楊 菁，勵建榮，李學鵬，儀淑敏，孟玉瓊，馬 睿，密 更

（1.渤海大學食品科學與工程學院，遼寧省食品安全重點實驗室，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧錦州 121013；2.青海大學，青海西寧 810016；3.廣西民族師范學院化學與生物工程學院，廣西崇左 532200）

大量研究表明，添加多糖類物質可以有效改善魚糜的凝膠品質，最常見的添加物為水膠體，例如卡拉膠、結冷膠、可得然膠、黃原膠等[8-9]。然而，由于這類物質大多被認為是“膠”，消費者普遍對其安全性持懷疑態(tài)度，市場認可度相對較差。車前子殼粉（Psyllium husk power，PHP）是一種新興的食品添加輔料，是一種天然的植物源多糖，具有良好的食用安全性，無添加上限[10]。另外，其含有大量的膳食纖維，從結構上來看，由不同分子量的阿拉伯木聚糖構成，且在支鏈上含有少量的鼠李糖、葡萄糖和半乳糖[11]。PHP 在溶于水后會快速膨脹至原體積的300%左右[12]，其冷水性組分在常溫下會形成弱凝膠，而熱水性組分也會在熱處理后形成弱凝膠[13]。其次，PHP 在食用后具有較多的益處，據報道在治療便秘、結腸癌、潰瘍性結腸炎、糖尿病和高膽固醇血癥方面都有良好的效果[14]。

有關PHP 改善魚糜特性的研究不多，主要集中在改善淡水魚糜的品質方面[15-16]，在改善秘魯魷魚魚糜制品品質方面鮮有報道。另一方面，常見的魚糜制品多為魚丸、魚腸、魚糕、模擬蟹棒等，依照面條制備工藝開發(fā)魚糜模擬面條制品并開展相關研究的報道尚不多見。本研究添加不同水平的PHP 與秘魯魷魚魚糜進行混合，之后制備為蛋白基復合凝膠仿制面條，在此基礎上對其特性進行初步研究，以期為新型秘魯魷魚魚糜制品以及預制蛋白基食品的開發(fā)和深入研究提供一定的理論借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

秘魯魷魚冷凍去內臟、去頭厚胴片 購買于錦州當?shù)厮a品市場，清洗后去皮、去膜、切塊分裝，冷凍備用；車前子殼粉 美國Now Foods 公司；實驗所用試劑均為分析純 國藥集團化學試劑有限公司；實驗所用水均為去離子水（電阻率≈10 MΩ·cm）。

TA.XT Plus 質構儀 英國Stable Micro System公司；CR-400 色差計 日本Konica Minolta 公司；LYNX 4000 高速冷凍離心機 美國Thermo Fisher Scientific 公司；S4800 場發(fā)射掃描電鏡 日本Minolta 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 魷魚魚糜的制備 冷凍魷魚塊從冷庫拿出后室溫解凍15 min，切為1～2 mm 的薄片，置于10 ℃的質量分數(shù)0.3% NaHCO3溶液中浸泡20 min。參考陸海霞等[17]的方法，在10 ℃的4.5 mmol/L CaCl2漂洗液中漂洗一次，撈出置于脫水機中脫水20 min。取出放入真空冷凍斬拌機，加入質量分數(shù)3%的NaCl，冷卻液溫度為0 ℃，750 r/min 斬拌1 min，3000 r/min 斬拌3 min。取出后置于凝膠小瓶中密封備用。雙縮脲法測定蛋白濃度約為10 mg/mL。

