酸化处理对真鲷鱼糜凝胶性能的影响

郑 严，范大明，刘小鸣，黄建联，赵建新，陈 卫，张 灏,*

（1.江南大学食品学院，食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122；2.福建安井食品股份有限公司，福建 厦门 361022）

酸化处理对真鲷鱼糜凝胶性能的影响

郑 严1，范大明1，刘小鸣1，黄建联2，赵建新1，陈 卫1，张 灏1,*

（1.江南大学食品学院，食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122；2.福建安井食品股份有限公司，福建 厦门 361022）

本实验以真鲷鱼糜为原料，通过探讨酸处理条件（温度和时间）、巴氏杀菌条件、葡萄糖酸内酯（glucono-δ-lactone，GDL）添加量对酸化鱼糜凝胶性能的影响，旨在开发出一种冷藏即食的鱼糜制品。结果表明：酸化温度为35 ℃，处理时间为1.5 h时鱼糜凝胶的破断力、破断距离和凝胶强度分别达到最大值5 2 4.23 g、1.019 7 cm和534.26 g·cm；热处理条件为68 ℃，45 min时，鱼糜制品在达到食品安全卫生标准的同时又具有较好的凝胶品质；随着GDL添加量的增加，鱼糜凝胶的破断力、凝胶强度、白度均呈上升趋势，而持水性逐渐下降；结合正交试验的初步研究结果，得到较优酸化工艺为：GDL添加量2.10%、酸化温度35 ℃、酸化时间2.0 h。

葡萄糖酸内酯；酸处理；凝胶；鱼糜

鱼肉蛋白凝胶方式可分为热诱导凝胶[1-3]、转谷氨酰胺酶催化诱导凝胶[4-5]、酸诱导凝胶[6-11]以及少数报道的生物发酵形成凝胶[12]等，其中研究较多的是热凝胶和酶催化凝胶。热凝胶是通过90 ℃以上的高温处理使蛋白变性沉淀聚集形成的一种凝胶[1-3]；酶催化凝胶是利用转谷氨酰胺酶使蛋白质中的氨基酸残基发生交联[4-5]，再结合高温蛋白变性实现的。热凝胶和酶催化凝胶都离不开高温变性处理，高温处理一方面有利于形成弹性凝胶，另一方面在实际生产中可以实现杀菌的目的[13]。酸诱导凝胶可通过直接加酸[7-8]和酸化剂[6,9,11]的方式形成。葡萄糖酸内酯（glucono-δ-lactone，GDL）可在高水分体系中分解为葡萄糖酸和内酯，酸能使体系pH值降至蛋白质等电点，使颗粒间的排斥力转变为吸引力，导致蛋白质凝聚形成凝胶，此时凝胶强度最大[9,14-15]。酸化速度受温度控制，葡萄糖酸内酯常作为酸性蛋白凝固剂，用于内酯豆腐等豆制品的制作。随着内酯豆腐日渐受到广大消费者的喜爱，酸诱导蛋白凝胶的研究由植物蛋白逐渐延伸到动物蛋白和水产蛋白。有研究者发现GDL诱导大豆分离蛋白形成凝胶可使凝胶强度提高36%以上[16]；鲢鱼肌动球蛋白可在4 ℃长时间酸诱导条件下形成凝胶网络结构，且其凝胶强度随GDL含量的增加而提高[10-11]。

目前GDL在食品中研究较多的是蛋白质在酸和高温的双重作用下变性凝固形成凝胶[12,17]或是只经过30～50 ℃的酸诱导处理[18]。有研究表明添加0.125% GDL能有效抑制李斯特菌的生长[19]，但不足以使所有的微生物生长繁殖完全受到抑制，只能起到辅助抑制作用，达不到杀菌效果。水煮、蒸、焙、烤、炸等传统高温处理的凝胶制品虽能达到安全标准，但原料中的蛋白发生彻底变性，营养成分（维生素、氨基酸等）遭到破坏，不易被人体消化吸收，同时高温也会导致风味劣变[20]。相对于高温处理，低温加热是指原料中心温度达到65～72 ℃保持30 min的处理，可使致病微生物完全被杀灭，保证产品的安全性，属于科学合理的加热方式[20]；另外，使蛋白质适度变性、消化率提高；能保持肉质鲜嫩适口、减少有效营养成分损失；有助于食品加工中的多种辅料配合，进而产生风味独特、适合于不同人群需要的食品。因此，随着人们饮食观念的提高，市场上需要出现一种经过合理的酸诱导同时结合适度的杀菌处理的新型食品，既能达到食品安全标准，又能满足消费者对食品营养与色香味的要求。本研究以冷冻真鲷鱼糜为原料，以GDL为酸化剂，研究酸诱导鱼糜制品的工艺参数，为开发具有中国特色的高品质、冷藏即食的鱼糜制品提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冷冻真鲷鱼糜－20 ℃贮藏，宁波锦海水产食品有限公司；食盐，市售食品级。

