淀粉對魷魚滑反復凍融后品質特性的影響

焦甜甜，姜鵬飛，傅寶尚，祁立波，董秀萍，于波，尚珊*

(大連工業大學 食品學院，國家海洋食品工程技術研究中心，遼寧 大連，116034)2(遼漁集團有限公司，遼寧 大連，116000)

魷魚產量高、肉厚色白、營養豐富，具有作為魚糜制品原料的潛質[1]。但秘魯魷魚肉富含促進體內肌原纖維蛋白降解的內源蛋白酶，因此形成的魚糜凝膠持水性差、凝膠強度低，限制了魷魚魚糜產品的開發[2]。目前常通過添加蛋白添加劑、紫菜粉、親水膠體[3]、谷氨酰胺轉氨酶[4](glutamine transaminase，TGase)和淀粉[5]等外源添加物改善魚糜的凝膠強度。其中淀粉是魚糜制品中應用最廣泛的外源成分，它不僅能降低生產成本，還能增加魚糜保水性和產品的彈性，同時提高其在低溫冷藏及運輸過程中的凍融穩定性[6]。天然淀粉水溶性差、穩定性不好，經過物理、化學和酶法處理的變性淀粉能夠彌補天然淀粉的不足，從而改善魚糜制品運輸、儲存中的缺點[7]。

我國冷鏈技術落后于發達國家，魚糜制品在貯存、運輸等環節中會發生反復凍融，導致肌原纖維蛋白變性，結構過度展開，蛋白聚集沉淀，活性功能基團被屏蔽，從而破壞蛋白凝膠性能[8]。因此淀粉對魚糜反復凍融后凝膠制品性質的影響受到國內外學者的廣泛關注。柳麗寧等[9]研究發現添加馬鈴薯淀粉可改良反復凍融后魚糜凝膠品質；JIA等[10]研究發現添加從馬鈴薯淀粉和小麥淀粉中分離出的小顆粒淀粉可以減少凍融后魚糜品質變化。然而關于淀粉對凍融后魷魚魚糜制品性質的研究目前還鮮有報道。

本研究以持水性、凝膠強度、流變學特性、揮發性鹽基氮(total volatile basic nitrogen，TVB-N)含量等為指標，研究不同淀粉對魷魚滑反復凍融后品質特性的影響，為開發高品質的冷凍魷魚魚糜制品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：秘魯魷魚(-18 ℃冷庫貯存)，榮成海都食品有限公司；AAA級冷凍鯛魚糜，浙江海之味水產有限公司；木薯淀粉，新良全谷物食品；HS67木薯羥丙基淀粉、A102木薯羥丙基二淀粉磷酸酯，蘇州高峰；玉米淀粉，北京古沃川達經貿有限公司；FMS121蠟質玉米乙酰化雙淀粉己二酸酯，中糧生化能源有限公司；大豆分離蛋白，河南萬邦實業有限公司；食鹽，大連新春多品種鹽有限公司。

試劑：MgO、硼酸、鹽酸、甲基紅，天津市大茂化學試劑廠；95%乙醇，天津市富宇精細化工有限公司；NaOH，天津市東麗區天大化學試劑廠；Na2CO3，天津市光復科技發展有限公司；溴甲酚綠，上海麥克林生化科技有限公司。

儀器設備：S2-A808絞肉機，九陽；Ultra Scan PRO測色儀，美國Hunter Lab公司；H1850R湘儀離心機，河南兄弟儀器設備有限公司；HH-4型數顯恒溫水浴鍋，常州智博瑞儀器制造有限公司；TA.XT.plus型質構儀，英國Stable Micro Systems；Discovery HR-1旋轉流變儀，美國TA儀器；200型電子天平，美國雙杰兄弟有限公司；SKD-1000全自動凱氏定氮儀，上海沛歐分析儀器有限公司；XHF-DY高速分散器，寧波新芝生物科技股份有限公司；KM020多功能和面機，意大利德龍公司；C100真空包裝機，莫迪維克包裝設備(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 秘魯魷魚預處理和魷魚滑樣品的制備

