不同淀粉种类对未漂洗革胡子鲶鱼鱼糜凝胶特性的影响

鲍佳彤　宁云霞　杨淇越　梁丽雅　李玲　王洋　马俪珍

摘 要：為研究淀粉种类对未经漂洗处理革胡子鲶鱼（Clarias gariepinus，CG）鱼糜凝胶特性的影响，在未经漂洗的CG鱼糜（含2.2%食盐、0.4%转谷氨酰胺酶、20 mmol/kg CaCl2、0.2%浓缩乳清蛋白）中分别添加占鱼糜湿质量6%的木薯变性淀粉（modified cassava starch， MCS）、玉米淀粉（corn starch，CS）、绿豆淀粉（mung bean starch，MBS）及红薯淀粉（sweet potato starch，SPS），以不添加淀粉的样品为对照组（CK），5 组样品均通过两段式加热方式制备鱼糜凝胶，分别测定各组CG鱼糜凝胶的凝胶特性、白度、持水性、动态流变学性质和水分迁移变化规律。结果表明：与对照组相比，4 种淀粉的添加均会使CG鱼糜凝胶的持水性增强，但对CG鱼糜凝胶中水分变化的影响不同，其中添加MCS的CG鱼糜凝胶持水性最好，结合水相对含量最高（P21为3.67%）（P<0.05）;4 种淀粉的添加均显著降低了CG鱼糜凝胶的白度（P<0.05），均能提高CG鱼糜的凝胶破断力（P<0.05），其中MBS组CG鱼糜凝胶破断力（567.55 g）和凝胶强度（4 739.81 g·mm）最大（P<0.05）;动态流变特性测定结果表明，4 种淀粉的添加均会增加CG鱼糜的储能模量（G）和损耗模量（G）（P<0.05），对G和G的影响从大到小顺序依次均为MCS>CS>MBS>SPS。综合各项指标得出，添加6% MCS最有利于提高未经漂洗处理CG鱼糜的凝胶特性和持水性。

关键词：革胡子鲶鱼;鱼糜;凝胶特性;淀粉

Effects of Different Starch Types on Gel Properties of Unrinsed Clarias gariepinus Surimi

BAO Jiatong1， NING Yunxia1， YANG Qiyue1， LIANG Liya1， LI Ling1， WANG Yang2， MA Lizhen1，*

（1.Tianjin Aquatic Product Processing and Quality Safety School Enterprise Synergy Innovation Key Laboratory，

National R&D Branch Center for Conventional Freshwater Fish Processing （Tianjin）， College of Food Science and Biotechnology，

Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China; 2.Tianjin Key Laboratory of Aquatic Ecology and Aquaculture，

College of Fisheries， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China）

Abstract： The present study aimed to evaluate the effect of different starch types on the gel properties of unrinsed Clarias gariepinus （CG） surimi. CG surimi （containing 2.2% salt， 0.4% transglutaminase， 20 mmol/kg CaCl2， and 0.2% whey protein concentrate） was supplemented with 6% （on wet mass basis） modified cassava starch （MCS）， corn starch （CS）， mung bean starch （MBS）， or sweet potato starch （SPS）. Surimi without added starch was set as the control group （CK）. All surimi samples were prepared by a two-stage heating method， and their gel characteristics， whiteness， water-holding capacity， dynamic rheological properties， and water migration were measured. The results showed that compared with the control group， addition of the four starches enhanced the water-holding capacity of CG surimi gel， but had different effects on the water change in CG surimi gel. Surimi added with MCS had the highest water-holding capacity and bound water content （P21 was 3.67%） （P < 0.05）. Addition of the four starches significantly reduced the whiteness and increased the breaking force of CG surimi gel （P < 0.05）， among which the breaking force （567.55 g） and gel strength （4 739.81 g·mm） of surimi added with MBS were the largest （P < 0.05）. The dynamic rheological results showed that addition of the four starches increased the elastic modulus （G） and loss modulus （G） of CG surimi （P < 0.05） in order of decreasing effectiveness as follows：

MCS > CS > MBS > SPS. Based on the above results， addition of 6% MCS was most beneficial to improve the gel characteristics and water retention capacity of unrinsed CG surimi.

