复合无磷保水剂对冷冻金鲳鱼片的保水效果

于淑池，周海英

海南热带海洋学院海南省海洋食品工程技术研究中心（三亚 572022）

金鲳鱼（Golden pompano），学名卵形鲳鲹（Trachinotus ovatus），地方名称黄腊鲳、金鲳，属硬骨鱼纲、鲈形目、鲳鲹属[1]，其鱼肉细嫩、味道鲜美，是我国南方沿海重要的海产经济鱼类之一[2]，南海区网箱养殖金鲳鱼位居我国海水鱼类单一品种产量的第三位[3]，2016年产量约15万 t[4]，全国金鲳鱼年产值将近达100亿元[1]，目前金鲳鱼产量大，加工产品主要以整条冻鱼为主，在冷冻过程中，水产品的水分含量和持水性将直接关系到水产品的组织状态、品质甚至风味[5]。多聚磷酸盐是传统的保水剂，可以有效减少水产品水分流失，保持制品嫩度，但添加量过大（超过0.5%）会导致产品风味恶化，组织结构粗糙，且在人体内易形成磷酸钙，降低人体对钙的吸收[6-7]；为避免磷酸盐过多添加的危害，工业上常用4%蔗糖、4%山梨糖醇复配，但是糖类作为保水剂，存在高热量、高甜度的缺点，严重影响水产品的风味、口感及营养价值[8]，也不利于肥胖症患者及糖尿病人。为此，开发安全低糖高效的无磷保水剂，是我国水产品加工业面临的重要课题。

实践证明[9]很多食品添加剂复配可以产生增效作用。研究保水剂的复配不仅可以降低用量，还可以进一步改善水产品的品质。谷氨酰胺转氨酶（TG酶），具有改善蛋白质组织、促进蛋白质的交联、形成紧密结构从而改善产品的质构的特点[10]。柠檬酸钠是一类强碱弱酸盐，其高价阴离子可增加肉糜体系的离子强度，提高其pH，提高冷冻鱼糜及重组牛肉的持水性[11-12]；海藻糖是一种非还原性二糖，甜度及热量值低，对生物具有抗高渗、抗脱水及抗冷冻的保护作用，它可以发生玻璃态转变，形成新的连续相，阻碍水分子运动，从而提高保水性[13-14]，海藻糖可有效阻止冻藏罗非鱼、鳙鱼的蛋白质变性[12]，提高冷冻猪肉的持水性并能改善冷冻猪肉品质；抑制脂肪酸分解产生腐腥味的等作用[15]，其可以替代传统的抗冻剂[16]。碳酸氢钾是一种强碱弱酸盐，具有螯合作用和乳化作用，可以提高溶液的pH，从而显著提高增重率，降低加热失重率[17]。试验以冷冻金鲳鱼片为研究对象，确定TG酶、柠檬酸钠、海藻糖、碳酸氢钾4种保水剂对冷冻金鲳鱼片的正交复配配方，并与多聚磷酸盐进行对比验证，以期寻找一种绿色安全的复合无磷保水剂配方。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

金鲳鱼（600±15 g），市售；谷氨酰胺转氨酶（TG酶，100 U/g）、海藻糖、三聚磷酸钠为食品级；柠檬酸钠、碳酸氢钾、焦磷酸钠、六偏磷酸钠均为分析纯。

1.2 试验仪器与设备

HWS-26型超级恒温水浴锅（金坛市盛蓝仪器制造有限公司）；N5000型质构仪（上海佑科仪器仪表有限公司）；MesoMR23-060H-1型核磁共振成像分析仪（苏州纽迈分析仪器股份有限公司）；ME204E/02型电子天平（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）；Multifuge X1R型高速冷冻离心机（赛默飞世尔科技（中国）有限公司）；DZ-500/1s型真空包装机（浙江温州市达丰机械有限公司）；FM100型雪花制冰机（北京长流科技仪器有限公司）；MA35型赛多利斯快速水分测定仪（上海右一仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 金鲳鱼处理的工艺流程

