3种鱿鱼鱼糜凝胶品质比较

2023-03-21张奇秀郭全友陈婷婷李孟婕苏雨瞳房思维包海蓉

食品与机械 2023年2期

张奇秀郭全友陈婷婷李孟婕苏雨瞳房思维包海蓉,3,4

(1. 上海海洋大学食品学院，上海 201306；2. 中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090；3. 上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海 201306；4. 农业部水产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室〔上海〕，上海 201306)

鱿鱼为中国海洋渔业的重点捕捞对象，其蛋白含量高，脂肪含量低，富含必需氨基酸及不饱和脂肪酸。鱿鱼加工产业所用原料主要有3类：秘鲁鱿鱼(Dosidicusgigas)、阿根廷鱿鱼(Illexargentinus)和北太平洋鱿鱼(Ommastephesbartrami)。其中，秘鲁鱿鱼水分含量较高、蛋白质及脂肪含量较低，产量高、成本低，但特殊的酸味限制了其加工利用，而被广泛应用于商业及科研中；阿根廷鱿鱼体型较小，在3种鱿鱼中甜菜碱含量最高，鲜度最高，滋味鲜美，但价格较贵；北太平洋红鱿鱼呈味氨基酸组成最多，富含矿物质和多不饱和脂肪酸[1]。

随着水产加工技术的不断发展，鱿鱼制品及其生产工艺渐趋多样化，不再局限于鱿鱼丝、鱿鱼罐头等传统制品，但鱿鱼鱼糜制品市面上较少。目前关于单一种类鱿鱼鱼糜凝胶特性的改良研究较多，不同品种鱿鱼的基本营养成分[2]、特征滋味成分[1]、在冻藏期间的肌原纤维蛋白功能特性[3]比较也有相关研究，但比较不同品种鱼糜凝胶品质的研究多见于淡水鱼种，关于鱿鱼的还未见报道。研究拟以秘鲁鱿鱼、北太平洋鱿鱼、阿根廷鱿鱼为试验原料，比较3种鱿鱼鱼糜凝胶的品质差异，以期为鱿鱼鱼糜制品的原料选择提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

秘鲁鱿鱼、北太平洋鱿鱼、阿根廷鱿鱼：捕捞时间相近，均于-18 ℃冻藏，中国水产舟山海洋渔业有限公司；

氯化钠：分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

尿素：分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；

斩拌机：QSJ-B02R1型，小熊电器有限公司；

电子天平：ATX224型，日本岛津公司；

数显恒温水浴锅：HH-4型，金坛市岸头仪都仪器厂；

流变仪：MCR301型，奥地利安东帕公司；

傅里叶变换红外分光光谱仪：L1050050 Spotlight 400型，珀金埃尔默仪器有限公司；

色彩色差计：CR-400型，日本柯尼卡美能达(中国)仪器有限公司；

质构仪：TA.XT Plus型，英国SMS公司；

高速冷冻离心机：himac CR 21G型，日立工机公司；

低场核磁共振仪：MesoMR23-060H-1型，上海纽迈电子科技有限公司；

pH计：FiveEasy Plus FE28型，梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 鱼糜凝胶制备将-18 ℃冻藏的鱿鱼用流水解冻，去除其他部分，留下胴体，冰水清洗，切块，漂洗3次(第3次冰水中放入质量分数为0.3%的氯化钠溶液)，沥干脱水，斩拌(期间加入质量分数为2.5%的食盐)，控制水分含量为80%，成型灌肠，二段加热(40 ℃ 60 min，90 ℃ 30 min)，冷却，于4 ℃贮藏备用。

1.2.2 pH测定取5 g凝胶，切碎，加入40 mL蒸馏水，均质后静置20 min，过滤得上清液，采用pH计测定。

1.2.3 白度测定将凝胶样品切割成厚度为0.5 cm的薄片，并按式(1)计算白度。

(1)

式中：

W——白度；

L*——亮度；

a*——红度值；

b*——黄度值。

1.2.4 持水性(WHC)测定将凝胶样品切成0.5 cm的薄片，用滤纸包住，4 ℃、3 000 r/min离心10 min，称重，按式(2)计算持水性。

(2)

