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摘 要： 摘 要: 為獲得耐高溫殺菌的高品質海水魚丸，本文以海水雜魚糜為原料，確定制作海水魚丸最佳工藝參數后，以白度、持水性、彈性、硬度、凝膠強度、熱穩定性及微觀結構為指標，研究添加卡拉膠、轉谷氨酰胺酶( TG 酶) 或兩者復配對高溫殺菌后魚丸品質保持的影響。結果發現:
摘 要: 為獲得耐高溫殺菌的高品質海水魚丸，本文以海水雜魚糜為原料，確定制作海水魚丸最佳工藝參數后，以白度、持水性、彈性、硬度、凝膠強度、熱穩定性及微觀結構為指標，研究添加卡拉膠、轉谷氨酰胺酶( TG 酶) 或兩者復配對高溫殺菌后魚丸品質保持的影響。結果發現: 以海水雜魚糜質量為基數，淀粉添加 15% ，大豆蛋白添加 4% ，食鹽添加 1% ，姜粉添加 1% ，料酒添加 3% ，水添加 40% ，蔥末添加 3% 時海水魚丸具有較好的感官品質。外源添加劑的加入可顯著改善高溫殺菌后海水魚丸的彈性、凝膠強度、硬度及熱穩定性( P < 0.05) ，但對白度改善效果不顯著( P > 0.05) ，其中卡拉膠∶ TG 酶為3∶ 7時，海水魚丸的持水性為 80.73% ± 0.78% ，硬度為( 470.96 ± 15.09) g，能夠有效減少魚糜凝膠網狀結構的空間間隙，具有較好的熱穩定性，與單獨添加卡拉膠或 TG 酶相比，兩者復配后能夠有效改善高溫殺菌后海水魚丸的食用品質。
關鍵詞: 海水雜魚糜，魚丸，卡拉膠，轉谷氨酰胺酶，高溫殺菌，品質保持
醇的含量低，容易消化[1]。其入口鮮香、口感彈嫩，深受消費者的喜愛，是一種發展前景良好的現代水產加工食品。魚丸是我國常見的魚糜制品之一，用于魚丸生產的原料最初為狹鱈，其在海上直接加工成冷凍魚糜，現在多為草魚、墨魚、鰱魚等海洋捕撈的副產品[2]。
闕斐等[3]以草魚魚糜和內酯豆腐為原料，進行單因素和正交試驗，以感官評分和凝膠強度為指標，研制出內酯豆腐魚丸，結果表明，魚丸制作的最優配方是糖 3% 、馬鈴薯淀粉 7% 、食鹽 3% 、內酯豆腐 20% 、黑胡椒粉 0.8% 、魚糜 50% 和水 10% 。陳躍文等[4]探究食鹽添加量和鹽擂時間對墨魚魚丸綜合品質的影響，結果發現，食鹽添加量為 3% 、鹽擂時間 10 ～ 15 min 時，墨魚魚丸凝膠特性最好，保水性、白度值、質構特性及口感滋味也較優。目前，我國海水魚類加工產量逐年遞增，在加工過程中產生大量低值漁業副產物，將其制成雜魚糜可有效提高經濟價值。然而，目前對于以海水雜魚糜為原料的魚糜制品的品質研究還鮮有報道。
在生產過程中通常采用高溫殺菌的方式來獲得保質期較長的魚丸產品。高溫處理會影響水和蛋白質之間的相互作用，蛋白質因共價結合發生聚集，導致凝膠網狀結構的空隙變大，纖維骨架細化，凝膠強度下降，魚糜凝膠遭到嚴重破壞，從而降低魚丸食用品質[5]。因此改善高溫殺菌后魚糜制品品質是保證產品質量的關鍵。在魚丸加工過程中，通常加入可食用的外源添加劑以提高魚丸品質，其中卡拉膠和轉谷氨酰胺酶( TG 酶) 是重要的外源添加劑，加入魚丸后能夠保護凝膠結構或提高耐熱性。卡拉膠是帶負電荷的多糖，不僅自身能交聯形成凝膠，還能與魚糜蛋白相互作用形成魚糜蛋白-親水膠體凝膠，并與帶負電荷的魚糜蛋白的羧基形成魚糜蛋白-卡拉膠凝膠，從而提高魚糜的凝膠強度[6]。