鱼糜制品凝胶特性影响因素的研究进展

韦芳，窦容容，孙纪录，桑亚新，亢春雨*，赵春青

（1.河北农业大学食品科技学院，河北保定 071000；2.保定开放大学，河北保定 071001）

鱼糜是一种新型的水产调理食品原料，鱼糜经斩拌、调理、擂溃、加热成型等一系列加工工艺，形成具有三维网络结构的弹性凝胶产品，即鱼糜制品。鱼糜制品因其产品类型多样、口味丰富、耐储藏等特性，深受消费者喜爱，是一种极具发展前景的水产制品。

近年来，部分发达国家已形成鱼糜全产业链加工，鱼糜产业得到快速发展。例如日本的鱼糜产业已占据全球鱼糜生产和消费总量的50%以上，其在鱼糜生产的每个环节都有严格的技术标准、产品标准，做到了标准化生产，鱼糜加工得到技术保障。我国鱼糜产品的占比远低于发达国家，加工技术尚处于初级加工阶段，鱼糜加工企业规模小。与发达国家相比，无论是鱼糜加工技术还是加工产能都存在巨大差距。但是近年来随着国内外市场需求不断扩大，鱼糜产业发展迅速，已成为我国水产品精深加工的重要分支，是推动水产品持续健康发展的重要组成部分。随着全球市场对高品质鱼糜产品需求的日益增大，同时伴随着我国水产加工业由“初级加工”向“精深加工”的转型升级加速，我国鱼糜加工业势必会迎来巨大的成长空间。

鱼糜制品的凝胶特性直接影响其制品的组织性、保水性及黏结性等品质性能。因此，鱼糜制品的凝胶特性是衡量其品质的重要指标。鱼糜凝胶的形成过程如图1所示，主要包含凝胶化和蛋白水解两种作用，且两者在凝胶形成过程中是相互竞争的[1]。研究发现，海水鱼比淡水鱼更易形成凝胶且不易劣化[2]，所以目前鱼糜制品的生产原料多以海水鱼为主，而淡水鱼糜因其凝胶强度较低，交联度差，结构发散，致使淡水鱼糜制品的稳定性较差，不易聚集成型，因此如何增强淡水鱼糜制品的凝胶强度是淡水鱼糜加工业的技术焦点，已引起国内外学者的广泛关注。

图1 鱼糜形成凝胶的过程Fig.1 Gelation process of surimi products

本文综述了近年来国内外关于影响鱼糜凝胶性能的研究现状，重点对影响鱼糜凝胶形成的热处理方式、加工工艺以及添加剂种类、作用机制等进行综合阐述，旨在为鱼糜凝胶特性研究以及鱼糜加工技术升级提供理论参考。

1 热处理对鱼糜制品凝胶特性的影响

热处理是鱼糜制品形成的凝胶重要途径之一，表1 为常见制备鱼糜凝胶的加热方式及其优缺点比较。

表1 常见制备鱼糜凝胶的加热方式比较Table 1 Comparison of common heating methods for preparing surimi gels

如表1所示，传统水浴加热形成的鱼糜凝胶网络结构疏松且不牢固，孔隙较大；蒸汽加热会出现部分组织有断裂的现象，高压熟制则会影响水分状态和蛋白质结构[4]。这几种加热形式都对鱼糜凝胶的持水性影响较大，而持水性是评价鱼糜制品品质的重要参数，所以传统的水浴加热对鱼糜凝胶的负面影响较大。Liu等[9]发现，相较于水浴加热，微波加热速度更快并能降低内源性蛋白酶的活性，显著抑制肌原纤维的水解[10]，有助于形成更致密和更强的鱼糜凝胶框架，但也会存在加热不均匀的问题。Ji 等[6]研究发现，不同鱼种含有不同的内源酶，因此它们适宜的欧姆加热功率不同，不利于鱼糜制品生产过程的连续化。裴志胜等[7]发现，真空处理与常压水浴处理相比，凝胶强度会有一定程度的改善，但此方式所需设备较复杂，成本较高。Cao等[11]将微波加热和水浴加热二者联用，发现既能克服水浴加热不均匀的缺点，又能缩短微波处理的时间，还可以提高鱼糜的凝胶弹性、组织硬度，使鱼糜制品更加耐咀嚼且香味更丰富。相较而言，目前在各种热处理方式中微波水浴加热效果较好，但其作用机制及工艺条件尚未明晰，还需更深入研究。

