冷冻白姑鱼糜凝胶特性改良生产工艺研究

方旭波，陈小娥，安利华，周小敏

（1.浙江海洋学院食品与药学学院，浙江舟山 316000；2.浙江兴业集团有限公司，浙江舟山 316101）

衡量鱼糜制品品质的主要指标有凝胶强度、口味、质地和形态等，而凝胶性能是影响鱼糜品质的重要指标，它与鱼糜制品的粘弹性、持水性和可塑性密切相关，进而直接影响到鱼糜制品的商品价值[1-2]。用传统的鱼糜加工工艺来生产小规格白姑鱼鱼糜，产品凝胶强度低，品质较差。若考虑到小白姑鱼捕捞期相对集中，将其冷冻后，再加工成鱼糜，则产品品质更差，无法作为商品销售。为了提高凝胶特性，获得质地较好的鱼糜产品，需要对鱼糜凝胶特性进行改良。影响鱼糜凝胶性能的因素有很多，如原材料、漂洗、斩拌、定型、添加物等，其中，漂洗是非常重要的一步，通过漂洗可除去鱼肉中的有色物质及腥臭成分，并能提高鱼肉蛋白凝胶的形成能力[3-4]。LANIER等[5]研究表明漂洗能使鱼糜制品的弹性增强，因为漂洗能除去鱼肉中的水溶性蛋白质，这种蛋白质的存在会影响凝胶体的形成。LIN等[6]研究了盐浓度和漂洗次数对蛋白质的提取作用及凝胶特性的影响，指出在漂洗中不仅除去肌浆蛋白，而且会损失部分肌原纤维蛋白，用适当浓度的盐溶液漂洗能减少肌原纤维蛋白的损失。但不当的漂洗方法也会造成盐溶性蛋白损失，进而影响鱼糜的品质[5]，因此，适宜的漂洗工艺是生产高品质鱼糜的必要前提。本研究中，白姑鱼糜凝胶强度为传统工艺的4倍以上，为高品质冷冻鱼糜制品的开发和产品质量的提高提供理论依据，并实现了工业化生产。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 原料

小规格冷冻白姑鱼（规格：30～50 g/尾），由浙江兴业集团有限公司提供。

1.1.2 试剂

盐、马铃薯淀粉：食品级，市售；柠檬酸钠（SC）：食品级，中粮安徽丰原生物化学股份有限公司；NaHCO3：食品级，济南汇丰达化工有限公司；CaCl2：食品级，上海美兴化工有限公司；NaClO3：食品级，国药集团化学试剂有限公司。其他如TG酶、新型添加剂GRA1、鸡蛋白等复合凝胶增强剂由浙江兴业集团有限公司自制。

1.1.3 主要仪器与设备

SD-700鱼糜弹性仪：日本RHEOTEX公司；TQ-5型斩拌机：广东恒联食品机械厂；TD型台式电子天平：余姚市金诺天平仪器有限公司；HH-S2型电热恒温水浴锅：上海一恒科技有限公司；BS110S型电子分析天平：北京赛多利斯天平有限公司；150型鱼肉采取机：天发工程有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

原料鱼（冷冻小白姑鱼）→解冻（3～5℃流水）→采肉→漂洗（CCP1）→旋转筛初次脱水→螺旋压榨脱水→精过滤→成型机成型→平板机速冻→冻藏。

1.2.2 不同漂洗液对鱼糜品质的影响

称取各250 g碎鱼肉5份，分别用一定浓度NaCl、NaHCO3、NaClO、SC、CaCl2溶液进行漂洗，料液比1∶5（w/v），漂洗温度10℃，漂洗10 min，漂洗3次，后续操作按1.2.1脱水等工艺进行，冻藏24 h后测凝胶强度。

