鱼糜及鱼糜制品中水分研究进展

2020-01-02仪淑敏叶贝贝李学鹏米红波郁晓君励建荣

中国食品学报 2019年12期

仪淑敏叶贝贝李学鹏米红波郁晓君励建荣*

（1 渤海大学食品科学与工程学院辽宁省食品安全重点实验室生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心辽宁锦州 121013

2 辽宁安井食品有限公司辽宁鞍山 114100）

冷冻鱼糜，又称生鱼糜，是指在采肉、漂洗、精滤之后的鱼肉中加入抗冻剂，经搅拌均匀后冻结的鱼肉。鱼糜制品以冷冻鱼糜为主要原料，经调味混匀、成型、加热而制成的具有一定弹性的水产食品，是我国水产加工品中增长最快和出口量最大的品种之一。随着生活节奏加快，由于鱼糜制品食用方便、营养丰富等特点，鱼糜制品的需求量逐年增加，但2015年鱼糜制品年产量有所下降，可能有如下几个原因：水产资源的短缺、东南亚市场的竞争以及自然环境的污染使得水产企业数量的减少。图1是近21年全国鱼糜制品总产量的数据[1]。

鱼糜分为生鲜鱼糜和冷冻鱼糜。鱼糜制品的生产过程包括两个阶段：第1个阶段是冷冻鱼糜的生产；第2个阶段是以冷冻鱼糜为原材料制备鱼糜制品的过程。鱼糜制品主要有鱼丸、鱼糕、鱼香肠以及水产模拟食品，模拟食品包括模拟虾蟹肉、人造鱼翅、人造鱼卵等[2]。

水分是体现鱼糜质量的一个关键因素，合适的水分含量及存在状态使得鱼糜制品口感更佳。本文主要从鱼糜及鱼糜制品的水分含量及水分存在状态出发，综述鱼糜及鱼糜制品中的水分含量、存在状态、影响因素和测定方法，以期为鱼糜及鱼糜制品的研究与开发提供参考。

1 鱼糜及鱼糜制品中的水分含量及其存在状态

鱼糜及鱼糜制品中的水分是影响其品质的关键因素之一。不同级别的冷冻鱼糜水分含量不同（见表1）。市场上鱼糜制品的水分含量差别较大，鱼丸的水分含量一般在60%～80%之间，因为不同品质的鱼丸水分含量不同。在一定范围内，保留或者添加较多的水分到鱼糜制品中，不仅可以提高鱼糜制品的弹性还可以降低生产成本。

研究鱼糜及鱼糜制品的水分，首先应该了解其中的水分状态及分类。有学者将肉中的水分为3种状态：自由水，结合水和不易流动水。Fullerton[4]将水分为以下几个状态：体相水、束缚水、结合水、超束缚水、极性结合水和结构水（structured water），它们有各自不同的核弛豫率。

图1 1998—2018年期间全国鱼糜制品总产量Fig.1 Total output of surimi products in China from 1998 to 2018

表1 不同级别冷冻鱼糜的水分含量[3]Table1 The water content of frozen surimi with different levels[3]

2 加工方式对鱼糜及鱼糜制品持水性的影响

鱼糜及鱼糜制品在加工过程中时，水分也会受到影响。不同的加工方式对其影响不同，人们一直在寻找合适的加工方式，力求减少水分的损失，其中漂洗方式、加热方式、超高压和超声法等处理对其影响较大，本文主要介绍以下几种方法。

