王雅菲 祁立波 白 帆 王可心 李 晗 徐 璐 夏永濤 董秀萍 *

（1大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 遼寧大連 116034

2國(guó)家海洋食品工程技術(shù)研究中心 遼寧大連 116034

3大連工業(yè)大學(xué)食品工程技術(shù)轉(zhuǎn)移中心有限公司 遼寧大連 116034

4衢州鱘龍水產(chǎn)食品科技開(kāi)發(fā)有限公司 浙江衢州 324000）

明膠是膠原部分變性的產(chǎn)物，在食品行業(yè)應(yīng)用廣泛。當(dāng)加熱溫度高于膠原的變性溫度時(shí)，膠原轉(zhuǎn)化變?yōu)橐环N混合物——明膠[1]。傳統(tǒng)膠原主要來(lái)源于豬、牛等陸地哺乳動(dòng)物。近年來(lái)，口蹄疫、瘋牛病等傳染病的大規(guī)模爆發(fā)，消費(fèi)者對(duì)傳統(tǒng)膠原來(lái)源信任度下降，加之宗教信仰的約束，以豬、牛等為原料的膠原產(chǎn)品受到制約[2]。人們開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)向魚類膠原，與陸地哺乳動(dòng)物的來(lái)源相比，由魚類膠原得到的明膠產(chǎn)品不僅安全可靠，而且具有易溶解、低致敏性的優(yōu)點(diǎn)，其中以魚皮明膠較為常見(jiàn)。

一般而言，魚皮明膠的膠凝及熔化溫度普遍低于陸地哺乳動(dòng)物，且一般情況下接近人體體溫，魚皮明膠聚合成的膠凍具有入口即化的特性，其熔化時(shí)又具有高聚物的特殊口感，和傳統(tǒng)畜禽來(lái)源明膠相比具有更好的制作膠凍類食品的優(yōu)勢(shì)[3]。以不同種類魚皮為原料開(kāi)發(fā)魚凍類食品已引起相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。賈冬英等[4]以淡水魚加工副產(chǎn)物為原料，提取后與魔芋精粉、卡拉膠復(fù)配，調(diào)味后制得魚凍；高瑗等[5]以羅非魚魚皮為原料，經(jīng)酸、堿浸泡后得到羥脯氨酸含量較高的魚凍；安然[6]以鯰魚魚皮為原料，經(jīng)脫脂、酶解、調(diào)味等工序制得營(yíng)養(yǎng)與美味兼得的魚凍食品。

近年來(lái)，我國(guó)鱘魚養(yǎng)殖量逐漸增加，2018年達(dá)96 914 t，較2017年增長(zhǎng)116.68%[7]。鱘魚屬軟骨硬鱗魚[8]，其魚皮約占鮮魚體質(zhì)量的5%～7%[9]，韌性和耐磨性較強(qiáng)，傳統(tǒng)用途主要為制革。鱘魚皮中含有豐富的礦物質(zhì)和膠原蛋白，鑒于其豐富的營(yíng)養(yǎng)，有學(xué)者將鱘魚皮用于食品領(lǐng)域的研究。吳小干等[10]通過(guò)脫腥、調(diào)味、滅菌工藝得出生產(chǎn)鱘魚皮軟包裝冷凍調(diào)理食品的配方及條件；楊玲等[11]從鱘魚皮中分別提純酸溶性膠原蛋白和酶溶性膠原蛋白；Nikoo等[12]用酸提取法提取施氏鱘魚皮中的明膠，提取率在9.42%～12.4%（濕基）之間。鱘魚皮中膠原蛋白約占總蛋白的70%[13]，可作為開(kāi)發(fā)魚皮膠凍食品的良好原料，目前未見(jiàn)研究報(bào)道。開(kāi)發(fā)魚凍食品，除找到最佳加工工藝外，研究不同的加工條件對(duì)膠凍品質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)的影響可更好地了解膠凍形成過(guò)程并指導(dǎo)加工。本文從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，通過(guò)考察不同理化指標(biāo)，結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)觀察和感官評(píng)定，確定鱘魚魚皮膠凍加工的最佳工藝，建立表象差異與內(nèi)部變化之間的聯(lián)系，拓寬鱘魚皮加工思路，并為指導(dǎo)生產(chǎn)提供試驗(yàn)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷凍雄性俄羅斯鱘魚（Acipenser gueldenstaedti Brandt）魚皮，由衢州鱘龍水產(chǎn)食品科技開(kāi)發(fā)有限公司提供。

