韋海秋,楊明柳,周迎芹,3,方旭波,陳小娥 ,謝寧寧,3,
(1.浙江海洋大學食品與藥學學院,浙江舟山 316022;2.安徽省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,安徽合肥 230031;3.安徽省食品微生物發(fā)酵與功能應(yīng)用工程實驗室,安徽合肥 230031;4.浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學院,浙江舟山 316021)
鱖魚(Siniperca chuatsi),真鱸科,鱖屬,是廣泛分布于我國各主要江河湖泊的珍貴食用魚類,肉質(zhì)豐厚、味道鮮嫩,營養(yǎng)價值高[1]。目前,鱖魚加工品主要為冷凍鱖魚和即食臭鱖罐頭[2?3]。2020年全國鱖魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈趨于完整,產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)規(guī)?;蜆藴驶痆4],將鱖魚作為魚糜的生產(chǎn)原料,可以拓展鱖魚產(chǎn)品的市場,保證品質(zhì),符合未來發(fā)展方向。魚糜是魚經(jīng)過清洗、去頭、去內(nèi)臟、斬拌、脫水、熱誘導凝膠化、熟化等工序制成的具有彈性凝膠的魚肉產(chǎn)品[5?6]。魚糜制品食用方便,集高蛋白、低膽固醇、低脂肪等營養(yǎng)特點于一體[7],因此深受人們喜愛,是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ乃a(chǎn)制品。
花椒(Zanthoxylum bungeanumMaxim.)蕓香科,花椒屬,是重要的藥食兩用植物?;ń芳仁且晃队休^高價值的傳統(tǒng)中藥[8],也是一種在食品煮制中的常用調(diào)味品,具有增香定麻、除腥去膻的作用[9]。此外,由于宰殺后的原料肉具有較濃的血腥味,在濕法腌制的過程中,通過添加花椒能夠去除腥味,抑制異味[10],去除臭味[11]。周迎芹等[12]采用花椒等香辛料輔助鱖魚濕淹發(fā)酵,與單純的濕腌發(fā)酵相比,添加香辛料輔助發(fā)酵后,臭鱖魚魚肉出現(xiàn)了較多富含香氣的成分,對魚肉風味提升具有重要作用。因此,花椒通常在水煮、水腌等水溶體系下發(fā)揮風味改進的作用。
花椒的主要化學成分有多酚、黃酮、生物堿、酰胺和香豆素等[13],而多酚為植物中廣泛存在的活性成分,具有抗氧化、抗菌、抗過敏、抗過敏等生理功效[14]。研究發(fā)現(xiàn),多酚類物質(zhì)可以有效提高蛋白質(zhì)的交聯(lián)[15?16],多酚物質(zhì)的氧化中間產(chǎn)物醌類,能夠促進蛋白質(zhì)中賴氨酸、蛋氨酸和絲氨酸的氧化交聯(lián),從而形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[17]。植物多酚在食品領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用,現(xiàn)有研究表明[18],添加適宜濃度的綠原酸、咖啡酸和氧化氯原酸、氧化咖啡酸均可提升馬鮫魚魚糜凝膠特性,程荻等[19]將茶多酚、蘋果多酚和葡萄多酚應(yīng)用于魚糜制品中,改善了儲藏品質(zhì),陳媚依等[20]將鷓鴣茶多酚提取物應(yīng)用于魚糜制品冷藏保鮮,結(jié)果顯示該多酚提取物能有效地抑菌,減緩蛋白質(zhì)和脂肪氧化變質(zhì),并保持其色澤穩(wěn)定。但是,花椒提取物對蛋白凝膠特性影響的研究仍然比較匱乏,未成系統(tǒng)。
目前,花椒提取物對鱖魚魚糜凝膠特性的影響鮮有報道。在魚糜制品中添加花椒提取物,因其含有的多酚、黃酮等成分能有效提高魚糜凝膠保水性和凝膠強度,同時豐富魚糜制品的營養(yǎng)成分、增加其功效性。因此,本研究采用水提法制備花椒提取物[21?22],在鱖魚魚糜中加入不同添加量的花椒水提物凍干粉,分析其對魚糜凝膠的白度值、凝膠強度、持水性、質(zhì)構(gòu)(TPA)、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的影響,旨在為花椒提取物應(yīng)用于鱖魚魚糜凝膠的生產(chǎn)提供指導。
