芋頭粉對白鰱魚糜制品品質的影響

施詠淇，王 攀，周思瑞，鄭趙敏，鄒 航，趙尚龍，張恩來，姚春霞，譚志國

（湖北經濟學院烹飪與營養學系，湖北武漢 430205）

水產品及其加工業是我國國民經濟的重要組成部分，據2022 年中國漁業統計年鑒顯示，2021 年，我國漁業產值為15158.63 億元，其中淡水養殖產值為7473.75 億元。鰱魚作為中國四大淡水魚之一，2021年全國鰱魚養殖產量為383.66 萬噸，相較于2020 年增長了0.6%[1]。另據國家統計局數據顯示，2021 年淡水產品產量為3303.05 萬噸，占水產品總產量的49.37%[2]。目前，市場上除了直接售賣鮮活的白鰱魚外，越來越多的白鰱魚被制成魚糜制品，如魚丸、魚糕、魚卷及魚腸等，這些產品具有營養豐富、口感鮮嫩、制作方便等優點，擁有巨大的市場消費潛力[3-4]。但白鰱魚糜制品存在凝膠強度低、易發生凝膠劣化且腥味較重等品質問題，給消費者帶來了不好的食用體驗，也限制了其產業化發展。為改善白鰱魚糜制品中出現的這些品質問題，常用方法即直接引入外源添加物（淀粉類、蛋白類、膳食纖維類等）改善其凝膠特性與風味品質。如王伶等[5]在白鰱魚糜制品中添加板栗粉，利用板栗粉的溶脹性提高魚糜制品的凝膠強度，同時利用板栗粉的香味掩蓋魚糜本身的腥味進而改善魚糜制品的風味品質；吳芳等[6]在白鰱魚糜制品中添加豆粕蛋白，利用豆粕蛋白與魚糜蛋白的相互作用使魚糜凝膠形成了更緊密的凝膠網絡結構，從而改善了白鰱魚糜的凝膠特性；Yin 等[7]將豆渣膳食纖維添加到白鰱魚糜中，經研究發現豆渣膳食纖維可以填充于魚糜蛋白的網絡空隙中，從而增強魚糜的凝膠強度和質地。

芋頭是一種營養價值豐富，老少皆宜的蔬菜兼糧食作物，我國的芋頭主要產自珠江流域、長江流域、淮河流域等[8]。新鮮的芋頭含有豐富的淀粉、蛋白質、多糖、維生素、礦物質等，其中淀粉含量約為11.77%，水分含量約為83.21%，粗蛋白含量約為1.75%～2.30%[9-11]。芋頭主要以鮮食為主，工業也上會對芋頭進行加工，其中最主要的加工產品就是芋頭粉[12]。芋頭粉含有芋頭的營養價值，具有藥食兩用性，有寬腸胃、補脾胃、腹中癖塊、消癆散結等作用，也具有抗氧化、降脂、控制體重和免疫調節等功效[13-16]。目前，有關芋頭粉在魚糜制品的研究領域鮮有報道，僅裴志勝等[17]研究了芋頭添加物對金鯧魚魚糜凝膠的影響，論證了芋頭原漿能夠有效改善金鯧魚魚糜的持水性與凝膠性質。

因此，為改善白鰱魚糜制品的凝膠特性及風味品質，并拓寬芋頭產品深加工的應用范疇，本論文通過向白鰱魚糜中添加芋頭粉，研究芋頭粉的添加量對白鰱魚糜制品持水性、蒸煮損失率、白度值、水分分布、質構特性、感官評價及氣味的影響規律，并確定最適添加量，以期為生產高品質的白鰱魚糜制品提供技術支持和理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冷凍白鰱魚糜 湖北洪湖市井力水產食品有限公司（AAA 級），儲存于-20 ℃冰箱；芋頭粉 扶風斯諾特生物科技有限公司；食鹽 市售。