鲜活金鲳鱼→清洗、三去（去鳞、内脏、头尾）→清洗→采肉→切片→保水剂处理→冻藏→检测指标

1.3.2 正交试验设计

以浸泡增重率和解冻损失率为指标，分别采用0.3%，0.6%，0.9%，1.2%和1.5%的谷氨酰胺转氨酶（TG酶）；0.2%，0.3%，0.4%，0.5%和0.6%的海藻糖；0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%的柠檬酸钠；1%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%的碳酸氢钾进行预试验，确定得出各保水剂的最佳保水浓度，分别为0.6%TG酶、0.5%海藻糖、1.0%柠檬酸钠、1.5%碳酸氢钠，再选取4种无磷保水剂进行L9(34)正交试验，进一步确定复合无磷保水剂的最优组合。

表1 正交试验因素水平表 %

1.4 最优配方冻藏试验

以0.3%复合磷酸盐为对照组，对正交试验得到的复合无磷保水剂的最佳配方进行验证，展开15，25，35和45 d的验证试验，以浸泡增重率、解冻损失率和蒸煮损失率为主要指标，结合质构指标和低场核磁水分迁移，分析冷冻45 d内的保水性变化。

1.5 各指标测定方法

1.5.1 保水指标的测定方法[16-18]

取出浸泡好的鱼片，筛网沥干至没有液滴滴下，用滤纸吸去表面遗留的水分，称其质量并记录，每个样品做3次测定，取平均值，浸泡增重率按式（1）计算。

将冻藏一定时间后的金鲳鱼片连同自封袋一起在4 ℃下自然解冻5 h，沥干，用滤纸擦去表面水分并称其质量，每个样品做3次测定，取平均值，解冻损失率按式（2）计算。

将解冻后的鱼肉装进铝箔袋中，在65 ℃的水浴锅中蒸煮15 min，然后取出冷却至室温，用滤纸吸干鱼肉表面水分后称重其质量，每个样品测定3次，取平均值，蒸煮损失率按式（3）计算。

式中：m表示浸泡前鱼片的质量，g；m1表示浸泡后鱼片的质量，g；m2表示解冻后鱼片的质量，g；m3表示蒸煮后后鱼片的质量，g。

1.5.2 质构特性的测定

参照文献[19]的方法进行测定。

1.5.3 低磁场核磁共振仪测定水分迁移规律

参照文献[20]的方法进行测定。

1.6 数据处理

Excel作图，Origin 2017（Origin Lab Corp. Ltd）绘制弛豫信号曲线图，使用SPSS 20.0统计处理软件进行统计分析，结果以“平均值±标准差”表示，采用单因素方差进行比较，显著性水平设置为p＜0.05。

2 结果与分析

2.1 正交试验的结果与分析

正交试验结果见表2。通过浸泡增重率指标分析，4种因素的影响顺序为柠檬酸钠（B）＞碳酸氢钾（D）＞TG酶（A）＞海藻糖（C），最佳的复合无磷保水剂配比为A1B1C3D3；通过解冻损失率指标分析，4种因素的影响顺序为柠檬酸钠（B）＞海藻糖（C）＞碳酸氢钾（D）＞TG酶（A），最佳的复合无磷保水剂配比为A2B1C2D3，考虑到汁液损失的减少有利于提高肉的品质和感官可接受性，即解冻损失率的影响对冷冻金鲳鱼片最终的品质影响较大，故选择的最佳复合无磷保水剂配比是A2B1C2D3，即0.6% TG酶、0.4%海藻糖、1.0%柠檬酸钠和2.0%碳酸氢钾。

表2 正交试验结果分析

2.2 验证试验

2.2.1 复合无磷保水剂对冷冻金鲳鱼片保水性的影响

将正交试验结果得到的复合无磷保水剂最佳配方，与复合磷酸盐组作对比，在-18 ℃下冷冻45 d，测定保水性相关指标，结果见表3。冷冻金鲳鱼片经复合无磷保水剂浸泡后，浸泡增重率为5.90%，高于复合磷酸盐组。从解冻损失率来看，在冻藏的15，25和35 d内，各处理组解冻损失率均逐渐降低，45 d后又有所升高；蒸煮损失率也是先降低后升高再降低，但复合无磷保水剂解冻损失率和蒸煮损失率均低于复合磷酸盐组（p＜0.05）；可能是复合无磷保水剂处理，让鱼肉中更多的水分被固定，提高了持水能力，蒸煮损失率减少。结果说明复合无磷保水剂处理对冷冻金鲳鱼具有较优的保水效果。

