丸的生產提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

巴沙魚：購于大潤發超市，（-18±0.5）℃儲藏；木薯淀粉：購于海寧楓園食品有限公司；谷氨酰胺轉氨酶（TG 酶）：購于鄭州百思特食品添加劑有限公司；食鹽：購于大潤發超市；大豆分離蛋白（SPI）：購于山東福旺嘉生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設備

BCD-258WLDPN 型冰箱，海爾集團有限公司；TMS-PRO 型質構儀，北京盈盛恒泰科技有限責任公司；FA2004N 型電子天平，上海精密科學儀器有限公司；HR/T20MM 型立式冷凍離心機，湖南赫西儀器裝備有限公司；HH-s6 型恒溫水浴鍋，濟南歐萊博技術有限公司；FD-1B-80 型真空冷凍干燥機，北京博醫康實驗儀器有限公司；MIRA3 型掃描電鏡，泰思肯貿易（上海）有限公司；ZB-20L 型全自動斬拌機，諸誠市瑞恒食品機械有限公司。

1.2 方法

1.2.1 魚丸制作工藝流程

1.2.2 操作要點

解凍：在室溫下將魚肉放入冷水中1~2 h 至完全解凍。

斬拌：將解凍好的魚肉倒入斬拌機，進行3 min的斬拌，形成魚糜。

添加輔料：基礎配方為木薯淀粉6%、TG 酶0.4%、食鹽2%、大豆分離蛋白0.3%，充分攪拌至與魚糜混合均勻。

煮制：鍋中加入冷水加熱至沸騰，放入魚丸，煮至魚丸上浮，保溫4 min 即可撈出。

冷卻：熟制的魚丸放入冷水中，直至其冷卻。

1.2.3 單因素試驗設計

1.2.3.1 木薯淀粉添加量的篩選

取100 g 魚糜，分別添加0、3%、6%、9%、12%的木薯淀粉，其他條件設為：TG 酶0.4%，食鹽2%，大豆分離蛋白0.3%，充分攪拌后制成魚丸，熟制，然后冷卻，測定不同木薯淀粉添加量的魚丸凝膠特性，并對其進行感官評價，篩選木薯淀粉的適宜添加量。

1.2.3.2 TG 酶添加量的篩選

取100 g 魚糜，分別添加0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的TG 酶，其他條件設為：木薯淀粉6%，食鹽2%，大豆分離蛋白0.3%，充分攪拌后制成魚丸，熟制，然后冷卻，測定不同TG 酶添加量的魚丸凝膠特性，并對其進行感官評價，篩選TG 酶的適宜添加量。

1.2.3.3 食鹽添加量的篩選

取100 g 魚糜，分別添加0、1%、2%、3%、4%的食鹽，其他條件設為：木薯淀粉6%，TG 酶0.4%，大豆分離蛋白0.3%，充分攪拌后制成魚丸，熟制，然后冷卻，測定不同食鹽添加量的魚丸凝膠特性，并對其進行感官評價，篩選食鹽的適宜添加量。

1.2.3.4 大豆分離蛋白添加量的篩選

取100 g 魚糜，分別添加0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的大豆分離蛋白，其他條件設為：木薯淀粉6%，TG酶0.4%，食鹽2%，充分攪拌后制成魚丸，熟制，然后冷卻，測定不同大豆分離蛋白添加量的魚丸凝膠特性，并對其進行感官評價，篩選大豆分離蛋白的適宜添加量。

1.2.4 響應面優化試驗設計

在巴沙魚魚丸單因素試驗結果的基礎上，選取木薯淀粉、TG 酶、食鹽、大豆分離蛋白為自變量，以綜合評價得分為響應值，進行四因素三水平的響應面設計，具體設計見表1。

表1 響應面優化巴沙魚魚丸配方因素與水平設計Table 1 Factors and level for response surface optimization of basa fish ball formula 單位：%

1.2.5 感官評價

將巴沙魚魚丸切成1 cm 厚度的圓柱體，置于一次性塑料碗中，由10 人組成的感官評定小組對魚丸的色澤、彈性、組織狀態和氣味進行評定，具體評價標準見表2。

表2 巴沙魚魚丸感官評定標準Table 2 Sensory evaluation criteria of basha fish ball

1.2.6 凝膠強度測定

選取質構儀測定巴沙魚魚丸的凝膠強度，相關參數設置為：球形探頭，檢測速度60 mm/min，凹陷距離即壓縮距離，壓縮形變程度50%，檢測波峰即破斷強度，二者乘積得到凝膠強度。觸發力5 g，每組做3 次平行測定，每個樣品做重復試驗3 次，結果取各數據的平均值[13]。