瑞利DZQ-400-2D 單室真空包裝機 上海鼎利輕工機械制造有限公司；食品料理機 博朗廚房電器有限公司；香腸打扣機 瑞安市特豐機械廠；GL16M臺式高速冷凍離心機 河南北弘實業有限公司；CP 224S 電子天平 德國Sartorius 公司；DHS-10A 鹵素水分快速測定儀 上海力辰儀器科技有限公司；HH-6 數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司；TA-XT Plus 型物性測試儀 英國Stable Micro System 公司；NMI20-025V-Ⅰ核磁共振成像儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司；FOX4000 型電子鼻法國Alpha M.O.S 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 魚糜凝膠的制備 冷凍白鰱魚糜在4 ℃冰箱解凍12 h 后將魚糜切成長寬高均約2 cm 的小方塊若干，用鹵素水分快速測定儀測其水分含量，稱量6 份150 g 的魚糜分別放入料理機中，先低速空斬30 s，加入稱量好的冰水將魚糜的含水量調整為78%繼續斬拌90 s，然后加入質量分數為2.5%的食鹽斬拌3 min，再分別加入質量分數為0、0.1%、0.25%、0.5%、1%、1.5%的芋頭粉斬拌3 min。斬拌結束后將魚糜轉入裱花袋擠入25 mm 塑料透明腸衣中，用卡扣機將兩端封口包裝好。然后將其放入40 ℃的恒溫水浴鍋中煮制60 min，90 ℃恒溫水浴鍋中煮制30 min，在流水中冷卻后放入4 ℃冰箱冷藏。次日測定其持水性、蒸煮損失率、白度值、水分分布、凝膠性能、感官品質及氣味特征等指標。

1.2.2 持水性的測定 參照Zhang 等[18]的方法，略作修改。將樣品切成2 mm 薄片狀并稱其重量（W1，g），用雙層濾紙包裹，置于離心管中離心，離心轉速為4000 r/min，時間為15 min，稱取離心后樣品的質量（W2，g）。每組樣品測試3 組平行，其持水性按下列公式計算：

1.2.3 蒸煮損失率的測定 參照李藝等[19]的方法，略作修改。將樣品切成高20 mm 的圓柱體，稱重記為（W1，g），放入蒸煮袋中封口，置于90℃恒溫水浴鍋中蒸煮30 min，蒸煮后用濾紙吸干表面的水分，冷卻至室溫后稱重記為（W2，g）。每組樣品測試3 組平行，其蒸煮損失率按下列公式計算：

1.2.4 白度值的測定 參考Mi 等[20]的方法，略作修改。將樣品切成高度為20 mm 的圓柱體，用色差儀測定樣品的亮度（L*值）、紅度（a*值）和黃度（b*值）。每組樣品測試3 組平行，其白度值W（Whiteness）按下列公式計算：

1.2.5 水分分布的測定 參考Yang 等[21]的方法并稍加改動，將樣品切成約20 mm 的圓柱體，準確稱取9 g 樣品，然后用核磁膜將樣品包好后放入核磁管里，然后選擇CPMG 序列，設置水分弛豫時間T2測量參數：采樣頻率SW=100 kHz，模擬增益RG1=20.0 dp，P1=9.52 μs，數字增益DRG1=3，重復采樣間隔時間TW=5500 ms，累加采樣次數NS=8，P2=18.00 μs，回波時間TE=0.50 ms。每組樣品掃描3 次，最后應用MultiExp Inv Analysis 軟件進行多指數擬合得到魚糜的橫向馳豫圖譜。

1.2.6 凝膠性能的測定 參考Mi 等[20]的方法并稍加改動，將樣品切成20 mm 的圓柱體，運用TA-XT Plus 質構分析儀對其進行質構分析（Texture profile analysis，TPA）的測定和穿刺性能的測定。

TPA 的測定：采用P/36R 探頭對樣品進行兩次壓縮實驗，實驗參數：探頭P/36R，壓縮比為40%，測前、測中、測后速度分別為5、1、5 mm/s，測定樣品的硬度、彈性、內聚性、咀嚼性和回復性等指標。

穿刺性能的測定：采用P/0.25S 探頭對樣品進行一次壓縮實驗，實驗參數：測前、測中、測后速度分別為1、1、5 mm/s，穿刺距離15 mm。曲線上的第一個峰的值表示破斷強度，對應的壓縮距離是破斷距離。凝膠強度按下列公式計算：