Keywords： Clarias gariepinus; surimi; gel properties; starch

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200131-026

中图分类号：TS254.5                                      文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2020）04-0027-07

引文格式：

鲍佳彤， 宁云霞， 杨淇越， 等. 不同淀粉种类对未漂洗革胡子鲶鱼鱼糜凝胶特性的影响[J]. 肉类研究， 2020， 34（4）： 27-33. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200131-026.    http：//www.rlyj.net.cn

BAO Jiatong， NING Yunxia， YANG Qiyue， et al. Effects of different starch types on gel properties of unrinsed Clarias gariepinus surimi[J]. Meat Research， 2020， 34（4）： 27-33. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200131-026.    http：//www.rlyj.net.cn

革胡子鲶鱼（Clarias gariepinus，CG）是我国主要的淡水鱼品种，其养殖密度高、成本低，且营养丰富、无肌间骨、便于加工，特别适合作为淡水鱼糜原料。传统上，用作鱼糜制品的原料是冷冻鱼糜，冷冻鱼糜是将原料鱼经采肉、漂洗、精滤、脱水、斩拌和冷冻加工制成的产品[1]，其中漂洗工艺是重要的工艺环节，漂洗虽然除去了鱼肉中的色素、脂肪、部分无机盐及水溶性蛋白等物质，可以大大提高鱼糜的凝胶性和白度，但漂洗会导致20%～30%水溶性蛋白和部分脂肪流失[2]，同时造成水资源浪费和环境污染[3]。如果不经过漂洗工艺，又会影响到鱼糜的凝胶特性，因此如何提高未经漂洗工艺的鱼糜凝胶特性成为关注焦点。目前常通过添加转谷氨酰胺酶（transglutaminase，TGase）[4]、CaCl2[5]、非肌肉蛋白[6]

和淀粉[7]等外源成分改善鱼糜的凝胶形成能力。其中，淀粉是鱼糜制品中应用最广泛的外源添加物，不仅能改善鱼糜制品的凝胶特性，还能降低生产成本[7]。因此，淀粉对鱼糜制品凝胶特性的影響受到国内外学者的广泛关注。研究表明，淀粉对鱼糜凝胶特性的影响主要与淀粉添加量、淀粉种类（直链淀粉和支链淀粉的比例）有关，一般来说，添加6%淀粉可改善鱼糜凝胶的口感和咀嚼性，若添加量超过8%，虽然能提高鱼糜凝胶的黏着性和硬度，但会降低鱼糜制品的弹性[8]。含直链淀粉比例较高的淀粉，如玉米淀粉（corn starch，CS）、小麦淀粉和马铃薯淀粉等往往使鱼糜形成比较脆的凝胶，而含支链淀粉比例较高的淀粉，如木薯变性淀粉（modified cassava starch，MCS）可使鱼糜形成黏合性强的凝胶[9]。

陈海华等[10]研究表明，添加4%绿豆淀粉（mung bean starch，MBS）、小麦淀粉和木薯淀粉均可提高竹荚鱼鱼糜的凝胶特性。王冬妮等[11]研究表明，添加6%红薯淀粉（sweet potato starch，SPS）、CS、木薯淀粉和马铃薯淀粉均可有效提高鱿鱼鱼糜的凝胶特性和持水性，其中SPS的效果最好。袁美兰等[12]在草鱼鱼糜凝胶形成过程中分别添加7.2% SPS和10.8% CS，发现SPS对草鱼鱼糜凝胶性质的改善效果优于CS。研究表明，变性淀粉比原淀粉有更高的黏度和稳定性，成模性也较好，因此变性淀粉增强鱼糜凝胶强度的效果优于原淀粉[13]。李世燕等[14]通过研究证实，变性淀粉（磷酸酯双淀粉）对淡水鱼糜凝胶的凝胶强度影响最大，但是目前国内外关于不同淀粉种类对未漂洗CG鱼糜凝胶性能的影响鲜有报道。

本研究以未经漂洗处理制得的CG鱼糜为研究对象，在前期研究结果，即添加2.2%食盐、0.4% TGase、20 mmol/kg CaCl2、0.2%浓缩乳清蛋白（whey protein concentrate，WPC）基础上，再分别添加6% MCS、CS、MBS和SPS 4 种淀粉，研究其对CG鱼糜凝胶特性、色泽、持水性、动态流变学性质和水分迁移变化规律等品质特性的影响，以期为开拓新的鱼糜制品原料来源提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