TG 酶是一種轉移酶，它能夠促使酰基發生轉移反應，催化蛋白質中 L-賴氨酸的 ε-氨基和谷氨酸的 γ-羥酰氨基交聯，從而促進肌球蛋白分子間的交聯，提高魚糜的凝膠強度[7]。Feng 等[8]研究中華絨螯蟹肉的添加量及 TG 酶對鰱魚魚糜凝膠特性的影響，結果發現，隨著蟹肉比例的增加，蛋白質的斷裂力和變形顯著降低，而添加 TG 酶后會進一步改善其混合凝膠的性能。Eom 等[9]研究卡拉膠添加量對低鹽阿拉斯加鱈魚魚糜品質影響，結果表明，含 1% 卡拉膠和 KCl 的魚糜具有較好的凝膠強度，并且卡拉膠的加入能夠進一步增加魚糜凝膠的斷裂力和凝膠強度。因此，通過添加外源添加劑可有效解決高溫殺菌魚丸的凝膠質構特性差及持水性弱等問題，從而可以改善高溫殺菌魚丸的食用品質。
本研究以海水雜魚糜為原料，探究淀粉、大豆蛋白及食鹽添加量對魚丸持水性、凝膠強度、彈性和感官評價的影響，在單因素的基礎上，以感官評價為指標，采用正交實驗優化海水魚丸的最佳配方。高溫殺菌處理雖然能延長魚丸產品的保質期，但也會帶來魚丸食用品質下降的不利影響。為改良高溫殺菌后海水魚丸的品質，本文以白度、持水性、彈性、硬度、凝膠強度為指標，結合海水魚丸的熱穩定性及微觀形貌，研究添加卡拉膠、TG 酶或兩者復配對高溫處理后海水魚丸品質的影響，為魚糜制品的品質提升及工業化生產提供理論基礎。
1 材料與方法
1.1 材料與儀器
新鮮海水雜魚糜 北海日然食品有限公司，-18 ℃凍藏保存; 大豆蛋白粉 河南萬邦有限公司; 轉谷氨酰胺酶( TG 酶) 、卡拉膠 浙江一諾生物科技有限公司; 食鹽、料酒、姜粉、淀粉 市售。
SCCWE 101 萬能蒸烤箱 德國 RATIONAL 公司; TA.XT.PLUS 型 質 構 儀 英 國 SMS 公 司; UltraScan Pro 型測色儀 美國 HunterLab 公司; 反壓高溫 蒸 煮 鍋 廣 州 標 際 包 裝 設 備 有 限 公 司; CF16RXII 高速冷凍離心機 日立 HITACHI 公司; 200 型電子天平 美國 G&G 公司; DSC250 差示掃描微量熱儀 美國 TA 公司; JSM-7800F 掃描電鏡 日本電子株式會社。
1.2 實驗方法
1.2.1 海水魚丸制作工藝流程 魚丸制作參考韓靜文[10]的方法，并略作修改。冷凍海水雜魚糜→解凍→空斬 →加入輔料→均勻攪拌→成型→凝膠化→冷卻→4 ℃ 保存待測
海水魚丸基礎配方: 海水雜魚糜 100 g、姜粉 1 g、料酒 3 g、水 40 g、蔥 3 g。
操作要點: 取冷凍海水魚糜在 4 ℃ 條件下解凍 24 h，將已解凍的魚糜置于斬拌機中空斬 5 min，按實驗設計依次加入淀粉、大豆蛋白、食鹽、姜粉 1% 、料酒 3% 、水 40% 、蔥 3% ( 添加量以魚肉質量為百分比) ，繼續斬拌 15 min，斬拌過程中控制溫度在 10 ℃ 以下。斬拌后，裝模成魚丸狀，采用兩段式加熱法進行凝膠化，即 40 ℃水浴加熱 30 min 后 90 ℃ 水浴加熱 30 min。冷卻至室溫后，放置 4 ℃保存待測。
1.2.2 單因素實驗