1.2.7 感官評價 參考劉念等[22]的方法并稍加改動，魚糜制品的感官評價由8 名經過培訓的烹飪與營養教育專業的同學（年齡20～22 歲，4 名女生，4 名男生）按照表1 的標準對樣品的色澤、氣味、滋味、組織狀態和口感五個指標進行打分，最后的結果以平均值±偏差表示。

表1 魚糜制品感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standard of surimi products

1.2.8 電子鼻分析的測定 參考劉念等[22]的方法并稍加改動，準確稱取空白魚腸樣品2 g，切碎，放入10 mL 樣品瓶，擰緊密封；準確稱取0.005 g 芋頭粉于10 mL 樣品瓶中，塞入棉花擰緊密封待用；準確稱取2.005 g 加0.25%芋頭粉的魚腸樣品，切碎，放入10 mL 樣品瓶，擰緊密封。每個樣品都設置3 組平行。使用FOX 4000 電子鼻進行測定。參數設置：產生時間為120 s，頂空生產溫度為50 ℃，振蕩速度為500 r/min。總采集時間120 s，采集間隔時間1 s，采集延遲時間300 s。注射量為1.5 mL，注射速度為1.5 mL/s，進樣針溫度為60℃。載氣為合成干空氣，流速為150 mL/min。電子鼻各傳感器、響應特性及對應的參考物質如表2 所示[23]。

表2 電子鼻18 根傳感器對應的響應特性及參考物質Table 2 Response characteristics and reference materials of 18 sensors of electronic nose

1.3 數據處理

數據采用Origin 2016 及GraphPad Prism 5 軟件對數據進行繪圖和統計，使用IBM SPSS Statistics 22 進行單因素方差分析（One-way-ANVOA），當P＜0.05時，表明有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 不同芋頭粉添加量對魚糜制品持水性的影響

圖1 為不同芋頭粉添加量對魚糜制品持水性的影響。據圖1 可知，魚糜制品的持水性隨芋頭粉添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢，當芋頭粉的添加量為0.25%時，魚糜制品的持水性達到了最大值78.61%，比空白組增加了14.15%。水分是魚糜制品中含量最高的組分，也是維持和改善魚糜凝膠特性的重要因素[18]。當芋頭粉的添加量從0%增加到0.25%時，可以提高魚糜制品的持水性。可能的原因有：首先，芋頭粉中含有大量的淀粉，而淀粉具有溶脹性，吸水溶脹后可以結合魚糜制品中更多的自由水，使水分更難析出[19,24-25]；其次，芋頭粉吸水后在一定程度上提高了魚糜蛋白的濃度，促進了魚糜蛋白的交聯；此外，魚糜凝膠化過程中會形成三維水合蛋白凝膠網狀結構[26]，越來越多的芋頭粉顆粒能填充于魚糜蛋白交聯的空隙中[27]，使得凝膠網絡結構逐漸變得均一致密，從而提高其持水性。但當芋頭粉的添加量超過0.25%時，芋頭粉可能無法完全吸水溶脹，且過多的芋頭粉顆粒填充于魚糜蛋白的空隙中，反而會阻礙魚糜蛋白的交聯，最終破壞了魚糜蛋白的凝膠網絡，導致其持水性反而呈現下降的趨勢[18,28]。

圖1 不同芋頭粉添加量對魚糜制品持水性的影響Fig.1 Effect of different additive amounts of taro powder on water-holding capacity of surimi products