CG，体质量1.5～1.6 kg，体长40～42 cm，天津市德仁农业发展有限公司养殖，红旗农贸综合水产批发市场销售。

TGase（活力100 U/g） 江苏一鸣生物股份有限公司;食盐、白糖 天津市红旗农贸市场;复合磷酸盐、山梨糖醇 江阴连盛化工有限公司;聚酰胺肠衣 天津市汇润泽塑料包装制品有限公司;CaCl2（食品级） 天津市光复科技发展有限公司;WPC 丹麦Arla公司;

MCS、CS 河南万邦实业有限公司;MBS、SPS 新乡良润全谷物食品有限公司。

1.2 仪器与设备

CM-14斩拌机 西班牙美卡公司;CM-5色差仪 日本Konica Minolta公司;TA-XT Plus物性测定仪 英国Stable Micro System公司;PQ-001核磁共振分析仪

上海纽迈电子科技有限公司;IMS-50制冰机 河南兄弟仪器设备有限公司;BZZT-IV-90蒸煮桶、BJRJ-82绞肉机   浙江嘉兴艾博实业有限公司;SDX-1全自动风冷速冻箱   天津市特斯达食品机械科技有限公司;CLC-B2V-M/CLC 111-TV恒温恒湿培养箱 艾力特国际贸易有限公司;LLJ-A10T1搅拌机 广东小熊电器有限公司;Physica MCR 301流变仪 奥地利Anton Paar公司。

1.3 方法

1.3.1 CG鱼糜的制备

从市场购买鲜活CG，于30 min内运输到加工厂，立即放入冰水（4～6 ℃）中降温10～15 min，敲击头部致晕，去鱼头、鱼皮、内脏及腹部黑膜，从脊骨斜向下切割得到鱼肉块，将鱼肉块立即放入碎冰中降溫，不经过传统冷冻鱼糜生产的漂洗、脱水、精滤等工艺过程，待鱼肉块温度降至10 ℃以下，从碎冰中取出，用干净纱布擦去表面水分，平铺在不锈钢盘中，放入全自动风冷速冻箱（-35 ℃）预冻30～50 min，至手感略硬（中心温度约-3 ℃）时，取出放入绞肉机中绞碎（筛板8 mm），再放入斩拌机中，加入冷冻防护剂（0.25%复合磷酸盐、0.04%山梨糖醇、5%蔗糖）高速斩拌3～5 min至鱼糜细腻有光泽，即为CG鱼糜。将其分装到真空包装袋中（500 g/袋），置于速冻箱中速冻2 h，将得到的CG冷冻鱼糜放入-18 ℃冷库中贮藏备用，冷冻时间30 d之内完成实验。

1.3.2 实验设计方案

实验分5 组，空白对照组（CK组）只在CG冷冻鱼糜中加入2.2%（以CG鱼糜质量计，下同）食盐、0.4% TGase、20 mmol/kg CaCl2、0.2% WPC和12.68%冰水，其余4 组在CK组基础上再分别加入6% MCS、CS、MBS、SPS。

1.3.3 CG鱼糜凝胶的制备

取出CG冷冻鱼糜，在0～4 ℃冷藏条件下缓慢解冻成半解冻状态，切成小块，于斩拌机中空擂1 min后，加入2.2%食盐盐擂3 min，再加入0.4% TGase、20 mmol/kg CaCl2和0.2% WPC，并按照实验设计方案加入不同种类的淀粉继续斩拌4 min，期间加入12.68%冰水保持肉馅终温度低于12 ℃，水分含量控制在75%左右。然后，将斩拌好的馅料用手摇灌肠机灌入塑料肠衣（直径3.5 cm），排气打扣，采用两段式加热方式[15]，40 ℃加热1 h后直接置于90 ℃加热30 min制成CG鱼糜凝胶，在冰水中快速冷却后，放入0～4 ℃冷藏库中冷藏。于冷藏3 d内完成持水性、白度、低场核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）、动态流变学特性等指标测定。在测定各项指标时，样品从0～4 ℃冷藏库取出后，需在室温下平衡2 h以上再测定;对于凝胶强度指标，将样品于20 ℃恒温恒湿培养箱中放置12 h后测定。