氫氧化鈉（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硫酸鉀（AR），天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；無(wú)水乙醚（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；對(duì)二甲胺基苯甲醛（AR），天津傲然精細(xì)化工研究所；檸檬酸（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；氯胺T（AR），天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 主要儀器與設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司；HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州智博瑞儀器制造有限公司；HYP-1020消化爐，上海纖檢儀器有限公司；UDK 129全自動(dòng)凱式定氮儀，意大利VELP公司；SX2-4-10馬弗爐，龍口市先科儀器有限公司；SZF-06A粗脂肪測(cè)定儀，上海新嘉電子有限公司；TA.X T.plus質(zhì)地分析儀，英國(guó)SMS公司；Ultra Scan PRO 測(cè)色儀，Hunter Lab；CM1950冷凍切片機(jī)，德國(guó)Leica公司；BX51型倒置顯微鏡，日本Olympus公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預(yù)處理 冷凍鱘魚魚皮，保存于-20℃。使用前流水解凍30 min，去除附著在表面的脂肪，將魚皮沖洗瀝干，剪成大小約為5 mm×5 mm小塊，備用。

1.3.2 工藝流程 將原料鱘魚皮進(jìn)行預(yù)處理后，通過(guò)控制溫度、料液比和時(shí)間在密閉條件下進(jìn)行熬膠；獲得的膠液過(guò)60目篩，然后置于4℃環(huán)境下冷卻凝凍。

1.3.3 基本成分測(cè)定 參照GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》中直接干燥法測(cè)定樣品水分；參照GB 5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中凱式定氮法（換算系數(shù)6.25）測(cè)定粗蛋白的含量；參照GB/T 5009.6-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》中索式抽提法測(cè)定干基中脂肪的含量；參照GB 5009.4-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定》測(cè)定干基中灰分的含量；參考GB/T 9695.23-2008《肉與肉制品 羥脯氨酸含量測(cè)定》中的方法，將原料魚皮干樣用氯胺T比色法測(cè)定羥脯氨酸的含量，按公式（1）計(jì)算羥脯氨酸含量，再換算為膠原蛋白含量，換算系數(shù)11.1[14]。

式中，X——樣品中羥脯氨酸含量（g/100 g）；C——由標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的樣品中羥脯氨酸含量（μg/mL）；F——稀釋倍數(shù)；m——樣品質(zhì)量（g）。

1.3.4 工藝條件篩選在熬膠時(shí)間為2 h，料液比為1∶3的條件下，設(shè)定6個(gè)不同的溫度條件，分別為 50，60，70，80，90，100 ℃，測(cè)定魚皮膠凍凝膠強(qiáng)度、色澤并結(jié)合感官評(píng)價(jià)篩選出最佳熬膠溫度。

在熬膠溫度為80℃，熬膠時(shí)間為2 h的條件下，設(shè)定8個(gè)不同的料液比條件，分別為1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8，測(cè)定魚皮膠凍凝膠強(qiáng)度、膠液中膠原蛋白回收率并結(jié)合感官評(píng)價(jià)，篩選出最佳熬膠料液比。

在熬膠溫度為80℃，料液比為1∶3的條件下，設(shè)定 5 個(gè)不同的時(shí)間條件，分別為 1，2，3，4，5 h，測(cè)定膠液中膠原蛋白回收率、固形物含量以及魚皮膠凍凝膠強(qiáng)度、色澤、觀察微觀結(jié)構(gòu)并結(jié)合感官評(píng)價(jià)，篩選出最佳熬膠時(shí)間。

1.3.5 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定 取25 mL膠液放置于25 mL小燒杯中，凝凍后用質(zhì)地分析儀進(jìn)行測(cè)定。測(cè)試探頭P/0.5，力量感元5 kg，測(cè)試高度15 mm，測(cè)試速度與測(cè)后速度均1 mm/s。單位g。每個(gè)條件設(shè)定4個(gè)平行樣品。