將脫酸處理后的魷魚塊用0～4 ℃清水沖洗3遍，瀝干表面水分。將瀝干水分的魷魚塊投入到絞肉機中低速攪拌2 min得到魷魚糜。在0～4 ℃條件下用攪拌機將秘魯魷魚糜和鯛魚糜按1∶1的質量比混合后低速攪拌2 min。加入質量分數為2%的5種淀粉(玉米淀粉、木薯淀粉、木薯羥丙基淀粉、木薯羥丙基二淀粉磷酸酯、蠟質玉米乙酰化雙淀粉己二酸酯)和1.5%大豆分離蛋白，低速攪拌3 min后加1.5%鹽高速攪拌3 min，即可得到魷魚滑漿料。將所得漿料包裝后速凍至-18 ℃以下，得到魷魚滑產品備用。

1.2.2 凍融處理

將魷魚滑置于-40 ℃速凍機中凍藏1 h、常溫解凍1.5 h，作為一個凍融循環，分別凍融 0、4、8、12個循環，備用。

1.2.3 魷魚滑凝膠樣品的制備

將凍融處理后的魷魚滑樣品常溫解凍1.5 h后填充至透明PC管(Ф 30 mm×30 mm)中，實驗環境全程控制在0～10 ℃。魷魚滑凝膠經一段式加熱制得，即90 ℃加熱20 min[1]，并置于冰水中冷卻30 min，4 ℃過夜保存，取樣測定各種指標。

1.2.4 持水性的測定

將凝膠樣品從冰箱中取出，室溫放置1 h至溫度平衡，剝去PC管，切成約7 mm厚的薄片，稱取質量為m1(2.0～2.1 g)的樣品平攤在2張濾紙上，包裹好放入離心管，在4 000 r/min轉速下離心20 min，離心結束后取出稱量為m2，每組樣品測定3次，取平均值，持水性(water holding capacity，WHC)按公式(1)計算[11]：

(1)

1.2.5 色澤的測定

將凝膠樣品平衡至室溫，剝去PC管，切成30 mm長的凝膠，用全自動測色儀UltraScan PRO測定樣品色澤，采用白板校正后記錄L*、a*、b*值。白度W按公式(2)計算[12]，每組樣品測定6次，取平均值。

(2)

式中：L*,亮度；a*正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*正值表示偏黃，負值表示偏藍。

1.2.6 動態流變性質測定

參照肖旭華[13]的方法，并稍作修改。將制備好的魚滑預凝膠置于旋轉流變儀樣品臺上，選取40 mm探頭，設間距為1 mm，除去過量的樣品，應變設為0.6%，頻率設為1.0 Hz,溫度掃描范圍為20～90 ℃，按2 ℃/min的速率升溫，測定溫度掃描過程中彈性模量(G′)和黏性模量(G″)的變化。

1.2.7 TVB-N的測定

精確稱取10 g魚糜凝膠，加100 mL去離子水進行均質，靜置30 min后過濾，取10 mL濾液于消化管中，加入1 g MgO后立刻將消化管放入全自動凱氏定氮儀上，蒸餾4 min，用20 g/L硼酸溶液吸收，然后用0.01 mol/L的鹽酸進行滴定，TVB-N含量按公式(3)計算：

(3)

式中：c，鹽酸標準溶液的實際濃度，mol/L；V1,測定試樣所消耗鹽酸標準溶液體積，mL；V0,空白所消耗鹽酸標準溶液體積，mL；V2,樣液總體積，mL；V3,測定樣液體積，mL；m,稱取樣品質量，g。

1.2.8 凝膠強度的測定

參照李丹辰等[14]的方法，將凝膠樣品從4 ℃冰箱取出，剝去PC管，切成高30 mm的圓柱體凝膠段，使用直徑5 mm球形探頭(P/5S)，采用TA-XT plus質構儀測定，測試前速率為1.0 mm/s，測試速度為1.0 mm/s,測試后速率為10.0 mm/s，下行距離為10 mm。每個樣品測定6次，取平均值。

1.2.9 微觀結構

4）抗干擾和插件絕緣問題在微機繼電保護裝置故障中，主要表現為系統運行過程中微機保護會受到干擾。在設備保護屏附近使用無線通信設備會使微機保護裝置出現元件誤動作的情況。這主要是因微機保護裝置本身特性所致。此類故障會使微機繼電保護裝置性能受到影響，使其運行效率出現下滑。

將凍干后的魚糜凝膠切成均勻的小塊(0.5 cm×0.5 cm)粘于導電膠上，噴金后利用環境掃描電鏡在真空條件(電壓25 kV，二次電子成像模式，溫度5 ℃，濕度15%)下進行觀察。