1.2.3 漂洗工艺对鱼糜品质的影响

（1）单因素实验

称取各250 g碎鱼肉5份，固定料液比1∶5（w/v），漂洗温度10℃，漂洗10 min，漂洗3次，分别用0.2、0.6、1.0、1.6、2.0 mg/mL SC 溶液漂洗，研究 SC 溶液浓度对鱼糜凝胶强度的影响；固定料液比 1∶5（w/v），漂洗10 min，漂洗3次，SC溶液浓度1.0 mg/mL，分别在4、10、15、20、25℃温度下漂洗，研究漂洗温度对鱼糜凝胶强度的的影响；固定料液比1∶5（w/v），漂洗温度10℃，漂洗3次，SC溶液浓度1.0 mg/mL，分别漂洗4、8、12、16、20 min，研究漂洗时间对鱼糜凝胶强度的影响。

（2）最适漂洗工艺确定

在单因素实验基础上，选择漂洗液浓度、漂洗温度以及时间为因素，以凝胶强度作为指标，采用L9(34)正交试验设计进行工艺优化。

1.2.4 白姑鱼鱼糜蛋白凝胶的制备

将漂洗脱水后的白姑鱼鱼糜1 000 g，用斩拌机在10℃以下空擂5 min，添加质量分数为3.0%的食盐继续盐擂30 min，分别加入不同种类的各种添加剂与配料（CCP2），整个过程保证温度在10℃以下。将鱼糜填充至直径为30 mm的尼龙肠衣中，两端结扎，采用两段加热法(40℃加热30 min后90℃加热30 min)制备鱼糜凝胶。加热后迅速将鱼肠置于冰水中冷却10 min，然后置于4℃过夜后用于凝胶强度的测量。

1.2.5 凝胶强度的测定

将制备好的鱼肠取出，在室温条件下放置3 h，再剥去薄膜后，切成长度25 cm的小段。将小段放在弹力测试机的测试平台上，用直径为5 mm的球形测试头压入其端面中心，测试头的推进速度为60 mm/min，试样破裂时读取推进的强度和凹陷值。用同样方法测试5块，取其平均值。凝胶强度=破断强度×凹陷程度，单位为 g·cm。

2 结果与讨论

2.1 不同漂洗液对鱼糜品质的影响

分别使用一定浓度的 NaCl、NaHCO3、NaClO、SC、CaCl2溶液对小规格白姑鱼肉进行漂洗，考察其凝胶强度的变化[3，7-8]，如图1所示。从图1可以看出，漂洗液对凝胶强度影响顺序为：SC＞NaHCO3＞NaClO＞CaCl2＞NaCl。其中SC对凝胶强度的影响最大，因此我们选用SC溶液作为白姑鱼糜漂洗工艺的漂洗液。

2.2 漂洗工艺对鱼糜品质的影响

2.2.1 漂洗液浓度对鱼糜品质的影响

实验考察了不同浓度SC漂洗液对白姑鱼鱼糜凝胶强度的影响，结果见表1。由表1可知，随着漂洗液浓度的增加，凝胶强度先增大后减小，当SC浓度为1.0 mg/mL时，凝胶强度最大。SC浓度的增大，凝胶强度反而下降，可能是由于过多SC使得漂洗液碱性过大，而影响了鱼糜内源谷氨酰胺转胺酶的作用（最适pH 7.5），因此可选择1.0 mg/mL作为后续实验的漂洗液浓度。

图1 不同漂洗液对鱼糜凝胶强度的影响Fig.1 The effects of different wash liquid to gel strengthen of surimi

表1 SC浓度对凝胶强度的影响Tab.1 The effects of SC concentration to gel strengthen

2.2.2 漂洗温度对鱼糜品质的影响

适宜漂洗温度有利于水溶性蛋白的溶出，使鱼糜中肌动球蛋白的含量相对提高，增大鱼糜的凝胶强度。但是温度过高又会引起肌动球蛋白的三、四级结构发生改变，降低其凝胶强度。实验考察了不同漂洗温度对鱼糜凝胶强度的影响，结果见表2。

