葛粉-馬蹄粉南灣魚丸的加工工藝研究

陳龍,陳暉,王清,蒙想,夏南,朱靜

(信陽農林學院 食品學院,河南 信陽 464007)

南灣魚作為信陽市特色食品資源,滋鮮味美、營養價值高,與其他產地的魚類相比具有明顯的高蛋白、低脂肪優勢,其蛋白質組成中必需氨基酸占氨基酸總量的比值最高,鳥苷酸和肌苷酸等呈味物質的含量也顯著高于其他產地的魚類[1]。目前南灣魚仍主要以鮮食為主,但因其長途運輸不便,缺乏深度加工,隨著其品牌知名度的擴大,銷量上漲,同時也顯現出利用率低、產品種類單一、食用不便等弊端,亟需進行多元化深度開發。

葛粉是從豆科植物葛的干燥根中提取而來,含有豐富的氨基酸以及葛根素、葛根素木糖甙、大豆黃酮、大豆黃酮甙等異黃酮類物質,同時還能向人體提供必需的鐵、硒、銅等微量元素[2],營養價值較高。有研究結果表明葛粉可以維持腸道菌群穩定,調節血糖,并有助于胰島素抵抗,預防血糖異常,對人體具有激活多種酶類物質、維持神經中樞的興奮性和促進智力發育的作用[3]。目前食品行業對葛粉的加工利用主要集中在餅干、果凍、飲料等方面[4],將其添加入魚丸中的研究較為鮮見。

馬蹄又稱荸薺、地栗,屬多年生草本植物,廣泛分布于我國廣西、江蘇、浙江、廣東以及河南南部等地,是一種品質優良的淀粉[5]。研究表明,馬蹄中含有黃酮類、甾醇類、荸薺英和荸薺多糖等多種功能活性成分,能夠起到抗氧化、抑菌和抗癌的作用,從中直接提取出的淀粉被稱為馬蹄粉,中醫認為其具有清涼瀉火、涼血解毒的功效[6]。近些年,隨著對馬蹄粉研究的深入和多樣化,其在凝膠成型方面的優良性能受到了人們的重點關注,特別是應用在水產品加工方面[7]。

隨著生活消費節奏的不斷加快,南灣魚受制于傳統的加工模式,已經無法滿足人們方便、快捷、多樣化的飲食需求,還需順應時代發展進行高附加值產品的開發。馬蹄粉和葛粉作為國家藥監部門承認的藥食同源食品,本身具有較高的營養價值,將其作為功能性成分添加于南灣魚中制成魚丸,既豐富了南灣魚、葛粉、馬蹄粉的產品種類,又能提升制品的營養價值和附加值。本研究以南灣魚、馬蹄粉和葛粉作為原料,采用正交法優化制作工藝,制得口感好、高蛋白、低脂肪的南灣魚魚丸制品,為南灣魚深層次的開發研究提供了理論和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

南灣魚:信陽市南灣水庫;葛粉:湖北省鐘祥市承天府食品有限公司;馬蹄粉:平樂宏源農業發展有限公司;大豆分離蛋白:臨沂山松生物制品有限公司;食鹽、蔗糖、料酒、胡椒粉、姜粉:西亞超市。

1.2 試劑

硫酸銅、硫酸鉀、基準無水碳酸鈉、甲基紅、溴甲酚綠(均為分析純):天津市永大化學試劑有限公司;石油醚(分析純):武漢市中天化工有限責任公司;濃硫酸(分析純):天津市科密歐化學試劑有限公司;95%乙醇溶液(分析純):鄭州派尼化學試劑廠;氫氧化鈉(分析純):天津市大茂化學試劑廠;氧化鎂(分析純):天津市巴斯夫化工有限公司。

1.3 主要儀器與設備

FA2104電子分析天平 上海良平儀器儀表有限公司;101-3AS電熱鼓風干燥箱 上海新諾儀器集團有限公司;HX-J690絞肉機 奧克斯集團有限公司;TMS-Pro/Touch質構儀、SER148/3脂肪測定儀 北京盈盛恒泰科技有限責任公司;ST-08C數顯消化爐、ST-04半自動凱氏定氮儀 山東盛泰儀器有限公司;SHP生化培養箱 北京中興偉業世紀儀器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 魚丸工藝流程

