超高压对鲈鱼鱼糜品质与凝胶特性的影响

王汇川，张志祥，宣晓婷，俞静芬，向往，凌建刚，*

（1.宁波市惠贞书院，浙江宁波315016；2.宁波市农业科学研究院，浙江宁波315040）

随着时代的发展和进步，居民可支配收入的增加，人们对于生活品质的要求日益提高，低加工、高品质食品产业的发展成为了必然趋势。超高压（ultrahigh pressure，UHP）作为非热技术的典型代表，很好地契合了现代人们的需要，为我们提供了一种新型食品加工方法。超高压技术于20世纪70年代末逐渐发展起来，利用100 MPa～1000 MPa的超高压力，借助水或其他流体作为介质，处理密封于绕性容器或无菌泵系统中的真空包装食品，以达到消灭微生物、抑制酶的活性及改善食品结构和特性的目的[1]。

鲜鱼经处理后制成的鱼糜制品，具有高蛋白、低脂肪、低热量、低胆固醇等优点[2]，且富含营养价值，受到了人们的青睐。同时鱼糜制品也便于存储和运输，可有效地提高鲜鱼的经济效益，故其在食品工业中有着广泛的应用和广阔的发展前景。虽然中国在制作鱼糜方面拥有别国不可比拟的悠久历史，且水产品总量长期位居世界首位，但诸如鲈鱼的水产品深加工的比例却落后于发达国家[3]。如何在新兴科技的引导下，找到最适宜鲈鱼鱼糜处理方式，对鲈鱼进行更深化的加工，则是我们厄待研究解决的问题。

大黑口鲈，自20世纪80年代自美国引入国内后，得到大规模的养殖，受到国内家庭广泛的喜爱。且鲈鱼作为一种经济鱼类，具有极高的开发利用价值，而将其制作成鱼糜则可有效地提高其附加值，增加经济效益。本试验以大黑口鲈作为研究对象，通过对超高压处理前后鲈鱼鱼糜品质及凝胶特性的试验结果分析，以期为超高压对鱼糜制品影响的后期研究及后续超高压在水产品加工中的应用提供有益的参考。

1 材料与方法

1.1 材料

鲜活大黑口鲈：宁波市欧尚超市（江东店），活重（500±50）g；食盐、玉米淀粉、复合磷酸盐：市售，食用级。

全液相超高压设备（CQC2L-600）：北京沛时静雅技术有限公司；电热恒温水浴锅（DK-S24）：上海精宏实验仪器设备有限公司；质构仪（TA-XT Plus）：英国Stable Micro Systems公司 ；色彩色差计（CR-5）：日本柯尼卡美能达控股公司；台式高速冷冻离心机（H1850R）：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司。

1.2 方法

1.2.1 鱼糜制品的制备

将新鲜鲈鱼用冰水洗净后去头、去鳞、去内脏、切片采肉并用冰水漂洗3次（每次漂洗的用水量为鱼肉质量的4倍，时间为10 min），用两层纱布挤尽多余的水分。鱼糜经脱水后先空擂10 min，后加入鱼肉质量分数2%的食盐，擂溃10 min，再加入鱼肉质量分数0.5%的复合磷酸盐、鱼肉质量分数3%的淀粉后混合擂溃5 min。将处理过后的鱼糜赶尽其内部气体，填充入直径为30 mm肠衣中，并截成鱼肠段（每段鱼肠长度在5 cm左右），取部分未经任何处理的鱼肠作为空白对照组，其余备用。

1.2.2 鱼糜制品的热处理

热处理后的鱼糜制品作为对照样，采用二段加热法（40℃水浴 40 min、80℃水浴 30 min），加热后立即将鱼肠置入冰水中冷却，以避免出现褶皱，后储存于4℃冰箱备用。

1.2.3 鱼糜制品的超高压处理

将鱼肠经真空包装后分别以0、200、300、400 MPa的压力，保压时间分别为5、10 min，将超高压处理过后的鱼肠置入冰水中冷却，储存于4℃冰箱作为试验组备用。

