馬樂,周航,任堯,何強
(四川大學 輕紡與食品學院,成都 610065)
鰱魚(Silver carp),俗稱白鰱、邊魚,具有易繁殖、生長迅速、價格低廉的特點,位列我國產(chǎn)量最大的四大淡水家魚之一。但是由于鰱魚具有土腥味較重、魚肉多刺的特點[1],其粗加工產(chǎn)品種類較少,市場競爭力不強,因此雖然鰱魚產(chǎn)量逐年提高,但鰱魚養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益不高?!棒~凍”是中國傳統(tǒng)食品,具有健身開胃、清涼敗火、消暑祛熱等作用,具有悠久的食用歷史與龐大的市場人群[2]。傳統(tǒng)的魚凍食品主要利用魚皮、魚鰭中的膠原蛋白通過熬煮、冷卻后成型,存在著蛋白質(zhì)氮基酸組成不完全、凝膠強度差、在室溫下容易融化析水等缺點,限制了其工業(yè)化生產(chǎn)開發(fā)與市場利用。本試驗以去除內(nèi)臟的白鰱魚為原料,利用風味蛋白酶酶解處理得到白鰱魚全魚酶解液,并通過配料、混合、調(diào)味、滅菌等工藝,生產(chǎn)出一款蛋白質(zhì)利用率高、營養(yǎng)豐富且凝膠性能好的魚凍產(chǎn)品,大大提高了鰱魚的加工附加值,為鰱魚的綜合利用提供了一定參考。
1.1.1 材料與試劑
鮮活鰱魚:市購,去內(nèi)臟后作為本試驗的原料;試劑、調(diào)味品:均為食品級,市購。
1.1.2 儀器與設(shè)備
DS-1型電動搗碎機 江蘇省金壇市金城國盛實驗儀器廠;FY50型全自動不銹鋼反壓高溫蒸煮鍋 上海市三申醫(yī)療器械有限公司;TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀 超技儀器有限公司。
1.2.1 鰱魚魚凍工藝流程
1.2.2 鰱魚魚凍的制備
1.2.2.1 預處理
取鮮活鰱魚500 g破肚,除去魚鱗、內(nèi)臟后,切成小塊。
1.2.2.2 蒸煮
將鰱魚塊搗碎成泥,加3000 g水均質(zhì),105 ℃下蒸煮15 min。
1.2.2.3 酶解脫腥
取蒸煮后的魚漿,加入0.5%蔥、姜以達到脫腥目的。調(diào)節(jié)魚漿pH為7,加入2000 U/g風味蛋白酶,50 ℃,80 r/min攪拌條件下水浴酶解2 h。
1.2.2.4 滅酶、過濾
酶解結(jié)束后于100 ℃煮沸5 min,用30目尼龍濾布過濾,即得到水解度為10.23%,蛋白質(zhì)回收率≥80%,無苦腥味的鰱魚全魚酶解液。
1.2.2.5 溶膠、調(diào)味
取酶解液100 mL,加入1.00% κ-卡拉膠,80 ℃水浴磁力攪拌30 min,并加入適量調(diào)味品調(diào)味。
1.2.2.6 灌裝、滅菌
將攪拌均勻的混合液趁熱灌裝,121 ℃下滅菌15 min,將殺菌后的魚凍于4 ℃冷藏條件下放置24 h,得到成品。
1.2.3 單因素試驗
在酶解液中分別添加1.00%的食品膠,調(diào)節(jié)pH為7,80 ℃水浴溶膠30 min后在4 ℃冷藏條件下放置24 h成型。設(shè)計單因素試驗,分別考察凝膠劑種類(κ-卡拉膠、刺槐豆膠、瓊脂、魔芋膠、黃原膠,添加量為1.00%)、κ-卡拉膠濃度(0.25%,0.50%,0.75%,1.00%,1.25%,1.50%)、溶膠溫度(50,60,70,80,90,100 ℃)、pH(3,4,5,6,7,8,9,10)、KCl濃度(0.01,0.05,0.1,0.2,0.3 mol/L)對魚凍品質(zhì)、凝膠強度與析水率的影響。
1.2.4 正交試驗
在單因素試驗基礎(chǔ)上,以魚凍凝膠強度為指標,對κ-卡拉膠濃度、溶膠溫度、pH、KCl濃度4個單因素各取3個水平,進行L9(34)正交試驗,并對試驗結(jié)果進行方差分析,優(yōu)化工藝。
1.2.5 分析方法
1.2.5.1 凝膠強度測定
參考Szczeniak A S[3]的方法進行測定。
1.2.5.2 析水率測定
參考朱莉莉[4]的方法進行測定。
