海藻糖在水产品加工中的应用

阮燕春++张云光++韦珂

摘要：海藻糖是一种非还原性二糖，在鱼片、鱼糜等水产品加工中具有优良的抗冻保鲜作用，对冷冻水产蛋白质的Ca2+-ATP酶活性、盐溶性蛋白含量、活性巯基含量、凝胶强度的下降均有良好的抑制作用，海藻糖还具有优良的矫味作用，可抑制鱼贝类水产品中三甲胺等腥味物质的产生，抑制水产品丰富的不饱和脂肪酸氧化酸败。海藻糖在水产品冻藏、干制品、即食休闲食品加工中具有广阔的应用前景。

关键词：海藻糖；冷冻；变性；矫味

中图分类号：S986.1

文献标识码：A

文章编号：1003-4374（2015）03-0043-04

Application of Trehalose in aquatic products' processing

Yuan Yan-chun et al

Abstract： Trehalose is an non-reducing disaccharide， which has good performance in anti-freeze andfresh-keeping for aquatic products' processing. Trehalose is not only a strong inhibitor for reducing the activ-ity of enzyme Ca2 + -ATP content of salt-soluble protein， content of active sulfhydryl and gel strength butalso a great flavor modifier by inhibiting the production of trimethylamine that cause the fishy smell and re-straining the oxidation and rancidification of unsaturated fatty acid contained in aquatic products. Thus it en-joys a bright perspective in the processing of frozen aquatic products dried products and instant snack.

Key words： Trehalose； freeze； denaturation； flavormodification

海藻糖是一种功能性糖类，其化学结构是由两个葡萄糖分子以a，a一1，l糖苷键构成的非还原性二糖。海藻糖具有很多优良特性，如低甜度、低吸湿性、保水性、耐热性和耐酸性、抗龋齿性、可消化性，防止淀粉老化等，这些特性使海藻糖已大量应用在点心类、米面制品、饮料等大宗食品加工中。然而人们对海藻糖的兴趣始终离不开它作为应激代谢物对生物体特殊的抗逆保护作用，即保护生物细胞和生物活性物质在高温、干燥脱水、冷冻、高渗透压、辐射等不良环境条件下活性免遭破坏的功能。海藻糖的抗逆保护作用是通过防止蛋白质变性、抑制美拉德反应、抑制脂类物质氧化变质、抑制丙烯酰胺等有害物质的产生、保持组织结构的稳定等功能来实现的。近年来海藻糖的这些功能在水产品的加工中得到了较好的开发应用。

海藻糖抑制水产品蛋白质冷冻变性作用

水产品蛋白质含量高，易于被微生物污染，冷冻是水产品长期保存和运输时防止微生物腐败变质的常用手段，但冷冻却会使水产品发生冷冻变性，即蛋白质分子由于氢键、疏水键、二硫键、盐键的形成而聚集变性，以及由于冰晶的产生引起细胞和细胞器破裂以及肌纤维断裂等。冷冻变性造成了水产品质量的降低，使水产品蛋白质的功能如持水能力、盐溶性、凝胶形成能力等下降，使水产品的肉质和口感受损。肌原蛋白的Ca2+-ATP酶活性、盐溶性蛋白含量、巯基含量、水分、凝胶强度等理化指标被广泛用来作为鱼肉或鱼糜蛋白质变性的指标。人们利用这些指标研究了多种物质的抗冷冻变性能力，发现海藻糖是效果显著的水产品抗冻剂。

海藻糖抑制肌原纤维冷冻变性

Wu等对鲈鱼肌原纤维冷冻保藏进行了研究，发现不加抗冻剂处理的鲈鱼肌原纤维，在-18C冻藏30d后，其C a2+-ATP酶活性已下降了一半，冻藏90 d后Ca2+-ATP酶活性仅为鲜鱼的1.3%；而鲈鱼肌原纤维经10%海藻糖在5℃腌制15min之后-18℃冻藏90d，其Ca2+-ATP酶活性仍保留93.2%，即使仅用5%的海藻糖腌制，Ca2+-ATP酶活性也仍保留81.45%；鲈鱼肌原纤维经10%海藻糖和5%海藻糖处理，冻藏90d后肌原纤维溶解性可分别保留81.2%和67.3%，而此时不加抗冻剂处理的溶解性已几乎为0；不加抗冻剂处理的鲈鱼肌原纤维巯基含量，在冻藏45d时已从1.211mol/g降至0.04lmol/g，90d后已降为0，经10%海藻糖和5%海藻糖处理的肌原纤维巯基含量，在冻藏至90d时分别为0.71mol/g和0.59mol/g。海藻糖对鲈鱼肌原纤维抗冻保鲜效果十分显著。