參照黃薇等[8]的魚丸制作方法,操作要點如下。

1.4.1.1 原料預處理

取新鮮活魚,宰殺,去頭尾、去內臟、去鱗、去皮、去黑膜,沖洗血污,沿脊骨將魚切成兩半。

1.4.1.2 沖洗

將切好的魚片用清水沖洗2 h以徹底去除血污并減輕腥味。

1.4.1.3 制取魚茸

將魚片放在案板上,用釘子固定住,用刀由上至下傾斜一定角度刮下魚肉使其呈茸狀。

1.4.1.4 斬拌

將刮好的魚茸放入絞肉機中斬拌,斬拌過程中為防止溫度過高需按照1∶1的比例添加冰水,先空斬2 min,之后加入食鹽后鹽斬3 min,接著依次添加葛粉、馬蹄粉、蔗糖、大豆分離蛋白等各種輔料繼續斬拌10 min,使其與魚糜充分混合均勻。

1.4.1.5 成型

四指并攏,用手部虎口位置將魚糜擠入挖球器,使魚丸大小均勻。

1.4.1.6 凝膠化

魚丸成型后需要在較低的溫度下放置一段時間,以加速其凝膠化進程。

1.4.1.7 成熟

涼水下鍋煮制魚丸,水溫保持在80～90 ℃之間,煮制10 min左右即可汆熟魚丸。

1.4.1.8 冷卻、貯藏

待魚丸在室溫下冷卻后進行包裝,置于4 ℃條件下貯藏。

1.4.2 單因素試驗設計

經過預試驗確定葛粉-馬蹄粉南灣魚丸的基本配方:食鹽3%(以魚糜計,下同)、蔗糖3%、葛粉8%、大豆分離蛋白4%、馬蹄粉6%、胡椒粉0.2%、姜粉0.3%、料酒2%。在基本配方的基礎上,以質構參數和感官評分為指標,以食鹽添加量、葛粉添加量、大豆分離蛋白添加量、馬蹄粉添加量為考察因素進行單因素試驗。

1.4.2.1 食鹽添加量的優化

在基本配方不變的基礎上,分別添加1%、2%、3%、4%、5%的食鹽,考察其對魚丸品質的影響。

1.4.2.2 葛粉添加量的優化

在基本配方不變的基礎上,分別添加2%、4%、6%、8%、10%的葛粉,考察其對魚丸品質的影響。

1.4.2.3 大豆分離蛋白添加量的優化

在基本配方不變的基礎上,分別添加1%、2%、3%、4%、5%的大豆分離蛋白,考察其對魚丸品質的影響。

1.4.2.4 馬蹄粉添加量的優化

在基本配方不變的基礎上,分別添加1%、2%、3%、4%、5%的馬蹄粉,考察其對魚丸品質的影響。

1.4.3 正交試驗方法

根據單因素試驗的結果,選取對葛粉-馬蹄粉南灣魚丸的質構參數和感官評分影響較大的因素作為正交試驗的考察因素,設計L9(34)正交試驗,正交試驗因素與水平表見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.4.4 質構特性分析

參考白建[9]和Zhang等[10]的方法,取制好的魚丸切成1 cm3的正方體,保持產品外表光滑、平整,將樣品放置于載物臺中央進行測定,采用質構剖面分析(TPA)方法測定,測定參數:檢測速度60 s,探頭類型P/50,形變量40%,下壓次數2次,測試距離15 mm,觸發力0.05 N,每個樣品測定3次,以彈性、硬度、咀嚼性、黏聚性4個參數為主要測定對象。

1.4.5 感官評定

參考鮑佳彤等[11]的方法,感官評價小組成員共10人,皆為食品相關的專業人員,針對葛粉-馬蹄粉南灣魚丸從色澤、氣味、滋味、組織狀態、口感5個方面進行打分,滿分為60分,取平均值作為魚丸的最終感官得分,感官評價標準見表2。