GDL 上海至鑫化工有限公司；聚偏二氯乙烯（polyvinylidene chloride，PVDC）塑料肠衣 漳州市龙海市日升塑料彩印包装有限公司。

1.2 仪器与设备

斩拌机 上海申发机械有限公司；手动灌肠机 宁波双马机械工业有限公司；双槽恒温水浴锅 南京先欧仪器制造公司；FE20型pH计 梅特勒-托利多上海有限公司；TA-XTplus物性分析仪 英国Stable Micro System公司；UltraScan Pro1166高精度分光测色仪 美国Hunterlab公司；D-78532型高速冷冻离心机 德国Hettich公司；热电偶温度探针 上海世禄仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 鱼肠制备方法

冷冻鱼糜→4 ℃条件下解冻→空斩→盐斩→添加GDL和水→成型→酸诱导→热处理→冷却→鱼肠样品

其中解冻时间一般为8～12 h，盐斩过程中食盐添加量为鱼糜质量的3%，向盐斩后的浆料鱼糜体系中添加一定量的去离子水使体系水分含量调整为80%。斩拌过程中打浆筒始终处于冰水浴中，间隔30～40 s后停止斩拌，翻动鱼糜防止持续产热，保持物料温度在12 ℃以下。

1.3.2 杀菌方法

将制备好的鱼肠分别置于较高温度的恒温水浴中，用热电偶温度计测定肠中心温度的变化，记录中心温度达到65 ℃所需时间及终温，经冰水冷却后于4 ℃条件下过夜进行凝胶强度、菌落总数、大肠菌群数以及致病菌的测定。

1.3.3 酸诱导处理方法

将制备好的鱼肠分别置于较低温度的恒温水浴中，经过不同时间酸诱导再经巴氏杀菌处理，然后用冰水快速冷却1 h后置于4 ℃冰箱过夜用于凝胶强度测定。

1.3.4 GDL添加量对鱼糜凝胶性能的影响

在1.3.1节中按鱼糜质量分别添加0、0.30%、0.90%、1.50%、2.10%、2.70%、3.30% GDL，经酸诱导和巴氏杀菌处理后于4 ℃条件下放置过夜，用于pH值、凝胶特性、白度和持水性等指标的测定，以传统工艺即不添加GDL直接90 ℃加热30 min处理作为对照。

1.3.5 酸化处理对鱼糜凝胶性能影响的正交试验

以GDL添加量、酸化温度与酸化时间为主要影响因素进行三因素四水平正交试验，酸处理后再经巴氏杀菌处理，然后用冰水快速冷却1 h后放置4 ℃冰箱过夜用于凝胶强度测定，以期筛选出对鱼糜凝胶性能最佳的工艺条件。

1.3.6 水分含量和pH值的测定

参照GB 5009.3-2010《食品中水分的测定》，测得原料鱼糜的水分含量为77.4%。将制备好的鱼肠切碎并称取10 g肉糜，加入90 mL水均质后，用pH计测定鱼糜样品的pH值。

1.3.7 微生物指标的测定

菌落总数的测定参照GB/T 4789.2-2010《食品微生物学检验 菌落总数测定》；大肠菌群的测定参照GB/T 4789.3-2010《食品微生物学检验 大肠菌群计数》；副溶血性弧菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等致病菌的测定分别参照GB/T 4789.7-2013《食品微生物学检验 副溶血性弧菌检验》、GB/T 4789.10-2010《食品微生物学检验 金黄色葡萄球菌检验》、GB/T 4789.4-2010《食品微生物学检验 沙门氏菌检验》。