1.3 鱼糜品质研究方法

1.3.1 菌落总数

参考GB 4789.2-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》。

1.3.2 持水性

将鱼肠切成厚度约为2 mm的薄片，精确测量1.0 g，用滤纸包裹后放置于离心管中离心（5000 r/min、10 min），记离心后样品的质量（W2）占原样品质量（W1）的百分比为持水性（WHC）。每组样品测定3次平行。

1.3.3 色差

将鱼肠切成厚度约为10 mm的薄片，利用色差计分别测定其L*、a*、b*值，每组样品取3个薄片测定，每个检测3次，并将结果取平均值。其中L*表示亮度，a*表示红度值，以体现有色物质的红绿偏向，b*表示黄度值，以体现其黄蓝偏向。白度（W）则通过以下公式计算：

总色差（ΔE）则指的是试验组样品与对照组样品颜色平均值之间的色差，利用以下公式计算（ΔL*、Δa*、Δb*为试验组样品与对照组样品 L*、a*、b*平均值的差值）：

1.3.4 质构

将鱼肠平衡至室温，剥去其表面肠衣，切成厚度约为2.0 cm的圆柱体，选用P/5的探头、TPA的测试模式，将仪器参数调整为：触发类型Auto（Force），测前速度 3.0 mm/s，测试速度 1.0 mm/s，测后速度 3.0 mm/s，应变30%，触发力5 g。

1.3.5 凝胶强度

将鱼肠平衡至室温，剥去其表面肠衣，切成厚度约为2.0 cm的圆柱体，选用P/5s的探头、压缩力模式测试，测前速度3.0 mm/s，测试速度0.5 mm/s，测后速度3.0 mm/s，变形量15 mm，触发力5 g。以此测定破断强度及凹陷深度，并利用公式计算：

凝胶强度/（g·cm）=破断强度（g）×凹陷深度（cm）

2 结果与分析

2.1 超高压对鲈鱼鱼糜菌落总数的影响

对于加工后的水产品来说，菌落总数会影响其品质好坏和货架期长短，故以其作为指标，可有效评价鱼糜制品。鲈鱼鱼糜制品经不同压力条件下处理后的菌落总数如图1所示。

图1 不同处理方式对鱼糜菌落总数的影响Fig.1 Effects of different treatment methods on the total colony counts of surimi

由图1可知，因对照组样品未经超高压处理，其菌落总数高达 4.67 lg（cfu/g），而经压力分别为 200、300、400 MPa的超高压处理5 min或10 min过后，各组样品的菌落总数明显低于未经超高压处理的对照组样品，经过300 MPa以上超高压处理过后的鲈鱼鱼糜制品的菌落总数已显著低于热处理组。且当压力小于300 MPa时，随着压力的增加和保压时间的延长，鱼糜制品的菌落总数呈现出不断降低的趋势。在400 MPa的超高压下处理10 min后的鱼糜制品的菌落总数达到最低值。由此可见，超高压对于鱼糜制品有着十分显著的杀菌效果。因超高压对鱼糜制品内部细胞结构的损坏，故在经超高压处理过后，微生物的繁殖受到抑制，鱼糜制品货架期得到延长，品质得到显著改善。

2.2 超高压对鲈鱼鱼糜持水性的影响

持水性，又称作保水率，是评价加工后水产品品质的一项重要指标。持水性可以反映鱼糜制品的口感，而持水性较好的水产品有着更好的切片性和出品率。鲈鱼鱼糜制品经不同压力、不同时间处理后的持水性如图2所示。

图2 不同处理方式对鲈鱼鱼糜持水性的影响Fig.2 Effects of different treatments on water holding capacity of perch surimi