1.2.10 凝膠質構的測定

參考鮑佳彤等[15]的方法,將凝膠樣品從4 ℃冰箱取出，剝去PC管，切成15 mm高的圓柱體凝膠段，采用TA.XTPlus物性分析儀，利用平底柱頭P50(直徑50 mm)，對魷魚滑凝膠進行TPA模式壓縮測試，測試條件為：測試前速度為1 mm/s，測試速度為1 mm/s，測試后速度為10 mm/s，壓縮程度是50%，停留間隔時間為5 s，負重探頭類型為Auto-5 g，數據收集率是200 pps。每個樣品測定6次，取平均值。

1.2.11 數據處理及統計分析

采用Microsoft Excel 2010進行實驗數據統計分析。數據結果為均值±標準差，采用SPSS 22.0軟件進行顯著性分析(P<0.05表示具有顯著性差異)。采用OriginPro 8.5軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同淀粉對魷魚滑凝膠反復凍融后持水性的影響

持水性是指魚糜凝膠的持水能力，一般而言，當凝膠強度較高時，水分在凝膠中不易被擠出，凝膠的持水能力越大[16]。由圖1可知，添加不同淀粉的魷魚滑凍融后持水性均顯著降低，這可能是融化過程結束后，冰晶融化形成液態的水，然而，在凍結過程中，蛋白質基質和淀粉顆粒不能再完全吸收這些水。產生的液態水以融化水滴的形式流出凝膠，在凝膠結構中形成空隙，導致凍融后魷魚滑持水性降低[10]。

圖1 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后持水性的影響Fig.1 Effects of different starches on water holding capacity of squid surimi after repeated freeze-thaw

隨著凍融次數的增多，添加不同淀粉對魷魚滑凝膠持水性的影響差異顯著，就5種淀粉而言，添加變性淀粉的魷魚滑的持水性隨著凍融次數的增多變化平緩。經過反復凍融后，添加木薯羥丙基淀粉和蠟質玉米乙酰化雙淀粉己二酸酯的魷魚滑的持水性均較其他組高，但2種淀粉間差異不顯著(P>0.05)，可能是由于羥丙基淀粉含有較多的親水基團(—OH)增加了魷魚滑的持水性[12]。而淀粉經乙酰化作用，分子上引入的親水基團，使淀粉顆粒易溶解和膨脹，促進淀粉糊化[17]，從而改善反復凍融后魷魚滑的持水性。

2.2 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后凝膠白度的影響

色澤是魚糜制品質量檢測的另一個重要指標，白度是魚糜制品色澤中L*值(亮度)、a*值(紅綠度)和b*值(黃藍度)的綜合評價指標[18]。通常白度越高的產品越受消費者歡迎。不同淀粉對魷魚滑反復凍融后凝膠白度的影響如圖2所示。魚糜凝膠的白度與其蛋白結構、變性及所含散色粒子的大小有關[18]。隨著冷凍-解凍次數的增加，所有處理組的白度值均顯著降低。這可能是淀粉顆粒糊化時吸水膨脹，減少了對光的反射率。此外，蛋白質變性交聯作用形成的網絡結構，由于不同淀粉的“填充效應”造成結構的凝膠程度不同，對光反射也會有影響。因此淀粉糊化和蛋白網絡結構共同造成白度降低[19]。經過反復凍融后，添加玉米淀粉的魷魚滑的白度值較其他組下降緩慢且顯著高于其他組(P<0.05)。木薯羥丙基淀粉組在凍融4次后白度值降低較其他組平緩。

圖2 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后白度的影響Fig.2 Effects of different starches on the whiteness of squid surimi after repeated freeze-thaw

