以鲢鱼全鱼酶解液制备鱼冻的工艺研究

马乐，周航，任尧，何强

(四川大学 轻纺与食品学院，成都 610065)

鲢鱼(Silver carp)，俗称白鲢、边鱼，具有易繁殖、生长迅速、价格低廉的特点，位列我国产量最大的四大淡水家鱼之一。但是由于鲢鱼具有土腥味较重、鱼肉多刺的特点[1]，其粗加工产品种类较少，市场竞争力不强，因此虽然鲢鱼产量逐年提高，但鲢鱼养殖的经济效益不高。“鱼冻”是中国传统食品，具有健身开胃、清凉败火、消暑祛热等作用，具有悠久的食用历史与庞大的市场人群[2]。传统的鱼冻食品主要利用鱼皮、鱼鳍中的胶原蛋白通过熬煮、冷却后成型，存在着蛋白质氮基酸组成不完全、凝胶强度差、在室温下容易融化析水等缺点，限制了其工业化生产开发与市场利用。本试验以去除内脏的白鲢鱼为原料，利用风味蛋白酶酶解处理得到白鲢鱼全鱼酶解液，并通过配料、混合、调味、灭菌等工艺，生产出一款蛋白质利用率高、营养丰富且凝胶性能好的鱼冻产品，大大提高了鲢鱼的加工附加值，为鲢鱼的综合利用提供了一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

鲜活鲢鱼：市购，去内脏后作为本试验的原料；试剂、调味品：均为食品级，市购。

1.1.2 仪器与设备

DS-1型电动捣碎机 江苏省金坛市金城国盛实验仪器厂；FY50型全自动不锈钢反压高温蒸煮锅 上海市三申医疗器械有限公司；TA.XT.Plus质构仪 超技仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 鲢鱼鱼冻工艺流程

1.2.2 鲢鱼鱼冻的制备

1.2.2.1 预处理

取鲜活鲢鱼500 g破肚，除去鱼鳞、内脏后，切成小块。

1.2.2.2 蒸煮

将鲢鱼块捣碎成泥，加3000 g水均质，105 ℃下蒸煮15 min。

1.2.2.3 酶解脱腥

取蒸煮后的鱼浆，加入0.5%葱、姜以达到脱腥目的。调节鱼浆pH为7，加入2000 U/g风味蛋白酶，50 ℃，80 r/min搅拌条件下水浴酶解2 h。

1.2.2.4 灭酶、过滤

酶解结束后于100 ℃煮沸5 min，用30目尼龙滤布过滤，即得到水解度为10.23%，蛋白质回收率≥80%，无苦腥味的鲢鱼全鱼酶解液。

1.2.2.5 溶胶、调味

取酶解液100 mL，加入1.00% κ-卡拉胶，80 ℃水浴磁力搅拌30 min，并加入适量调味品调味。

1.2.2.6 灌装、灭菌

将搅拌均匀的混合液趁热灌装，121 ℃下灭菌15 min，将杀菌后的鱼冻于4 ℃冷藏条件下放置24 h，得到成品。

1.2.3 单因素试验

在酶解液中分别添加1.00%的食品胶，调节pH为7，80 ℃水浴溶胶30 min后在4 ℃冷藏条件下放置24 h成型。设计单因素试验，分别考察凝胶剂种类(κ-卡拉胶、刺槐豆胶、琼脂、魔芋胶、黄原胶，添加量为1.00%)、κ-卡拉胶浓度(0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%，1.50%)、溶胶温度(50，60，70，80，90，100 ℃)、pH(3，4，5，6，7，8，9，10)、KCl浓度(0.01，0.05，0.1，0.2，0.3 mol/L)对鱼冻品质、凝胶强度与析水率的影响。

1.2.4 正交试验

在单因素试验基础上，以鱼冻凝胶强度为指标，对κ-卡拉胶浓度、溶胶温度、pH、KCl浓度4个单因素各取3个水平，进行L9(34)正交试验，并对试验结果进行方差分析，优化工艺。