1.3.6 色澤的測(cè)定 將測(cè)完凝膠強(qiáng)度膠凍的破損部分切除后，于同一完整位置取1 cm厚度，使用測(cè)色儀，反射模式，中號(hào)孔徑，測(cè)得L*，a*和b*值，然后按公式（2）計(jì)算白度值W。其中，L*為明度（黑暗色（0）到明亮色（100）），即越接近 100 就越接近白色；a*為紅色（60）到綠色（-60），正值即為多紅而少綠，負(fù)值即為多綠而少紅；b*為黃色（60）到藍(lán)色（-60），正值即為多黃而少藍(lán)，負(fù)值即為多藍(lán)而少黃。每個(gè)條件設(shè)定4個(gè)平行樣品。

1.3.7 膠原蛋白回收率和殘存率 按1.3.3節(jié)中的方法測(cè)定熬后魚皮膠液中的羥脯氨酸含量，按公式（3）計(jì)算后代入公式（4）得出膠原蛋白回收率。每個(gè)條件設(shè)定4個(gè)平行樣品。

式中，ω1——膠液羥脯氨酸含量（μg/mL）；c——試樣中羥脯氨酸質(zhì)量濃度（μg/mL）；A——稀釋倍數(shù)；V1——熬膠所得膠液體積（mL）；V2——水解樣品體積（mL）。

式中，V——所出膠液體積（mL）；F——換算系數(shù)（本試驗(yàn)用11.1）；ω2——魚皮中羥脯氨酸含量（g/100 g）；m——熬膠所用魚皮質(zhì)量（g）。

按1.3.3節(jié)中的方法測(cè)定熬后魚皮干樣中羥脯氨酸含量，按公式（5）計(jì)算魚皮膠原蛋白殘存率。每個(gè)條件設(shè)定4個(gè)平行樣品。

式中，ω2——熬后魚皮干樣中羥脯氨酸含量（μg/mL）；ω——原料魚皮干樣中羥脯氨酸含量（μg/mL）；F——換算系數(shù)（本試驗(yàn)用11.1）。

1.3.8 固形物含量 使用手持折光儀，待膠液冷卻至室溫后測(cè)定可溶性固形物含量，每個(gè)條件設(shè)定4個(gè)平行樣品。

1.3.9 微觀結(jié)構(gòu)觀察 將膠凍切成約為3 mm×3 mm×7 mm的長(zhǎng)方體貼于冷臺(tái)，速凍60 min后連續(xù)切片。修片厚度為8 μm，切片厚度為5 μm，冷臺(tái)和冷刀溫度均為-30℃。將切下的薄片迅速貼于載玻片上，200倍（20×）光學(xué)顯微鏡下觀察切片結(jié)構(gòu)并拍照。

1.3.10 感官評(píng)定 選取10名具有豐富感官評(píng)定經(jīng)驗(yàn)的研究人員。在獨(dú)立無(wú)其它影響因素的環(huán)境中對(duì)不同條件下魚皮膠凍進(jìn)行評(píng)分。評(píng)定員按表1進(jìn)行打分。將單項(xiàng)分?jǐn)?shù)和總分計(jì)算平均分。作為感官評(píng)定結(jié)果進(jìn)行討論。

1.3.11 數(shù)據(jù)處理 使用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，用Origin8.5作圖，用IBM SPSS Statistics 20軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較和驗(yàn)證樣品間是否具有顯著差異。

表1 感官評(píng)定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The standard of sensory evaluation

2 結(jié)果與分析

2.1 鱘魚魚皮基本成分測(cè)定

由表2可知，鱘魚皮中最主要成分為蛋白質(zhì)，其中膠原蛋白占到了粗蛋白的83.15%，高于斑點(diǎn)叉尾鮰（73.92%）[15]、軍草魚（70.42%）、金槍魚（69.33%）、羅非魚（62.30%）[16]，是提取膠原非常好的原料，可用來(lái)開(kāi)發(fā)膠原蛋白類食品，是良好的新型膠原蛋白替代源。除豐富的蛋白質(zhì)外，鱘魚皮中還含有礦物質(zhì)，戶業(yè)麗等[17]曾報(bào)道施氏鱘魚皮中常量、微量元素都很豐富。