采用SSPS 22.0統(tǒng)計軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。
2.1.1 凝膠劑的選擇
傳統(tǒng)的魚凍制品僅僅依靠原料中的膠原蛋白通過熬煮、冷卻后成膠,制得的凝膠產(chǎn)品存在著凝膠強度差、室溫下容易融化析水等問題。同時,鰱魚全魚蛋白酶解液中存在著豐富的蛋白質(zhì)、多肽和氨基酸,加入凝膠劑不僅可以使魚凍的凝膠效果增強,又能起到穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用[5]。κ-卡拉膠、刺槐豆膠、瓊脂、黃原膠、魔芋膠等為食品中常用的凝膠劑,5種凝膠劑的使用效果對照見表1。
表1 凝膠劑篩選表
由表1可知,5種凝膠劑中使用κ-卡拉膠制備的魚凍凝膠效果最好。κ-卡拉膠是一種帶有半酯式硫酸基的陰離子多糖,能夠與酶解液中蛋白質(zhì)荷電集團發(fā)生相互作用,產(chǎn)生強烈的交互作用和乳化穩(wěn)定作用[6]。因此,形成魚凍的凝膠作用力強,具有較好的持水性能,且形成的魚凍凝膠的彈性和口感好。并且κ-卡拉膠是一種在食品工業(yè)中廣泛使用的凝膠劑,價格低廉,使用方便,因此選用κ-卡拉膠作為制備魚凍的凝膠劑。
2.1.2 κ-卡拉膠濃度
添加不同質(zhì)量濃度κ-卡拉膠制作魚凍,確定最適的κ-卡拉膠加入量。不同κ-卡拉膠濃度對鰱魚凍凝膠強度與析水率的影響見圖1。
圖1 κ-卡拉膠濃度對鰱魚凍凝膠強度和析水率的影響
由圖1可知,凝膠強度隨κ-卡拉膠濃度的增加而增大,析水率隨κ-卡拉膠濃度的增加而降低。這是由于κ-卡拉膠分子數(shù)隨其添加量的增加而增加,分子數(shù)的增加使得分子間的交聯(lián)效果增強,使魚凍的凝膠強度提高,析水率降低。但當κ-卡拉膠添加量>1.00%后,魚凍凝膠的析水率改善不大。且κ-卡拉膠添加量過高會造成膠體強度太大,導致魚凍口感發(fā)脆、咀嚼性下降、膠味明顯。因此κ-卡拉膠的添加量為1.00%較好。
2.1.3 溶膠溫度對魚凍品質(zhì)的影響
不同溶膠溫度對鰱魚凍凝膠強度與析水率的影響見圖2。
圖2 溶膠溫度對鰱魚凍凝膠強度和析水率的影響
由圖2可知,在溶膠溫度為80 ℃下制備的魚凍,其凝膠強度最高,析水率最低。繼續(xù)升高溶膠溫度,魚凍的凝膠強度反而下降,析水率升高。推斷原因,這種現(xiàn)象可能是由于κ-卡拉膠在不同溶膠溫度下的溶解度及熱穩(wěn)定性差異而造成的。在低溫50 ℃溶膠時,κ-卡拉膠分子僅吸水溶脹,其內(nèi)部分子并沒有完全呈卷曲狀結(jié)構(gòu)[7]。因此,在低溫形成凝膠的過程中,形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)較少,魚凍凝膠強度較低,析水率較高。隨著溶膠溫度逐漸上升到80 ℃,κ-卡拉膠分子逐漸形成卷曲狀結(jié)構(gòu),在隨后低溫形成凝膠的過程中,κ-卡拉膠分子從無規(guī)線團結(jié)構(gòu)向螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,并通過螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生聚集形成物理交聯(lián),最終形成宏觀三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),此時魚凍的凝膠強度較高且析水率較低。當溶膠溫度超過80 ℃時,魚凍凝膠品質(zhì)下降,這是由于溶膠溫度過高,κ-卡拉膠的熱穩(wěn)定性變差,導致分子的卷曲狀結(jié)構(gòu)有所破壞。因此,溶膠溫度選用80 ℃較佳。
2.1.4 pH對魚凍品質(zhì)的影響
蛋白質(zhì)分子是典型的兩性分子,其溶液受pH的影響顯著,pH可改變蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈電荷分布,從而改變了κ-卡拉膠與魚蛋白酶解液之間的靜電相互作用,導致魚凍的凝膠強度與析水率發(fā)生改變[8]。