1.2.2.1 淀粉添加量對魚丸品質的影響 在魚糜中添加 1% 食鹽，1% 姜粉，3% 料酒，40% 水，3% 蔥末， 4% 大豆蛋白粉，同時分別添加 0% 、5% 、10% 、15% 、 20% 比例的淀粉，測定魚丸持水性、凝膠強度及彈性，同時進行感官評價。
1.2.2.2 大豆蛋白粉添加量對魚丸品質的影響 在魚糜中添加 1% 食鹽，1% 姜粉，3% 料酒，40% 水，3% 蔥花，15% 淀粉，同時分別添加 0% 、2% 、4% 、6% 、 8% 比例的大豆蛋白，測定魚丸持水性、凝膠強度及彈性，同時進行感官評價。
1.2.2.3 食鹽添加量對魚丸品質的影響 在魚糜中添加 1% 姜粉，3% 料酒，40% 水，3% 蔥花，15% 淀粉， 4% 大豆蛋白粉，同時分別添加 0% 、1% 、2% 、3% 、 4% 比例的食鹽，測定魚丸持水性、凝膠強度及彈性，同時進行感官評價。
1.2.3 正交試驗 在單因素實驗的基礎上，選取淀粉、大豆蛋白粉、食鹽添加量為正交試驗因素，進行正交試驗，如表 1 所示。制作出對應的海水魚丸并對其進行感官評分。
1.2.4 外源添加劑對高溫處理后海水魚丸品質的影響 冷凍海水雜魚糜→解凍→空斬→加入輔料、外源添加劑 →均勻攪拌→成型→凝膠化→冷卻→真空包裝→高溫殺菌→ 成品→冷卻→4 ℃ 保存待測，海水魚丸基礎配方及具體操作方法同 1.2.1。將海水魚丸分為四組，分別為添加 0.2% 卡拉膠 ( 卡拉膠組) 、0.4% TG 酶( TG 酶組) 及 0.18% 卡拉膠與 0.42% TG 酶混合物( 卡拉膠∶ TG 酶 = 3∶ 7) ( 卡拉膠 + TG 酶組) ，未加外源添加劑的魚丸為空白組，將各組海水魚丸真空包裝后進行高溫殺菌( 121 ℃， 15 min) ，以白度、持水性、彈性、硬度、凝膠強度為指標，結合海水魚丸的熱穩定性及微觀形貌，以提升高溫殺菌后海水魚丸食用品質為目的，確定最佳外源添加劑。
1.3 指標測定
1.3.1 凝膠強度測定 根據 Zhang 等[11]的方法略作修改。將海水魚丸切成 1 cm × 1 cm × 1 cm 的立方體，利用質構儀進行測定。測試參數如下: 探頭類型 P5 /s，測前速度 2 mm /s，測試速率 1 mm /s，測后速度 10 mm /s，壓縮比 50% 。
1.3.2 質構測定 在 Zhang 等[12]的方法基礎上略作修改。將海水魚丸切成 1 cm × 1 cm × 1 cm 的立方體，利用質構儀在 TPA 模式下進行測定。測試參數如下: 探頭類型 P50，測前速度 2 mm /s，測試速率 1 mm /s，測后速度 1 mm /s，壓縮比 30% 。質構數據選取: 硬度和彈性。
1.3.4 感官評價 選擇 8 位經過專業培訓的實驗人員( 均具有 1 年以上魚糜制品評價經驗的食品科學研究生) ，采用雙盲法對海水魚丸樣品的滋味、氣味、色澤、組織形態以及彈性進行感官評分，感官評分標準見表 2。 1.3.5 白度測定 利用測色儀對樣品進行測定。將海水魚丸切成 1 cm × 1 cm × 1 cm 的立方體，測定海水魚丸的 L* ( 亮度) 、a* ( 紅度) 、b* ( 黃度) ，并計算白度值( W) 。
1.3.6 微觀結構分析 采用掃描電子顯微鏡( SEM) 來觀察樣品的斷面形態。海水魚丸樣品經真空冷凍凍干后，將其切成長和寬均為 5 mm、厚 1 mm 的小塊粘附于樣品臺上，對樣品進行離子濺射噴金處理進而觀察樣品掰斷面的形態。選擇 500 倍放大倍數觀察樣品的微觀結構。