海藻糖抑制鱼片冷冻变性

罗非鱼是我国淡水鱼类中产量增长迅速的养殖品种，由于罗非鱼被认为是鳕鱼等传统深海白肉鱼的理想替代产品，在国际市场尤其是欧美市场上收到广泛欢迎，我国冷冻罗非鱼片的加工出口增长很快，出口量已占世界第1位。冷冻罗非鱼片生产中，传统上加入多聚磷酸盐溶液进行浸泡，以增加鱼片的持水性和改善口感。但多聚磷酸盐对防止鱼片的冷冻变性作用甚微。蒙健宗等的研究表明，海藻糖可有效地防止冷冻罗非鱼片的蛋白质变性，对提高冷冻鱼片产品的内在质量作用显著。罗非鱼片经去皮、磨皮、整形去骨刺、灯检、分级后，用海藻糖溶液浸渍，沥干后一l8℃冻藏8周。结果经过5%海藻糖浸渍处理的冷冻罗非鱼片，其盐溶性蛋白含量比空白组高出25.2%，保持的Ca2+-ATP酶活性比空白组高23.O%，代表持水能力的自由液滴损失和加热液滴损失两项指标分别为空白对照组的35%和75%，表明冷冻形成的冰晶体对罗非鱼片组织损伤的程度得到了较好的抑制。

海藻糖抑制鱼糜冷冻变性

随着鳕鱼等优质鱼糜原料资源的逐渐枯竭，水产行业近年来已趋向使用低值小杂鱼类作为鱼糜加工的原料。但小杂鱼的凝胶特性较差，更需要在冻藏过程中减小冷冻变性的影响。安利华等考察了多种抗冻剂对东海白姑鱼鱼糜冷冻变性保护作用，认为海藻糖具有较好的效果。白姑鱼鱼糜在-20℃冻藏12周后，对照样凝胶强度下降了24.O%，而添加80%海藻糖和8%乳酸钠后，凝胶强度分别下降10.9%和14.6%，均显著低于对照样；白姑鱼鱼糜在冻藏过程中的C a2+-ATP酶活性不断下降，冻藏12周后，对照样Ca2+-ATP酶活性下降61.3%，而添加8%海藻糖和8%乳酸钠的Ca2+-ATP酶活性分别下降33.1%和35.6%。该研究结果表明，白姑鱼鱼糜在冻藏过程中易发生变性，凝胶能力下降，而海藻糖具有较好的抗冻效果，可显著抑制其凝胶能力的降低并略优于传统抗冻剂。海藻糖对罗非鱼、草鱼、鲤鱼、鲮鱼等淡水鱼糜的冷冻变性也有相似的抑制效果。

海藻糖抑制鱿鱼冷冻变性

鱿鱼蛋白质含量为18%-20%，是一种深受欢迎的高蛋白、低脂肪、风味鲜美的水产品，在我国已形成了较大的加工出口产业，解决冻藏加工过程中的冷冻变性和保水性问题，有助于提高鱿鱼产业的附加值。路钰希等研究了多种抗冻保鲜剂对冻藏鱿鱼品质的影响，将保鲜剂溶液与鱿鱼按2：1 （V/m）浸泡lOmin后沥干冻藏于-20℃。冻藏60d后，对照组的感官评分指标均为较差，而各保鲜剂组都可保持中等品质水平；5%海藻糖对鱿鱼持水力提高了14.83%，盐溶性蛋白含量提高了4.26mg/g，活性巯基含量提高了6.37×10-5mol/g，Ca2+-ATP酶活性提高了0.72×10-2umol/（ min - mg），抗冻保鲜作用均优于混合磷酸盐和D-山梨醇。

海藻糖抑制冷冻变性的机理

水产品蛋白质在冻藏过程中由于氢键、疏水键、二硫键、盐键的形成往往会导致蛋白质盐溶性的下降；随着冷冻时间的延长，由于蛋白质分子与结合水的结合状态被破坏，导致蛋白质变性，使鱼肌原纤维蛋白Ca2+-ATP酶活性下降；水产品在冻藏过程中的液滴损失一方面由于形成的冰晶体对鱼体的肌肉组织产生机械损伤引起，另一方面是由于蛋白质分子与结合水的结合状态被破坏引起。海藻糖在冷冻鱼片中防止蛋白质变性的作用，是通过改变蛋白质中存在的水的状态和性质间接地起作用，同时海藻糖具有高的玻璃态转变温度，包括较小的自由体积、受限制的分子流动性和在贮存中抵抗相分离和结晶的能力。此外，日本的TadanoriS等发现，含有海藻糖的水在结冰时冰晶形成的特性，也是减少对鱼肉机械损伤的重要原因。他们在显微镜下观察蔗糖水溶液和海藻糖水溶液形成的冰晶形态，蔗糖水溶液在过冷冻条件下形成的单冰晶体较大，而且边缘锐利，容易刺破水产品肌肉细胞；而海藻糖水溶液在过冷冻条件下形成的单冰晶比蔗糖的冰晶要小得多，而且边缘圆滑，见图l。因此经海藻糖充分浸渍后就不易引起水产品细胞破裂而损失细胞内容物，有效地保持了水产品的营养成分、风味物质，也有利于保持水分重量和新鲜的口感。