2.3 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后流變學特性的影響

在溫度上升過程中，儲能模量(G′)反映物料形變后恢復原狀的能力，表征魚糜的彈性，一般G′越大，魚糜的恢復能力越強，其魚糜制品的硬度和強度越高[20]。如圖3所示，添加不同的淀粉和反復凍融后，魷魚滑凝膠的整體變化趨勢一致，在溫度上升過程中，G′值都經歷緩慢下降-急速下降-快速增加的過程。在20～42 ℃，隨著溫度的升高，G′值緩慢下降，此時肌球蛋白中在化學鍵的作用下形成較為松散的網狀結構，魷魚滑發生凝膠化，G′在升溫過程中緩慢降低。在42～52 ℃，魷魚滑的G′急劇下降直至最低值，此時魚滑所處溫度為內源性水解酶的最適溫度，打破了肌動蛋白和肌球蛋白中穩定的網絡結構，一些化學鍵(主要是氫鍵)結構被改變，魚滑中的蛋白質分子被拉長，流動性增強，凝膠性能變差，進入凝膠劣化階段；在52～90 ℃，肌球蛋白和肌動蛋白重鏈發生變性，逐漸形成二硫鍵、疏水相互作用等化學鍵，使魚滑形成穩定有序的三維網絡結構，G′值快速增大，魚滑發生魚糕化[21]。所有實驗組在20～52 ℃內G′值沒有顯著性區別，但在52～90 ℃區間，5組實驗組的G′值區別顯著且都呈上升趨勢。

在相同的升溫范圍內，淀粉會影響魷魚滑反復凍融后的彈性模量(G′)，魚滑在20 ℃的G′值隨著凍融次數的增大而顯著降低，說明反復凍融會降低魚滑的硬度，進而影響魷魚滑的品質。經過反復凍融處理后，添加木薯變性淀粉的魷魚滑的G′值均顯著高于其他3組，而凍融4次和8次時，添加木薯羥丙基淀粉的魷魚滑的G′值顯著高于其他4組。這種差異可能是5種淀粉的分子鏈長短、直鏈淀粉含量和分子間位阻等的不同引起的[11]。

a-反復凍融0次；b-反復凍融4次；c-反復凍融8次；d-反復凍融12次圖3 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后儲能模量(G′)的影響Fig.3 Effects of different starches on storage modulus (G′) of squid surimi after repeated freeze-thaw

損耗模量(G″)是反應魚糜在形變過程中為了抵抗黏性阻力而消耗的能量，是不可恢復的，表征魚糜的黏性，一般G″越大，說明凝膠體系中黏性組分越高[19]。如圖4所示，魚糜G″值的變化趨勢與G′值的變化趨勢相似。在20～42 ℃緩慢降低，在42～52 ℃急速下降，在52～90 ℃快速增加，凍融過程中，添加變性淀粉的魷魚滑的G″值要高于其他組，魚滑的G″值總是小于G′值，表明魚滑在加熱過程中形成的凝膠體系的彈性組分更高[17]。

a-反復凍融0次；b-反復凍融4次；c-反復凍融8次；d-反復凍融12次圖4 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后損耗模量(G″)的影響Fig.4 Effects of different starches on loss modulus (G″) of squid surimi after repeated freeze-thaw

2.4 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后TVB-N含量的影響

TVB-N是評價魚糜變質程度的常用指標之一，TVB-N含量越高其新鮮度越低[22]。如圖5所示，5組不同淀粉處理的魷魚滑TVB-N含量隨著凍融次數的增加呈現上升的趨勢。在凍融循環過程中，添加玉米淀粉的魷魚滑TVB-N含量增長速率最快，顯著高于其他4組(P<0.05)。根據 GB 2733—2015《食品安全國家標準 鮮、凍動物性水產品》的規定，動物性水產品中TVB-N含量不得超過 30 mg/100 g，添加玉米淀粉和蠟質玉米乙酰化雙淀粉己二酸酯的魷魚滑在反復凍融12次時超過標準，分別為35.81和30.35 mg/100 g，添加木薯羥丙基二淀粉磷酸酯的魷魚滑TVB-N含量在反復凍融8次時超過國家標準，為30.09 mg/100 g。而在整個凍融循環過程中，添加木薯淀粉和木薯羥丙基淀粉的魷魚滑TVB-N含量均沒超過國標規定值。且添加木薯羥丙基淀粉的魷魚滑在反復凍融12次時的TVB-N值顯著低于其他組(P<0.05)，為25.10 mg/100 g。由此表明，反復凍融加劇了魷魚滑的氧化降解，而木薯羥丙基淀粉可以有效防止凍融循環過程中魷魚滑TVB-N的產生，保證魷魚滑的良好食用品質。

圖5 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后TVB-N含量的影響Fig.5 Effects of different starches on TVB-N content of squid surimi after repeated freeze-thaw