当保压时间一定时，鱼糜制品的持水性随着压力的增加呈现出先升高后降的趋势，且在压力为300 MPa时达到最大值，与热处理组有显著差异，且远高于不经任何处理空白对照组。除了压强的影响之外，保压时间对鱼糜的持水性也产生一定的作用，当保压压力小于300 MPa时，鲈鱼鱼糜的持水性随保压时间增加而增加，而当处理压力继续增高至400 MPa时，保压时间的增加则会使鲈鱼鱼糜的持水性降低。综合压力与保压时间来看，当保压时间为5 min时，鲈鱼鱼糜持水性随保压压力的增加而增加，当保压时间为10 min时，鲈鱼鱼糜持水性随保压压力的增加整体呈现出先增加后降低的趋势。由于超高压可诱使蛋白质变性，因而使得鱼糜制品的持水性得到较大程度的改善，且在压力为300 MPa，保压时间为10 min时，持水性达到最大值。据此可知，适当的超高压压力和保压时间可以有效地提高鱼糜制品的持水性。

2.3 超高压对鲈鱼鱼糜色差的影响

水产品的色差是消费者在进行感官评定时十分重要的一项评定标准，会影响产品受市场的接受度，而对于一般的消费者来说，白度值（W）越高的水产品越容易受到青睐，如图3所示。

图3 不同处理方式对鲈鱼鱼糜白度的影响Fig.3 Effects of different treatment methods on the whiteness of perch surimi

经超高压处理过后的鱼糜白度呈现出压力越大，白度值越高的趋势，且在压力为400 MPa时达到最大值，相较空白对照组鱼糜的色泽有了较大提升。当压力达到300 MPa以上时，其白度与热处理组较为接近，使其更容易被消费者购买和接受。经数据对比发现，当压力一定时，鲈鱼鱼糜的白度随着保压时间的延长也有所提升。而这则是由于鱼糜在经超高压处理过后内部的凝胶结构更为紧密，其所形成的三维网格结构可以反射更多的光线，既而导致白度的增加[4]。图4则是鱼糜在不同压力下处理后总色差（ΔE）的变化情况。总色差的高低体现着鱼糜制品处理前后的色像差，一般来说，色差越小，鱼糜制品颜色越接近鱼肉本身的颜色，越容易被市场所接纳。随着鲈鱼鱼糜超高压处理压力的增大，保压时间的加长，色差呈现上升趋势，但相较于传统的热处理，超高压处理后的鱼糜更加贴近鲜活鲈鱼肉的本来颜色，仍保有很大的优势。

2.4 超高压对鲈鱼鱼糜质构特性（texture profile analysis，TPA）的影响

图4 不同处理方式对鲈鱼鱼糜色差的影响Fig.4 Effects of different treatments on the color of the perch surimi

鱼糜的质构特性包含着硬度、咀嚼性、弹性、内聚性等多项数据，集中地表现了鱼糜的凝胶特性及消费者在食用时的感受，影响着鱼糜的接受度和商业价值。表1中为不同压力处理过后鱼糜质构（TPA）的各项参数。

表1 不同处理方式对鲈鱼鱼糜质构特性的影响Table 1 Effects of different processing methods on texture characteristics of perch surimi

由表1可知，经超高压处理过后鱼糜制品的咀嚼性和硬度相较于空白对照组均有明显的增加，且随保压时间的延长继续增大，会超过热处理组，并均在压力为400 MPa保压时间为10 min时达到最大值，极大地提高了鱼糜的口感。而随着超高压压力的增加和保压时间的延长，鲈鱼鱼糜的弹性和内聚性并未之有所显著变化，与空白对照组及传统热处理相差不大，故超高压对这两项指标的改善无明显影响。经对上述四项数据的综合分析，得出超高压可有效的提升鱼糜的韧性，减少了鱼糜的嫩性，而这或许与鱼糜中肌球蛋白分子在超高压下受诱导聚集变性有关。而JUAN C R等[5]研究发现，当压力增加到例如800 MPa的高压后，鱼糜中的蛋白质遭到破坏，凝胶之间的交联度下降，因而使鱼糜制品的肉质嫩性得到提高。