表2 鱘魚魚皮基本成分Table 2 The basic composition of sturgeon’s skin table

2.2 鱘魚魚皮膠凍加工工藝條件

在魚皮膠凍加工過(guò)程中，熬膠的溫度、料液比、時(shí)間都會(huì)影響膠凍的最終品質(zhì)。在諸多指標(biāo)中，凝膠強(qiáng)度是魚皮膠凍食品的特征性指標(biāo)，但與明膠的凝膠強(qiáng)度要求有所不同，膠凍既要有一定的彈性，又要有一定的適口性[18]。此外，原料中的色素等物質(zhì)會(huì)影響膠凍的色澤[19]，色澤能夠直觀反映產(chǎn)品的顏色與透明度，影響消費(fèi)者的食欲，進(jìn)而影響對(duì)風(fēng)味的感覺(jué)。從成分上來(lái)講，膠原蛋白是熬膠過(guò)程中的主要變化物質(zhì)，也能最大限度地反映出產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的變化能解釋上述表征特性變化的原因。而作為食品，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的喜好程度和可接受程度與表征聯(lián)系密切。綜上，需要綜合考慮指標(biāo)，篩選出最佳加工工藝條件。

2.2.1 熬膠溫度對(duì)魚皮膠凍的影響

2.2.1.1 熬膠溫度對(duì)膠凍凝膠強(qiáng)度的影響 由圖1可知，隨著溫度的升高，魚皮膠凍的凝膠強(qiáng)度呈先上升后下降，在80℃時(shí)，魚皮膠凍的破裂凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大值。50℃和100℃的凝膠強(qiáng)度數(shù)值均低于100 g，不適用于食品的生產(chǎn)。

圖1 熬膠溫度對(duì)魚皮膠凍凝膠強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of temperature on gel strength

發(fā)生變化的原因是由于溫度從50℃升高至80℃時(shí)，膠原蛋白受熱變性，螺旋結(jié)構(gòu)逐漸打開(kāi)成鏈，蛋白質(zhì)分子之間的交聯(lián)度增加，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此凝膠強(qiáng)度出現(xiàn)了明顯的上升。80℃之后，隨著溫度繼續(xù)升高，蛋白質(zhì)分子開(kāi)始出現(xiàn)降解，導(dǎo)致在后續(xù)的冷卻過(guò)程中α-鏈之間的交聯(lián)度降低，凝膠強(qiáng)度也隨之下降[20]。黃雯等[21]用熱水法提取斑點(diǎn)叉尾鮰魚皮膠原蛋白發(fā)現(xiàn)，隨著溫度升高，膠原蛋白凝凍的凝膠強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在90℃處出現(xiàn)凝膠強(qiáng)度最大值，與本試驗(yàn)結(jié)果類似。

2.2.1.2 熬膠溫度對(duì)膠凍色澤的影響 由表3可見(jiàn)，隨著溫度的升高，膠凍的亮度值L*、白度值W先上升后下降，在80℃出現(xiàn)最大值，說(shuō)明在80℃條件下魚皮膠凍的亮度最大，光澤度最好。所有膠凍的a*值為正值、b*值為負(fù)值說(shuō)明膠凍表現(xiàn)出的顏色為多黃綠而少紅藍(lán)，有一定的光澤，這與感官結(jié)果保持一致。在80℃時(shí)a*、b*值最接近0，白度值達(dá)最大，說(shuō)明在80℃的條件下，魚皮膠凍的雜色最少，呈現(xiàn)淺黃色。

表3 熬膠溫度對(duì)魚皮膠凍L*，a*，b*值的影響Table 3 Effect of temperature on L*，a*，b*values

隨著溫度的升高，膠凍的顏色先變淺后變深，而且光澤降低，透明度下降。這是由于熬膠溫度的提高，色素會(huì)發(fā)生協(xié)同提取，色素溶解后顏色擴(kuò)散至水中，魚皮膠液的顏色由此變深。此外，溫度的升高會(huì)加大明膠的水解，產(chǎn)生更多的游離氨基，與魚皮中的羰基化合物發(fā)生褐變反應(yīng)使顏色加深[12]。結(jié)合感官評(píng)定，作為食用產(chǎn)品，膠凍呈現(xiàn)淺黃色并且透明性越好的越易被接受。