2 加工工艺对鱼糜制品凝胶特性的影响

肌球蛋白在鱼糜制品的凝胶形成过程中起着至关重要的作用，加工工艺则会影响其含量和结构，如表2所示。

表2 加工工艺对鱼糜蛋白的影响Table 2 Effect of processing technology on surimi protein

2.1 漂洗

漂洗是鱼糜制品生产的重要步骤之一，与水洗相比，盐溶液漂洗鱼糜的凝胶效果更好。Yang 等[18]发现，与单一组分的盐溶液相比，用复合盐溶液漂洗的鱼糜能获得高品质凝胶制品。朱琳等[19]发现，弱碱性和含有高价金属离子（如Ca2+）漂洗液的效果较好，而过酸过碱则不利于鱼糜凝胶的形成。Liu 等[20]证实，适宜浓度的臭氧水漂洗可以形成亲水性更好，微观结构更均匀、孔径更小的凝胶网络，浓度过高则会破坏鱼糜蛋白的固有结构和稳定性，使凝胶颜色变黄，持水性下降。宋洁等[14]发现，臭氧处理时间会影响鱼糜制品的品质，即时间过长会引起部分蛋白质变性，影响肌原纤维蛋白的乳化力和黏着力，时间过短则会使盐溶性蛋白无法充分溶出。

2.2 斩拌

斩拌是鱼糜制品凝胶化的主要工艺之一。陈雅平等[21]证实，斩拌条件（如斩拌的起始温度、时间等）会影响鱼糜凝胶强度。其中斩拌时间对鱼糜凝胶的白度和持水性影响较为显著，进而影响鱼糜制品的品质。然而目前鱼糜蛋白在斩拌过程中的变化尚不明确，还需要进一步的研究来确定鱼糜的斩拌条件。

2.3 超声波

超声可以诱导肌原纤维蛋白展开并促进疏水相互作用，能增强鱼糜的凝胶强度。Chen 等[22]发现，小于100 kHz 的超声辅助解冻可减少蛋白质变性，能更好地保留三维网络结构。超声波辅助预热与水浴加热相结合已被证实是改善低盐鱼糜凝胶性能和微观结构的有效方法。姜昕等[23]发现，超声时间和功率都会影响鱼糜制品的凝胶强度。超声波和没食子酸共同作用可显著改善鱼糜的凝胶特性[24]。叶月华等[25]研究发现，微波-超声波联用可以改善低盐罗非鱼糜凝胶强度、持水性等。然而外在和内在因素都可能影响超声波的作用效果，因此还需更深入地研究超声波鱼糜中物质的相互作用。

2.4 超高压

超高压通过二硫键、氢键等影响肌原蛋白的理化性质和二级结构，进而影响鱼糜的凝胶强度。Guo 等[17]发现，超高压和低浓度的盐溶液（MgCl2或NaCl）结合也可以使低盐鱼糜制品的凝胶强度、保水性、硬度等达到最优值，凝胶的结构也更加平整致密。然而，高压处理对鱼糜蛋白理化性质的影响尚不明晰，还有待进一步研究。

3 添加剂对鱼糜制品凝胶特性的影响

表3 为部分添加剂（多糖、非肌肉蛋白等）对鱼糜凝胶性能影响的研究。

表3 部分添加剂对鱼糜凝胶强度的影响Table 3 Effects of additives on the gel strength of surimi

续表3 部分添加剂对鱼糜凝胶强度的影响Continue table 3 Effects of additives on the gel strength of surimi

