加工方式对鱼糜凝胶性质影响研究进展

李萌立，杨梦昕，李忠海，付湘晋，袁烈江

（1.中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙410004；2.湖南省产品质量监督检验院，湖南长沙410007）

加工方式对鱼糜凝胶性质影响研究进展

李萌立1，杨梦昕1，李忠海1，付湘晋1，袁烈江2，*

（1.中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙410004；2.湖南省产品质量监督检验院，湖南长沙410007）

鱼糜凝胶特性是评价鱼糜品质的关键指标。本文介绍了鱼糜凝胶形成的机理及引起凝胶劣变的内在因素，综述了新型加工方式对鱼糜凝胶性质影响的研究进展，为淡水渔深加工提供借鉴。

鱼糕，凝胶，品质

鱼糜制品，是以鱼肉为主要原料，将鱼肉粉碎后，添加淀粉、食盐、香辛料等辅料后进行擂溃，成粘稠的鱼肉糊再成型后加热，形成的弹性凝胶体，此类制品包括鱼丸、鱼糕、鱼香肠、鱼卷等。由于其细嫩味美，营养丰富，食用方便，目前在市场上的消费量很大，是一种极具发展前景的水产加工制品。

在传统的鱼糜加工中，主要以海水鱼糜生产为主。但是，随着海洋鱼类资源的锐减，海水鱼糜的生产面临原材料匮乏的窘境，产量下降，成本增加，这也导致海水鱼糜价格不断上涨。自20世纪80年代，我国淡水鱼繁殖技术取得突破性进展之后，我国的淡水渔业发展迅速。据2012年全国渔业经济统计公报显示，全年淡水渔业养殖产量和捕捞产量共计2874.33万t。与此同时，淡水鱼糜由于有着良好的营养价值和色泽表现，开始受到业界的青睐，但其在凝胶性质上的表现不如海水鱼糜，所以如何提高淡水鱼糜的凝胶性质是淡水鱼糜品质研究的发展方向。本文综述了几种新型加工方式对鱼糜凝胶性质影响的研究进展，为我国淡水鱼糜的发展提供借鉴。

1 鱼糜的主要加工过程及凝胶形成的机理

鱼糜的加工过程主要包括采肉、漂洗、擂溃和加热等过程。鱼肉的漂洗主要是为了去除鱼肉中残存的会对凝胶产生阻碍的物质，如血液、脂肪、水溶性蛋白、腥味物质等［1］，通过漂洗可以增加鱼糜的凝胶强度和白度，能够去除腥味［2］。鱼肉经过漂洗之后，向其中加入2%左右的食盐进行擂溃。

在擂溃的过程中，鱼肉纤维遭到破坏，鱼肉肌丝中的肌动蛋白与肌球蛋白会在食盐的作用下溶解出来，溶出的肌动蛋白和肌球蛋白能够结合形成肌动球蛋白溶胶，这是一种高粘度的溶胶，很容易发生凝胶化［3］。此外，擂溃还能使凝胶中含有细密的气泡，增加鱼糜制品的柔软性。

鱼糜从溶胶形成鱼糜凝胶的过程通过加热蒸煮完成，这个过程主要包括凝胶化、凝胶劣化和鱼糕化三个阶段。鱼糜溶胶首先在50℃以下低温条件下进行低温凝胶化，在这个低温凝胶化的过程中，鱼肉肌球蛋白中的α-螺旋结构从蛋白链首尾开始不断解旋，解旋产生的肌球蛋白重链又通过解旋产生的螺旋结构发生疏水相互作用，交联形成凝胶网格。同时，在这个阶段有大量二硫键形成，在解旋的蛋白质长链之间形成交联。肌球蛋白解旋越充分，形成的凝胶网格越好，凝胶强度也就越大。在加热至60℃左右时，此加热区间中鱼糜凝胶会发生凝胶结构劣化反应，迅速加热快速通过此加热区间。主要原因是鱼糜中的内源性组织蛋白酶在此温度范围内活性最高，会使得已经形成的蛋白质网格断裂崩塌，导致水分游离而使凝胶劣化，此过程称之为凝胶劣化阶段。进一步加热至80℃以上时，鱼糜蛋白形成的网络结构被固定下来，锁住水分，从而使鱼糜形成具有弹性的凝胶状物，完成鱼糕化过程［4-5］。