表2 漂洗温度对凝胶强度的影响Tab.2 The effects of wash temperture to gel strengthen

由表2可知，随着漂洗温度的升高，鱼糜的凝胶强度先增加后减小，当漂洗温度为10℃时，凝胶强度达到最大值。因此可选择温度10℃作为后续实验的漂洗温度。

2.2.3 漂洗时间对鱼糜品质的影响

漂洗时间的增加会降低鱼糜的离子强度，使肌原纤维蛋白变得可溶。但过长时间漂洗会造成肌原纤维蛋白的损失，影响其凝胶强度[9]。

表3 漂洗时间对鱼糜凝胶强度的影响Tab.3 The epkects of wash time to gel strengthen of surimi

表3结果显示，随着漂洗时间的延长，鱼糜的凝胶强度先增大后减小。当漂洗12 min，其鱼糜的凝胶强度最高，故选择漂洗时间为12 min。

2.2.4 漂洗工艺条件的正交试验

在单因素试验的基础上，按L9(34)正交设计进行正交实验，结果见表4，并进行方差分析，结果见表5。由极差分析表4以及表5的方差分析可知，影响提取效果最大的因素是A（漂洗液浓度），然后依次是C（漂洗时间）和B（漂洗温度）。在实验设定的范围内，最佳方案为A2B1C3，即1.0 mg/mL SC漂洗液，漂洗温度8℃，漂洗12 min。

在以上得到的优化工艺参数条件下，重复多次，结果凝胶强度为（282.54±1.64）g·cm，高于表4中任一试验组合，证明了正交实验法得到的优化工艺参数的可靠性，具有一定的实用价值。因此这个步骤确定为关键控制点CCP1，并应用到以后的实验中。

表4 正交试验方案及结果Tab.4 The devise and results of orthogonal test

表5 凝胶强度的方差分析Tab.5 The variance analysis of gel strengthen

2.2.5 单一凝胶增强剂效果的比较

研究表明，添加凝胶增强剂是提高鱼糜凝胶强度的方法之一，并且与凝胶增强剂的种类和用量关系密切相关。因此，本研究在传统工艺基础上，创新性的选择非酶型凝胶增强剂（GRA1），并与传统的鸡蛋白、马铃薯淀粉和TG酶的凝胶增强效果进行比较。单因素试验设计了不同含量的4种凝胶增强剂，分别与抗冻剂（4%海藻糖和4%乳酸钠）进行搅拌后成型后，以凝胶强度为指标，对凝胶增强剂的效果进行对比分析。

图2～5的结果表明，添加不同含量的4种添加剂与配料制备的白姑鱼鱼糜凝胶特性比对照组均有较大程度的提高，且随着添加量的增加，鱼糜凝胶的凝胶强度逐渐增加，两者表现出一定的正相关性。其中TG酶对白姑鱼鱼糜凝胶强度的增强效果最好，尤其是添加0.3%含量的TG酶后，鱼糜的凝胶强度增强到851.22 g·cm，是对照组282.54 g·cm的3倍，但是使用TG酶的生产成本高，不可能在工业化生产中大规模应用。其次是GRA1，当其添加量为0.3%时，也使鱼糜的凝胶强度提高到540.71 g·cm，效果显著。

图2 添加不同含量GRA1的白姑鱼鱼糜的凝胶特性Fig.2 The gel characters of different quantity of GRAI in surimi of A.argentatus

图3 添加不同含量TG酶的白姑鱼鱼糜的凝胶特性Fig.3 The gel characters of different quantity of TG in surimi of A.argentatus

图4 添加不同含量鸡蛋白的白姑鱼鱼糜的凝胶特性Fig.4 The gel characters of different quantity of chiken protein in surimi of A.argentatus

图5 添加不同马铃薯淀粉的白姑鱼鱼糜的凝胶特性Fig.5 The gel characters of different quantity of potato starch in surimi of A.argentatus