2.2 不同芋頭粉添加量對魚糜制品蒸煮損失率的影響

圖2 為不同芋頭粉添加量對魚糜制品蒸煮損失率的影響。據圖2 可知，魚糜制品的蒸煮損失率隨芋頭粉添加量的增加總體呈現先下降后上升的趨勢，當芋頭粉的添加量為0.10%和0.25%時能顯著降低魚糜制品的蒸煮損失率（P＜0.05）。雖然當芋頭粉的添加量為0.1%和0.25%時，兩者之間無顯著性差異（P＞0.05），但當芋頭粉的添加量為0.25%時，魚糜制品蒸煮損失率的平均值最低為13.42%，相比與空白對照組降低了12.26%。當芋頭粉的添加量大于0.25%時，魚糜制品的蒸煮損失率反而呈現上升的趨勢。魚糜制品的蒸煮損失率指樣品在一定溫度下蒸煮的過程中，魚糜中含有的水分等滲透流出的比例，與魚糜制品的持水性相關聯，一般持水性越高，蒸煮損失率越低，魚糜制品流失水分的速度越緩慢[29-30]。對比芋頭粉對持水性和蒸煮損失率的影響可以看出，芋頭粉對魚糜制品蒸煮損失率的影響與其對持水性的影響結果相反，這也表明，適量芋頭粉的增加可能會因為芋頭粉的吸水溶脹性及填充效應而提高魚糜制品的網絡結構從而降低其蒸煮損失率，而芋頭粉的過量增加可能會因為芋頭粉的不完全吸水及阻礙魚糜蛋白的交聯而降低魚糜制品的網絡結構從而增加其蒸煮損失率[27]。綜合持水性和蒸煮損失率的數據可知，當芋頭粉的添加量為0.25%時，魚糜制品的品質可能最好。

圖2 不同芋頭粉添加量對魚糜制品蒸煮損失率的影響Fig.2 Effect of different additive amounts of taro powder on cooking loss rate of surimi products

2.3 不同芋頭粉添加量對魚糜制品白度值的影響

白度能夠反映產品的外觀顏色，一般來說魚糜制品白度值越大，越容易被消費者接受和購買。圖3為不同芋頭粉添加量對魚糜制品白度值的影響。據圖3 可知，當芋頭粉的添加量在0.10%～1.50%時，魚糜制品的白度值和空白對照組之間沒有顯著性差異（P＞0.05）。新鮮的芋頭呈白色，在加工制成芋頭粉后，呈淡黃色，在添加量較少的情況下，不會對魚糜的白度值產生影響，這也與感官評價中色澤的評分結果一致。

圖3 不同芋頭粉添加量對魚糜制品白度值的影響Fig.3 Effect of different additive amounts of taro powder on whiteness of surimi products

2.4 不同芋頭粉添加量對魚糜制品水分分布的影響

弛豫時間可以反應水分的自由度，弛豫時間越長，說明水分越自由，弛豫時間越短，說明水分與底物之間相互結合越緊密[21]。魚糜凝膠橫向馳豫時間T2存在的3 個峰，代表3 種不同狀態的水分，T21（0.01～10 ms）為結合水；T22（100～300 ms）為不易流動水，是截留在魚糜三維網狀結構中的水分，是魚糜凝膠中最主要的水分，直接影響魚糜制品的凝膠性能；T23（300～10000 ms）為自由水，表示魚糜凝膠空間網絡結構以外的水分[31]。從圖4 可以看出，所有樣品都含有3 種不同狀態的水，但當芋頭粉的添加量為0.25%時，魚糜制品中自由水的峰最小，結合水的峰最大。

圖4 不同芋頭粉添加量對魚糜制品水分弛豫時間（T2）的影響Fig.4 Effect of different additive amounts of taro powder on T2 relaxation time of surimi products

表3 不同芋頭粉添加量對魚糜制品TPA 的影響Table 3 Effect of different additive amounts of taro powder on TPA of surimi products

表4 不同芋頭粉添加量對魚糜制品感官品質的影響Table 4 Effect of different additive amounts of taro powder on sensory quality of surimi products

在魚糜制品中，自由水的流動性最大，在離心過程中容易丟失。因此，當自由水含量較高時，魚糜制品的持水性較小[32]。如圖5 所示，空白魚糜制品中自由水面積占比最大，這與持水性最低一致。隨著芋頭粉添加量的增加，自由水的面積占比先減小后增大，結合水的面積占比先增大后減小。當芋頭粉添加量為0.25%時，自由水面積占比最小，結合水面積占比最大，這可能是由于在魚糜制品凝膠網絡結構形成過程中，芋頭粉吸水溶脹并填充于網絡結構中，使其束縛住更多的水分，導致結合水和不易流動水增多[17]，這與持水性和蒸煮損失率的測定結果相符。當芋頭粉的添加量大于0.25%時，過量的芋頭粉會阻礙魚糜蛋白的交聯，從而影響魚糜制品凝膠網絡的形成[32]，導致自由水反而增多。