2.1 漂洗方式对冷冻鱼糜持水性的影响

漂洗是指用水或水溶液对所采的鱼肉进行洗涤，鱼肉和水的比例一般为1∶5，漂洗可以除去鱼的碎屑、血液、色素等，这会影响鱼糜及鱼糜制品的弹性和色泽的成分[5]。

Cheng等[6]研究蒸馏水、0.5%氯化钠、0.5%碳酸氢钠、0.6%CaCl2以及混合0.1%NaCl和0.2%碳酸氢钠的漂洗液对草鱼鱼糜品质的影响，结果显示，用0.1%NaCl和0.2%碳酸氢钠漂洗鱼糜后，水分增加的最多。孔保华等[7]研究不同的漂洗方法对鲢鱼鱼糜保水性的影响，结果发现，使用2次清水、一次盐水，或者2次盐水、一次清水漂洗，最终的鱼糜保水性都要比单独清洗要好很多。李艳青等[8]采用不漂洗、传统漂洗（清水2次+0.5%NaCl 1次）、传统漂洗加抗坏血酸钠、传统漂洗加没食子酸等4种不同的漂洗方式，结果表明，添加没食子酸丙酯漂洗的鱼糜持水性超过了传统漂洗方式。

2.2 加热方法对鱼糜制品持水性的影响

鱼糜凝胶形成过程主要分为3个阶段：50℃以前是凝胶化阶段；50～70℃之间是凝胶劣化阶段；当温度达到70℃以上后，进入鱼糕化阶段。

朱玉安等[9]对鲢鱼鱼糜进行第二段加热中，分别采用微波加热、水浴加热和沸水煮制3种方法，结果显示，微波加热的鱼糜持水率最好。Ji等[10]通过试验结果发现，对混合鱼糜加热5 min或10 min时，微波加热的鱼糜持水力要比水浴加热的高。根据Tadpitchayangkoon等[11]的研究，将金线鱼糜分别进行水浴加热和欧姆加热，结果显示，欧姆加热后鱼糜的保水性要高于水浴加热后鱼糜的保水性。Zhang等[12]也发现欧姆加热可以提高鱼糜的持水性。以上结果表明，与水浴加热相比，加热时间较短的射频加热方法，更能提高鱼糜的持水能力。

2.3 超高压处理对鱼糜制品持水性的影响

在食品加工中，超高压技术具有一定优势：它不会破坏食品的非共价键，食品的色、香、味也不会受到很大的影响。因此，该技术在鱼糜加工过程中的应用也越来越广泛[13]。

秦影等[14]研究发现超高压处理能够提高鱼糜品质，使其保水率增高，但随着压力的增大，鱼糜的保水率就不再发生明显的变化。根据仪淑敏等[15]的研究可知，金线鱼糜的持水性随超高压压力的增大而表现出先增加后降低的趋势，当压力为400 MPa时达到最大值0.89。Ma等[16]研究结果表明，300～400 MPa能提高盐溶性蛋白结合水的能力，可能与蛋白质微观结构的变化以及氢键相互作用有关。Tabilo-Munizaga等[17]认为高压鱼糜凝胶和加热鱼糜凝胶相比，前者具有更紧凑和均匀的网络结构，因此，高压鱼糜凝胶的保水性更好。Cheftel等[18]认为：蛋白质对高压非常敏感，高压能引起凝胶和持水性的变化。Ma等[19]在试验中发现：随着压力的增大，鱼糜的保水性呈现先升后降的趋势；在400 MPa时，鱼糜的保水性最优。Perezmateos等[20]也通过试验发现高压对鳕鱼鱼糜凝胶保水性的影响比加热对其保水性的影响要大。

2.4 超声法和高温处理对鱼糜制品持水性的影响

Wen等[21]研究发现，超声处理草鱼鱼糜时，在600 W，达到最大值78.26%；超过600 W之后，鱼糜的持水性有下降趋势，说明超声在一定程度上可以提高鱼糜的持水性。Filomenaambrosio等[22]研究认为，超声波通过压缩和解压缩引起介质中分子的位移，从而产生空化效应，提高鱼糜持水性，经过150 W超声处理的鱼糜保水性更好。超声会对鱼糜的持水性产生影响，可能是因为脉冲影响了肌原纤维的空间结构[23]。Zhang[24]研究发现100～120℃下，10 min的高温处理会使鱼糜的持水性变差。