表2 魚丸的感官評價標準Table 2 Sensory evaluation criteria of fish balls

1.4.6 理化指標測定和營養學評價

1.4.6.1 蛋白質含量的測定

參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》[12],采用凱氏定氮法測定魚丸中粗蛋白的含量。

1.4.6.2 脂肪含量的測定

參照GB 5009.6-2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》[13],采用索氏抽提法進行測定。

1.4.6.3 理化指標的測定

葛粉-馬蹄粉南灣魚丸的理化指標測定參照GB 10136-2015《食品安全國家標準 動物性水產制品》[14]。

1.4.6.4 揮發性鹽基氮的測定

參照GB 5009.228-2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》[15],采用半微量定氮法進行測定。

1.4.6.5 致病菌的測定

參照GB 4789.4-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 沙門氏菌檢驗》[16],檢測結果應符合GB 29921-2021《食品安全國家標準 預包裝食品中致病菌限量》[17]。

1.5 數據處理

采用Excel軟件計算平均值和標準偏差,采用SPSS 19.0計算P值和方差分析(Duncan法)。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 食鹽添加量對魚丸品質的影響

食鹽是肉制品中常用的添加劑,用于魚丸制作中一方面可以減弱魚丸本身具有的魚腥味,另一方面可使魚肉中的可溶性肌球蛋白充分溶出,在魚肉表面形成屏障,防止水分過度流失[18]。與此同時,肌球蛋白還能與肌動蛋白結合生成肌動球蛋白,以此來達到凝膠化的目的[19]。食鹽添加量對魚丸質構特性的影響見表3,食鹽添加量對魚丸感官評分的影響見圖1。

圖1 食鹽添加量對魚丸感官評分的影響Fig.1 Effect of salt addition amount on the sensory score of fish balls注:不同字母表示存在顯著性差異(P<0.05),下圖同。

表3 食鹽添加量對魚丸質構特性的影響Table 3 Effect of salt addition amount on texture characteristics of fish balls

由表3可知,食鹽添加量對魚丸的各項質構指標參數均產生顯著影響(P<0.05),隨著食鹽添加量的增加,魚丸除黏聚性之外的質構指標均呈先上升后下降的趨勢。食鹽添加量小于3%時,無法使魚丸中的鹽溶性肌原纖維蛋白充分溶出,且在煮制過程中也會流失一部分咸味,使得滋味不佳,因此此階段魚丸的質構指標和感官評分均處在較低水平。食鹽添加量在3%時,魚丸的彈性、硬度等質構參數的測定結果均處于最高值。

由圖1可知,食鹽添加量在1%～3%時,感官評分總體呈上升趨勢,原因可能是添加適量的食鹽有助于魚丸白度和滋味的提升,而食鹽添加量大于3%時能明顯品嘗出咸味,使魚丸風味變差,口感不佳,這與郭培等[20]的研究結果一致。

2.1.2 葛粉添加量對魚丸品質的影響

葛粉的添加有利于提高魚糜制品的凝膠強度和凝膠網狀結構的均勻致密程度,因此持水性也能相應提高。葛粉添加量對魚丸質構特性參數的影響見表4,葛粉添加量對魚丸感官評分的影響見圖2。

圖2 葛粉添加量對魚丸感官評分的影響Fig.2 Effect of kudzu powder addition amount on the sensory score of fish balls

表4 葛粉添加量對魚丸質構特性的影響Table 4 Effect of kudzu powder addition amount on the texture characteristics of fish balls

由表4可知,魚丸的彈性、硬度和咀嚼性都隨著葛粉添加量的增大而顯著增大(P<0.05),并在葛粉添加量為8%時達到最大值,黏聚性變化不顯著(P>0.05)這可能是因為此時魚糜的凝膠結構較緊密,從而提高了對水分的束縛能力[21]。繼續添加葛粉,其中的膳食纖維會破壞魚丸蛋白質的網絡結構,導致持水性下降,魚丸內部凝膠結構松散,進一步體現在魚丸的彈性和咀嚼性等均顯著下降。