1.2.2 凝膠仿制面條的制備 車前子殼用打粉機粉碎（8000 r/min，60 s），使用孔徑0.45 mm 標準篩過篩，之后以粉末狀態(tài)直接添加至魷魚魚糜中，添加量按魚糜的質量分數(shù)分別為0%、1%、5%、10%、15%、20%、25%和30%（參考魚面中淀粉的添加比例并經過前期預實驗后確定，添加超過30%后面條樣品粘性大且極易斷裂）。初步混合后用手持式攪拌機混合5 min，之后手工搟制或流延為約5 mm 厚的面胚，置于平底蒸盤內常壓下蒸制7 min（取自最佳蒸煮時間平均值），取出后自然冷卻至常溫，切成寬度為5 mm、長度為100 mm 左右的復合凝膠面條樣品。面條樣品按照車前子殼粉的添加量依次標記為MP0（對照）、MP1、MP5、MP10、MP15、MP25 和MP30。將樣品分為兩份，一份作為鮮濕樣品在室溫下平衡20 min 后測試，另一份置于保鮮膜密封的塑料盒中，4 ℃放置3 d 后進行冷藏特性測試。

1.2.3 白度測定 用色差計測量，記錄L*，a*，b*值。L*為明度指數(shù)，a*表示紅綠度，b*表示黃藍度。白度用W 表示，計算公式如式（1）。

(6)流程中煙氣與鍋爐氣有各自的通道，因鍋爐氣的量比較小，風機選擇也較小，從而風速也小，而且又從進礦端抽出，進礦端物料比較濕，幾乎不會有揚塵，而鍋爐氣從排礦端帶入進礦端的已烘干的礦粉塵因與進入端的濕礦相遇又會掉入烘干筒內，因而抽出的鍋爐氣幾乎不帶礦，所以直接用水洗滌也不會造成礦粉流失；

1.2.4 蒸煮特性的測定 膨脹指數(shù)（SI）采用Ranchman 等[18]的方法并略有改動。取10 g 樣品，稱重（記為M1，g），在105 ℃烘箱內烘干至恒重（記為M2，g），SI 值計算公式如式（2）。

水溶解度（WS）的測定方法如下：將5 根樣品（約20 g）稱量（K1），放入冷水中，4 ℃冰箱中靜置4 h，期間每隔1 h 輕輕攪拌樣品30 s，之后取出，瀝干15 min，稱重（K2），WS 值計算公式如式（3）。

持水度（WHC）參考Zhou 等[19]的方法進行測定并稍作修改。將新鮮制備的樣品稱重約5 g 包裹于3 張濾紙中，在4 ℃下10000×g 離心10 min，離心管的重量（W），離心前離心管與包含水分復合的總重（W2），離心后離心管與去除水分復合的總重（W1），WHC 計算公式如式（4）。

1.2.5 凝膠強度及拉伸特性測定 按照1.2.2 中的方法，添加車前子殼粉后將混合物置于凝膠小瓶中蒸制，取出后切成高度約25 mm 的樣品。用質構儀測定凝膠強度，凝膠強度為破斷力和破斷距離的乘積。測定條件：P/5S 型號探頭，穿刺距離15 mm，觸發(fā)力5 g，測前速度1 mm/s，測試速度0.5 mm/s，測后速度1 mm/s。

拉伸強度測試參考了Chen 等[20]的方法并略有改動。切取長度5 cm 且表面無傷的一根面條樣品夾在探頭上（A/SPR），平衡5 min 后開始測試。測試模式為拉伸，測試參數(shù)設置：測試前速度3 mm/s，測試速度0.5 mm/s，測試后速度5 mm/s，初始距離10 mm，最終距離100 mm。

拉伸模量（E）和相對拉伸率（re）分別由公式（5）和公式（6）計算得出。

式中，F(xiàn) 為拉伸力（g）；A 為面條樣品的平均橫截面積（mm2）；ΔL 為伸長后的長度（mm）；L 為原始長度（mm）。

1.2.6 咀嚼特性測定 使用質構儀的TPA（Textural profile analysis）分析程序來模擬人牙齒對樣品的二次咀嚼并采集數(shù)據，使用儀器自帶分析程序得出樣品的硬度、彈性、黏性、咀嚼性。測試時，切取長度為4 cm 的表面平整的面條樣品5 根，平行放置于樣品臺上在室溫下（25 ℃）平衡15 min 后開始采集數(shù)據。探頭型號P50。測試參數(shù)設置：測前速度1 mm/s，測試速度5 mm/s，測后速度5 mm/s，目標模式為35%應變，觸發(fā)模式為自動，觸發(fā)力為5 g，兩次下壓測試間隔時間為5 s。