式中：

W——持水率，%；

m1——鱼糜凝胶离心前的质量，g；

m2——鱼糜凝胶离心后的质量，g。

1.2.5 蒸煮损失测定参考熊泽语等[4]的方法并略作修改。将凝胶样品切成1.5 cm×1 cm×2 cm的长方体，称重，放入大小均等的蒸煮袋后封口(保证不漏气)，90 ℃水浴20 min，擦干表面水分称重，按式(3)计算蒸煮损失。

(3)

式中：

C——蒸煮损失，%；

既往多数学者将MRI检查不用造影剂作为优点介绍，但是随着MRI技术在临床不断深入，临床实践工作者发现MRI平扫并不能显示存在许多病变患者并病变组织与正常组织的对比，而增强MRI扫描就弥补了其不足之处。增强MRI扫描具有该临床诊断率的特点，其采用梯度回波序列进行诊断，可检测出较小病灶和有无淋巴结转移及淋巴结转移的个数。本文对42例结直肠癌患者行增强MRI扫描，结果发现增强MRI扫描对结直肠癌患者发生淋巴结转移的检出个数和诊断准确率明显高于MRI平扫强MRI对结直肠癌患者发生淋巴结转移的诊断准确率。该结果进一步证实了增强MRI扫描技术对结直肠癌患者发生淋巴结转移的诊断准确率。

m3——鱼糜凝胶蒸煮前的质量，g；

m4——鱼糜凝胶蒸煮后的质量，g。

1.2.6 凝胶强度测定参考Buamard等[5]的方法并略作修改。测定前先将样品置于常温下平衡0.5 h以减小误差，然后将其切成2.5 cm高的圆柱体，用质构仪建立或载入测试方法并确认参数是否正确，对物料进行物性测试并处理数据。测试参数：P/5s球形探头，返回速度15 mm/s，返回距离30 mm，压缩比50%，触发力0.05 N。按式(4)计算凝胶强度。

G=F×D，

(4)

式中：

G——凝胶强度，N·cm；

F——破断力，N；

1.2.7 动态流变温度扫描参考Moreno等[6]的方法并略作修改。对鱼糜进行温度扫描，保持水箱温度40 ℃以下。扫描温度范围20～100 ℃，升温速率1.5 ℃/min，测定弹性模量G′的变化曲线。

1.2.8 化学作用力测定参考Gómez-Guillén等[7]的方法。取5份2 g鱼糜凝胶样品，分别加入0.05 mol/L NaCl(SA)、0.6 mol/L NaCl(SB)、0.6 mol/L NaCl+1.5 mol/L尿素(SC)、0.6 mol/L NaCl+8 mol/L尿素(SD)4种溶液各10 mL，均质混匀，4 ℃静置1 h，10 000 r/min离心15 min，取上清液并用双缩脲法测定其蛋白浓度。以SB-SA、SC-SB、SD-SC的蛋白浓度差值分别代表离子键、氢键、疏水相互作用的贡献。

1.2.9 水分分布状态测定参考姜昕等[8]的方法。

1.2.10 鱼糜蛋白质二级结构测定参考Fan等[9]的方法并略作修改。将鱼糜于-80 ℃下预冻4 h，真空冷冻干燥48 h。取适量冻干样品研成粉末，采用傅里叶变换红外光谱仪进行蛋白二级结构测定。测试参数：扫描范围600～4 000 cm-1，扫描次数8次，分辨率4 cm-1。用Peak-Fit 4.12软件处理数据，二阶求导并拟合得到红外图谱，从而计算各二级结构百分比。

1.3 数据处理

采用Origin 2019软件作图，采用SPSS 26.0软件进行显著性差异分析及组间相关性分析(单因素ANOVA检验Duncan模型)。每组3个平行，结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 3种鱿鱼鱼糜凝胶pH