1.2.7 持水性測定

將5 g 魚糜用3 層濾紙包好，放入50 mL 離心管中，放入離心機中，以4 ℃、6 000 r/min 離心10 min。每組做3 次平行測定，每個樣品做重復試驗3 次，結果取各數據的平均值。持水性計算公式如下：

式中：m1為離心前質量，g；m2為離心后質量，g。

1.2.8 掃描電子顯微鏡測定

將巴沙魚魚丸切成20 mm×20 mm×5 mm 的小塊，用2.5%戊二醛浸泡固定12 h，再采用pH 7.2 的磷酸鹽緩沖液（0.2 mol/L）漂洗3 次，每次漂洗5 min，然后選用30%、50%、70%、80%、95%和100%的乙醇溶液依次脫水，15 min/次，最后將樣品置于真空冷凍干燥機中干燥8 h，對樣品進行噴金，用掃描電鏡觀測切面結構[15]。

1.2.9 綜合評價得分的確定

綜合評價得分是由凝膠強度、持水性、感官品質3 項指標擬合而成。綜合評價得分的權重由專家評分決定[16]，即請5 位專家評定總計100 分的3 個指標的重要程度，指定其權重系數分，具體見表3~5。

表3 凝膠強度評分標準Table 3 Gel strength scoring criteria

表4 持水性評分標準Table 4 Water holding capacity scoring criteria

表5 3 項指標的權重評定表Table 5 Weight evaluation table of three indexes

綜合評價得分（滿分35 分）的具體公式如下：

綜合評價得分（分）=0.25×凝膠強度+0.25×持水性+0.50×感官評分

1.2.10 數據處理

使用Origin 軟件進行結果分析和圖表制作，利用Design Expert 10.0 軟件的Box-Behnken 進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 木薯淀粉添加量對魚丸凝膠強度、持水性及綜合評價得分的影響

由圖1 可知：隨著木薯淀粉添加量的增多，魚丸的凝膠強度呈先快速上升后趨于平緩。當木薯淀粉添加量為6%時，凝膠強度快速增大，為3 430 g·mm。這是因為在魚丸熟制過程中，木薯淀粉與水結成小分子融入到魚糜的孔隙中，提高了凝膠強度。當木薯淀粉添加量為6%～12%時，凝膠強度增加趨勢變緩，魚丸顏色逐漸變為透明色，粉感也逐漸加重。隨著木薯淀粉的不斷增加，魚丸的持水性呈先增加后降低的趨勢。添加量為6%時持水性到達最高，高于6%后持水性逐漸降低。持水性是魚類產品持水能力的體現，是展現蛋白質-淀粉的網狀結構致密程度的一種途徑[17]。

圖1 木薯淀粉對魚丸凝膠強度及持水性的影響Fig.1 Effect of cassava starch on gel strength and water holding capacity of fish ball

由圖2 可以看出：木薯淀粉添加量與巴沙魚魚丸的綜合評價得分有明顯的相關性，隨著木薯淀粉的逐漸增加，魚丸綜合評價得分呈先升高后降低的趨勢。當木薯淀粉添加量為6%時，巴沙魚魚丸的綜合評價得分達到最高，為34.16 分。

圖2 木薯淀粉對魚丸綜合評價得分的影響Fig.2 Effect of cassava starch on comprehensive evaluation score of fish balls

綜合魚丸的凝膠強度、持水性和綜合評價得分，確定木薯淀粉的適宜添加量為6%。

2.2 TG 酶添加量對魚丸凝膠強度、持水性及綜合評價得分的影響

由圖3 可知：魚丸的凝膠強度隨TG 酶添加量的增加先升高后降低。當TG 酶添加量為0.4%時，魚丸的凝膠強度最大，為3 328 g·mm，與未添加TG 酶（2 897 g·mm）相比，升高了14.8%。當TG 酶添加量大于0.4%時，魚丸的凝膠強度逐漸減小。這可能是TG酶過多，破壞了凝膠結構[18]。隨著TG 酶添加量的增加，魚丸的持水性先升高后降低。TG 酶添加量在0～0.4%范圍時，魚丸的持水性顯著上升，添加量為0.4%時達到最大，但是當TG 酶添加量達到0.6%和0.8%時，魚丸持水性逐漸下降。這是因為加入TG 酶能催化魚糜蛋白質分子相互交聯，發生轉酰胺反應[19]，進而提高魚丸的持水性，但加入過多的TG 酶會導致分子過分交聯，持水能力下降[20]。

圖3 TG 酶對魚丸凝膠強度及持水性的影響Fig.3 Effect of TG enzyme on gel strength and water holding capacity of fish ball

由圖4 可以看出：隨著TG 酶添加量的增加，巴沙魚魚丸的綜合評價得分先升高后降低，當TG 酶添加量為0.4%時，巴沙魚魚丸的綜合評價得分達到最高，為33.87 分。