1.2.7 水分分布測定 參考曹涓泉等[21]的方法并略有改動。用打孔器切取直徑5 mm，高度20 mm 的圓柱體樣品放于核磁管內，采用低場核磁共振分析儀的Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脈沖序列測定樣品的弛豫時間（T2）。測試條件：接收機帶寬100 kHz，質子共振頻率22 MHz，脈沖90°，脈寬14 μs，半回波時間200 μs，采樣等待時間2000 ms，回波個數(shù)12000，重復掃描次數(shù)8。面積積分采用origin 快捷RIO 分析程序，插值類型為數(shù)據點，基線模式為Y=0。

1.2.8 SEM 觀察 參考Cao 等[22]的方法進行測定并稍作修改，將面條樣品切成約5 mm3小塊，并在4 ℃下浸入2.5%戊二醛中固定12 h。然后用磷酸鹽緩沖液（0.2 mol/L，pH7.0）沖洗三次，然后依次在50%、60%、70%、80%、90%和100%的梯度乙醇中脫水（每次15 min）。脫水后凍干后射鍍金，之后在2.0 kV 的加速電壓下用掃描電鏡進行觀察。二值化圖片由ImageJ v1.51 進行處理。通過調整閾值將圖像處理成二進制圖像。分形維數(shù)值（D）通過計盒法并按照Dàvila 等[23]的方法提出的步驟進行計算。

1.3 數(shù)據處理

所有試驗至少獨立進行3 次，數(shù)據以平均值±標準偏差表示。數(shù)值采用SPSS 19.0 軟件進行統(tǒng)計分析，使用Origin 8.6 軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 仿制面條的白度和蒸煮品質

對照組及添加PHP 后面條樣品的實際光學照片如圖1 所示，結合表1 的數(shù)據可以看出對照組的白度相對較高，實際肉眼觀察的結果也發(fā)現(xiàn)純秘魯魷魚魚糜本身顏色較為潔白。添加PHP 后，蒸制面條樣品的白度呈現(xiàn)逐步下降接近褐色的趨勢。這是個有趣的發(fā)現(xiàn)，因為高濃度的車前子殼粉溶于水后形成的凝膠為淡黃色，總體顏色很淺，和潔白的魷魚魚糜混合后，其顏色從常理推測應該變淺，或變化不明顯，已有相關研究也證實了這一點[24-25]。而熱處理后的結果正好相反，由此可推斷，面條樣品在蒸制時，由于高溫環(huán)境，PHP 分子結構上的還原糖與魚糜中蛋白發(fā)生了美拉德反應，隨著PHP 添加量的增多，該反應生成的黑色產物越多，顏色越深。實際上這一推測有一定的理論支持，如Karakus 等[11]對車前子中的阿拉伯木聚糖進行分子結構解析時，發(fā)現(xiàn)其阿拉伯木聚糖分子鏈上存在著的少量的鼠李糖、葡萄糖和半乳糖可在加熱時參與美拉德反應。