2 凝胶劣化的原因

鱼糜的凝胶性质来自鱼糜蛋白链之间热凝固后形成的锁住水分的三维网状结构。当这个网状结构发生破坏时，鱼糜的凝胶性质下降。国内外学者对鱼糜凝胶劣化的原因探索很多。在加工过程中，主要认为是鱼糜在加热过程中所受到内源性组织蛋白酶的催化作用，导致肌球蛋白质发生降解，网格破坏产生凝胶劣化［6］。Jiang［7］研究了组织蛋白酶B、L、L-like在鱼肉漂洗和冷藏过程中的变化，这些酶即使在鱼肉的漂洗过程中也很难去除，并且-40℃下储藏八周后，组织蛋白酶B、L酶活力仍保持之前的80%以上，L-like酶活力保持在之前的40%左右。Hu［8］研究了组织蛋白酶L对鲤鱼蛋白的作用，发现其为半胱氨酸蛋白酶，是一种鲤鱼蛋白的主要水解酶。李树红［9］研究鲢鱼发现内源组织蛋白酶B、L、H在加工过程中表现活跃，其中又以蛋白酶L最强。正因为这些不易除去的酶的作用，导致了在加热过程中鱼糜产生凝胶劣化。所以在鱼糜制品生产过程中，要提高鱼糜凝胶的机械性能，一是要促进蛋白质的交联，二是要减少蛋白质的降解。

3 加工方式对鱼糜凝胶性质影响的研究进展

为了提高鱼糜品质，减少鱼糜凝胶的劣化，多种新型的加工处理方式被用于鱼糜加工中，这些加工方式都对鱼糜品质产生了较好影响。常见的加工方式包括以下几种。

3.1 盐水漂洗对鱼糜凝胶的影响

传统的鱼肉漂洗使用清水进行漂洗，工艺简单方便，因而使用广泛，但是洗涤过程中会将鱼肉中的钙离子溶出。钙离子作为转谷氨酰胺酶的活化剂，能在鱼糜凝胶形成的过程中激活转谷氨酰胺酶，催化肽链中谷氨酰胺残基的γ-甲酰胺基与其他氨基酸残基的反应，促进蛋白质形成交联，这在鱼糜凝胶中起到重要作用，所以其浓度的降低会对鱼糜凝胶的形成造成不利影响。有学者研究表明，在漂洗液中加入适量MgCl2和CaCl2能提高漂洗后鱼糜的凝胶性质［10］。在用清水漂洗之后，使用加入MgCl2和CaCl2的漂洗液漂洗，能保持鱼糜中钙离子浓度，有助于凝胶的形成。王玉凤［11］使用含CaCl2溶液漂洗鲢鱼冷冻鱼糜，发现鱼糜凝胶强度随钙离子浓度先增大后减小，在CaCl2质量浓度为1.0g/100m L时，鱼糜凝胶强度最大。另外，盐水漂洗还能对鱼肉中的内源蛋白酶产生影响。刘茹等［12］从鱼肉内源蛋白酶活性变化的角度研究了不同漂洗方式对鱼糜凝胶劣化的影响，发现5%的盐水漂洗除去内源蛋白酶的能力最强，得到的鱼糜凝胶强度最大。

3.2 pH-shift技术对鱼糜凝胶的影响

pH-shift技术是一种提取鱼糜蛋白的方法，又称为酸碱法，首先在强酸或碱的条件下，将鱼肉的蛋白质溶解，然后调节pH至蛋白质沉淀出来［13］。酸碱法能显著提高鱼糜蛋白质的利用率。酸碱法提取的鱼糜蛋白由于极端酸碱条件的处理性质发生了较大的改变，形成的鱼糜凝胶也不同［14］。Kristinsson［15］研究表明酸碱处理的石首鱼糜，研究发现碱处理凝胶强度大于水洗，水洗鱼糜凝胶强度大于酸处理，碱处理能有效减少鱼肉中的脂肪，同时更容易形成二硫键，因此凝胶强度增强。Jafarpour［16］研究不同方法得到的鱼糜也发现酸碱法得到的鱼糜凝胶性质更好。但付湘晋［17］的研究表明极端pH条件下，由于静电力的作用，蛋白质分子会展开，掩藏的疏水基团会暴露出来，当调节pH至等电点后，又会重新由于疏水相互作用结合起来。因此酸碱处理后的鱼糜蛋白会发生聚集，极端条件还会导致蛋白质的变性，这样是不利于蛋白质凝胶网格的形成，酸碱法处理鲢鱼鱼糜得到的鱼糜凝胶较水洗法凝胶性能差。孙月娥［18］对鲢鱼鱼糜的研究也支持了上述说法，肌球蛋白重链在酸碱提取时会有部分降解，同时酸碱法得到的鱼蛋白中肌浆蛋白含量较高，肌浆蛋白是水溶性蛋白，这些都对鱼糜凝胶起到副作用。酸碱法在鱼糜凝胶上的主要好处在于，如此提取的鱼糜蛋白能在缺少食盐的条件下形成较好的凝胶，以实现低盐鱼糜凝胶，从而减少食盐的摄入量，产品更加健康［19］。