3 鱼糜及鱼糜制品水分含量、持水力及其分布状态的测定方法

鱼糜及鱼糜制品的水分测定也是非常重要的，测量指标可以让我们对其水分含量有一个直观的了解。对鱼糜及鱼糜制品水分的测定有很多种方法，常用的有105℃常压干燥法、水分含量测定仪、持水力和低场核磁共振法。

3.1 105℃常压干燥法

首先将锡箔纸提前干燥至恒重，称量1 g样品，将样品放在锡箔纸中，然后将其放入105℃烘箱里，待样品至恒重，也就是前后两次质量不超过0.1～0.2 g后，拿出来称量样品质量，并计算水分含量[25]。虽然耗时较长，但操作简便，因此，这种方法仍是目前测量鱼糜及鱼糜制品水分含量的常用方法。

3.2 水分含量测定仪

水分含量测定仪又叫卤素水分含量仪，根据宋佳等[26]的方法，将冷冻鱼糜解冻后，准确称取0.5～0.6 g的样品，放入仪器中测定即可，这种方法简单、快速。测量过程一般需要重复3次。

3.3 持水力

鱼糜的持水力是指当鱼肉受外力影响时，如加压、解冻和腌制等加工条件下保持其原有水分和添加水分的能力，也称为鱼糜的保水性[27]。持水力的测定方法：根据 Salvador等[28]的方法，将鱼糜凝胶纵向切成5 mm厚的薄片状，准确称量其质量，取3层滤纸将其包裹住，然后将鱼糜凝胶放入50 mL离心管中，在4℃，500 g的条件下离心15 min，拿出后称重，并计算其持水力。重复3次，取平均值。

3.4 低场核磁共振法

核磁共振（NMR）是指具有固定磁矩的原子核，在恒定磁场与交变磁场的作用下，与交变磁场发生能量交换的现象[29]。食品中水的弛豫时间，包括自旋-晶格弛豫时间（T1）和自旋-自旋弛豫时间（T2）。NMR是一种强大的研究凝胶机理及凝胶结构的技术，它通过水质子和大分子可交换质子的化学交换来表明水的迁移率与大分子的流动性[30]。低场核磁共振可根据样品的自旋弛豫时间定性和定量分析食品中水分分布及水的流动性。

4 添加剂对鱼糜及鱼糜制品持水性的影响

添加剂对鱼糜及鱼糜制品的生产来说并不是必不可少的，但是从口感、营养等方面来说又是必要的，因为它能保留水分，提高鱼糜及鱼糜制品的品质。影响鱼糜及鱼糜制品水分的添加剂有淀粉、谷氨酰胺转氨酶、茶多酚、大豆分离蛋白、磷酸盐和谷朊粉等。

4.1 添加剂对鱼糜制品持水性的影响

淀粉，淀粉由于具有良好的持水性，是鱼糜及鱼糜制品加工过程中最常用的辅料。淀粉也可以增强鱼糜的凝胶能力[31]。罗阳等[32]研究表明淀粉对鱼糜制品有一定的保水作用，淀粉的保水性是因为在受热糊化过程中淀粉吸水膨胀，冷却后不易使水分流失。陈海华等[33]研究淀粉对竹荚鱼鱼糜持水性的影响，在相同的淀粉添加量下，添加木薯淀粉和小麦淀粉的鱼糜组含水量比较高。周蕊等[34]通过试验发现，糯玉米淀粉、玉米淀粉、交联淀粉和羟丙基淀粉都能提高罗非鱼的鱼糜持水性，但是糯玉米淀粉和羟丙基淀粉对鱼糜持水性的影响更大。

谷氨酰胺转氨酶，谷氨酰胺转氨酶（TGase）是一种可以催化转酰基反应的转移酶，它使蛋白质之间发生共价交联，从而使蛋白质变性，形成特殊的蛋白质网络结构，从而改善蛋白质的持水性[35]。Carlos等[36]研究发现MTGase可以增加鱼糜的保水性。陈海华等[37]研究发现，不管是一段加热还是二段加热，随着TGase添加量的增加，鱼糜样品的失水率都会先下降后上升，最佳的添加量是80 U/100 g。