3.1 多糖

多糖的分子结构中含有很多亲水基团，可作为亲水性填料增强鱼糜凝胶的持水性和稳定性。鱼糜制品的凝胶化特征会受到多糖类型的影响，其作用机理如图2所示。

图2 多糖-鱼糜作用机理Fig.2 Interactions between polysaccharides and surimi gel

鱼糜中的肌原纤维蛋白是鱼糜形成凝胶的主要蛋白质（如图2A所示），经热诱导会发生凝胶化和蛋白质聚集，形成鱼糜凝胶（如图2B所示）。

3.1.1 膳食纤维

膳食纤维具有很好的持水、黏性等性能，将其加入鱼糜中可能会促进蛋白质-水-纤维以及蛋白质-纤维的交联。不溶性的膳食纤维减少了相互连接的水的形成，使凝胶网络具有更高的完整性和致密性，但它与凝胶网络之间存在空隙[47]（如图2C所示），这会影响鱼糜凝胶的紧凑性和持水性；水溶性的膳食纤维具有更高的黏度、凝胶化、乳化和更强的水合作用能力，与蛋白网络没有空隙（如图2D所示），但它的加入可能会导致凝胶僵硬和弹性丧失。未来可以将研究重点放在如何降低不溶性膳食纤维带来的负面影响方面，以替代盐和脂肪来制备低盐、低脂的鱼糜制品，满足消费者对健康食品的追求。许多不溶性膳食纤维是从一些加工废料中获得的，既可以增加这些加工副产物的综合利用率，又可减轻因废物倾倒造成的环境问题。

3.1.2 可食亲水胶体类物质

可食亲水胶体改善鱼糜凝胶的本质是物理作用，例如鱼糜凝胶过程主要是大分子间的聚集，形成连接区，而亲水胶体会诱导鱼糜中蛋白质的交联，从而提供凝胶的基本三维网络结构（如图2E所示）。研究发现，胶体悬浮液改善鱼糜凝胶的效果优于粉末[48]。有的胶体（如瓜尔胶）会以填充剂的形式穿插在鱼糜制品中的蛋白质分子间，从而阻碍凝胶的形成，进而降低鱼糜的凝胶强度。部分胶体复配制得的鱼糜凝胶的品质比单一胶体的好，但也有例外，例如可得然胶和魔芋胶复配不利于鱼糜形成凝胶[49]。亲水胶体和非胶凝亲水胶体之间的协同作用可能会使鱼糜获得更高品质的凝胶。于楠楠等[50]发现，氯化钙和可得然胶协同作用可进一步提高鱼糜的硬度、凝胶强度、白度和储能模量。Mi 等[51]发现，明胶能促进淀粉在鱼糜网络的分散，使凝胶网络变得紧实且均匀，改善鱼糜制品的质地、外观，且效果比单一的淀粉或亲水胶体好。但亲水胶体在鱼糜制品的凝胶形成中所发挥的作用会受外界条件的限制，例如瓜尔胶对温度要求较严格，温度过高会造成降解，从而失去作用。鱼糜制品一般是冷冻保存，而利用亲水胶体制备的鱼糜凝胶易脱水。因此，深入了解亲水胶体和非亲水胶体的凝胶化机理及其凝胶化性能有利于它们在鱼糜产业中的实践应用。

3.1.3 淀粉类物质

淀粉是除亲水胶体之外的另一种常用的食品添加剂。在加热过程中，淀粉吸水膨胀后发生糊化作用，糊化后的淀粉颗粒作为非活性填料填充到凝胶网络中，导致凝胶基质所受的压力增大，同时也增加离子键和疏水相互作用，减少氢键的形成，使鱼糜制品的凝胶性状有所改善（如图2F所示）。淀粉-鱼糜凝胶品质的变化与淀粉颗粒大小的吸水能力和凝胶温度有关，添加小颗粒的淀粉可以减少冷冻和解冻后鱼糜制品的品质变化。Wu 等[52]发现，淀粉酯化对鱼糜凝胶的影响比交联酯化效果好，但与天然淀粉相比，两种处理均可提高鱼糜凝胶性能。虽然淀粉可改善鱼糜的凝胶强度，但也会存在部分淀粉遇热易老化现象，不利于鱼糜制品的冻藏；随着添加量的增多，会出现鱼糜制品有粉面口感等问题，从而使其感官品质降低。Mi等[53]将高直链玉米淀粉和脂肪酸复合并加入金线鱼糜中，可显著提高鱼糜凝胶的破断力和脂肪酸含量，使鱼糜制品获得很好的感官特性。综合考虑生产成本、口感等问题，将淀粉和其他物质共同作用可能对鱼糜制品的品质影响较小。