圖5 不同芋頭粉添加量對魚糜制品中3 種狀態水相對百分含量的影響Fig.5 Effect of different additive amounts of taro powder on relative contents of three states of water in surimi products

2.5 不同芋頭粉添加量對魚糜制品質構特性的影響

魚糜制品的質構特性一般從硬度、彈性、內聚性、咀嚼性和回復性五個參數進行分析。表3 顯示了不同芋頭粉添加量對魚糜制品TPA 性能的影響。從表3 中可以看出，芋頭粉對魚糜制品的硬度和咀嚼性的影響變化基本一致，隨著芋頭粉添加量的增加，魚糜制品的硬度和咀嚼性都呈現先升后降的趨勢。當芋頭粉的添加量為0.25%時，魚糜制品的硬度和咀嚼性都顯著增加（P＜0.05），且達到最大值，分別為1815.65±23.47 g 和1446.85±70.28 g。魚糜制品硬度和咀嚼性的增加表明壓縮樣品達到給定的形變需要更大的力，當芋頭粉的添加量在0.1%～0.25%之間時，隨著芋頭粉的增加，越來越多芋頭粉顆粒填充于魚糜蛋白交聯的空隙中，增強了魚糜蛋白的網絡結構，使得魚糜制品的硬度和咀嚼性增大。然而，當芋頭粉的添加量大于0.25%且繼續增加時，魚糜制品的硬度和咀嚼性反而有所降低，這可能是由于過量的芋頭粉反而破壞了魚糜蛋白的凝膠網絡[18]。這與米紅波等[28]報道的淀粉能提高白鰱魚糜制品的硬度和咀嚼性的結果相一致。當芋頭粉的添加量從0%增加到1.5%時，魚糜制品的彈性和內聚性無顯著性變化（P＞0.05），表明芋頭粉的添加量雖然對白鰱魚糜制品的硬度和咀嚼性有明顯的影響，但對其彈性和內聚性沒有影響。當芋頭粉的添加量為1.5%時，回復性反而出現了下降的趨勢，說明當芋頭粉的添加量低于1.5%時，不會對白鰱魚糜制品的回復性產生影響。這與胡曼子等[33]研究發現巴河藕粉的添加會降低白鰱魚糜制品回復性的結果一致。

2.6 不同芋頭粉添加量對魚糜制品凝膠強度的影響

魚糜制品的凝膠特性決定魚糜制品品質的優劣，也是魚糜制品價格高低的重要影響因素[34]。如圖6 所示，隨著芋頭粉添加量的增加，魚糜制品的凝膠強度逐漸增大，且在芋頭粉添加量為0.25%時，魚糜制品的凝膠強度達到最大，推測此時凝膠淀粉含量最大[11]，而淀粉具有良好的吸水性，在保證魚糜制品含水量不變的情況下，芋頭粉能夠吸收水分，進而使魚肉蛋白水分含量減少，有效提高魚肉蛋白的濃度，促進魚糜凝膠網絡的形成[35]；在加熱過程中，芋頭粉吸水膨脹，芋頭粉顆粒填充到魚肉蛋白的凝膠網絡的間隙之中，有效增強了凝膠網絡的結構[36-37]，從而使魚糜制品的凝膠強度得到提高。但是添加過量芋頭粉時，芋頭粉會阻礙魚糜蛋白的交聯，從而影響魚糜凝膠網絡的形成[28]，進而使魚糜制品的凝膠強度有所下降。

圖6 不同芋頭粉添加量對魚糜制品凝膠強度的影響Fig.6 Effect of different additive amounts of taro powder on gel strength of surimi products