1.3.7 差示掃描量熱( DSC) 分析 稱取 10 mg 研磨后的樣品置于坩堝中，加蓋密封，并以空坩堝作為對照。將坩堝放入 DSC 儀中，掃描起始溫度為 20 ℃，終止溫度為 150 ℃，升溫速率為 10 ℃。
1.4 數據處理
每組實驗均至少做 3 次平行并取平均值，將所得數據采用 SPSS 19.0 軟件進行單因素方差分析 ( ANOVA) 和多重比較( LSD Duncan) ，P < 0.05 具有顯著性差異。
2 結果與分析
2.1 海水魚丸加工工藝單因素實驗
2.1.1 淀粉添加量對海水魚丸品質的影響 魚糜中的蛋白質凝膠呈類似海綿的網絡結構，淀粉的加入能夠促使其形成致密的微孔結構，從而提高魚丸的彈性、凝膠強度等[14]。如圖 1 所示，隨著淀粉添加量的增加，魚 丸 的 持 水 性 和 凝 膠 強 度 呈 上 升 趨 勢 ( P < 0.05) ; 彈性和感官評分隨淀粉添加量的增加均呈先升高后下降的趨勢，并在淀粉添加量為 15% 時達到最大值。淀粉受熱糊化吸收水分形成的凝膠填充在魚糜蛋白網絡中，從而增強了魚丸的彈性、感官評分等[15]。繼續加入淀粉，過量的淀粉會導致淀粉中的支鏈和直鏈交聯程度變得較為劇烈，阻礙部分蛋白質間的伸展，降低魚丸的食用品質[16]。顧音佳等[17]研究發現，過量的淀粉會導致鰱魚魚丸硬度增大，口感較差，從而影響魚丸品質。綜上所述，海水魚丸中淀粉的最適添加量為 15% 。
2.1.2 大豆蛋白添加量對海水魚丸品質的影響 在加熱過程中，大豆蛋白能夠結合脂肪和水，協助魚肉蛋白形成乳化液，促進凝膠網狀結構的形成，使魚糜制品呈均質狀態，提高魚丸彈性、持水性等[18]。如圖 2 所示，當添加 2% 的大豆蛋白時，海水魚丸持水性從 89.11% ± 0.99% 提高至 91.30% ± 0.89% ( P < 0.05) ，而當添加量大于 2% ，持水性不再隨添加量的增大而顯著性增加( P > 0.05) ; 從圖 2 可以看出，魚丸的凝膠強 度 隨 大 豆 蛋 白 添 加 量 的 增 加 而 不 斷 提 高 ( P < 0.05) ; 隨大豆蛋白添加量的增加，魚丸的彈性和感官評分均呈先升高后下降的趨勢，并在大豆蛋白添加量為 4% 時達到最大值。大豆蛋白能夠通過增強魚糜的三維空間網狀結構來提高魚糜持水性、凝膠強度等[19]。然而隨著大豆蛋白添加量的增加，持水性、彈性、感官評分沒有持續增加的原因可能是由于添加大豆蛋白后的魚糜相對于魚糜原料，在凝膠形成過程中肌球重鏈的降解作用并不明顯[20]，并且大豆蛋白還會與魚糜蛋白發生水分競爭[21]，因此大豆蛋白添加量的增加對魚丸食品品質并沒有顯著的提升效果。綜合考慮，海水魚丸中大豆蛋白的最佳添加量為 4% 。姜瞻梅等[22]研究發現，當大豆蛋白添加量為 4% 時，雞肉丸感官特性較佳，口感細膩，彈性好，此時彈性值為 0.978，與本文研究結果相似。