3.2 非肌肉蛋白

用于改善鱼糜凝胶强度的非肌肉蛋白主要分为蛋白质类和酶类。Omura 等[39]发现，豌豆蛋白分离物可提高鱼糜凝胶网络的稳定性，且比仅用鱼糜制成的凝胶产品更健康。然而非肉类蛋白可能会导致鱼糜凝胶分层，不利于鱼糜制品的加工。虽然酶类能改善凝胶强度，不影响凝胶白度，但它的活性会受pH 值、温度、离子强度等因素的影响，使其在实际生产应用中受到很大的限制。目前相关的研究主要集中于TG 酶，较为单一。Fang 等[54]发现，TG 酶诱导蛋白交联不会影响鱼糜的消化和吸收，然而目前TG 酶诱导的交联与食品营养成分的相关性分析还不明确，有待更深入研究。未来可以深入研究非肌肉蛋白的复杂结构，筛选出特定的、受工艺条件影响较小的反应基团，研制针对性强、安全性高的蛋白质类凝胶增强剂。

3.3 多酚类物质

多酚能与鱼糜中的肌原纤维蛋白发生共价交联，以表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）为例，其作用机制如图3所示，即EGCG 易被氧化或自动氧化成邻醌或半醌，然后与蛋白质中的赖氨酸或半胱氨酸残基发生共价相互作用，从而导致胶凝性能增强，但这会影响鱼糜制品的色泽。

图3 EGCG 自动氧化与鱼糜中蛋白质结合的机制Fig.3 Mechanism of EGCG autooxidation and protein binding in surimi

部分多酚则不利于凝胶的形成，因为它能阻断肌原纤维蛋白上的硫醇基团，从而降低二硫键的形成，导致持水能力降低，凝胶强度减弱，如迷迭香酸。Zhou等[55]用茶多酚将蛋清改性，发现加入改性蛋清后比单一使用蛋清形成的凝胶网络结构大且稳定，但白度略有下降。宋春勇等[56]发现，白藜芦醇乳化后的红花籽油可在凝胶基质中均匀分布，从而促进凝胶形成的同时，还可以提高凝胶的持水性和白度，改善凝胶的氧化稳定性。由此可见，将多酚类物质与其他物质协同作用能更好地改善鱼糜制品的凝胶品质。

4 总结与展望

本文总结了鱼糜凝胶的国内外相关研究进展，主要阐述热处理方式、加工工艺和添加剂对鱼糜凝胶品质的影响。我国鱼糜加工企业大多属于中小型企业，因此在研究增强鱼糜凝胶性能的同时，也要考虑到鱼糜制品加工中的成本、安全性及操作性等问题。此外，也需要将添加剂和鱼糜制品的食味品质、营养品质、食品安全、加工特性等因素综合考虑，有机结合，以生产出更适合大众口味的鱼糜制品。

虽然国内外在改善鱼糜凝胶性能方面的研究已经取得颇多成果，但仍然有许多问题尚需进一步深入探究。目前，热处理引起的蛋白质水解对鱼糜凝胶劣化的影响尚不清楚，还需更进一步研究以选择合适的加热方式或蛋白酶抑制剂；非热处理对时间、浓度、功率等所需的加工条件较为严苛，不利于鱼糜制品的工业化生产，同时非热处理也会影响鱼糜凝胶的持水力，目前蛋白质凝胶的保水机制尚不明确，还有待进一步阐释；不同种类的添加剂对于不同鱼类的凝胶增强关系可能会不同，添加剂-鱼糜种类-鱼糜凝胶特性的彼此关联机制仍需深入研究，从而筛选并研发针对性强、专一性好、安全高效的鱼糜凝胶改良剂，促进鱼糜产业提质增效、健康发展。