新鮮鱖魚 購于安徽省池州市;食鹽、花椒 合肥萬科廣場永輝超市;塑料腸衣(折徑40 mm,直徑25 mm) 樂陵市瑩源祥食品有限公司。
DHG-9245A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司;JYS-A800絞肉機 九陽股份有限公司;H1750R離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司;CR-400色差分析儀 日本Konica Minolta公司;TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司;PD-ICE冷凍干燥機 北京德天佑科技發(fā)展有限公司;IS5傅里葉紅外光譜儀 日本分光株式會社;SU8010掃描電子顯微鏡 株式會社日立制作所。
1.2.1 花椒水提物制備 花椒水提物(Zanthoxylum bungeanumaqueous extract,ZBAE)的制備方法,參照文獻[23?24]方法并做合理改動。首先,將花椒放置于70 ℃恒溫干燥箱中干燥48 h后,室溫冷卻,隨后將花椒攪碎,并按1:10(w/v)的比例加入去離子水,常溫浸泡24 h,抽濾后,取液體部分轉(zhuǎn)至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(45 ℃、90 r/min)進行濃縮,并于?40 ℃冷凍干燥成ZBAE粉末,?20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.2 魚糜凝膠制備 魚糜凝膠的制備過程參照Liang等[25]文獻的報道并做合理改動。將新鮮鱖魚頭、尾和內(nèi)臟去除,取魚肉,用水清洗后,放入4 ℃預(yù)冷的蒸餾水中漂洗2次,取出瀝干水,切成小塊(2 cm×2 cm×2 cm),放入絞肉機中先低速攪碎30 s,再加入魚肉重量2.5%的氯化鈉,高速攪碎30 s;隨后,分別加入0%、0.125%、0.25%、0.5%、1%(按魚糜質(zhì)量計算)的花椒水提物凍干粉,高速攪30 s,充分混勻;攪拌過程的溫度控制在4~10 ℃;將魚糜灌入折徑為40 mm,直徑為25 mm的塑料腸衣中,魚腸長度為25 cm左右,放置于4 ℃冰箱,使其平衡4 h。之后,采用兩段水浴加熱方式進行熱誘導,即40 ℃加熱30 min使魚糜凝膠化后,立即轉(zhuǎn)入90 ℃水浴加熱30 min使其熟化,加熱結(jié)束后轉(zhuǎn)至冰水中冷卻30 min制備出魚糜凝膠,放置于4 ℃保存,于48 h內(nèi)完成指標測定。添加量為0%時,為對照組。
1.2.3 持水性測定 參考Yi等[26]方法,稱取5 g魚糜凝膠(m1,g),置于3層濾紙間包裹好,放入50 mL的離心管中,置于離心機中離心(6000×g,4 ℃)10 min,離心后準確稱質(zhì)量(m2,g)。持水性按式(1)計算:
1.2.4 凝膠強度測定 參照Balange等[27]方法將熱誘導蛋白凝膠樣品切成直徑和厚度均為25 mm的圓柱體,放在質(zhì)構(gòu)儀上測定凝膠強度,采用球形探頭(P/0.5S),使用TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀測定。具體參數(shù)設(shè)定:觸發(fā)類型Auto(Force),觸發(fā)力5.0 g,測試前速度2.0 mm/s,測試中速度5.0 mm/s,測試后速度2.0 mm/s,變形量20 mm。
1.2.5 質(zhì)構(gòu)特性分析 參照楊明柳等[28]的方法,將熱誘導蛋白凝膠樣品在室溫下平衡1 h,將其切成1.5 cm高的圓柱體,放在質(zhì)構(gòu)儀上測定硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性、回彈性,使用直徑35 mm的圓柱形探頭(p/50)。要求:測試前速率1.0 mm/s,穿刺中速率5.0 mm/s,測試后速率5.0 mm/s。
