不同电荷多糖添加物对鲢鱼鱼糜凝胶结构的影响

邓海萍 陈 奇 李向红 刘永乐

DENG Hai－ping 1，2 CHEN Qi 1，2 LI Xiang－hong 1，2 LIU Yong－le 1，2

俞 健1，2 王发祥1，2 王建辉1，2

YU Jian 1，2 WANG Fa－xiang 1，2 WANG Jian－hui 1，2

（1.长沙理工大学化学与生物工程学院食品科学与工程省级重点学科，湖南 长沙 410114；2.湖南省水生资源食品加工工程技术研究中心，湖南 长沙 410114）

（1.Procincial Key Discipline of Food Science and Engineering，School of Chemical and Biological Engineering，Changsha University of Science ＆ Technology，Changsha，Hunan 410114，China；2.Aquatic Food Processing Engineering Research Center of Hunan Province，Changsha，Hunan 410114，China）

鱼糜制品是指经过采肉、漂洗、擂溃、斩拌、加热、成型等工艺制作而成的各种凝胶状制品的总称［1］。此类制品具有蛋白质含量高、原料来源丰富、食用健康方便等优点［2，3］。目前，在全球鱼糜制品的生产中，中国是最大的生产国，年产量达到90万t；其次是日本和韩国，鱼糜产量分别为57，20万t［4］。

从20世纪80年代开始，传统的鱼糜制品都是以海鱼为生产原料，近几年来，在高品质海水鱼产量减少、海水鱼糜品质下降的情况下，以白鲢鱼为代表的淡水鱼糜迅速发展起来。中国淡水鱼资源丰富，拥有鲢鱼、鳙鱼、草鱼、青鱼四大家鱼品种。利用低价高产的淡水鱼原料进行加工，可以生产出具有高品质的鱼糜制品，满足市场需求。淡水鱼与海水鱼肌肉组成相似，且不同的鱼种具有不同的凝胶特性。与海水鱼糜相比，淡水鱼糜的高品质主要体现在弹性和白度上，尤其是白度比绝大多数海水鱼糜要高。但淡水鱼的凝胶性质不及海水鱼，在加工过程中，往往需要添加淀粉、非肌肉蛋白、水溶性胶体等来改善凝胶特性［5］。多糖类物质由于含有大量的极性基团，对于水分子具有较大的亲合力，而分子量大、分支程度高的多糖类在水中溶解度低，正是这种特殊的溶解性能，使得多糖化合物的水溶液具有较大的黏度甚至形成凝胶。带电荷的多糖由于分子间的相互斥力，其胶状溶液具有相当高的稳定性。但不带电荷的直链多糖由于形成胶体溶液后分子间通过氢键相互结合，随着时间的延长会在重力作用下形成沉淀或结晶［6］。当加入鱼糜中时，带电荷的多糖与鱼蛋白更能形成稳定的凝胶结构。目前已有很多关于鱼糜添加物的报道［2］，但迄今尚未有不同电荷多糖添加物对鱼糜凝胶结构影响的研究报道。

本研究拟以白鲢鱼为原料，比较带正电荷的壳聚糖、带负电荷的卡拉胶和不带电荷的葡聚糖3种天然大分子多糖添加物对鲢鱼鱼糜凝胶结构的影响，以期为今后制备高品质的鲢鱼鱼糜制品提供可行性依据及必要性支持。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜白鲢鱼：购自长沙高云小区农贸市场；

葡聚糖、壳聚糖：国药集团化学试剂有限公司；

卡拉胶：阿拉丁试剂（上海）有限公司；

食盐：湖南湘衡盐化有限责任公司。

1.2 主要仪器与设备

质构仪：TA.XT.plus型，英国Stable Mico System Corp公司；

测色色差计：WSC－S型，上海仪电物理光学仪器有限公司；

数显恒温水浴锅：HH－4型，常州澳华仪器有限公司；

低速台式大容量多管离心机：TDL－36C型，上海安亭科学仪器厂；

料理机：JYL－C012型，九阳股份有限公司；

均质机：T10型，德国IKA公司；

实验室p H计：FE20型，梅特勒—托利多仪器有限公司；

扫描式电子显微镜：JSM－6360LV型，日本电子公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鱼糜的制备

新鲜鲢鱼→去头、鳞、内脏→冰水清洗→采肉→漂洗［7］→脱水（3 000 r／min，4 min）→斩拌→搅拌→成型→加热凝胶（35℃／60 min，90℃／30 min）→冷却→4℃冷藏过夜→备测样品

搅拌工艺要点：分别加入0.2%，0.4%，0.6%，0.8%的多糖（卡拉胶、葡聚糖或壳聚糖，以鱼糜质量计）和3.0%的食盐，低温搅拌10 min，温度不可高于10℃。