3.3 酸渍对鱼糜凝胶的影响

酸渍是指将凝胶化之后的鱼糜浸泡于一定浓度的有机酸中，保持一定时间，通过酸诱导的方式代替高温加热获得鱼糜凝胶［20］。采用酸渍的加工方式，能显著降低鱼糜加工中的能源消耗，同时酸诱导凝胶具有较低的pH，能抑制微生物生长，延长鱼糜的贮藏时间。在处理鱼糜的过程中，较低的pH能使鱼糜蛋白远离其等电点，蛋白质分子所带静电荷增加，它们之间的静电斥力随之增加，因此对鱼糜蛋白凝胶的形成会造成影响。酸诱导常用的有机酸有醋酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸等。郑温翔等［21］以鲢鱼鱼糜为原料，对照加热鱼糜凝胶，研究了不同有机酸对鱼糜凝胶的影响，发现酸渍鱼糜的弹性和TPA参数均明显高于加热鱼糜凝胶，其中醋酸诱导的鱼糜凝胶品质最佳。漆嫚［22］分析葡萄糖酸内酯对罗非鱼糜的影响，发现酸渍处理增加了鱼糜蛋白中的巯基含量，鱼糜蛋白的疏水性增加，罗非鱼鱼糜在葡萄糖酸内酯含量为1%时，鱼糜蛋白的凝胶性质最佳，强于热处理得到的罗非鱼糜凝胶。酸渍鱼糜凝胶结构和热诱导凝胶相似，消化率高，可用于制备新型淡水鱼糜制品［21］。

3.4 超高压处理对鱼糜凝胶的影响

超高压技术是20世纪70年代发展起来的一种新型食品加工方式，主要原理是采用100MPa以上的压力对食品进行处理，已到达杀菌、灭酶、改善食品结构的作用。在我国，已有学者将其应用于鱼糜加工中。Zhu等［23］研究鳕鱼鱼糜时发现，高压处理的鱼糜获得的凝胶效果更好，压力在300MPa所得鱼糜凝胶最佳。阮征等［24］对罗非鱼的超高压凝胶化工艺进行优化，发现鱼糜先在300MPa下处理20m in后再进行加热，得到的鱼糜凝胶强度明显优于二段式加热。胡飞华等［25］对比超高压和热处理的梅鱼鱼糜凝胶强度，发现高压处理的梅鱼鱼糜凝胶强度是热处理的22倍。研究表明，由于压力的作用，超高压能使鱼糜肌球蛋白分子中的二级结构发生很大改变，α螺旋和β折叠都会显著减少，使得蛋白质长链的无序结构增加，进而增加蛋白质长链的展开程度［26］。在蛋白长链展开之后，暴露出来的氨基酸残基能增加其疏水相互作用，导致鱼糜中蛋白凝胶网格增强，从而提高鱼糜的凝胶性质［27］。超高压也能增加鱼糜中二硫键的含量。蛋白质分子内部的巯基在蛋白质展开不充分的时候，不能显示出活性，超高压使蛋白质充分展开之后，活性巯基含量的增加就将会使二硫键形成的概率大大增加。Kuo［28］在研究罗非鱼糜时发现，在150MPa时，肌球蛋白表面被压力破坏，形成分子内二硫键，在大于200MPa时，肌球蛋白破坏加剧，由于二硫键的大量生成导致蛋白质聚集，200MPa是一个临界值。Zhu［23］的研究还发现高压能与转谷氨酰胺酶（TGase）发生协同作用，促进二硫键的形成。超高压是一种很好的提高鱼糜凝胶的加工方式。