1.3.8 凝胶强度测定

参考Balange等[21]的方法，将25 mm厚的鱼糕置于物性分析仪样品台上，选用P/5s探头（直径为5 mm的球形探头）。测试前速率2.00 mm/s，测试速率1.00 mm/s，探针返回速率10.00 mm/s；测定最大位移15 mm；感应力5 g；下压次数1 次。测试曲线上第一个峰值即为破断力，对应的距离为破断距离，按公式（1）计算凝胶强度，每组实验重复5 次，实验结果为5 次测定结果的平均值。

1.3.9 白度测定

将10 mm厚的鱼糕样品在室温下用高精度分光测色仪测定凝胶的L*、a*、b*值[22]。L*值表示明度，a*值和b*值表示色度。a*正值表示偏红，负值表示偏绿；b*正值表示偏黄，负值表示偏蓝。由公式（2）进行样品白度（W）值的计算，每组实验重复5 次，实验结果为5 次测定结果的平均值。

1.3.10 持水性测定

参照Campbell等[23]的方法，在制备的鱼肠中间部分切取，并用分析天平准确称取质量为m1（4～5 g）的薄片，用4 层定性滤纸包裹置于50 mL的圆底塑料离心管中，5 000 r/min离心20 min，剥下滤纸称取鱼糜质量m2，由公式（3）计算样品的持水性（water holding capacity，WHC）。每组实验重复5 次，实验结果为5 次测定结果的平均值。

式中：C为体系的水分含量80%。

1.4 数据分析

采用OriginPro 8以及Excel软件对实验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 酸诱导条件对鱼糜凝胶性能的影响

在GDL含量不确定的情况下，将GDL添加量设定为0.30%。酸诱导温度分别设为25、30、35、40、45 ℃，每个诱导温度下鱼肠分别处理0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h，考察酸诱导温度和时间对鱼糜凝胶性能的影响。

图1 温度对酸诱导真鲷鱼糜凝胶强度的影响Fig.1 Effects of different temperatures on the gel strength of surimi by acid induction

由图1可知，当酸诱导温度为25、30、35 ℃时，随着酸诱导时间的延长，鱼糜凝胶的破断力和凝胶强度均呈现出先升再降后趋于稳定的趋势，其中35 ℃酸诱导时在1.5～2.5 h之间时破断力保持较高水平，其最大值可达524.23 g，结合酸化温度对破断距离的影响结果可知，35 ℃酸化1.5 h时鱼糜凝胶的破断距离和凝胶强度均出现最大值1.019 7 cm和534.26 g·cm；而当酸诱导温度为40 ℃和45 ℃时，无论是破断力、破断距离还是凝胶强度在酸诱导过程中都呈明显下降趋势。推测是由于在酸诱导温度为25、30 ℃与35 ℃，且pH值达到最低时，其更接近体系中蛋白质的等电点，使静电荷达到最少，颗粒间占主导地位的作用力为吸引力，从而使蛋白质发生凝聚，凝胶性能最好，这与Kohyama等[14]研究的GDL水解产生的质子降低了负电荷集团间静电斥力，并通过疏水相互作用促进蛋白质的聚集，从而形成高强度凝胶的结果一致。而当酸诱导温度高于40 ℃时，鱼糜中水溶性的蛋白酶处于活性温度域，可使已经形成的部分凝胶发生劣化，导致破断力、破断距离和凝胶强度下降。

2.2 酸诱导鱼糜凝胶杀菌条件的确定

鱼肠的巴氏杀菌条件以鱼肠中心温度达到65 ℃并保持30 min为标准[24]。杀菌处理温度设为66、68、70、72 ℃，结合微生物指标和凝胶强度确定酸诱导鱼糜凝胶的巴氏杀菌条件。结果见表1。

GB 10132-2005《鱼糜制品卫生标准》中规定熟制鱼糜灌肠制品菌落总数不得大于1 000 CFU/g，大肠菌群数不得大于30 MPN/100 g，致病菌（沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、副溶血性弧菌、志贺氏菌等）不得检出。由表1可知，所考察温度范围内的检测结果符合国标规定。结合几种杀菌条件对凝胶性能的影响可知，相对68 ℃处理组的破断力（718.55 g）和凝胶强度（583.81 g·cm），66、70、72 ℃处理组的蛋白凝胶明显发生了部分凝胶劣化，导致破断力和凝胶强度降低。这可能是由于真鲷鱼糜的凝胶劣化温度在70 ℃附近，72 ℃处理时鱼肠通过其凝胶劣化温度域，导致凝胶强度的急剧下降。凝胶性能是评价鱼糜制品品质的重要指标之一，因此可根据凝胶性能的优劣并结合微生物指标的综合判断得出68 ℃处理45 min是较理想的杀菌条件。