2.5 超高压对鲈鱼鱼糜凝胶强度的影响

超高压对鲈鱼鱼糜凝胶强度的影响见图5。

图5 不同处理方式对鱼糜凝胶强度的影响Fig.5 Effect of different treatment methods on gel strength of surimi

由图5中鲈鱼鱼糜经不同压力处理过后凝胶强度的数据可知，相较未经任何处理的鱼糜制品，超高压处理后的鱼糜凝胶强度得到明显升高，且与压力和保压时间均呈正相关。当超高压压力达到300 MPa时，其对于鱼糜制品的改善已接近热处理，在400 MPa保压时间为10 min时达到最大值，远高于热处理和对照组。传统的热处理方式，在加热过程中，由于多种原因，难以让蛋白质均匀变性，进而无法形成规则的网格结构。在高压下，蛋白质内部旧化学键部分断裂，生成的新化学键，分子间的结合形式受到影响，使蛋白质分子的功能特性改变，故其更易形成更为稳定有序的三维网状结构，从而使鱼糜制品的凝胶强度提升[6]。

3 结论

目前，热处理法是使鱼糜凝胶化最为普遍且常见的处理方法，但其对在改善鱼糜品质和凝胶特性方面并不理想[7]。而超高压技术因其基本不破坏食物中原有的共价键，以物理方法使生物高分子物质变性和失去活性，从而改变蛋白质的空间结构和功能特性，导致蛋白质变性、聚集和凝胶化，故对食物原有的风味及营养价值影响较小[8-10]。

自从1899年美国化学家B.Hite第一个报道了超高压技术在食品加工中的应用，首次发现了超高压作用过的食品及饮料中的微生物有效地得到抑制之后[11]。关于超高压在食品加工中的应用便一直是国内外的研究重点。而就超高压对于鱼糜品质与凝胶特性的研究，国外起步较早，研究也较为深入，如Gipsy等[12]经过研究发现鱼糜的白度和凝胶强度在超高压处理过后得到显著提高。Chung等[13]报道运用超高压制成的太平洋鳕鱼鱼糜强度、张力值及透明度都要显著优于传统加热处理后的鱼糜凝胶。

本试验中，经过超高压处理的鲈鱼鱼糜，不论是品质还是凝胶特性，相较于传统的热处理，均有了显著的提升。超高压可有效抑制鱼糜中的细菌，当保压压力小于300 MPa时，菌落总数随压力增大和保压时间的延长而减少。当保压时间确定为10min时，持水性则随着压力的增大呈先升高后降低的趋势，在300 MPa超高压下达到最大值。鲈鱼鱼糜的白度、亮度和总色差与保压压力和保压时间呈正相关，红度、黄度则变化不明显。而超高压对于鱼糜质构特性的影响主要表现在提升鱼糜的硬度和咀嚼性方面，使鱼糜具有更好的韧性。鱼糜的凝胶强度也随着压力和保压时间的增大而增大。

上述现象是因在超高压的条件下，细胞膜难以承受而遭到破坏，引发细胞的渗漏，导致整个细胞结构的损坏，进而改变细胞中氢键、离子键和疏水键等非共价键，使得蛋白质压力凝固，酶的活性和遗传物质的复制也均遭到抑制[14]。而超高压处理后的鱼糜，在压力的作用下同时会使鱼糜中肌球蛋白变性，蛋白分子链解开，部分二硫键断开，蛋白质内部结构发生改变，暴露出大量的巯基基团，而巯基基团的存在则对蛋白质凝胶特性的改善具有积极意义[15]。

当处理压力为300 MPa，保压时间为10 min时，鱼糜的品质和凝胶特性得到的改善则最为显著。综上所述，超高压处理可全面提升鲈鱼鱼糜的商业价值，使其口感得以优化，货架期得以延长，更容易被消费者接受和购买，是未来水产品加工的方向所系。

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