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2.1.3 食鹽添加量對海水魚丸品質的影響 食鹽是影響魚丸凝膠形成和質構的關鍵因素，其能夠將肌原纖維蛋白充分溶出從而形成高彈性的魚糜凝膠[23]。如圖 3 所示，隨著食鹽添加量的增加，魚丸的持水性無顯著性變化( P > 0.05) ; 魚丸的凝膠強度則隨食鹽添加量的增加顯著提高( P < 0.05) 。彈性和感官評分隨食鹽添加量的增加均呈先升高后下降的趨勢，并在食鹽添加量為 2% 時達到最大值，此時彈性和感官評分分別為 0.98 ± 0.01、82.75 ± 4.57，陳曦蕓[24]也發現加入 2% 的食鹽能夠有效改善魚丸的凝膠強度、口感風味等，超過 2% 的添加量時，則會使魚丸彈性下降、口感變差。這可能是由于食鹽的加入有利于鹽溶性蛋白溶出，能夠形成穩定的凝膠體系，使得魚丸具有較好的持水性、凝膠強度等。而過量的食鹽會使分子間的靜電斥力發生較大的變化，蛋白質分子相互靠近直至發生聚集，從而導致魚丸彈性下降，同時過量的食鹽還會使人的味覺器官在感受能力上不容易接受，造成魚丸食感變差[25]。綜上所述，海水魚丸中食鹽的最佳添加量為 2% 。
2.2 正交試驗
選取淀粉、大豆蛋白、食鹽的添加量為試驗因素，采用 L9 ( 34 ) 進行正交試驗，并對試驗結果進行極差分析，由表 3 可知，淀粉、大豆蛋白和食鹽對海水魚丸的感官評分有不同程度的影響，影響因素由主至次分別為: B 大 豆 蛋 白 > C 食 鹽 > A 淀 粉，最 優 組 合 為 A2B2C1，即淀粉 15%、大豆蛋白 4%、食鹽 1% 時，進行驗證實驗得到在此條件下的感官評分為 86.33 ±5.69。
2.3 外源添加劑對高溫殺菌后海水魚丸白度的影響
白度是評價魚糜制品品質的重要指標[10]。如圖 4 所示，未加添加劑時，高溫殺菌處理會使海水魚丸的白度值發生顯著性變化( P < 0.05) ，海水魚丸的白度值從 71.23 ± 0.83 下降至 66.30 ± 1.46，這可能是因為高溫殺菌使魚丸發生蛋白質變性、美拉德反應以及焦糖化相關反應，從而產生褐色使魚丸顏色加深[26]。然而，外源添加劑的添加并沒有提高高溫殺菌后海水魚丸的白度，可能是因為外源添加劑本身的顏色影響了魚丸的白度值[27]，導致對高溫殺菌后海水魚丸的白度沒有改善作用。
2.4 外源添加劑對高溫殺菌后海水魚丸持水性的影響
持水性表示肌肉在一定條件下結合或保持肌肉中水分的能力，同時也能夠反映魚糜制品的感官品質。持水性越高，魚丸內部水分越不易向外滲出，感官品質越好[28]。由圖 5 所示，高溫殺菌前后對照組的海水魚丸持水性無顯著性差異( P > 0.05) 。添加外源添加劑后，未殺菌時所有樣品的持水性無顯著差異 ( P >0.05) ; 單獨添加卡拉膠或 TG 酶的海水魚丸，高溫殺菌處理對其持水性的影響較小; 同時添加卡拉膠和 TG 酶的海水魚丸經高溫殺菌后其持水性最高，并且持水性的提升效果最為顯著( P <0.05) ，海水魚丸的持水性從 76.39% ± 2.07% ( 未殺菌) 提高至 80.73% ± 0.78% ( 殺菌后) 。在高溫條件下，外源添加劑能夠更好地與魚糜蛋白通過氫鍵和疏水作用形成交聯[29]，卡拉膠具有親水性，能夠在魚糜凝膠網絡中維持水分的有序結構，TG 酶的添加則進一步加強了凝膠網絡結構的交聯作用，因此，卡拉膠與 TG 酶復配后添加可以更好地提高高溫殺菌后海水魚丸的持水性