大豆分离蛋白，黄敏等[38]认为随着大豆分离蛋白添加量的增加，鱼糜的持水性会得到改善，水分会被留在凝胶结构中。张崟等[39]研究表明将大豆分离蛋白先加入到鱼糜中，然后再将水分调节到和鱼糜含水量大概相同时，随着大豆分离蛋白的添加，鱼糜凝胶的保水性会逐渐增高。这些实验结果说明，大豆分离蛋白对鱼糜制品的水分含量有一定的保护作用。

谷朊粉，当谷朊粉与水混合时，谷朊粉的蛋白质亲水基团与水分子相互作用，形成网络结构，使其具有很强的吸水性，对鱼糜的水分保留起到很大作用[40]。根据Kang等[41]的研究，在两段加热过程中，随着谷朊粉添加量的增加，鱼糜持水率在一定范围内也会增大。邓伟[42]的研究结果也显示，吸水后的谷朊粉对鱼糜的持水性有很大贡献。因此，在鱼糜斩拌过程中，我们可以适当添加谷朊粉以增加其持水性。

磷酸盐，磷酸盐作为一种食品工业添加剂，可以有效提高鱼糜及鱼糜制品的持水性[43]。汪学荣等[44]研究表明，复合磷酸盐要比单一磷酸盐的效果好，当三聚磷酸钠∶焦磷酸钠∶六偏磷酸钠的比例为2∶2∶1，添加量为0.5%时，保水效果最好。张涛等[45]研究发现，在冷风干燥情况下，添加丙二醇、丙三醇和复合磷酸盐3种保水剂，结果发现添加保水剂鱼糜组的水分含量下降速度要小于空白组。

柠檬酸钠和植物油，Filomenaambrosio等[22]的试验结果显示添加柠檬酸钠的鱼糜保水性比添加磷酸盐和多聚磷酸盐的鱼糜保水性要好。Kuwahara等[46]也认为柠檬酸钠有保留水分和防止肌动球蛋白变性的能力，可作为食品工业中的添加剂。Shi等[47]认为植物油可以增强鱼糜的持水性，但是不同的植物油对鱼糜持水力的影响大小不一样，例如：玉米油对鱼糜持水性的增强作用要大于花生油。

4.2 添加剂对冷冻鱼糜持水性的影响

茶多酚，茶多酚是从茶叶中提取的多酚类物质的总称，包括花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等物质，它对冷冻鱼糜水分的流失有抑制作用。根据何少贵等[48]的研究结果，添加茶多酚后，随时间的延长，冷冻鱼糜的失水率呈现出先上升后下降的趋势，最终，添加茶多酚的鱼糜组失水率比空白组的低。刘焱等[49]研究发现，空白组和添加茶多酚组的鱼糜含水量都随时间增加表现出下降的趋势，但空白组的含水量下降的更快。由此可知，茶多酚对冷冻鱼糜的水分有一定的截留作用。

糖类，Sultanbawa等[50]和 Auh等[51]研究发现糖类对鱼糜凝胶的持水性有很大的影响，作者选择了高度浓缩的支链低聚糖混合物，它几乎没有甜味，不会对鱼糜本身的味道产生影响，但是保水效果很好。Liu等[52]和Parvathy等[53]研究发现适当浓度的1∶1的蔗糖与山梨醇作为抗冻剂时，会保持鱼糜水分含量基本不变。Wu[54]认为，海藻糖可以增加冷冻鲈鱼鱼糜中未冻结的水的含量，它可能是未来理想的鱼糜冷冻保护剂。Osako等[55]也在试验中发现，添加海藻糖后的冷冻鱼糜未结冻水的含量更高，因为糖可以防止蛋白质冷冻变性，抑制水合物晶体的生长。