表1 酸诱导鱼糜凝胶的巴氏杀菌条件选择Table 1 Screening of sterilization conditions

2.3 GDL添加量对鱼糜凝胶性能的影响

2.3.1 GDL添加量对鱼糜体系pH值的影响

图2 GDL添加量对真鲷鱼糜酸诱导过程中体系pH值的影响Fig.2 Effects of GDL concentration on the pH of surimi by acid induction

由图2可知，鱼糜中添加GDL时，体系pH值随酸化时间的延长逐渐下降至趋于稳定，GDL添加量越大，体系达到稳定时的pH值越低。而在酸化时间为0时，其酸化的初始pH值并不相同，添加量大的偏低，这是由于GDL是在鱼浆斩拌时进行添加，此时虽然温度较低，但是由于GDL会分解产酸，从而导致酸化初始时pH值的不同。

2.3.2 GDL添加量对鱼糜凝胶特性的影响

破断力也称破断强度，指探头刺破凝胶时的感应力，反映鱼糜凝胶的硬度与凝胶中蛋白质分子间的紧密程度。破断距离（凹陷深度）即凝胶破裂时探头的位移，反映鱼糜凝胶弹性与凝胶中蛋白质分子间作用力强弱[20]。破断力和破断距离是鱼糜凝胶性能表征中的常用指标，GDL添加量对鱼糜凝胶性能的影响结果如图3所示。其中，对照组采用常规加热，即90 ℃条件下加热30 min；含GDL的样品组先经过35 ℃，1.5 h的酸诱导处理，后进行68 ℃，45 min加热处理。

图3 GDL添加量对真鲷鱼糜凝胶性能的影响Fig.3 Effect of GDL concentration on the gel strength of surimi by acid induction

由图3可知，在一定范围内，真鲷鱼糜的破断力和凝胶强度与GDL添加量成正相关，破断距离与其成负相关，即一定范围内，随着GDL添加量的增加，真鲷鱼糜制品的硬度和凝胶强度逐渐增加，而弹性则出现略微降低的趋势。当添加量增至3.30%时，其硬度和凝胶强度则显著下降。GDL添加量过高时凝胶强度不升反降的原因可能是随着GDL添加量的升高分解产生的H+使体系pH值降至蛋白质等电点pI（5.0左右），造成颗粒间的疏水性相互作用力增强，从而诱导蛋白质分子之间的聚集形成凝胶[14]；而当添加量过高时，鱼糜体系pH值继续下降，蛋白质分子间静电斥力增加，蛋白偏离等电点，发生酸变性，蛋白质聚集体颗粒变小，不利于弹性凝胶体的形成[12]。

2.3.3 GDL添加量对鱼糜凝胶白度的影响

通常高品质鱼糜制品要求高明度（L*）、低黄度（+b*）、高白度（W）。白度越高，鱼糜制品的色泽越容易被广大消费者接受。由表2可知，低温热处理的样品（添加GDL）白度值普遍高于高温热处理的样品（对照），低温热处理中随着GDL添加量的增加，鱼肠的L*、a*值和W值呈升高趋势，而b*值呈下降趋势。通常认为凝胶的白度和蛋白质的变性程度相关联[25]，凝胶白度值越低，可以推测蛋白的变性程度越大。结合图4中GDL对鱼糜凝胶持水性的影响，GDL含量越高，鱼糜凝胶持水性越低，从而白度值越大。就蛋白质变性程度来看，巴氏杀菌的蛋白仅发生了适度变性，更有利于机体的消化吸收，且GDL添加量越高，体系pH值越低，酸有助于机体对营养成分的利用。

表2 GDL添加量对真鲷鱼糜凝胶白度的影响Table 2 Effect of GDL concentration on the whiteness of surimi gel by acid inductiioonn

2.3.4 GDL添加量对鱼糜凝胶持水性的影响

图4 GDL添加量对真鲷鱼糜凝胶持水性的影响Fig.4 Effect of GDL concentration on the water-holding capacity of surimi gel by acid induction

由图4可知，GDL添加量为0.30%～2.10%时，鱼肠持水性比传统处理的对照组要高。其中，在GDL添加量0.30%时最高，相对传统处理的对照组其持水性提高了30%。而当GDL添加量高于2.10%时，鱼肠持水性逐渐降低，这可能是由于鱼肠弹性下降造成凝胶网络结构锁水能力的下降所致[26]。