表3 保水处理对冷冻金鲳鱼片保水指标的影响

2.2.2 复合无磷保水剂对冷冻金鲳鱼片质构特性的影响

将复合无磷保水剂最佳配方，与复合磷酸盐组作对比，在-18 ℃下分别冷冻15，25，35和45 d，测定硬度、弹性和咀嚼性，试验结果见表4。在冷冻35 d内，经过复合无磷保水剂处理的金鲳鱼片硬度指标总体稍低，但与复合磷酸盐处理组硬度指标基本接近，无显著性差异（p＞0.05）；冻藏45 d时，复合无磷保水剂处理的金鲳鱼片硬度稍有升高，而复合磷酸盐组硬度明显升高（p＜0.05）；咀嚼性指标显示，经过复合磷酸盐处理的鱼片，咀嚼性有升高明显（p＜0.05），口感下降，特别是冻藏45 d时升高明显，可能是随着贮藏时间的延长，多聚磷酸盐水解会降低蛋白质水合能力，从而使持水性降低；从弹性指标看，经过复合无磷保水剂处理的金鲳鱼片弹性普遍较好，明显高于复合磷酸盐组处理的鱼片（p＜0.05）。

表4 保水处理的冷冻金鲳鱼片的质构指标的影响

2.2.3 复合无磷保水剂对冷冻金鲳鱼片低场核磁水分迁移的影响

T2在弛豫时间（0.01～10 000 m s）内分布有3个峰，T20，T2a和T2b分别代表水产品肌肉中的结合水、可移动水及自由水3种状态的水分子。其中，T2a代表鱼肉网状结构中水分的滞留能力，含量一般在90%左右，T2a越短，峰越靠左，水分的流动性就越低，受束缚能力就越强，保水性也越强[20,22]。不同处理的横向弛豫时间T2图谱见图1和图2。

A20，A2a和A2b为各状态水分的含量，是T20，T2a和T2b各峰与横坐标面积的百分比，表5显示不同处理对冻藏金鲳鱼片水分含量的影响。

图1、图2和图5显示，冻藏45 d各峰的起始弛豫时间普遍右移，说明保水能力均显著下降。同时图1、图2、图5和表5均显示，T2a信号强度、峰积分面积最大，说明金鲳鱼肌肉中水分主要以不易流动水存在；随着冷冻时间加长，其水分含量A2a先上升，即总峰面积在25 d达到高峰，之后不断下降，并趋于平稳，T2b峰积分面积（A2b）均在45 d达到最大，复合无磷保水剂处理组最小，为4.33±0.15，说明随着冻藏时间的延长，部分弱结合水（T20）和不易流动水和（T2a）向自由水方向迁移[16]，失水率增大，束缚力降低。这可能与鱼肉中自由水形成的冰晶体产生的机械损伤，以及蛋白质变性引起的结合水脱离有关。表5的A2a，复合无磷保水剂的水分含量稍高于复合磷酸盐组，说明复合无磷保水剂处理的金鲳鱼片保水性较优且变化比较平稳。

综合保水性指标、质构特性及低磁场核磁等相关指标，得出复合无磷保水剂提高了保水性，保水性能优于复合磷酸盐，可以代替复合磷酸盐应用于实际。

图1 复合无磷保水剂组T2弛豫时间曲线谱图

图2 复合磷酸盐组T2弛豫时间曲线谱图

表5 保水处理对冷冻金鲳鱼片水分含量的影响

3 结论

试验以浸泡增重率、解冻损失率为评价指标，筛选出了最佳复合无磷保水剂的配方：0.6% TG酶、0.4%海藻糖、1.0%柠檬酸钠和2.0%碳酸氢钾。运用最优配方与复合磷酸盐处理组对比，得出复合无磷保水剂对冷冻的金鲳鱼片浸泡增重率、解冻损失率、蒸煮损失率、水分含量以及质构特性均优于复合磷酸盐组。因此试验所得到的复合无磷保水剂配方具有一定优势，可替代复合磷酸盐应用于水产品加工。