2.5 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后凝膠強度的影響

如圖6所示，隨著冷凍-解凍次數的增加，所有實驗組的凝膠強度均顯著降低。這可能是由于凍融過程中形成大塊冰晶，組織結構受損，造成蛋白質的變性、減少可溶性蛋白的含量，使蛋白質的凝膠形成能力變低；而且凍融次數的增加會導致肌纖維斷裂，結締組織膜嚴重受損，魚糜的完整性下降[23]。淀粉的種類也會影響魷魚滑反復凍融后的凝膠強度，隨著凍融次數的增加，添加普通淀粉的魚糜凝膠強度較加變性淀粉的魚糜下降明顯。添加木薯羥丙基淀粉的魷魚滑在多次凍融后凝膠強度降低緩慢，且顯著高于其他組(P<0.05)。

圖6 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后凝膠強度的影響Fig.6 Effects of different starches on gel strength of squid surimi after repeated freeze-thaw

2.6 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后凝膠微觀結構的影響

通過分析持水性、動態流變學性質與凝膠強度結果，選取凍融0次和凍融12次的魷魚滑進行凝膠微觀結構觀察。如圖7所示，經5組淀粉處理的新鮮的魷魚滑的凝膠結構致密，表面較為平整，有少量不規則多聚體[24]。經12次凍融后，魷魚滑凝膠結構失水裂變，表面有較多不規則多聚體，說明在冷凍-解凍過程中，魷魚肌原纖維蛋白凝膠發生聚集，魷魚滑凝膠性能大幅度下降[9]，這與凝膠強度、持水性的結果一致。而木薯羥丙基淀粉的加入明顯改善了魷魚滑的凝膠結構，經12次凍融后，木薯羥丙基淀粉組的魷魚滑凝膠表面突起較少，結構較為致密，魷魚滑凝膠性能顯著改善。

a-玉米淀粉；b-木薯淀粉；c-木薯羥丙基淀粉；d-木薯羥丙基二淀粉磷酸酯；e-蠟質玉米乙酰化雙淀粉己二酸酯圖7 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后組織結構的影響(2 000×)Fig.7 Effects of different starches on tissue structure of squid surimi after repeated freeze-thaw (2 000×)

2.7 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后凝膠質構特性的影響

魚糜凝膠的質構特性是反映魚糜在低溫保存過程中品質變化的重要指標之一，主要包括魚糜凝膠的硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性，其中硬度是質構評價中的一個重要參數[25]。不同淀粉對魷魚滑反復凍融后凝膠硬度、彈性、黏聚性、膠著度、咀嚼度和回復性的影響如表1所示。所有實驗組的魷魚滑凝膠的硬度、膠著度、咀嚼度、回復性均隨著凍融次數的增加呈下降的趨勢，但彈性和黏聚性無顯著性差異[26]。這與柳麗寧等[9]報道的結果類似，凍融變性會在一定程度上影響魚糜制品的硬度、咀嚼性，但對黏聚性、彈性等沒有顯著的影響。這可能是由于反復凍融會阻礙魚糜蛋白的交聯，從而影響魚糜凝膠網絡的形成。經過反復凍融后，木薯羥丙基淀粉組的硬度、膠著度、咀嚼度、回復性下降趨勢緩慢，這可能是因為木薯羥丙基淀粉的顆粒大且支鏈含量多，比其他淀粉容易吸水膨脹，進而改善魷魚滑反復凍融后的質構特性[27]。

表1 不同淀粉對魷魚滑反復凍融后質構特性的影響Table 1 Effects of different starches on texture characteristics of squid surimi after repeated freeze-thaw

3 結論與討論

本研究對添加不同淀粉(玉米淀粉、木薯淀粉、木薯羥丙基淀粉、木薯羥丙基二淀粉磷酸酯、蠟質玉米乙酰化雙淀粉己二酸酯)的魷魚滑的凍融穩定性進行了評估。結果表明，添加木薯羥丙基淀粉的魷魚滑經過多次凍融周期后，仍有較好的持水性，改善了魷魚滑反復凍融后的持水性和硬度，對魷魚滑反復凍融后的凝膠強度和白度有較好的保護作用，延緩了反復凍融后魷魚滑彈性模量(G′)和黏性模量(G″)的降低，使得魷魚滑反復凍融后品質較穩定。因此，添加木薯羥丙基淀粉可以有效解決魷魚滑凍融穩定性差，貨架期短等負面問題，提高了魷魚滑的食用價值，可以作為一種有效的品質改良劑用于高品質魷魚滑的生產加工。