1.2.6 白度測定 參考翟璐等[29]的方法,取出4 ℃存放的魚糜凝膠樣品室溫下平衡1 h,切成高為1 cm左右的圓柱體。使用手持式色差儀測定魚糜凝膠切面的L*(亮度)、a*(紅/綠色)、b*(黃/藍色)值。按式(2)計算。
1.2.7 魚糜凝膠蛋白結(jié)構(gòu)分析 參考Guan等[30]的方法。將鱖魚魚糜凝膠樣品冷凍干燥,稱取各組試樣與溴化鉀(比例1:100)混合壓成透明薄片,將樣品放入紅外光譜儀中測試(600~4000 cm?1)。
1.2.8 掃描電子顯微鏡觀察 參考周緒霞等[31]的方法取適量魚糜凝膠切成1 mm3的小塊,于4 ℃下用2.5%戊二醛固定24 h,用磷酸緩沖液(0.1 mol/L,pH7.0)漂洗15 min,重復(fù)3次;依次用體積分數(shù)30%、50%、70%、80%和90%的乙醇溶液梯度進行脫水15 min,最后用無水乙醇脫水30 min。臨界點干燥,貼樣、噴金后用掃描電鏡觀察。采用圖像分析軟件Image J及其插件Fractal Box Count插件測量分形維數(shù)對掃描電鏡圖片進行處理。對掃描電鏡圖片進行分析前,先對掃描電鏡圖片進行閾值化和二值化處理。分形維數(shù)Df和孔數(shù)量、孔隙率參考Zhang等[32]的方法,按式(3)、(4)進行計算。
式中:ε表示尺度;Nε表示一定尺度下含有目標像素的盒子數(shù);D表示直線斜率;Df表示分形維數(shù)。
1.2.9 感官評定 將各組鱖魚魚糜凝膠切片(5 mm厚),置于一次性塑料盤中,室溫平衡30 min后由10名食品專業(yè)學生組成評定小組,主要對色澤、氣味、組織狀態(tài)和表觀特征進行評判,每項指標的得分及評定標準見表1[33]。
表1 感官評定標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of mandarin fish surimi
采用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)處理,用Duncan進行多重比較(P<0.05差異顯著性),采用PS,Origin Pro 16.0軟件繪圖,每組實驗重復(fù)3次,實驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示。
持水性能夠反映蛋白質(zhì)的結(jié)合水能力,可以直觀評價魚糜凝膠的質(zhì)量和品質(zhì),不同添加量的ZBAE對魚糜凝膠持水性的影響如圖1所示。隨著ZBAE添加量的增加,魚糜凝膠的持水性呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。當ZBAE添加量為0.125%和0.25%時,魚糜凝膠持水性顯著性升高(P<0.05),推測可能是ZBAE中的多酚含有豐富的活性羥基,能夠與魚糜蛋白較好的結(jié)合,截留更多水分,這與程荻等[19]的研究結(jié)果一致。當ZBAE添加量大于0.25%時,魚糜凝膠的持水性逐漸降低,這可能是ZBAE與魚糜蛋白分子間相互作用,高濃度的多酚與魚糜蛋白過度結(jié)合,破壞蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)及造成魚糜蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,水的束縛能力減弱[34],與此類似,高添加量的沒食子酸對魚糜凝膠有不利影響,持水性降低[35]。且過量的ZBAE也可能引起不良沉淀聚集[36],導致凝膠網(wǎng)絡(luò)松散,體系的持水性下降。
圖1 ZBAE添加量對鱖魚魚糜凝膠持水性的影響Fig.1 Effect of ZBAE addition on water holdability of surimi gel of mandarin fish