圖4 TG 酶對魚丸綜合評價得分的影響Fig.4 Effect of TG enzyme on comprehensive evaluation score of fish balls

綜合魚丸的凝膠強度、持水性和綜合評價得分，確定TG 酶的適宜添加量為0.4%。

2.3 食鹽添加量對魚丸凝膠強度、持水性及綜合評價得分的影響

由圖5 可知：魚丸的凝膠強度隨著食鹽添加量的增多先升高后降低。當食鹽添加量為2%時，凝膠強度達到最大，為3 380 g·mm；之后隨著食鹽的不斷增加，制成的成品質地發黏，口感變差，凝膠強度也隨之降低。魚丸制作過程中，隨著食鹽添加量的增多，持水性隨之上升，當食鹽添加量為2%時達到最高。添加適量的食鹽可使蛋白凝膠結構緊密，空隙分布變均勻，從而保持更多的水分[21]；過量添加食鹽，魚丸的持水性反而下降。

圖5 食鹽對魚丸凝膠強度及持水性的影響Fig.5 Effect of salt on gel strength and water holding capacity of fish ball

由圖6 可以看出：巴沙魚魚丸的綜合評價得分隨食鹽的增加先升高后降低，當食鹽添加量為2%時，巴沙魚魚丸的綜合評價得分達到最高，為34.03 分。

圖6 食鹽對魚丸綜合評價得分的影響Fig.6 Effect of salt on comprehensive evaluation score of fish balls

綜合魚丸的凝膠強度、持水性和綜合評價得分，確定食鹽的適宜添加量為2%。

2.4 大豆分離蛋白添加量對魚丸凝膠強度、持水性及綜合評價得分的影響

由圖7 可知：大豆分離蛋白添加量為0~0.3%時，隨著添加量的增加，魚丸的凝膠強度快速升高；當大豆分離蛋白添加量為0.3%時，凝膠強度達到3 431 g·mm；當大豆分離蛋白添加量高于0.3%時，凝膠強度開始下降，且魚丸顏色變暗。魚丸中鹽溶性蛋白與大豆分離蛋白相結合，熟制后蛋白質的分子鏈伸展形成的網狀結構更緊密[22]；加入大豆分離蛋白后魚丸的持水性稍有增強，是因為其中的部分極性基團可以與水分子產生水化反應[23]，從而提高魚丸的持水性。

圖7 大豆分離蛋白對魚丸凝膠強度及持水性的影響Fig.7 Effect of soybean protein isolate on gel strength and water holding capacity of fish ball

由圖8 可以看出：大豆分離蛋白添加量逐漸增加，巴沙魚魚丸的綜合評價得分先升高后降低，當大豆分離蛋白添加量為0.3%時，巴沙魚魚丸的綜合評價得分達到最高，為33.28 分。

圖8 大豆分離蛋白對魚丸綜合評價得分的影響Fig.8 Effect of soybean protein isolate on comprehensive evaluation score of fish balls

綜合魚丸的凝膠強度、持水性和綜合評價得分，確定大豆分離蛋白的適宜添加量為0.3%。

因此，選取木薯淀粉6%、TG 酶0.4%、食鹽2%、大豆分離蛋白0.3%作為響應面試驗設計中的0 水平。

2.5 響應面分析法優化巴沙魚魚丸配方

2.5.1 響應面試驗設計與結果

選用Design Expert 10 軟件進行4 因素3 水平的響應面試驗優化設計與評分，結果見表6。

表6 響應面試驗優化設計與評分結果Table 6 Design and scoring results of response surface optimization test

2.5.2 回歸模型方程及方差分析

由表6 所得的數據進行多元回歸分析，得到綜合評價得分（Y）對木薯淀粉添加量（A）、TG 酶添加量（B）、食鹽添加量（C）、大豆分離蛋白添加量（D）的二次回歸擬合方程：Y=33.72-0.66A-0.60B-0.66C-0.80D-0.99AB-0.76AC+0.21AD+0.92BC-0.28BD-1.12CD-2.41A2-1.80B2-2.06C2-1.05D2。二次回歸擬合模型方差分析見表7。

根據表7 的分析可知：該模型中的F 值為19.22，P＜0.000 1，說明用所得數據擬合的模型是極顯著的；失擬項檢驗P=0.187 8＞0.05，不顯著，表明構建的模型可行；R2=0.950 6，=0.901 1，說明巴沙魚魚丸的加工工藝與設計模型結果擬合，進一步證實模型的可行性。巴沙魚魚丸綜合評價得分的變化有90.11%來源于木薯淀粉、TG 酶、食鹽、大豆分離蛋白。由F 值大小可以得出4 個因素對巴沙魚魚丸綜合評價得分影響的排序為D＞A＞C＞B，即大豆分離蛋白添加量＞木薯淀粉添加量＞食鹽添加量＞TG 酶添加量。一次項A、B、C、D，交互項AB、BC、CD，以及二次項A2、B2、C2、D2對綜合評價得分的影響均為極顯著（P＜0.01），交互項AC 對綜合評價得分的影響顯著（P＜0.05）。