2.5 外源添加劑對高溫處理后海水魚丸彈性和硬度的影響
圖 6 外源添加劑對高溫處理后海水魚丸彈性( A) 、硬度( B) 的影響 Fig.6 The effect of different additives on the springiness( A) and hardness( B) of seawater fish balls after thermal sterilization 硬度和彈性是測定魚丸品質的重要指標，能夠影響消費者對產品的喜愛程度。由圖 6( A) 和( B) 可知，空白組中高溫殺菌后的海水魚丸其彈性和硬度相比于未殺菌魚丸分別下降了 2.27% 和 6.79% ，這可能是高溫殺菌對于由賴氨酸的氨基反應形成“異構肽”結構的蛋白質具有破壞作用[30]，也可能是由于溫度過高會使- S- S- 基團和- SH 基團發生裂解產生 H2 S 或氧化成肌氨酸導致其總數減少，從而使魚糜中蛋白交聯形成的共價鍵遭到破壞[31]，使得魚丸的彈性和硬度下降。圖 6( A) 所示，與空白組相比，添加單一添加劑或復合添加劑的海水魚丸，經過高溫殺菌處理后均具有較好的彈性，高溫殺菌處理對單獨添加 TG 酶的海水魚丸的彈性影響較小，對單獨添加卡拉膠及同時添加卡拉膠和 TG 酶的海水魚丸的彈性影響較大( P < 0.05) ，高溫殺菌處理可使添加復合添加劑的海水魚丸彈性最大( 0.93 ± 0.01) 。由圖 6 ( B) 所示，與空白組相比，添加單一添加劑或復合添加劑的海水魚丸，經過高溫殺菌處理后均能夠顯著提升魚丸硬度( P < 0.05) ，且高溫殺菌處理后同時添加卡拉膠和 TG 酶的海水魚丸硬度最大( 470.96 ± 15.09 g) 。張琳等[32]將魔芋多糖溶膠加入魚丸中，研究發現最適條件下所得魚丸硬度和彈性分別為 535.02 g、0.923，此時魚丸口感較好，與本文研究結果相似。在加工過程中，卡拉膠會吸水膨脹，能夠填充于魚糜內部空隙中，有助于魚丸彈性和硬度的增加[33] ; TG 酶能催化賴氨酸的 ε-氨基和谷氨酸殘基上的 γ-酰胺基發生轉酰胺反應，殺菌條件更有利于 TG 酶催化肌原纖維蛋白形成更多 ε-( γ-谷氨酰胺) 賴氨酸共價交聯鍵[34]，促進魚糜蛋白分子之間相互交聯。因此，同時加入卡拉膠和 TG 酶，經高溫殺菌處理后魚肉蛋白質之間的交聯作用會進一步加強，從而使魚丸的彈性和硬度增加。
2.6 外源添加劑對高溫處理后海水魚丸凝膠強度的影響
凝膠強度能夠反映魚丸的凝膠特性，是評價魚丸品質的重要指標。如圖 7 所示，高溫殺菌前后空白組的海水魚丸凝膠強度無顯著性差異( P > 0.05) 。與空白組相比，添加單一添加劑或復合添加劑的海水魚丸，經過高溫殺菌處理后均能夠顯著提升魚丸凝膠強度( P < 0.05) ，且高溫殺菌處理后單一添加 TG 酶和同時添加卡拉膠和 TG 酶的海水魚丸均具有較好的凝膠強度，其凝膠強度分別為 191.96 ± 4.31、 191.43 ± 12.84 g。TG 酶有助于肌原纖維蛋白之間的交聯，使凝膠主體結構變得更加致密，從而改善魚丸的凝膠特性[34]。同時添加卡拉膠和 TG 酶后，卡拉膠通過吸水膨脹，能夠在高溫下鎖住更多的水分。——論文作者：常莉莉，崔浩哲 + ，張志慧，于佳卉，楊 賀，唐 越*