凝膠強度是魚糜凝膠的重要品質(zhì)指標,凝膠強度定義為破斷力與凹陷距離的乘積,在一定范圍內(nèi),蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密,凝膠強度就越大[37]。由圖2可知,與對照組相比,添加ZBAE能不同程度增強鱖魚魚糜凝膠強度。隨著添加量的增加,魚糜凝膠的凝膠強度呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。當添加量為0.25%時,凝膠強度達到最大值1364 g·cm,比對照組增加61%。這可能是ZBAE中的多酚物質(zhì)與魚糜蛋白相互作用,促使魚糜形成相對致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[38?39],增強魚糜凝膠強度。有文獻報道,多酚-蛋白質(zhì)復(fù)合物能夠填充魚糜凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙,形成致密而穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使不易流動水更容易被捕獲,游離水的轉(zhuǎn)移減少,持水性能增加,產(chǎn)生強化的凝膠強度值[40]。持水性與凝膠強度變化規(guī)律一致,這與文獻[41?42]報道一致。但是,當ZBAE添加量大于0.25%,魚糜凝膠的凝膠強度下降,這可能是由于過多的ZBAE自我聚集導致蛋白質(zhì)交聯(lián)能力下降,不利于魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,使得魚糜的凝膠強度下降[43]。
圖2 ZBAE添加量對鱖魚魚糜凝膠強度的影響Fig.2 Effect of ZBAE addition on gel strength of surimi of mandarin fish
質(zhì)構(gòu)特性是魚糜凝膠品質(zhì)的重要參數(shù),能間接反映出蛋白基質(zhì)的結(jié)構(gòu)完整性及與其他成分相結(jié)合的狀態(tài)。由表2可知,添加ZBAE后魚糜凝膠的硬度、彈性和膠著性,都呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,且均在添加量為0.25%時達到最大值,分別為13155.03 g、0.910%、8480.584 g,較對照組分別提高了6.927%、1.568%、7.933%。這與凝膠強度指標變化趨勢結(jié)果一致。這些結(jié)果可能是ZBAE中含有的花椒多酚與巰基發(fā)生非二硫共價交聯(lián),生成蛋白質(zhì)-硫-多酚-硫-蛋白質(zhì)交聯(lián)物,在蛋白質(zhì)分子間起連接作用,增強了蛋白質(zhì)間的聚合[44],從而提高魚糜凝膠強度、硬度、彈性和膠著性。有研究指出,低濃度多酚能夠增強魚糜凝膠的疏水相互作用,有利于魚糜蛋白質(zhì)的凝膠化[45];隨著ZBAE繼續(xù)增加時,魚糜凝膠的硬度、彈性和膠著性隨之下降,這可能是ZBAE中過量多酚使蛋白質(zhì)發(fā)生疏水性聚集,并且過剩的多酚物質(zhì)屏蔽魚糜蛋白中的巰基、氨基等反應(yīng)性官能團,阻礙蛋白之間的交聯(lián),使魚糜凝膠蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得無序、松散,由此降低魚糜凝膠的質(zhì)構(gòu)特性[46]。此外,該魚糜凝膠的內(nèi)聚性、咀嚼性和回彈性分別在ZBAE添加量為0.5%、1.0%、1.0%達到最大值,這些指標可以反映食物保持完整的性質(zhì),表明魚糜凝膠在添加ZBAE后呈較穩(wěn)定狀態(tài)。
表2 ZBAE添加量對鱖魚魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響Table 2 Effect of ZBAE addition on the gel texture of mandarin fish surimi