由表1可知，秘鲁鱿鱼和北太平洋鱿鱼鱼糜凝胶pH无显著性差异(P>0.05)，而阿根廷鱿鱼鱼糜凝胶pH偏离等电点较远(P<0.05)，上清液更浑浊，溶出蛋白浓度较大，形成的凝胶网络结构更紧密有序，与其凝胶强度、保水性较好的结果相吻合。3种鱿鱼鱼糜pH值受鲜度影响较大，存在差异的原因也可能与捕捞方式、鱼肉保存条件和时间有关。Cortés-Ruiz等[10]研究表明，鱿鱼蛋白等电点在pH为5～6，随着环境pH的增大，偏离等电点，蛋白表面的负电荷也增加，并与水分子上的氢键结合，使更多水分被锁入凝胶网络结构中；同时蛋白分子之间的斥力增大使其溶解性提高，增强鱼糜凝胶形成能力。

表1 3种鱿鱼鱼糜凝胶pH比较†

2.2 3种鱿鱼鱼糜凝胶白度

由图1可知，秘鲁鱿鱼鱼糜凝胶白度显著大于其余两种(P<0.05)，而北太平洋和阿根廷鱿鱼鱼糜凝胶白度无显著差异，可能是凝胶网络结构变化导致白度值的改变能显著影响蛋白凝胶，却对鱼糜制品的影响程度较小，因此鱼糜白度的差异不甚明显[11]。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)

2.3 3种鱿鱼鱼糜凝胶持水性和蒸煮损失

持水性是评价鱼糜制品中蛋白质与水结合能力强弱的指标，结合能力越强，凝胶的三维网络结构也就越致密有序，锁住的水分越多，持水性也越高[12]。由图2(a)可知，阿根廷鱿鱼鱼糜凝胶的持水性略高于秘鲁鱿鱼，而前两者鱼糜凝胶持水性显著高于北太平洋鱿鱼(P<0.05)，表明北太平洋鱿鱼鱼糜中蛋白质与水的结合能力较差，凝胶结构较松散，与后续动态流变性、凝胶强度等指标测定结果相对应。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)

蒸煮损失越小，说明水分流失越少，鱼糜凝胶的保水能力越强[13]。由图2(b)可知，蒸煮损失为北太平洋鱿鱼>秘鲁鱿鱼>阿根廷鱿鱼，试验误差较大可能是蒸煮损失受多种因素影响，除水分流失外，还有热可逆性蛋白凝胶、油脂等物质的参与。

2.4 3种鱿鱼鱼糜凝胶强度

破断力与凝胶硬度相关，破断距离与凝胶弹性、柔韧性相关，两者共同影响凝胶内部三维网络结构的牢固程度。凝胶强度越大，凝胶结构越牢固坚实。由表2可知，3种鱿鱼鱼糜凝胶强度呈显著性差异(P<0.05)，依次为阿根廷鱿鱼>秘鲁鱿鱼>北太平洋鱿鱼，与持水性、流变等指标测定结果相对应。其中，秘鲁鱿鱼的破断力、北太平洋鱿鱼的破断距离显著低于其余两种(P<0.05)，表明秘鲁鱿鱼鱼糜凝胶较柔韧，北太平洋鱿鱼鱼糜凝胶较坚脆，阿根廷鱿鱼鱼糜凝胶内部结构最为致密有序。这可能与原料的蛋白质、脂肪含量有关。研究[14]表明，凝胶强度与蛋白含量呈正向线性关系，脂肪会通过在凝胶中形成大型油滴来减弱鱼糜的成胶能力。鱼糜以胴体肌肉组织为原料制成，3种鱿鱼肌肉组织粗蛋白含量依次为阿根廷鱿鱼>秘鲁鱿鱼>北太平洋鱿鱼，粗脂肪含量则反之[15-17]。而粗蛋白中凝胶形成由肌原纤维蛋白主导，姚慧等[3]研究表明阿根廷鱿鱼胴体肌肉中的肌原纤维蛋白含量显著高于其余两种(P<0.05)。