表1 仿制面條的蒸制品質特征Table 1 Cooking quality characteristics of the imitation noodles

圖1 仿制面條的實際光學照片F(xiàn)ig.1 Actual optical photo of the imitation noodles

膨脹指數(shù)（SI）、水溶解度（WS）、吸水指數(shù)（WAI）是常用的面條制品的品質表征指標，其測定結果如表1 所示。SI 表示的是每克面條樣品可吸收水能力的大小，從微觀層面上來說，應該是面條樣品表面水、內部束縛水以及結合水的總和。從結果來看，添加1%的PHP 使面條樣品的SI 值出現(xiàn)了最大值6.85，之后隨著PHP 的添加量增加，SI 呈現(xiàn)逐漸變小的趨勢。PHP 本身含有大量的多糖，這些多糖分子上存在的大量羥基會以氫鍵的形式束縛較多的水[26]，如果在足量水環(huán)境中，PHP 可以吸收其自重15～16 倍的水分，膨脹到原體積的300 多倍[12]。而本研究體系中是有限水環(huán)境，PHP 加入后會爭奪蛋白的水分，當沒有多余的水分可利用時即達到了飽和，其體積開始增加緩慢，推測部分PHP 不能完全吸水膨脹，其水溶性多糖也不會被溶解而是保持原有的狀態(tài)。從結果的趨勢來看，添加10%～15%，SI 的增加開始變得緩慢，這表明其吸水能力達到了臨近飽和的狀態(tài)，面條樣品中部分的阿拉伯木聚糖未能吸水形成凝膠。

持水性（WHC）結果表明，隨著PHP 的添加，WHC 值不斷增高。這一研究結果和Zhu等[27]在類似體系中的研究結果一致。當PHP 添加量達到10%后，WHC 值差異不顯著（P＜0.05）。由于采用離心法進行測定，在一定的離心力下，徑向的向心力對面條樣品有一定的擠壓作用，所以該值更多的代表被束縛在凝膠網絡中的水分。添加10% PHP 后該值變化不顯著，可能是由于蛋白的凝膠網絡在此之后被破環(huán)，其束縛能力減弱。對于面條，在實際應用于市場時，其水溶解性也是一個重要的考察指標。理想的產品經過長時間浸泡仍能保持結構不松散，不會有太多的物質溶解至水中。從結果來看，隨著PHP 添加量的增加，WS 值呈現(xiàn)逐步升高的趨勢，10%之后變化不再顯著（P＜0.05）。推測復合凝膠制品在實際食用時，如果采用煮制來復熱，其蒸煮損失率會較高。

2.2 仿制面條的凝膠強度及拉伸特性

凝膠強度結果如表2 所示。從結果可以看出添加PHP 后，面條樣品的凝膠強度不斷增高，PHP 的添加量為30%時，凝膠強度從對照組的378.51 g·mm升高至了2710.19 g·mm，提高了約7.16倍。PHP 的加入有效改善了秘魯魷魚魚糜的凝膠強度，這和已有的一些研究結果一致[15,28]。蛋白和PHP 中的阿拉伯木聚糖均是生物大分子，它們在適當?shù)臈l件下可以形成不同的凝膠，如復合凝膠（complex gels）、填充凝膠（filled gels）以及混合凝膠（mixed gels），這取決于它們之間的相互作用。PHP 和蛋白的相互作用，根據蛋白的不同，目前有學者認為是簡單的填充或者分子糾纏[29]，有的認為是發(fā)生了交聯(lián)作用[30]。秘魯魷魚肌原纖維蛋白和PHP 相互作用類型還有待于進一步深入研究，但可以肯定的是，蛋白對阿拉伯木聚糖形成的水凝膠有良好的包裹作用，因為從預實驗的結果來看，單純的PHP 是不能蒸制定型的，受熱后易液化，流動性非常強。

表2 仿制面條的凝膠強度、拉伸模量（E）與相對拉伸率（re）Table 2 Gel strength,tensile modulus (E) and relative tensile rate (re) of the imitation noodles