1.3.2 鱼糜的TPA全质构分析 在室温下用质构仪的TPA（texture profile analysis）模型分析凝胶样品的硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性指标。用不锈钢P／36R圆柱形探头对样品进行二次连续挤压，测定条件：测前速度3 mm／s、测试速率1 mm／s、测后速率3 mm／s、下压距离4 mm，两次压缩之间的停留时间5 s，每个样品测3次，结果取平均值［8］。

1.3.3 鱼糜凝胶强度的测定 使用P／0.5探头，在室温下用质构仪进行破断测试，具体测试参数：测前速度1.5 mm／s、测中速度1.0 mm／s、测后速度1.0 mm／s、变形4 mm、感应力5 g。其中破断力（g）反映凝胶的硬度，凹陷深度（破断距离，cm）反映凝胶的弹性，凝胶强度（g·cm）为二者的乘积，每个样品测3次，结果取平均值［9］。

1.3.4 白度的测定 在室温下将样品切成5 mm厚的薄片，用WSC－S测色色差计测定样品色度，仪器采用标准白板校正。每组样品切5片，每片测5次，取25次平均值。其中，L＊表示样品亮度；a＊正值表示样品偏红，负值表示样品偏绿；b＊正值表示样品偏黄，负值表示偏蓝。白度值W（whiteness）的［10］计算公式：

1.3.5 p H的测定 称取样品5 g，加入50 m L（固液比1∶10（m∶V））双蒸水［11］，均质1 min（转速1×104r／min）后，立即测定样品的p H值，每个样品做3次平行，结果取平均值。

1.3.6 持水性能的测定 将鱼糜制品切成厚2 mm×2 mm的小块并称重［12］，用滤纸包裹后装入离心管中，用离心法测定其持水性，离心参数：转速8 000 r／min，时间10 min，去掉滤纸，立即将样品称重，每组试验重复3次，结果取平均值。失水率可按式（2）计算：

式中：

W——失水率，%；

Wf——鱼糜切片质量，g；

Wi——离心后鱼糜切片质量，g。

1.3.7 扫描电镜观察 以凝胶强度和硬度为指标，根据以上试验结果，选取0.6%卡拉胶组、0.8%卡拉胶组、0.8%壳聚糖组和0.4%葡聚糖组进行扫描电镜观察，以空白组做对比，按照文献［13］的方法制备待测样品。

2 结果与分析

2.1 多糖种类和添加量对鲢鱼糜凝胶质构的影响

TPA是评价鱼糜品质的一个重要指标。由表1可知，3种多糖添加到鱼糜中后均能在一定程度上改善鱼糜的凝胶结构。卡拉胶的添加使鲢鱼糜凝胶的硬度相对于空白组提高了16%～20%，优于壳聚糖试验组（6%～23%）和葡聚糖试验组（2%～22%）。且3种多糖均能明显提高鱼糜的胶黏性和咀嚼性，这表明多糖的加入使得鱼糜在发生相同形变时所产生的应力增大，并保持鱼糜凝胶结构的紧密连接，口感得以改善。但多糖对鱼糜弹性无明显影响，这与于海涛等［14］的研究结果一致。

表1 电荷多糖对鲢鱼糜凝胶TPA的影响Table 1 Effects of different change polysaccharide on TPA of silver carp surimi gel

2.2 多糖种类和添加量对鱼糜凝胶强度的影响

图1 多糖种类和添加量对鲢鱼糜凝胶强度的影响Figure 1 Effects of polysaccharide kinds and addition amount on gel strength of silver carp surimi gel

凝胶强度是评价鱼糜品质的另一重要指标。由图1可知，随着多糖添加量的增大，凝胶强度均有增加。这主要是因为多糖是高分子长链聚合物，主要通过以下两个方面来改善鱼糜的凝胶强度：① 多糖自身能形成强大的网络结构，和鱼糜肌原纤维蛋白形成的网络交织，提高鱼糜的凝胶强度；② 其亲水性，将水分子锁在网络里，从而提高鱼糜凝胶的强度［15］。鱼 糜 蛋 白 质 分 子 中 游 离 赖 氨 酸 的 α—NH2或ζ—NH2与壳聚糖还原性末端发生接枝反应，形成了糖蛋白，增加了蛋白质的相对分子质量，引起蛋白结构无序性的增加，形成更加致密的空间网状结构［16］；同时壳聚糖分子与鱼糜蛋白之间会形成氢键，从而提高了鱼糜的凝胶强度［17］。卡拉胶属于阴离子多糖，在低温凝胶化的过程中，可与鱼糜蛋白相互作用形成蛋白─多糖复合物，卡拉胶相互缠结形成凝胶，强化了由于肌球蛋白受热变性伸展交联形成的凝胶网状结构，因而提高了鱼糜凝胶强度［18］。葡聚糖能溶于盐水，当加入到含有一定量食盐的鱼糜中时，葡聚糖吸水膨胀，在一定程度上挤压了鱼糜蛋白形成的连续基质，使鱼糜网状结构变得致密，从而提高了凝胶强度。经过分析可知，0.8%的壳聚糖和0.8%的卡拉胶分别使凝胶强度增加了16.12%和22.37%，0.4%葡聚糖可使凝胶强度增加12.15%。因此，卡拉胶较另外两种多糖能更有效地提高鱼糜凝胶强度。