表2 3种鱿鱼鱼糜凝胶强度比较†

2.5 3种鱿鱼鱼糜动态流变温度扫描比较

由图3可知，3种鱿鱼鱼糜G′趋势一致，均为先降低后升高再降低。随着温度的升高，G′逐渐降低，45 ℃时降至最小值，在此过程中，蛋白分子间由氢键交联形成了较为松散的凝胶网络结构，而后热力作用和鱿鱼内源性组织蛋白水解酶活性增强，使肌原纤维蛋白部分降解，蛋白纤丝体之间流动性提高，凝胶结构变得更加松散，因此G′降低[18]。此后，G′急剧升高，在75 ℃左右达到峰值，疏水相互作用逐渐增强，蛋白质大量聚集，形成致密有序的凝胶三维网络结构。继续升高温度，过高的温度会使部分蛋白质降解变性，破坏凝胶网络结构，导致G′再次降低。北太平洋鱿鱼的G′明显低于其余两种，凝胶回弹能力最差。秘鲁鱿鱼的G′峰值高于其余两种，此时凝胶结构最为致密，然而当温度为90 ℃时(此为制备鱼糜凝胶时的第二段加热温度)，其G′(89.70 kPa)由于急剧下降而低于阿根廷鱿鱼G′(97.67 kPa)，且下降趋势在3种鱿鱼中最为陡峭，以此可以解释二段加热后秘鲁鱿鱼鱼糜凝胶强度小于阿根廷鱿鱼的原因。

图3 3种鱿鱼鱼糜储能模量G′比较Figure 3 Comparison of storage modulus G′ of three kinds of squid surimi

2.6 3种鱿鱼鱼糜凝胶化学作用力

在鱼糜成胶过程中，凝胶网络结构的稳定性与蛋白分子间的化学作用力紧密相连。其中，离子键影响蛋白分子间的相互作用；氢键主要维持蛋白质二级结构，在低温凝胶化过程中形成简易松散的网络结构；二段加热时，部分氢键受热被破坏，疏水相互作用逐渐增强并作用于蛋白质折叠，在维持凝胶稳定中占主导作用[19]。由图4可知，秘鲁和北太平洋鱿鱼鱼糜凝胶的离子键无显著差异，对蛋白质二级结构起到重要影响的氢键和疏水相互作用则是秘鲁鱿鱼显著高于北太平洋鱿鱼(P<0.05)。阿根廷鱿鱼的离子键、氢键、疏水相互作用显著高于其余两种(P<0.05)。这与其宏观上的凝胶强度、持水性等结果相符。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)

2.7 3种鱿鱼鱼糜凝胶水分分布状态及横向弛豫时间

低场核磁共振仪测定样品后，横向弛豫时间T2图谱出现3～4个峰，反映了鱿鱼鱼糜凝胶中不同水分的分布状态。横向弛豫时间峰面积占比可代表3种水分在鱼糜凝胶中的相对含量；峰面积越大，相对含量越高。程天赋等[20]研究发现，肉样中结合水与不易流动水含量的增加在一定程度上可以提高肉样持水能力，自由水则使之降低。由表3、表4可知，3种鱿鱼的T23、P23之间差异较小，说明其自由水稳定性及相对含量相近；P22无显著差异，说明其不易流动水的相对含量趋同，T22呈显著性差异(P<0.05)，依次为秘鲁鱿鱼>北太平洋鱿鱼>阿根廷鱿鱼，说明阿根廷鱿鱼鱼糜凝胶内部不易流动水结合程度最为紧密[21]；结合水方面，阿根廷鱿鱼的结合水含量显著高于其余两种(P<0.05)，后两者之间无显著差异，与持水性结果相一致。

表3 3种鱿鱼鱼糜凝胶横向弛豫时间T2比较†

表4 3种鱿鱼鱼糜凝胶水分迁移谱图波峰面积百分比P2比较†

2.8 3种鱿鱼鱼糜蛋白质二级结构

用傅里叶变换红外光谱观察酰胺I谱带(1 600～1 700 cm-1)中不同波段，可根据峰面积计算出蛋白质二级结构占比，其中二级结构共包括4种：α-螺旋(1 650～1 660 cm-1)、β-折叠(1 600～1 640 cm-1)、无规则卷曲(1 640～1 650 cm-1)和β-转角(1 660～1 700 cm-1)[22]。由图5可知，从总体上看，3种鱿鱼鱼糜蛋白二级结构含量占比由大到小依次均为无规则卷曲、β-折叠、α-螺旋、β-转角。与另两种鱿鱼鱼糜蛋白相比，秘鲁鱿鱼鱼糜蛋白β-折叠占比较大，无规则卷曲占比较小，其余结构无显著差异。北太平洋和阿根廷鱿鱼鱼糜之间各蛋白结构含量亦无显著差异。