表7 二次回歸擬合模型方差分析Table 7 Analysis of variance for quadratic regression fitting model

2.5.3 響應面分析

根據回歸方程，分析木薯淀粉、TG 酶、食鹽和大豆分離蛋白添加量的兩兩交互作用對巴沙魚魚丸綜合評價得分的影響，其響應曲面圖見圖9~12。

圖9~12 更直觀地顯示出兩兩因素間交互作用影響的大小，木薯淀粉（A）與TG 酶（B）、木薯淀粉（A）與食鹽（C）、TG 酶（B）與食鹽（C）、食鹽（C）與大豆分離蛋白（D）交互曲面弧度越大，說明兩因素交互作用對綜合評價得分的影響越顯著[24-28]。

圖9 木薯淀粉與TG 酶添加量的交互作用對巴沙魚綜合評價得分影響的響應面圖Fig.9 Response surface diagram of the interaction between cassava starch and TG enzyme additions on the comprehensive evaluation score of basa fish

圖11 TG 酶與食鹽添加量的交互作用對巴沙魚綜合評價得分影響的響應面圖Fig.11 Response surface diagram of the interaction between TG enzyme and salt additions on the comprehensive score of basa fish

2.5.4 驗證試驗

經軟件的響應面優化得到巴沙魚魚丸的最佳凝膠配方為：木薯淀粉添加量5.92%，TG 酶添加量0.37%，食鹽添加量1.90%，大豆分離蛋白添加量0.27%。考慮到實際條件的局限性，將配方調整為：木薯淀粉添加量6%，TG 酶添加量0.4%，食鹽添加量2%，大豆分離蛋白添加量0.3%。在該配方條件下進行3 次平行試驗，檢驗該模型預測值的可靠性，得到最終的綜合評價得分為33.04 分，與響應面預測理論值32.945 很接近，說明該方程預測結果與實際結果相符，具有可靠性和工業生產價值。

2.6 魚糜凝膠微觀結構的比較

利用掃描電鏡對巴沙魚魚丸優化試驗組和空白對照組樣品進行比較研究，結果如圖13 所示。空白對照組存在較大的孔隙，且表面凹凸不平，沒有形成均勻緊密的網絡結構。與巴沙魚對照組相比，添加了復合物的優化試驗組的魚丸組織結構更為緊湊，孔洞較小，分布均勻，具有較好的層次感。該結果驗證了添加的復合物可有效影響魚丸的凝膠性能。

圖10 木薯淀粉與食鹽添加量的交互作用對巴沙魚綜合評價得分影響的響應面圖Fig.10 Response surface diagram of the interaction between tapioca starch and salt additions on the comprehensive score of basa fish

圖12 食鹽與大豆分離蛋白添加量的交互作用對巴沙魚綜合評價得分影響的響應面圖Fig.12 Response surface diagram of the interaction between salt and soy protein isolate additions on the comprehensive score of basa fish

3 結論與討論

上述試驗結果表明：木薯淀粉添加量6%，TG 酶添加量0.4%，食鹽添加量2%，大豆分離蛋白添加量0.3%，該配方條件下制得的巴沙魚魚丸經掃描電鏡顯示其凝膠結構緊密，孔隙較小，凝膠強度和持水性得到了明顯改善，且魚丸口感細膩緊致。目前有許多通過添加外源添加物改善魚糜凝膠品質和口感的研究。劉鈺琪等[29]利用酵母提取物提高魚糜凝膠品質，且有去腥、增鮮等作用。廖慧琦等[30]研究發現，適宜的食鹽添加量可改善養殖大黃魚的凝膠特性。還有資料顯示，添加馬鈴薯淀粉、TG 酶以及蛋清蛋白到復合魚糜中可達到優化魚糜凝膠強度的作用[31]。與其他魚糜凝膠性研究相比，該配方采用成本更低、肉質鮮嫩的巴沙魚為原料，利用木薯淀粉、TG 酶、食鹽、大豆分離蛋白4 種添加物進行復合，改善了巴沙魚魚丸的凝膠特性，復合物添加量搭配得更協調，不僅可以降低淀粉的使用量和原料成本，還可以減輕魚丸的粉質感，優化了魚丸口感。綜上所述，根據上述配方制得的魚丸，顯著改善了巴沙魚魚丸的凝膠品質，試驗為后續巴沙魚制品的研發提供理論依據。