2.3 多糖种类和添加量对鱼糜白度的影响

由图2可知，添加壳聚糖和卡拉胶后，鱼糜凝胶的白度值与空白对照组相近。葡聚糖试验组随着添加量的增加，白度值略有增大，可能是由于葡聚糖吸水膨胀使得凝胶透明，增大了白度值。

图2 多糖种类和添加量对鲢鱼糜白度的影响Figure 2 Effects of polysaccharide kinds and addition amount on the whiteness of silver carp surimi gel

2.4 多糖种类和添加量对鱼糜p H值的影响

肌原纤维蛋白是形成鱼糜凝胶的重要物质，而p H值对其稳定性有重要的影响。肌原纤维蛋白能够在p H值7.00左右以比较稳定的形式存在，进而形成良好的凝胶［19］。已有研究［20］表明，鱼糜形成良好凝胶的最适p H值范围为6.5～7.5。多糖添加量对鱼糜p H值的影响见图3，各组鱼糜凝胶的p H值在7.35～7.55内，能形成良好的凝胶。

2.5 多糖种类和添加量对鱼糜持水性的影响

图3 多糖种类和添加量对鲢鱼p H的影响Figure 3 Effects of polysaccharide kinds and addition amount on the p H of silver carp surimi gel

持水性用于表征蛋白质结合水的能力，对于鱼糜凝胶制品的加工特性、产量及成本起着重要作用。凝胶失水率与持水性成负相关，失水率越小，凝胶持水性能越好。同时还与凝胶的结构有关，形成的凝胶越致密、均匀其失水率越低［21］。

由图4可知，3种多糖的添加均可使鱼糜凝胶离心出的水分明显减少，这表明多糖的加入提高了鱼糜凝胶的持水性，说明3种多糖均能与鱼糜凝胶形成紧致的网络结构，锁住分子之间的水分。当加入0.8%的壳聚糖、0.2%的葡聚糖或0.8%的卡拉胶时，持水性达到最大。当葡聚糖添加量超过0.4%后，持水性能开始降低，可能是随着葡聚糖的继续添加，引起了蛋白质分子的聚集，致使鱼糜凝胶持水能力下降。

图4 多糖种类和添加量对鱼糜凝胶失水率的影响Figure 4 Effects of polysaccharide kinds and addition amount on the water loss rate of surimi gel

2.6 多糖对鱼糜凝胶微观结构的影响

图5 多糖对鲢鱼糜凝胶微观结构的影响（2 000倍）Figure 5 Effects of polysaccharide on the micro－structure of silver surimi gel

由图5可知，空白对照组表面凹凸不平，有很多大小不一的孔洞，且韧性差易断裂。0.6%的卡拉胶组和0.8%的壳聚糖组结构较对照组紧密，但是表面不平整，有裂缝断层，且细孔较多。0.8%的卡拉胶组多糖与鱼糜混合交联，形成紧密的网络结构，样品表面较光滑，孔洞少。0.4%的葡聚糖组由于葡聚糖形成的凝胶结构膨胀挤压鱼糜形成褶皱状，结构较紧密，但是表面不平整，且有葡聚糖凝胶碎片。上述结果表明与空白对照组相比，添加卡拉胶、壳聚糖、葡聚糖的样品均形成了紧密的网络结构，也就是说这几种多糖形成的凝胶网状结构加强了鲢鱼糜形成的网络结构，使得其凝胶强度、持水性等也显著提高。

3 结论

（1）3种多糖均能与鱼糜形成紧密网络结构，提高鱼糜的硬度和凝胶强度；卡拉胶的添加使鲢鱼糜凝胶的硬度提高了16%～20%，壳聚糖试验组硬度提高了6%～23%，葡聚糖试验组硬度提高了2%～22%。

（2）卡拉胶较壳聚糖、葡聚糖在改善鱼糜结构方面表现出更好的效果，鱼糜的硬度、凝胶强度、持水性能均优于另外两种多糖。扫描电镜结果从微观结构进一步说明，卡拉胶较壳聚糖和葡聚糖更能与鱼糜凝胶形成孔洞少、表面平整的紧密网络结构。

（3）通过研究3种带不同电荷大分子多糖添加物对鲢鱼糜凝胶结构的影响，给后期的应用研究提供了一定的理论依据，其应用前景广阔。

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