1.3.4 指标测定

1.3.4.1 凝胶特性测定

将样品切成高25 mm的圆柱体，使用物性测定仪P/5S球形探头，设置测前速率1.00 mm/s、测中速率

1.10 mm/s、测后速率10.00 mm/s，位移15 mm，触发力10 g。测试结果选择凝胶曲线上第1个峰所在位置的破断力（g），对应的距离为破断距离（mm），其中破断力反映鱼糜凝胶的硬度，破断距离反映鱼糜凝胶的弹性，二者乘积即为凝胶强度（g·mm）。每个处理组包含10 个平行试样，结果取平均值。

1.3.4.2 持水性测定

将样品切成厚约3 mm的薄片，称取样品质量，记为m1（g）;用滤纸包住样品放入10 mL离心管中，在15 ℃、2 000×g条件下离心10 min，离心结束后立即取下滤纸，测定离心后样品质量，记为m2（g），每个处理组平行测定3 次。持水性按式（1）计算。

（1）

1.3.4.3 白度测定

将样品用家用绞肉机绞碎，采用色差仪测定样品的亮度值（L*）、红度值（a*，a*为正表示样品偏红，a*为负表示样品偏绿）和黄度值（b*，b*为正表示样品偏黄，b*为负表示样品偏蓝），测定前用标准白板对色差仪进行校正。每个处理组包含3 个平行试样，结果取平均值。白度按式（2）计算。

（2）

1.3.4.4 水分迁移情况测定

参照Pan Teng等[16]的方法稍作修改，使用核磁共振成像仪测定。先放入油样，进行单次采样，再将样品放入直径15 mm核磁管底部，放入分析仪中。采用CPMG序列进行测定。测试参数为：质子共振频率22 MHz，90°脉宽15.00 μs，重复采样等待时间4 000 ms，回波时间0.3 ms，回波个数2 000，采样频率200 Hz，累计采样，检测结束后使用仪器自带Multi Exp InvAnalysis软件进行反演得到样品的横向弛豫时间T2波谱图。T2积分面积占总积分面积的百分比用P2表示，代表不同状态水分的相对含量。每个处理组重复测定3 次，结果取平均值。

1.3.4.5 动态流变学特性测定

参照Xue Siwen等[17]的方法，稍作修改。用于测定动态流变学特性指标的样品为加入淀粉擂溃后得到的各组鱼糜馅料。采用直径50 mm平板进行测试，将待测样品均匀涂布于测试平台。测试参数为：采用温度扫描模式，振荡频率0.1 Hz，应变1.0%，平行板间距1 mm，升温扫描范围20～100 ℃，升温速率2.0 ℃/min，测定升温过程中储能模量（G）和损耗模量（G）的变化。每个处理组做3 个平行样，结果取平均值。

2.5 不同淀粉种类对CG鱼糜凝胶动态流变学特性的影响

动态流变特性是指在振动或搅拌应力作用下淀粉呈现的黏弹性行为，G表示物料在形变过程中储存的能量，反映物料形变后恢复原状的能力，也称为弹性模量，一般G越大，淀粉的恢复能力越强，其鱼糜制品的弹性越强;G表示在形变过程中，物料为了抵抗黏性阻力而损失的能量，是不可恢复的，反映物料抵抗流动的能力，也称为黏性模量，一般G越大，淀粉糊抵抗流动的能力越强[33]。