由圖2可知,葛粉添加量在2%～8%時,感官評分的上升趨勢不顯著,葛粉添加量大于8%后,魚丸的感官評分出現顯著下降,這可能是由于葛粉中過量的膳食纖維影響了魚丸的色澤[22],使魚丸的色澤變得較灰暗,甚至造成魚丸略帶苦澀滋味。

2.1.3 大豆分離蛋白添加量對魚丸品質的影響

大豆分離蛋白在肉類食品中時常作為保水劑添加,可有效改善制品的保水性能,在魚丸制作中,大豆分離蛋白可與魚糜蛋白通過斬拌的作用充分混合,最終形成穩定的網狀結構,提高魚丸的持水性、彈性和凝膠強度[23]。大豆分離蛋白添加量對魚丸質構特性參數的影響見表5,大豆分離蛋白添加量對魚丸感官評分的影響見圖3。

圖3 大豆分離蛋白添加量對魚丸感官評分的影響Fig.3 Effect of soy protein isolate addition amounton the sensory score of fish balls

表5 大豆分離蛋白添加量對魚丸質構特性參數的影響Table 5 Effect of soy protein isolate addition amount on the texture characteristics of fish balls

由表5可知,魚丸的彈性隨著大豆分離蛋白添加量的增加而呈現先升高后降低的趨勢,硬度、咀嚼性、黏聚性未見規律性變化。然而當大豆分離蛋白添加量超過4%時,魚丸的彈性和咀嚼性等顯著降低(P<0.05),原因可能是過量的大豆分離蛋白與魚糜蛋白發生了水分競爭[24]。

大豆分離蛋白的顏色呈現淡黃色,過量添加可能會造成魚丸的白度下降,由圖3可知,大豆分離蛋白添加量超過3%后感官評分顯著下降,可能是由于魚丸的色澤受到了影響[25]。另一方面,大豆分離蛋白添加量過高會導致魚丸中水分分布不均勻,凝膠成型能力減弱,從而使魚丸的質地軟爛,不易成型。

2.1.4 馬蹄粉添加量對魚丸品質的影響

馬蹄粉憑借優良的成膠性能在食品加工中可作為黏合劑、增稠劑、穩定劑及懸浮劑使用。馬蹄粉添加量對魚丸質構特性的影響見表6,馬蹄粉添加量對魚丸感官評分的影響見圖4。

圖4 馬蹄粉添加量對魚丸感官評分的影響Fig.4 Effect of water chestnut powder addition amounton the sensory score of fish balls

表6 馬蹄粉添加量對魚丸質構特性的影響Table 6 Effect of water chestnut powder addition amount on the texture characteristics of fish balls

由表6可知,馬蹄粉添加量對魚丸的彈性和黏聚性影響不顯著(P>0.05),而主要影響其硬度和咀嚼性(P<0.05),原因可能是馬蹄粉中的支鏈淀粉含量較高,淀粉顆粒受熱后吸水膨脹,使魚糜的凝膠基質受到了較大的擠壓力,最終使魚丸出現了硬度增加的現象[26]。馬蹄粉添加量大于6%后,魚丸的質構指標明顯回落,這可能是因為過量的淀粉與魚糜蛋白發生了沖突,阻礙了魚糜蛋白自身的交互作用,從而降低了產品的彈性、硬度和咀嚼性。

由圖4可知,魚丸的感官評分隨著馬蹄粉添加量的不斷增大而呈現上升趨勢,但在馬蹄粉添加量超過8%后,感官評分明顯下降,這可能是由于馬蹄粉過量后在魚丸制作過程中無法完全溶解,導致品嘗有粗糙感,也可能是魚丸中馬蹄風味過重,掩蓋了魚丸本身的鮮味。

2.2 正交試驗結果

2.2.1 正交試驗感官評分結果

正交試驗中一個因素的極差值(R值)越大,該因素的影響因子也就越大[27]。

由表7可知,影響魚丸感官評分的主次因素為A食鹽添加量>C馬蹄粉添加量>D大豆分離蛋白添加量>B葛粉添加量。通過極差分析得出的最優組合為A3B1C3D2,即第7組正交試驗,在此試驗條件下,魚丸的感官評分為52.2分,是9組試驗中的最高分。