2.7 不同芋頭粉添加量對魚糜制品感官品質的影響

制品的滋味和口感無顯著性影響（P＞0.05）。綜上，在魚糜制品中添加適量芋頭粉可以改善魚糜制品的氣味和組織狀態，進而改善魚糜制品的感官品質。

2.8 芋頭粉/魚糜制品電子鼻分析

2.8.1 主要成分分析（PCA） 主要成分分析是一種降維處理數據的方法，將電子鼻傳感器提取到的相關信息進行轉換降維，將信息用散點圖進行表達。判別指數是用來表示樣品之間區分度大小的一種判斷方法，其有效范圍在80～100，且值越高說明得到的數據效果越好[38]。由圖7 可知判別指數達到了85，說明樣品之間的味道是可以區分的。圖7 顯示，PC1 貢獻率為83.046%、PC2 貢獻率為8.74%，兩個主成分的總貢獻率為91.786%，超過了90%，說明主成分可以反應原始數據的信息[38]。樣品之間距離間隔越遠則說明氣味差異越明顯，樣品區域之間沒有重疊說明PCA 分析可以對樣品進行有效的區分，數據的區分以PC1 的貢獻率為主，在PC1 坐標軸上距離越遠則差異越大，由圖可見芋頭粉的氣味區間和添加了0.25%芋頭粉的魚糜制品的氣味區間間隔有一定距離，說明兩樣品的氣味有較大差異。空白樣品和添加了0.25%芋頭粉的魚糜制品沒有重疊部分，說明兩個樣品之間存在氣味差異。

圖7 添加芋頭粉前后魚糜制品電子鼻響應信號主要成分分析圖Fig.7 PCA plot of electronic nose responses to surimi products with or without taro powder

2.8.2 判別因子分析（DFA） 判別因子分析是通過少數幾個因子來描述多個因素之間的聯系和差別。相對于PCA，DFA 能夠更好的體現出樣品之間的差異。樣品區域之間間隔越遠則說明氣味的差異越明顯。如圖8 所示，DF1 的貢獻率為94.803%，DF2 的貢獻率為DF2=5.197%，兩個成分的總貢獻率達到了100%，說明DFA 也可以反應原始數據的信息，且可以很好的區分添加了芋頭粉的魚糜制品與空白魚糜制品。

圖8 添加芋頭粉前后魚糜制品電子鼻響應信號判別因子分析圖Fig.8 DFA plot of electronic nose responses to surimi products with or without taro powder

2.8.3 不同樣品的氣味雷達圖 通過電子鼻分析魚糜制品的氣味指紋繪制的圖譜，也叫做氣味雷達圖。雷達圖能夠很好地反映樣品的氣味對傳感器探頭的響應值大小。如圖9 所示，LY 型傳感器對樣品信號的響應值較低，而T 型和P 型傳感器則對樣品有較高的響應值。傳感器P40/2、P30/1、P40/1、P10/1 對添加了0.25%芋頭粉的魚糜制品的響應值會高于空白對照組。P40/2 傳感器的響應特性對應物質為氯、硫化氫、氟化物等；P30/1 傳感器響應特性對應物質為碳氫化合物、氨、乙醇等；P40/1 傳感器的響應特性對應物質為氟、氯等；P10/1 傳感器的響應特性對應物質為碳氫化合物[23]。因此添加了0.25%芋頭粉的魚糜制品中揮發性質，如氟化物、乙醇、氯、碳氫化合物等相較于空白對照組增多。PA/2 傳感器的響應特性對應物質為乙醇、氨、胺化合物等，T70/2 傳感器的響應特性對應為甲苯、二甲苯[23]。傳感器PA/2、T70/2 對添加了0.25%芋頭粉的魚糜制品的響應值會低于空白對照組，說明添加了0.25%芋頭粉的魚糜制品中胺化合物、甲苯、二甲苯有所減少。

圖9 添加芋頭粉前后魚糜制品的氣味雷達圖譜Fig.9 Radar diagram of electronic nose response to surimi products with or without taro powder

3 結論

在魚糜制品中添加芋頭粉能夠影響魚糜制品的持水性、蒸煮損失率、質構特性、凝膠強度等。當芋頭粉的添加量為0.25%時，魚糜制品的持水性、硬度、咀嚼性、凝膠強度都有明顯增加并且達到最大值，且蒸煮損失率達到最低。感官評價中組織狀態也在添加量達到0.25%時有明顯提高；感官評價中氣味的評分也隨著芋頭粉添加量的增加而增大，說明芋頭粉的添加量能夠改善魚糜的風味。綜上所述，魚糜制品中添加0.25%的芋頭粉能夠增強魚糜制品的凝膠特性，改善魚糜制品的風味，同時拓展芋頭產品深加工應用的范疇。