2.2.1.3 熬膠溫度對(duì)膠凍感官評(píng)定的影響 由圖2可知感官評(píng)定結(jié)果，70℃下分?jǐn)?shù)最高，50℃和80℃次之。但是50℃條件下凝膠強(qiáng)度低于100 g，且感官評(píng)定中組織結(jié)構(gòu)的結(jié)果也同時(shí)反應(yīng)了此條件的膠凍硬度和彈性很差，不滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，因此70℃和80℃較符合條件。80℃條件下的膠凍氣味、組織結(jié)構(gòu)方面在感官上優(yōu)于70℃條件下的膠凍。此外，80℃條件下的膠凍凝膠強(qiáng)度數(shù)值為267.849 g，符合生產(chǎn)需求。隨著熬膠溫度的升高，膠凍的氣味得分逐漸增加，說(shuō)明膠凍的腥味減輕，整體氣味更易接受。這可能是因?yàn)闇囟鹊纳叽龠M(jìn)了魚皮中的氨基化合物和羰基化合物之間發(fā)生美拉德反應(yīng)，改善了膠凍的整體風(fēng)味[4]。結(jié)合色澤數(shù)據(jù)可知，該條件下的膠凍亮度最大，最接近無(wú)色。因此，基于感官評(píng)定結(jié)果，并綜合考慮凝膠強(qiáng)度和色澤，選取80℃為鱘魚魚皮膠凍的最佳熬膠溫度。

2.2.2 熬膠料液比對(duì)魚皮膠凍的影響

2.2.2.1 熬膠料液比對(duì)膠凍凝膠強(qiáng)度的影響 圖3所示結(jié)果表明，膠凍的凝膠強(qiáng)度隨著料液比增加而下降。這是因?yàn)楦淖兞弦罕染偷韧谥苯痈淖內(nèi)芤褐心z原的濃度。需要說(shuō)明的是，在料液比為1∶1和1∶2時(shí)，所加水并不能沒(méi)過(guò)魚皮，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)沒(méi)有意義，因此沒(méi)有考慮這兩個(gè)比例。當(dāng)加水量達(dá)到3倍之后，凝膠強(qiáng)度的變化趨勢(shì)相對(duì)較為平緩，但當(dāng)料液比高于1∶5之后，膠凍的凝膠強(qiáng)度數(shù)值低于100 g，凝膠特性較差，也不適宜實(shí)際生產(chǎn)。

圖2 熬膠溫度對(duì)魚皮膠凍感官評(píng)定的影響Fig.2 Effect of temperature on sensory evaluation

圖3 熬膠料液比對(duì)魚皮膠凍凝膠強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of material/water ratio on gel strength

有學(xué)者認(rèn)為，膠凍在凝膠過(guò)程中，膠原蛋白的濃度對(duì)明膠形成穩(wěn)定、有序的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有十分重要的促進(jìn)作用[22]，濃度越大，形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越致密穩(wěn)定，表現(xiàn)出來(lái)的凝膠強(qiáng)度越大。而氨基酸中自由羥基的含量與水分子形成的氫鍵也會(huì)影響凝膠強(qiáng)度，膠原大分子附近的水分子會(huì)使膠原結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定[23]，增加的水分子形成更多的氫鍵會(huì)促進(jìn)凝膠強(qiáng)度的增大，但不及濃度降低帶來(lái)的影響。因此，對(duì)于膠凍來(lái)說(shuō)，加水量影響著體系的膠原濃度和所形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的持水性，料液比增大后凝膠強(qiáng)度降低。

2.2.2.2 熬膠料液比對(duì)膠原蛋白的影響 由圖4、圖5可知，隨著加水量的增大，膠原蛋白越來(lái)越多溶于水中，但變化幅度不大。以羥脯氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線y=0.0769x+0.0298計(jì)算，在料液比為1∶4時(shí)，魚皮中膠原蛋白殘存率達(dá)最低56.11%，膠液中膠原蛋白回收率達(dá)44.07%。