圖3 pH對鰱魚凍凝膠強度和析水率的影響
由圖3可知,當pH在3~6時,由于環(huán)境pH低于酶解液的等電點(6.32),酶解液蛋白質(zhì)大分子帶正電荷,與帶負電荷的κ-卡拉膠分子發(fā)生強烈反應,同時,由于在酸性環(huán)境下,κ-卡拉膠容易發(fā)生酸性水解,在這兩個因素的作用下,魚凍的凝膠強度表現(xiàn)為隨著pH的增大而增大,析水率降低。而后隨著pH的升高,超過酶解液等電點(6.32),魚凍的凝膠強度發(fā)生大幅度的下降,析水率上升。當pH在7~8時,魚凍的凝膠強度又有了小幅增強,主要是因為κ-卡拉膠在該pH范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,并且適當濃度的OH-可將3,6-脫水氧橋結(jié)構(gòu)引入κ-卡拉膠大分子,使得其扭結(jié)消除,分子鏈伸直,形成雙螺旋結(jié)構(gòu)[9],從而使魚凍凝膠強度增強,析水率降低。當pH繼續(xù)增大,體系帶負電,κ-卡拉膠與酶解液之間的作用力減弱,魚凍的凝膠強度進一步下降,析水率升高。綜合考慮,pH范圍控制在7~8較好。
2.1.5 KCl用量對魚凍品質(zhì)的影響
試驗表明:鉀離子是調(diào)節(jié)凝膠作用所必需的金屬離子。KCl濃度對魚凍凝膠強度與析水率的影響見圖4。
圖4 KCl對鰱魚凍凝膠強度和析水率的影響
由圖4可知,KCl在較低濃度(0.01 mol/L)時即可使魚凍凝膠強度明顯提高,析水率降低。當KCl濃度升高到0.1 mol/L時,魚凍的凝膠強度最大,析水率最低。但當KCl濃度繼續(xù)增加,魚凍的凝膠強度出現(xiàn)大幅度的降低,同時魚凍析水現(xiàn)象嚴重。這是因為一定量的KCl有促凝膠化現(xiàn)象,而過量的K+的存在會因為中和膠體中的負電荷,而導致介質(zhì)析出,析水率增大,表現(xiàn)出加速凝膠的老化過程[10]。在試驗中發(fā)現(xiàn),KCl用量為0.05 mol/L時,形成的魚凍具有較好的綜合感官特性,因此綜合考慮各項指標,確定KCl的適宜用量為0.05 mol/L。
由之前的單因素試驗結(jié)果可知,魚凍的凝膠強度與析水率之間呈現(xiàn)明顯的負相關(guān)關(guān)系,即在一定范圍內(nèi),形成魚凍的凝膠強度越高,其析水率越低,魚凍品質(zhì)越好,因此在正交試驗部分選取凝膠強度作為優(yōu)化指標。正交試驗結(jié)果見表2,各因素對魚凍凝膠強度的影響程度表現(xiàn)為A>D>C>B,即κ-卡拉膠濃度對魚凍凝膠強度影響最大,其次是KCl濃度,pH和溶膠溫度的影響相對較小。以鰱魚全魚酶解液制備魚凍的優(yōu)化工藝組合為A3B1C2D3,即κ-卡拉膠濃度1.25%、溶膠溫度75 ℃,pH 7.0,KCl濃度0.075 mol/L,在該條件下進行驗證試驗,制得的魚凍的凝膠強度為524.5 g,析水率為2.08%。
表2 L9(34)正交試驗結(jié)果
續(xù) 表
由表3可知,κ-卡拉膠濃度、溶膠溫度、pH和KCl濃度4個因素不同水平無顯著差異。κ-卡拉膠濃度對魚凍凝膠強度的影響相對顯著,說明這4個因素中,κ-卡拉膠濃度需要特別注意。
表3 正交試驗方差分析
本文以去除內(nèi)臟的白鰱魚為原料,利用風味蛋白酶酶解處理得到鰱魚全魚酶解液制備魚凍產(chǎn)品。試驗結(jié)果表明:在pH 7環(huán)境下,在鰱魚全魚酶解液中添加1.25% κ-卡拉膠,0.075 mol/L的KCl,75 ℃水浴溶膠30 min,形成的魚凍產(chǎn)品凝膠強度為524.5 g,析水率為2.08%。針對性地解決了傳統(tǒng)魚凍產(chǎn)品凝膠強度差、室溫下易融化析水等關(guān)鍵品質(zhì)問題。該產(chǎn)品的研究在鰱魚的綜合加工利用領(lǐng)域提供了重要途徑。
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