2.4 GDL对鱼糜凝胶性能影响的正交试验结果

GDL添加量低于2.70%时，鱼糜凝胶强度随添加量的增加而增加，而添加量为2.70%时，其提升结果并未比2.10%时增加很多，作为食品添加剂应尽可能降低其添加量，所以GDL添加量的水平定位为0.30%、0.90%、1.50%、2.10%；当酸化温度为45 ℃时凝胶强度发生严重的劣化，在多因素考察时应选择的水平为25、30、35、40 ℃；由图1结果可知，当酸化时间在1.0～2.5 h时凝胶强度较高。根据正交表的选用原则，选择三因素四水平L16（43）进行正交试验设计，以鱼糜凝胶强度为指标确定工艺中的较优组合。其结果如表3所示。

表3 正交试验设计方案及结果Table 3 Orthogonal array design with experimental values of gel strength

表4 正交试验结果方差分析Table 4 Analysis of variance (ANOVA) of the results of orthogonal array dessiiggnn

表4是对表3中正交试验结果的统计分析，由方差分析结果可以看出，因素A的影响极显著，因素B的影响显著，因素C的影响不显著。各因素对真鲷鱼糜凝胶强度的影响程度为A＞B＞C，即GDL添加量＞酸化温度＞酸化时间。结合表3中各水平对应的数据之和的大小，确定较优水平。本试验的凝胶强度指标越大越好，较优酸化条件为A4B3C3，即GDL添加量2.10%、酸化温度35 ℃、酸化时间2.0 h。

3 结 论

本实验以冷冻真鲷鱼糜为原料，确定了巴氏杀菌条件：水浴温度为68 ℃处理45 min时可保证鱼肠中心温度达到65 ℃，再保持30 min，可使鱼糜制品既达到安全标准，又具有较好的凝胶性能。在酸化工艺的研究中，首先通过单因素试验对鱼糜凝胶性能的影响，确定较佳参数范围，即GDL添加量0.30%～2.10%，酸化温度25～40 ℃，酸化时间1.0～2.5 h。在单因素试验的基础上采用正交试验设计和方差分析，最终确定较优酸化工艺为：GDL添加量2.10%，酸化温度35 ℃，酸化时间2.0 h。这一结果为后续开发冷藏即食的新型鱼糜制品提供了重要依据。

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Effect of Acidifi cation on Gel Properties of Pagrosomus major Surimi

ZHENG Yan1, FAN Daming1, LIU Xiaoming1, HUANG Jianlian2, ZHAO Jianxin1, CHEN Wei1, ZHANG Hao1,*
(1. State Key Laboratory of Food Science and Technology, School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China; 2. Fujian Anjoyfood Share Co. Ltd., Xiamen 361022, China)

In order to develop ready-to-use surimi products with cold preservation, the effects of acidifi cation conditions (temperature and time), pasteurization conditions and glucono-δ-lactone (GDL) concentration on gel properties of Pagrosomus major surimi were investigated. The results indicated that the highest values of breaking force, breaking distance and gel strength of surimi gel were obtained, which were 524.23 g, 1.0197 cm and 534.26 g·cm, respectively, when the acidifi cation was conducted at 35 ℃ for 1.5 h; the heating teatment was conducted at 68 ℃ for 45 min to ensure that fi sh sausages meet the hygienic standards of food safety. At the same time, the surimi gel could also have better quality. As GDL concentration went up, breaking force, gel strength and whiteness of surimi gel rose, while the water-holding capacity fell. The orthogonal array method was used to select the optimal conditions for acidifi caiton as GDL concentration of 2.10%, acidifi cation temperature of 35 ℃ and acidifi cation time of 2.0 h.

glucono-δ-lactone; acidifi cation; gel; surimi

TS254.5

A

1002-6630（2015）19-0012-06

10.7506/spkx1002-6630-201519003

2014-12-19

“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD28B05-04）；厦门市重大产业技术攻关项目（3502Z20121034）；江苏省产学研联合创新资金项目（BY2013015-01）

郑严（1989-），女，硕士研究生，研究方向为食品生物技术。E-mail：hdskzhengyan@126.com

*通信作者：张灏（1962-），男，教授，博士，研究方向为食品生物技术。E-mail：zhanghao@jiangnan.edu.cn