隨著料液比的增大，膠原蛋白回收率在1∶3～1∶4處稍有增加后趨于穩(wěn)定，這說(shuō)明在料液比為1∶4之后的提取條件下膠原蛋白的溶出量達(dá)到接近飽和的狀態(tài)，但增加的水量使膠液中膠原蛋白的濃度卻在降低。膠液中膠原蛋白的濃度在很大程度上影響著膠凍的凝膠強(qiáng)度，這是因?yàn)榱u脯氨酸結(jié)合羥基構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)對(duì)明膠的形成及穩(wěn)定性有至關(guān)重要的作用[24]。因此，增大加水量既能促進(jìn)魚皮中膠原蛋白的溶出，又會(huì)因影響了膠原蛋白的濃度而導(dǎo)致膠凍凝膠性能的下降。

圖4 熬膠料液比對(duì)膠液中膠原蛋白回收率的影響Fig.4 Effect of material/water ratio on recovery collagen in liquid

圖5 熬膠料液比對(duì)魚皮膠原蛋白殘存率的影響Fig.5 Effect of material/water ratio on remaining rate of rate of collagen in skin

2.2.2.3 熬膠料液比對(duì)膠凍感官評(píng)定的影響 由圖6可知，1∶5條件下的膠凍總評(píng)分最高，其次為1∶6，1∶7和1∶4。在料液比為 1∶7和1∶8 條件下雖然膠凍的色澤外觀良好，但是凝膠強(qiáng)度過(guò)小，凝凍效果較差。膠凍組織結(jié)構(gòu)的感官評(píng)定結(jié)果在1∶3～1∶5之間上升，隨后下降，1∶4和1∶5條件下的組織結(jié)構(gòu)更優(yōu)，這說(shuō)明作為食品，膠凍的凝膠強(qiáng)度并非越大越好。在實(shí)際生產(chǎn)中加水量過(guò)多會(huì)增加能耗，造成不必要的浪費(fèi)。因此結(jié)合凝膠強(qiáng)度和膠原蛋白的結(jié)果，選取1∶4為鱘魚魚皮膠凍熬膠最佳料液比。

2.2.3 熬膠時(shí)間對(duì)魚皮膠凍的影響

2.2.3.1 熬膠時(shí)間對(duì)膠凍凝膠強(qiáng)度的影響 由圖7可見(jiàn)，隨著熬膠時(shí)間的延長(zhǎng)，膠凍凝膠強(qiáng)度的變化趨勢(shì)為先上升后下降。在3 h時(shí)膠凍的破裂凝膠強(qiáng)度達(dá)最大值，為168.16 g；在4 h時(shí)4 mm凝膠強(qiáng)度達(dá)最大值，然后隨著時(shí)間延長(zhǎng)而下降。1 h和5 h處膠凍的破裂凝膠強(qiáng)度均低于100 g，感官評(píng)價(jià)結(jié)果也反映出1 h和5 h條件下組織形態(tài)不佳，硬度和彈性不夠，不適合用于生產(chǎn)。

有研究報(bào)道，魚皮明膠的凝膠強(qiáng)度與魚的生存環(huán)境有關(guān)。用熱水法提取時(shí)，冷水魚魚皮明膠的凝膠強(qiáng)度會(huì)相對(duì)溫水魚較弱[25]，這是因?yàn)槔渌~的膠原蛋白對(duì)溫度更為敏感，在溫度高時(shí)更容易發(fā)生降解。因此在高溫提取的條件下，增加提取時(shí)間更加增大了提取強(qiáng)度，使蛋白質(zhì)的降解程度增大。有學(xué)者認(rèn)為，較長(zhǎng)時(shí)間的熱提取會(huì)激活某些內(nèi)源性蛋白酶導(dǎo)致膠凍的凝膠性能被破壞，凝膠強(qiáng)度減小，因此在3 h后膠凍的凝膠強(qiáng)度下降。而在3 h之前，蛋白質(zhì)逐漸被水解但還未被降解成為小的肽鏈，明膠中α和β鏈的含量會(huì)影響明膠的凝膠強(qiáng)度，多肽含量少且更多的高聚體會(huì)使其凝膠強(qiáng)度更大[26]，因此膠凍的凝膠強(qiáng)度隨熬膠時(shí)間延長(zhǎng)而上升。熬膠時(shí)間為2 h時(shí)魚皮膠凍的凝膠強(qiáng)度已符合本試驗(yàn)的理想指標(biāo)。