不同添加量ZBAE對魚糜凝膠白度的影響如圖3所示。添加ZBAE后,與空白組相比,魚糜凝膠的白度值在低添加量(0.125%)時升高,隨著ZBAE質(zhì)量分數(shù)的增加而逐漸降低,ZBAE的添加降低了魚糜凝膠的白度,這與水提物自身的顏色呈現(xiàn)淡紅棕色有關(guān),也可能是添加了ZBAE后,ZBAE中的多酚類化合物自身氧化從而導致魚糜凝膠顏色加重,白度降低。白度是魚糜制品的主要指標之一,因此ZBAE的添加量不宜太高。白度與前面三項指標變化規(guī)律不一致,這與已有文獻相同[47]。
圖3 ZBAE添加量對鱖魚魚糜凝膠白度的影響Fig.3 Effect of ZBAE addition on gel whiteness of surimi of mandarin fish
圖4中凝膠樣品的特征吸收峰位置幾乎沒有變化,每個樣品的特征吸收峰均在3272、2925、1633、1519、1392、1234 cm?1左右,說明ZBAE的添加引起特征吸收峰的紅移或藍移的程度微小。其中,1651~1660、1600~1640、1661~1700和1641~1650 cm?1處分別為α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲4種空間構(gòu)象的波段。由圖5可知,相較于對照組,添加ZBAE(0.125%、0.25%、0.5%和1%)后,魚糜凝膠蛋白的α-螺旋結(jié)構(gòu)的含量分別增加3.64%、6.73%、4.31%和1.14%,β-折疊結(jié)構(gòu)分別增加2.91%、1.65%、1.27%和1.41%,β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)分別降低60.12%、59.38%、44.17%和26.32%,無規(guī)則卷曲的相對含量分別增加2.59%、2.71%、2.42%和1.17%;α-螺旋、β-折疊和無規(guī)則卷曲的相對含量呈先上升后下降的趨勢,而β-轉(zhuǎn)角則相反。這與汲晨洋等[48]研究的添加紫菜粉后的凝膠蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)變化結(jié)果相似。結(jié)合上述分析結(jié)果,持水性和凝膠強度在ZBAE添加量0.25%時均達到峰值,說明α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)的相對含量與持水性和凝膠強度存在一定相關(guān)性。隨著ZBAE添加量的增加(0.25%~1%),α-螺旋和β-折疊含量的增加量變低,可能是過量的添加ZBAE會阻礙凝膠蛋白的聚集,凝膠結(jié)構(gòu)變得松散以至于水分子無法留在凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔隙中,導致高添加量的ZBAE樣品凝膠強度、持水性較低。
圖4 鱖魚魚糜凝膠蛋白的紅外光譜分析Fig.4 Infrared spectrum analysis of gel protein of surimi of mandarin fish
圖5 ZBAE添加量對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)含量的變化Fig.5 Changes of ZBAE supplemental level on protein secondary structure content
不同添加量的ZBAE對微觀結(jié)構(gòu)的影響如圖6所示,分形維數(shù)表示的是魚糜凝膠中蛋白質(zhì)的聚集程度,分形維數(shù)越大,表示蛋白質(zhì)聚集度越大[49],隨著ZBAE的含量從0%增加到0.25%,分形維數(shù)從2.797增加到2.839,且當ZBAE添加量為0.25%時,魚糜凝膠樣品的孔徑最為致密且表面光滑,據(jù)推測可能是由于ZBAE中的多酚與蛋白質(zhì)生成共價鍵,起到“架橋”作用,增強蛋白質(zhì)分子間的交聯(lián),從而導致魚糜凝膠表面孔徑變小,形成有序且致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這與王育信[50]在魚糜中分別添加0.3%間苯三酚和1%褐藻多酚提取物使得魚糜凝膠結(jié)構(gòu)更為致密光滑研究結(jié)果一致。