3.5 欧姆加热对鱼糜凝胶的影响

欧姆加热是利用食物自身的电阻性直接把电能转化为热能的加工方式［29］。鱼糜本身含有一定的盐分，当电流通过鱼糜时，鱼糜自身的导电性及电阻效应能使具电能直接转化为热能，引起鱼糜温度上升。欧姆加热具有产热快，受热均匀，能量利用率高的特点，鱼糜十分适合欧姆加热这种加热方式。Park［30］研究欧姆加热对鱼糜凝胶的影响，发现直接采用欧姆加热法一次性快速加热的鱼糜凝胶的剪应力比水浴加热要提高一倍，肌球蛋白和肌动蛋白的降解率大大减小，剪应力的增加是由于肌球蛋白重链的交联，形成连续的网状结构导致的。在降低加热速度时肌球蛋白重链的降解会加剧，不利于蛋白的交联。因此，欧姆快速加热法是一种有效提高鱼糜凝胶性质的加工方式。Panchaporn［31］对比欧姆加热和水浴加热对鱼糜的影响，发现相对于水浴加热，欧姆加热能使鱼糜破断力增加1.3～1.6倍，鱼糜中巯基含量减少，这说明鱼糜中有更多的二硫键形成。利用欧姆快速短时加热生产的鱼糜有较好的持水性和凝胶性质。

3.6 微波加热对鱼糜凝胶的影响

微波加热是利用快速变化的电磁场使食物中的极性分子发生震动、碰撞从而加热食物的方法。微波对食物的渗透极强，能够使物料整体快速受热，效率很高。由于微波加热过于迅速，直接加热会导致凝胶化过程不充分，因此，在加热鱼糜时，首先将鱼糜置于40℃下完成凝胶化，然后采用微波加热。曹燕等［32］研究发现鲢、狭鳕鱼糜在微波加热中形成凝胶的速度比传统水浴加热高两个数量级，形成的鱼糜凝胶破断力值更高。在微波加热鱼糜时，鱼糜凝胶形成迅速，能使鱼糜快速通过60℃左右的凝胶劣化区，使内源性的蛋白水解酶失活，减少凝胶劣化的出现［33］。付湘晋［34］对比微波加热和传统加热的鱼糜后发现，微波加热有效地减少了凝胶过程中蛋白质的降解，增加蛋白质分子之间的交联，样品中的蛋白凝胶三维网状结构明显而细腻。除减少蛋白质降级外，也有研究表明，微波加热能促进蛋白质展开，增强蛋白质之间的相互作用，生成更多的二硫键，从而促进蛋白质分子交联形成更加稳定的三维网状结构［35］。

4 结论与展望

鱼糜凝胶强度是鱼糜制品品质的一个最为关键的因素，鱼糜凝胶劣化是鱼糜加工中碰到的主要技术难题。鱼糜凝胶化与凝胶劣化过程都受到加工方式的影响，在加工过程中，可以通过改进加工方式来促进蛋白质交联，减少蛋白质降解，提高鱼糜的凝胶品质。从加工方式出发提高鱼糜凝胶性质可以减少食品添加剂的使用，降低加工成本，但各个加工方式改进鱼糜凝胶的机理还有待继续深入研究。更加先进和通用的加工技术会极大促进淡水渔业深加工的发展。

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Effect of processing methods on the gel properties of surimi

LIM eng-li1，YANG M eng-xin1，LIZhong-hai1，FU Xiang-jin1，YUAN Lie-jiang2，*
（1.Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China；2.Institute of Product Quality Supervision and Inspection of Hunan Province，Changsha 410007，China）

Gelation was a key index in evaluating the quality of surimi.The formation mechanism of surimi gel andinternal reasons causing modori were introduced and the research progress of new processing method ineffecting the gel properties of surimi were summarized，hoping to provide a reference for the deep processingof fresh water fish.

fish cake；gels；quality

TS201.1

A

1002-0306（2015）08-0370-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.069

2014－06－23

李萌立（1990-），男，在读硕士研究生，主要从事食品科学研究方面的工作。

*通讯作者：袁烈江（1980-），男，博士，研究员，主要从事食品科学研究方面的工作。

国家科技支撑计划课题（2012BAD29B05，2012BAC01B07）；质检公益性行业科研专项（201310128-2）。