2.2.3.2 熬膠時(shí)間對(duì)膠凍色澤的影響 從表4數(shù)據(jù)中可以看出，熬膠時(shí)間對(duì)膠凍色澤，尤其是a*、b*值的影響不大，這與感官結(jié)果較為一致。在1 h至5 h之間，膠凍的L*值整體呈下降趨勢(shì)，a*值變化無(wú)顯著差異，b*值除3 h外差異不大。隨著熬膠時(shí)間的延長(zhǎng)，魚皮中的色素逐漸溶出，這與白度值持續(xù)下降的結(jié)果相吻合，但在脂肪的存在下，色素溶解速率會(huì)存在輕微的波動(dòng)，亮度也受到色素的影響而出現(xiàn)變化。Kaewruang P等[27]研究表明，明膠的顏色不會(huì)影響其凝膠特性。

圖6 熬膠料液比對(duì)鱘魚魚皮膠凍感官評(píng)定的影響Fig.6 Effect of ratios of material to water on sensory evaluation of sturgeon skin edible gelatin

圖7 熬膠時(shí)間對(duì)鱘魚魚皮膠凍凝膠強(qiáng)度的影響Fig.7 Effect of time on gel strength

表4 熬膠時(shí)間對(duì)魚皮膠凍L＊，a＊，b＊值的影響Table 4 Effect of time on L*，a*，b*values

2.2.3.3 熬膠時(shí)間對(duì)膠液的影響 可溶性固形物是指液體中所有溶解于水的化合物的總稱。包括糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等，與提取時(shí)的條件有關(guān)[28]。由表5中數(shù)據(jù)可知，在熬膠過(guò)程中，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，魚皮膠液中固形物含量逐漸增加，且在3 h之前顯著增加。在3 h之后，固形物的溶出量幾乎不發(fā)生變化，趨于平穩(wěn)。

這說(shuō)明3 h時(shí)固形物已經(jīng)基本溶出完全，延長(zhǎng)熬膠時(shí)間也無(wú)法使其繼續(xù)溶出。

表5 熬膠時(shí)間對(duì)膠液固形物含量的影響Table 5 Effect of time on total solids content of liquid

圖8展示了熬膠時(shí)間對(duì)膠原蛋白的影響，隨著熬膠時(shí)間的增加，膠液中膠原蛋白含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，最高點(diǎn)出現(xiàn)在4 h處，膠液中膠原蛋白含量達(dá)56.54 mg/mL，但固形物含量在3 h處達(dá)最大值，說(shuō)明可能是除膠原蛋白外的其它可溶性物質(zhì)在3 h后遭到了破壞或降解。在4 h以前，熬膠時(shí)間越長(zhǎng)，溶于水中的膠原片段越多，所以測(cè)得的膠原蛋白含量會(huì)隨熬膠時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。此外，膠液中膠原蛋白含量是通過(guò)測(cè)定羥脯氨酸的含量換算得出的，即使蛋白被降解仍可以測(cè)出。當(dāng)熬膠時(shí)間達(dá)5 h時(shí)，氨基酸可能受到了破壞，造成數(shù)據(jù)下降。

圖8 熬膠時(shí)間對(duì)膠液中膠原蛋白含量的影響Fig.8 Effect of time on collagen contents of liquid

2.2.3.4 熬膠時(shí)間對(duì)膠凍微觀結(jié)構(gòu)的影響 組織切片技術(shù)可以直接反映出在食品加工過(guò)程中的微觀結(jié)構(gòu)的變化。切片顯示熬膠時(shí)間對(duì)膠凍的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的影響，選取結(jié)構(gòu)變化顯著的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行分析。結(jié)果如圖9所示。