研究表明，转谷氨酰胺酶(TG)的生物活性主要表现在通过催化谷氨酰胺的酰基转移反应，促进蛋白质(或多肽)之间发生共价交联，或使蛋白质分子脱酰胺，进而改变鱼糜制品的凝胶特性[10]。鸡蛋白能够改善鱼糜的凝胶特性，这可能与鸡蛋白中含有多种蛋白酶抑制剂(如胰蛋白酶抑制剂)，并且鸡蛋白自身也可以形成凝胶，因而添加鸡蛋白能改善白姑鱼鱼糜凝胶的品质[11]。

YONGSAWATDIGUL等[12]的研究中也发现，添加蛋白以后，产品的凝胶破断强度可以提高2倍以上。此外，在本研究中发现，鸡蛋白的添加量不宜过多，否则会降低鱼糜凝胶的品质。添加马铃薯淀粉能够改善白姑鱼鱼糜凝胶的品质。其原因主要在于添加的淀粉在加热时，能够吸水溶胀形成凝胶，淀粉凝胶填充于蛋白质凝胶的网络结构中，使得鱼糜凝胶的网络结构更加致密，从而改善了鱼糜凝胶的品质[13]。而新型添加剂GRA1起作用的原因是其含有一种快速氧化剂，通过氮二硫键的还原使蛋白质间的硫氢基（-SH）中氢原子还原，而转化为大量分子间的二硫键（-S-S），从而使蛋白质分子结合力强，形成大分子网络的数量增多，从而使鱼糜的凝胶强度增强。

2.2.6 复合凝胶增强剂条件优化

一般来说，一种凝胶增强剂的作用是有限的，如果能将几种增强剂按一定配比结合，发挥它们的协同作用，可以更有效地提高冷冻鱼糜的品质。工艺改进上考虑将新型添加剂GRA1与鸡蛋白、马铃薯淀粉复合作为复合凝胶增强剂，既能达到效果，又能降低成本。根据上述实验结果，从添加剂成本控制的角度出发，选择鸡蛋白添加量、GRA1添加量、马铃薯淀粉添加量为因素，以鱼糜的凝胶强度作为指标。采用L9（34）正交表进行正交实验，实验结果见表6。

由极差分析表6以及表7的方差分析可知，影响鱼糜的凝胶强度最大的因素是B（GRA1添加量），然后依次是A（鸡蛋白添加量）和C（马铃薯淀粉添加量）。在实验设定的范围内，最佳方案为A3B3C2，即鸡蛋白添加量2%，GRA1添加量0.2%，马铃薯淀粉添加量3%。

表6 复合凝胶增强剂复配正交实验结果Tab.6 The result of orthogonal test of compound gel-strengthen formula

在以上得到的优化工艺参数条件下，重复多次，白姑鱼鱼糜的凝胶强度平均值为855.43 g·cm，高于表6中任一试验组合，超过单独添加0.30%TG酶达到凝胶强度的851.22 g·cm。证明了正交实验法得到的优化工艺参数的可靠性，具有一定的实用价值。说明使用该组添加剂完全可以替代TG酶作为小规格白姑鱼鱼糜生产过程中的凝胶增强剂，大大降低生产成本，提高产品性能。

表7 方差分析表Tab.7 The analysis of variance

3 结论

综合以上结果，新工艺CCP1漂洗工艺定为：1.0 mg/mL柠檬酸钠浓度，漂洗温度8℃，漂洗时间12 min。在CCP2凝胶增强剂使用上，工艺选择用2.0%鸡蛋白，0.2%GRA1以及马铃薯淀粉添加量3%作为复合凝胶增强剂，并与抗冻剂（4%海藻糖和4%乳酸钠）进行搅拌后成型。在该工艺条件下，小白姑鱼鱼鱼糜凝胶强度G1为855.43 g·cm，为传统工艺的4倍以上，比单独使用TG酶作为添加剂成本上节约90%以上，此工艺值得大范围推广。

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