海藻糖对水产品的矫味作用

海藻糖抑制不饱和脂肪酸的分解

除了冷冻加工，水产品还常常采用晾晒、加热、腌制等方式加工成干制品、即食休闲食品和腌制食品。富含油脂的肉类在加热和光照条件下，会产生一定刺激性的臭味，这是油脂酸败劣化产生的味道。油脂酸败是长链的不饱和脂肪酸分解断裂成短链的脂肪酸、醛类和酮类等，并且在分解的过程中还产生一些具有不愉快特殊气味的中间产物如过氧化物等，构成了脂肪氧化酸败臭味。水产品中的不饱和脂肪酸含量较其他肉类高，发生氧化酸败的程度更加迅速，劣化的油脂对水产加工品的口感和营养都产生了不利的影响。糖类即使是还原性糖类几乎没有抗氧化能力，糖醇类对油脂有明显的抗氧化能力，但对抑制不饱和脂肪酸加热分解的作用很弱。奥和之等研究发现，海藻糖却能很好地抑制不饱和脂肪酸的热分解：添加5%海藻糖溶液后，a一亚麻酸、亚油酸和油酸的分解率分别减少了30%，62%和63%，而a-亚麻酸加热时挥发性醛的产生率也只有空白对照的18%。海藻糖抑制不饱和脂肪酸分解产生挥发性醛的机理是抑制了不饱和脂肪酸的自动氧化，即抑制了氢过氧化物等氧化起始产物的形成。

海藻糖抑制腥臭昧物质的生成

大多数鱼贝类水产品在保鲜和加工时会产生特有的腥臭味，产生腥臭味的原因是水产品蛋白质和脂类的分解产生的低分子挥发性物质，包括挥发性胺类，挥发性羰基化合物和挥发性硫化物等。其中三甲胺是鱼腥味的主要成分，它是由水产品体内的氧化三甲胺被酶还原或加热分解而产生的，它的气味阈值很低.只要有很少的含量就可感觉到，产生三甲胺味道的水产品其市场价格会受到极大的影响。奥和之等发现，在搅碎的鲭鱼肉中添加5%海藻糖，加热后通过气相色谱检测到的三甲胺浓度，可减少到无添加时的54%；但用麦芽糖、新海藻糖和山梨糖醇的效果则比海藻糖弱，而使用葡萄糖、果糖和砂糖则没有减少三甲胺生成的作用。这些糖类物质对挥发性醛和乙基硫醇等腥味物质的效果也和三甲胺相似。表明海藻糖对鱼贝类的腥味有抑制和掩盖的作用。但值得注意的是，鱼贝类加热后再添加海藻糖则对三甲胺的产生没有抑制作用，也就不会减少腥臭味。

海藻糖在水产品加工中的应用前景

冷冻保藏和运输流通是大宗水产品加工中最常用的手段，水产品蛋白质的冷冻变性是影响口感、品质和价格的重要因素，寻找理想的抗冻保鲜剂是行业中的重要课题。常用的抗冷冻剂如蔗糖和山梨醇等，尽管都能有效地防止水产品蛋白质的冷冻变性，但都有甜度高和热量高等缺陷。海藻糖不仅抗冷冻变性效果较好，还具有低甜度的特性，甜度仅仅是蔗糖的45%左右，加上在水产品中的添加量不高，对甜度口感并不会带来改变，因而海藻糖将在大宗冷冻鱼片、鱼糜、冷冻对虾、鱿鱼、贝类以及水产调理食品的抗冻保鲜中大显身手。海藻糖对水产品具有特殊的抑制三甲胺等腥味的功能，具有抑制水产品丰富的不饱和脂肪酸氧化酸败的功能，在需要晾晒、加热等加工过程的水产品干制品、即食休闲食品中，海藻糖更会受到商家和消费者的欢迎。

此外，海藻糖本身是一种食用糖，日常食用的很多食物中海藻糖的含量很丰富，如蜂蜜（含O.l%-1.9%），蘑菇（8%-17%），活性干酵母（15%-20%）等。目前海藻糖的生产方法是将广西特产的木薯淀粉通过酶转化而得到，由于其安全性很高，海藻糖在我国是作为一种食品（食用糖）而不是食品添加剂来进行管理的，在使用中没有化学类食品添加剂的安全忧虑。海藻糖在水产品加工中的应用在日本已占到海藻糖食品加工用途的8%之多，在我国也将具有更广阔的应用前景。