研究表明,魚糜蛋白的交聯(lián)與凝膠強度和硬度有關(guān),凝膠網(wǎng)絡(luò)越細密緊致,凝膠硬度越大[51]。此外,魚糜蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密越能捕獲更多的水分子,從而使魚糜凝膠具有更高的彈性和持水性。從微觀圖6C和圖6H可看出,ZBAE添加量為0.25%時,魚糜的微觀結(jié)構(gòu)最為致密,魚糜凝膠的強度、持水性、硬度和彈性最好,與前面的試驗結(jié)果一致。隨著ZBAE添加量繼續(xù)增加,魚糜凝膠結(jié)構(gòu)表面呈粗糙且凹凸不平等現(xiàn)象。表3顯示,在添加量大于0.25%后,孔隙率和孔數(shù)量逐漸下降,這表明魚糜凝膠表面孔洞大小不均,孔徑變大,這可能是由于較多的多酚物質(zhì)阻礙了蛋白質(zhì)的結(jié)合,從而使蛋白結(jié)構(gòu)變得松散無序,分布不均勻,空隙增大。這與前面硬度、彈性和膠著性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)下降結(jié)果一致。
圖6 鱖魚魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)圖(40000×)Fig.6 Microstructures of mandarin fish surimi gel with different ZBAE concentrations (40000×)
表3 不同ZBAE添加量的魚糜凝膠的分形維數(shù)、孔隙率和孔數(shù)量Table 3 Fractal dimension, porosity and number of pores of surimi gel with different ZBAE addition levels
由表4可以看出,不同ZBAE添加量對鱖魚魚糜凝膠感官影響顯著(P<0.05),隨著ZBAE添加量的增加,色澤、氣味、組織形態(tài)均呈先上升后下降的趨勢并分別在添加量0.125%、0.25%、0.25%處達到最大值。當ZBAE添加量為0.125%時,感官質(zhì)量總分最高,此時鱖魚魚糜凝膠切面結(jié)構(gòu)緊密、無氣孔,表面有光澤,帶有鱖魚和花椒特有風味,口感比較細膩;ZBAE添加量為0.25%時,氣味和組織形態(tài)表現(xiàn)為最佳;添加量為0.5%或更高時,由于ZBAE呈紅棕色,隨著添加量的增加,魚糜凝膠白度值降低,在感官上色澤分值會降低,還可能是因ZBAE含量過多會破壞蛋白凝膠結(jié)構(gòu)或ZBAE中的活性羥基競爭水分引起組織形態(tài)、表觀特征品質(zhì)下降,即產(chǎn)品各項指標呈現(xiàn)劣化趨勢。結(jié)合各指標評分情況綜合考慮,低添加量(<0.25%)ZBAE對魚糜凝膠組織狀態(tài)有明顯作用,可改善肉質(zhì)緊實程度,提高魚糜凝膠感官品質(zhì)。
表4 ZBAE添加量對鱖魚魚糜凝膠感官品質(zhì)的影響(分)Table 4 Effect of ZBAE addition on sensory quality of mandarin fish surimi gel (scores)
在鱖魚魚糜中添加適量的ZBAE,兼有鱖魚和花椒獨特風味,同時添加ZBAE對魚糜制品的持水性、凝膠強度、TPA以及白度值指標均有一定程度的影響。添加0.25% ZBAE明顯增加了魚糜的凝膠特性,魚糜凝膠的硬度、彈性和膠著性均達到最大值,分別為13155.03 g、0.910%和8480.584 g。傅里葉紅外光譜結(jié)果顯示,與空白組相比,添加ZBAE有利于保留魚糜凝膠中α-螺旋、β-折疊和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu),增強凝膠截留水分子的能力。掃描電鏡結(jié)果顯示,添加0.25% ZBAE形成的魚糜凝膠樣品孔徑最為致密,表面平整光滑。但過量添加ZBAE,會阻礙蛋白質(zhì)結(jié)合,引起凝膠強度下降。綜合考慮,添加0.25%的ZBAE能夠改善魚糜制品品質(zhì),為豐富魚糜制品加工提供理論依據(jù)。