由图4可知，在相同测定条件下，添加4 种淀粉CG鱼糜凝胶的G和G与CK组变化趋势基本一致，4 种淀粉对CG鱼糜凝胶G和G的影响顺序依次为：MCS>CS>MBS>SPS，并且添加4 种淀粉CG鱼糜凝胶的G均远远大于G，表现为一种典型的弱凝胶流变学特征，说明淀粉在糊化和胶凝过程中弹性特征高于黏性特征，体系表现出类似于固体的特征[34]。在20～100 ℃的升温过程中，CG鱼糜凝胶G均经历了3 个阶段的变化：在31～49 ℃，添加4 种淀粉CG鱼糜凝胶的G均有小幅度增加，G均迅速升高，这可能是由于在氢键作用下，蛋白質分子间发生交联，形成较弱的凝胶网络结构[23]，CK、MCS、MBS和SPS组G和G均在45.9 ℃达到最大值，CS组在48.3 ℃达到最大值，其中MCS组的G和G均为组内最大值，MBS组均为组内最小值;在49～54 ℃，CG鱼糜凝胶G和G均出现下降趋势，说明此阶段内源蛋白水解酶活性较高，肌原纤维蛋白发生降解，已形成的蛋白凝胶网络结构遭到破坏，导致G下降[35]，而添加4 种淀粉的CG鱼糜相较于CK组下降幅度明显减小，其原因可能是淀粉颗粒在CG鱼糜的网络结构中起到填充和支撑作用，抑制了鱼糜中肌动球蛋白的降解，从而延缓CG鱼糜的凝胶劣化[36]，其中添加MCS的CG鱼糜G和G下降幅度最小;在54～96 ℃，CG鱼糜凝胶G随着温度的上升而大幅增加，这主要是由于肌球蛋白重链和肌动球蛋白的变性使其形成不可逆的鱼糜凝胶网络结构[37]，从而提高了G，随后，G趋于平缓，高温条件下氢键被破坏，固定的凝胶网络结构变得更加有序且不透明，在此升温区间内，CG鱼糜凝胶G均呈曲折上升趋势，添加4 种淀粉的CG鱼糜凝胶G较CK组上升幅度大，这是由于淀粉本身具有一定的黏弹性，研究表明，5% CS的G最大，SPS的G较木薯淀粉高[34]，并且淀粉颗粒吸水后体积增大，填充在CG鱼糜凝胶网络中，膨胀的淀粉颗粒对凝胶基质产生一定挤压，从而使CG鱼糜凝胶的G和G增大[13]。但是本研究添加的MCS是变性淀粉，其黏弹性较原淀粉高，所以添加MCS的CG鱼糜G增幅最大，其G和G均为组间最大值，说明在CG鱼糜中添加MCS能锁住更多水分，提高CG鱼糜凝胶的P21，但与CG鱼糜凝胶强度的测定结果不一致，这可能是由于流变学特性和凝胶特性反映鱼糜的不同性质[38]。

3 讨 论

淀粉的种类及来源对CG鱼糜的凝胶特性、持水性、白度、横向弛豫时间T2、G和G均有不同程度的影响。在相同添加比例（6%）下，MCS、CS、MBS、SPS 4 种淀粉均可增加CG鱼糜凝胶的破断力，并且淀粉颗粒吸水膨胀后，起到填充CG鱼糜凝胶网络结构的作用，使CG鱼糜凝胶的T22向弛豫时间缩短的方向移动，从而增加了CG鱼糜凝胶的持水性，膨胀后的淀粉还能挤压CG鱼糜中的凝胶基质，进一步增大CG鱼糜凝胶的黏弹性（G和G）。淀粉中直链淀粉含量越多，淀粉糊凝胶化越明显，形成的淀粉凝胶强度越大[34]，因此在CG鱼糜中添加MBS会显著增加CG鱼糜凝胶的凝胶强度，使其破断力为组内最大，但是其破断距离较CK组则显著降低（P<0.05），使CG鱼糜中的不易流动水转化为自由水，从而导致CG鱼糜凝胶变硬、变脆;而添加MCS能促进CG鱼糜中的淀粉、水和蛋白形成更加紧密的淀粉-蛋白-水复合型网状结构，吸收CG鱼糜凝胶中更多的不易流动水，使CG鱼糜凝胶T22向弛豫时间缩短的方向迁移，更多的结合水增加了CG鱼糜凝胶的持水性，提高了CG鱼糜制品的黏弹性。

4 结 论

在相同添加量（6%）下，MCS、CS、MBS和SPS 4 种淀粉均能有效增加CG鱼糜的凝胶特性，其中添加MCS能充分吸收CG鱼糜凝胶中的水分，形成更多的结合水，提高其持水性，动态流变特性测定结果也表明，MCS组CG鱼糜的G和G为组间最大值，因此在CG鱼糜中添加6% MCS能有效增强CG鱼糜凝胶特性。这一研究结果可作为后续实验的基础，为开发新的鱼糜制品原料提供数据支撑。

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收稿日期：2020-01-31

基金项目：天津市水产产业技术体系创新团队项目（ITTFRS2017020）;

天津市科委科技计划项目（17PTSYJC00140;17ZXYENC00080）

第一作者简介：鲍佳彤（1996—）（ORCID： 0000-0002-7374-2633），女，硕士研究生，研究方向为水产品加工品质与安全。

E-mail： 2454919080@qq.com

通信作者简介：马俪珍（1963—）（ORCID： 0000-0003-2744-7171），女，教授，博士，研究方向为水产品加工原理与技术。

E-mail： Malizhen-6329@163.com