拉伸模量（E）可用來表征樣品斷裂的難易程度，而相對拉伸率（re）代表了面條樣品的可拉伸量。測定結果如表2 所示。從結果來看，對照組非常易斷，無法進行拉伸測試，數(shù)據未獲得。加入PHP 后，面條樣品的拉伸模量呈現(xiàn)逐步上升的趨勢，在添加量為30%時，達到了1167.44 g/mm2。從re值的結果來看，隨著PHP 添加量的增加，該值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在添加量為10%時，re值達到了最大值3.08，之后隨添加量逐漸下降。綜合來看，PHP 的添加在增加魚糜制品強度的同時也賦予了其良好的延展性，這為制備蛋白基面條提供了一定的可行性。

2.3 仿制面條的咀嚼特性及冷藏后的變化

鮮濕面條作為產品時，其冷藏后的口感變化是消費者關心的重點問題之一，進一步進行相關測定，結果如圖2 所示。整體來看，不管是否進行冷藏處理，添加PHP 后，面條樣品的硬度、粘性和咀嚼性與對照組相比均顯著提高（P＜0.05），而彈性變化則不明顯。從變化增幅來看，面條樣品的硬度、粘性和咀嚼性在PHP 5%添加量以下增幅均較小，而在5%以上則顯著增加，這與Singh 等[28]的研究結果相類似。實際上，對于鮮濕面條來說，爽彈、柔軟以及較低的粘性更為適合大多數(shù)消費者的口感要求，較高的硬度和粘性可能會極大的降低食用體驗。推測硬度的增加可能是因為PHP 具有較強的吸水與溶脹能力，而在共混體系中，蛋白凝膠網絡的包裹作用對其溶脹有較大的限制作用，從而增強結構的密度，使得硬度增加[25]。粘性的增加推測是因為PHP 分子表面有較多的親水性羥基，結合了大量的水，從而形成黏性溶液[31]。冷藏處理后，從圖2 中可以看出，面條樣品的硬度，咀嚼性和粘性存在顯著下降的情況（P＜0.05），其具體機理還有待于進一步探索，從現(xiàn)象來看，這對仿制面條的實際應用是較為有利的。

圖2 鮮濕仿制面條與冷藏后仿制面條的咀嚼特性Fig.2 Chewing characteristics of fresh and and refrigerated imitation noodles

2.4 仿制面條的水分分布分析

面條樣品的T2 弛豫圖譜如圖3 所示。根據出現(xiàn)時間可以簡單地將氫共振峰出現(xiàn)的區(qū)域分為T21、T22、T23 和T24，依次代表強結合水（多為分子上的質子H，出現(xiàn)在1 ms 附近）、弱結合水（多為氫鍵結合水，出現(xiàn)在10 ms 附近）、不易流動水（多為凝膠網絡中的束縛水，出現(xiàn)在100 ms 附近）和自由水（多為凝膠網絡結構外的可流動水，出現(xiàn)在100 ms 以上）[32]。從結果來看，代表自由流動水的T24 僅在對照組和1%的樣品組內出現(xiàn)，而其他組內則未采集到該數(shù)據。實際從樣品來看，對照組和1%的樣品切開后存在較多小的孔洞，推測是蒸制時蛋白聚集所形成，這些孔洞內留存了較多的流動水，這一觀察結果和實際測試的低場核磁結果相符。PHP 添加超過5%后自由流動水減少，推測可能和共混物中PHP 在加熱后形成一定的凝膠網絡結構有關，這使原來的可流動水進一步束縛于蛋白和PHP 多糖凝膠網絡中。實際上，已有研究證明了這一推測，如Farahnaky 等[33]發(fā)現(xiàn)PHP 中的堿溶性組分和熱水溶性組分均具有良好的凝膠形成能力。當水與蛋白質緊密結合時，水的遷移率是有限的，會使得弛豫時間變短[34-35]。隨著PHP 的添加，T21 向左移動（更短的弛豫時間），T2 弛豫時間反應了樣品對水分子的結合力。水分子所受的力越大，弛豫時間越短[36]，因此T21 的弛豫時間更短，表明PHP 具有更強的結合水和限制水分子自由運動的能力，這有利于結合水并降低其自由度，這一結果與WHC 的結果一致。