表7 正交試驗感官評分結果Table 7 Sensory scoring results of orthogonal test

2.2.2 正交試驗質構特性結果

由表8可知,以彈性為考察指標時,魚丸的優組合為A3B1C3D2,以硬度為考察指標時,魚丸的優組合為A3B1C3D3,以咀嚼性為考察指標時,魚丸的優組合為A3B1C3D3,以黏聚性為考察指標時,魚丸的優組合為A2B3C2D2。值得注意的是,馬蹄粉添加量(C)在6%或8%時k值一致,因此考慮到節約成本,將魚丸的優組合定為A3B1C2D2。

表8 正交試驗質構特性結果Table 8 Results of texture characteristics of orthogonal test

綜合感官評分和質構指標的結果,確定葛粉-馬蹄粉南灣魚丸的最優配方為A3B1C3D2,即食鹽添加量4%、葛粉添加量6%、馬蹄粉添加量8%、大豆分離蛋白添加量4%,通過最優配方制作的魚丸色澤潔白、富有彈性、組織細膩,具有良好的滋味。

2.3 營養學評價和理化指標結果

2.3.1 營養學評價結果

葛粉-馬蹄粉南灣魚丸的營養學評價結果見表9。

表9 魚丸營養學評價結果Table 9 Nutrition evaluation results of fish balls g/100 g

根據GB 28050-2011《食品安全國家標準 預包裝食品營養標簽通則》[28],固體食品的脂肪含量≤3 g/100 g時可稱為低脂肪食品,蛋白質含量每100 g≥20% NRV,即≥12 g/100 g時可稱為高蛋白質或富含蛋白質食品,成品魚丸的脂肪含量為1.10 g/100 g,蛋白質含量為12.05 g/100 g,因此可以認為葛粉-馬蹄粉南灣魚丸屬于低脂肪高蛋白質食品。

2.3.2 理化指標測定結果

由表10可知,葛粉-馬蹄粉南灣魚丸的揮發性鹽基氮和致病菌檢測結果均在國家標準的規定范圍內。

表10 魚丸理化指標測定結果Table 10 Determination results of physicochemical indexes of fish balls

3 結論

通過單因素試驗和正交試驗優化魚丸的配方,并對成品魚丸的營養品質進行評價。結果顯示,葛粉和馬蹄粉的適量添加可以顯著提高南灣魚丸的彈性和咀嚼性等質構特性參數,并改善其感官品質。通過正交試驗方法研究葛粉、馬蹄粉、食鹽、大豆分離蛋白添加量對南灣魚丸質構特性和感官評分的影響,經綜合評價得到的最優配方為葛粉添加量6%、馬蹄粉添加量8%、食鹽添加量4%、大豆分離蛋白添加量4%,在此配方下制作的葛粉-馬蹄粉南灣魚丸的感官評分為52.2分,蛋白質含量為12.05 g/100 g,脂肪含量為1.10 g/100 g,揮發性鹽基氮和致病菌的測定結果均符合國家標準,因此可以認為葛粉-馬蹄粉南灣魚丸屬于高蛋白質低脂肪的健康食品,安全可食用,而且滋味鮮美,口感良好。

葛粉和馬蹄粉作為藥食同源的食品,本身具有較高的營養價值,發展前景良好,但普遍被用于餅干或糕點制作中,面臨產品種類的局限。南灣魚作為一種以鮮食為主的特色食品資源,目前的研究重點在于通過新型產品的研發,提高其附加值和利用率,進而使南灣魚的品牌價值得到最大程度的開發。圍繞葛粉、馬蹄粉在魚糜制品方面的深度加工展開初步探究,一方面能夠為葛粉和馬蹄粉的合理利用提供新的思路和方向,另一方面提高了南灣魚產品的營養價值并豐富了其產品種類,有待于工業化生產線產品品質的進一步檢驗。