圖9清晰地展示了不同熬膠時(shí)間下，膠凍網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化情況，這也可以看作是熬膠過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)的變化。凝膠基團(tuán)中蛋白的構(gòu)象和鏈的長(zhǎng)度將直接影響明膠的凝膠強(qiáng)度，一般來(lái)說(shuō)，凝膠的結(jié)構(gòu)應(yīng)該呈海綿狀或珊瑚狀[29]。當(dāng)熬膠時(shí)間從60 min延長(zhǎng)至180 min的過(guò)程中，可以清楚地觀察到膠凍網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸形成，孔隙由不均勻變得均勻。在180 min時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最清晰，比較致密均勻，這應(yīng)該是明膠分子不斷聚集與水分子發(fā)生交聯(lián)的結(jié)果，也與凝膠強(qiáng)度在這段時(shí)間內(nèi)由58.22 g增長(zhǎng)至最大值168.16 g的變化一致，說(shuō)明微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成與表象凝膠強(qiáng)度之間有密切聯(lián)系。隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性逐漸被破壞，由密集狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則狀態(tài)，形成大的孔隙，這與膠凍凝膠強(qiáng)度的變化仍保持一致。加熱至240 min之前，膠液中的膠原蛋白含量持續(xù)增加，羥脯氨酸會(huì)通過(guò)氫鍵結(jié)合羥基，聚集的明膠分子團(tuán)吸水膨脹，但240 min時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較180 min斷裂處增加，300 min時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)幾乎完全被破壞。結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)圖和凝膠強(qiáng)度的結(jié)果分析，推測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的吸水膨脹程度與膠凍的4 mm凝膠強(qiáng)度有較大關(guān)系，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性與破裂凝膠強(qiáng)度的關(guān)系較大。

圖9 不同熬膠時(shí)間下魚皮膠凍的微觀結(jié)構(gòu)Fig.9 Microstructure of sturgeon edible gelatin at different time

2.2.3.5 熬膠時(shí)間對(duì)膠凍感官評(píng)定的影響 隨著熬膠時(shí)間的延長(zhǎng)，魚皮膠凍的氣味越來(lái)越不愉悅，色澤接受度下降，透明度下降，但組織結(jié)構(gòu)的得分出現(xiàn)了先上升后下降的趨勢(shì)，總分最高分出現(xiàn)在2 h處，與凝膠強(qiáng)度、微觀結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出的結(jié)果相一致。M.V.Chandra等[30]的研究曾表明，3種鯉魚魚皮明膠的凝膠強(qiáng)度和硬度有極高的相關(guān)性，這與本試驗(yàn)結(jié)果類似。從感官上看，熬膠時(shí)間在2 h條件下制得的膠凍成凍完整，硬度和彈性適中，且腥味和顏色在可接受范圍內(nèi)。因此綜合考慮其它指標(biāo)和實(shí)際生產(chǎn)的能耗與效率，最終選擇2 h為鱘魚魚皮膠凍最佳熬膠時(shí)間。

圖10 熬膠時(shí)間對(duì)鱘魚魚皮膠凍感官評(píng)定的影響Fig.10 Effect of time on sensory evaluation of sturgeon skin edible gelatin

3 結(jié)論

鱘魚皮富含蛋白質(zhì)，其中膠原蛋白占到粗蛋白的83.15%，豐富的膠原蛋白有利于開(kāi)發(fā)魚皮膠凍類產(chǎn)品，拓寬了鱘魚皮的加工途徑。

鱘魚魚皮膠凍最佳熬膠工藝條件為溫度80℃，料液比1∶4，時(shí)間2 h，在此條件下得到的膠凍凝膠強(qiáng)度可達(dá)168.16 g；微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰；感官評(píng)分最高，易于接受。試驗(yàn)結(jié)果表明熬膠的條件對(duì)膠凍的理化特性有很大的影響，膠凍的凝膠特性、感官的變化與膠原蛋白、微觀結(jié)構(gòu)之間有緊密聯(lián)系，溫度適宜，熬膠至3 h內(nèi)，膠原蛋白濃度越高，膠凍微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的完整性越好，斷裂、不規(guī)則的地方較少，表現(xiàn)出來(lái)的膠凍品質(zhì)為凝膠強(qiáng)度大，感官評(píng)定的得分較高；反之則會(huì)難以形成完整的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或被破壞，導(dǎo)致膠凍的凝膠強(qiáng)度低，成凍狀態(tài)差，感官不佳，這為指導(dǎo)生產(chǎn)提供了數(shù)據(jù)與理論支撐。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，鱘魚皮的脂肪含量較高，對(duì)膠凍的品質(zhì)會(huì)造成一定的不良影響，后續(xù)可考慮脫脂處理優(yōu)化產(chǎn)品品質(zhì)。