圖3 仿制面條樣品的T2 弛豫圖譜Fig.3 Continuous distribution of spin-spin relaxation time of the imitation noodles

為了進一步準確比較，對四個區(qū)域出現(xiàn)的峰進行了積分計算，結果如表3 所示。從結果來看，隨著PHP 添加量的增加，代表弱結合水和不易流動水峰面積比例的P22 和P23 均隨著PHP 的添加出現(xiàn)了先增加后降低的趨勢，在5%添加量時出現(xiàn)了最大值，分別是3017.93 和64663.54。可能和在5%添加量時蛋白與PHP 形成的微結構有關，推測此時其內部形成了蛋白和PHP 雙連續(xù)相，從而使得樣品束縛水的能力得到提升。這些結果對前面質構測試以及拉伸測試的結果均有良好的支撐作用。

表3 仿制面條特征峰積分面積Table 3 Area integration result of spin-spin relaxation peaks of the imitation noodles

2.5 仿制面條的微觀結構

為了對之前的推測進行驗證，對面條樣品進行了微觀結構的觀察，結果如圖4 左列所示，進一步進行了二值化處理（圖4 中間列）與分形維數(shù)的分析（圖4 右列）。分形維數(shù)是描述幾何形狀復雜程度的統(tǒng)計量，是評價各種物理過程不規(guī)則性的定量工具。由圖可以看出，對照組為純蛋白凝膠，其內部有明顯的凝膠網絡結構，分形維數(shù)為1.821。這些較多較大的孔洞，推測除了凝膠化導致，還可能和蒸制時其內部形成氣孔有關[37]。添加PHP 后，樣品分形維數(shù)較對照組有明顯的增加，推測和PHP 對蛋白凝膠網絡的破壞作用有較大關系。隨著PHP 繼續(xù)增加，樣品的表面越來越光滑，形成了較為緊密的結構和更小的孔洞，分形維數(shù)也顯著降低。可能是因為PHP 水合后填充到蛋白的網絡結構中，增強了網絡結構的密度，從而形成光滑，連續(xù)且均勻的結構[38]。另外，PHP 本身可形成弱凝膠，具有多孔的三維結構，同時也增強了蛋白的網絡結構[28]。Tóth 等[39]研究表明PHP 的粘液能夠形成具有光滑和單一表面結構的薄膜。當PHP 添加量較大時，其形成的凝膠的占比逐步增大，對蛋白進行包裹，使得樣品表面呈現(xiàn)光滑的水膠體狀態(tài)。

圖4 仿制面條的掃描電鏡圖、二值化處理圖及分形維數(shù)圖Fig.4 SEM diagram,binarization diagram and fractal dimension diagram of the imitation noodles

3 結論

本研究在秘魯魷魚魚糜中直接添加車前子殼粉，制備了一種蛋白基仿制面條，研究了不同PHP 添加水平下復合凝膠仿制面條的品質變化。結果表明，PHP 對秘魯魷魚魚糜有良好的品質改善作用，使魚糜制品獲得了類似普通面條的延展性和可拉伸性，且在10% PHP 的添加量下仿制面條的品質最為理想。冷藏處理后，仿制面條會變得更加柔軟且粘性較鮮濕面條樣品明顯下降。微觀結構的結果表明，PHP 添加量越多，仿制面條表面越光滑，孔洞也越小。本研究是蛋白基仿制面條的一個初步探索，只研究了表觀現(xiàn)象，關于魷魚魚糜中的蛋白特別是肌原纖維蛋白以及副肌球蛋白和PHP 中多糖的相互作用及其形成機理還有待進一步研究。此外，近些年預制食品的社會需求和經濟需求不斷增大，將本研究的仿制面條開發(fā)為一種預制面條，開展更深入的研究，也將是一項有意義的工作。

? The Author(s) 2024.This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).