1.2.5 分析方法

1.2.5.1 凝胶强度测定

参考Szczeniak A S[3]的方法进行测定。

1.2.5.2 析水率测定

参考朱莉莉[4]的方法进行测定。

1.3 数据统计分析

采用SSPS 22.0统计软件对实验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 凝胶剂的选择

传统的鱼冻制品仅仅依靠原料中的胶原蛋白通过熬煮、冷却后成胶，制得的凝胶产品存在着凝胶强度差、室温下容易融化析水等问题。同时，鲢鱼全鱼蛋白酶解液中存在着丰富的蛋白质、多肽和氨基酸，加入凝胶剂不仅可以使鱼冻的凝胶效果增强，又能起到稳定蛋白质的作用[5]。κ-卡拉胶、刺槐豆胶、琼脂、黄原胶、魔芋胶等为食品中常用的凝胶剂，5种凝胶剂的使用效果对照见表1。

表1 凝胶剂筛选表

由表1可知，5种凝胶剂中使用κ-卡拉胶制备的鱼冻凝胶效果最好。κ-卡拉胶是一种带有半酯式硫酸基的阴离子多糖，能够与酶解液中蛋白质荷电集团发生相互作用，产生强烈的交互作用和乳化稳定作用[6]。因此，形成鱼冻的凝胶作用力强，具有较好的持水性能，且形成的鱼冻凝胶的弹性和口感好。并且κ-卡拉胶是一种在食品工业中广泛使用的凝胶剂，价格低廉，使用方便，因此选用κ-卡拉胶作为制备鱼冻的凝胶剂。

2.1.2 κ-卡拉胶浓度

添加不同质量浓度κ-卡拉胶制作鱼冻，确定最适的κ-卡拉胶加入量。不同κ-卡拉胶浓度对鲢鱼冻凝胶强度与析水率的影响见图1。

图1 κ-卡拉胶浓度对鲢鱼冻凝胶强度和析水率的影响

由图1可知，凝胶强度随κ-卡拉胶浓度的增加而增大，析水率随κ-卡拉胶浓度的增加而降低。这是由于κ-卡拉胶分子数随其添加量的增加而增加，分子数的增加使得分子间的交联效果增强，使鱼冻的凝胶强度提高，析水率降低。但当κ-卡拉胶添加量>1.00%后，鱼冻凝胶的析水率改善不大。且κ-卡拉胶添加量过高会造成胶体强度太大，导致鱼冻口感发脆、咀嚼性下降、胶味明显。因此κ-卡拉胶的添加量为1.00%较好。

2.1.3 溶胶温度对鱼冻品质的影响

不同溶胶温度对鲢鱼冻凝胶强度与析水率的影响见图2。

图2 溶胶温度对鲢鱼冻凝胶强度和析水率的影响

由图2可知，在溶胶温度为80 ℃下制备的鱼冻，其凝胶强度最高，析水率最低。继续升高溶胶温度，鱼冻的凝胶强度反而下降，析水率升高。推断原因，这种现象可能是由于κ-卡拉胶在不同溶胶温度下的溶解度及热稳定性差异而造成的。在低温50 ℃溶胶时，κ-卡拉胶分子仅吸水溶胀，其内部分子并没有完全呈卷曲状结构[7]。因此，在低温形成凝胶的过程中，形成的双螺旋结构较少，鱼冻凝胶强度较低，析水率较高。随着溶胶温度逐渐上升到80 ℃，κ-卡拉胶分子逐渐形成卷曲状结构，在随后低温形成凝胶的过程中，κ-卡拉胶分子从无规线团结构向螺旋结构转变，并通过螺旋结构发生聚集形成物理交联，最终形成宏观三维网络结构，此时鱼冻的凝胶强度较高且析水率较低。当溶胶温度超过80 ℃时，鱼冻凝胶品质下降，这是由于溶胶温度过高，κ-卡拉胶的热稳定性变差，导致分子的卷曲状结构有所破坏。因此，溶胶温度选用80 ℃较佳。

2.1.4 pH对鱼冻品质的影响

蛋白质分子是典型的两性分子，其溶液受pH的影响显著，pH可改变蛋白质氨基酸侧链电荷分布，从而改变了κ-卡拉胶与鱼蛋白酶解液之间的静电相互作用，导致鱼冻的凝胶强度与析水率发生改变[8]。

图3 pH对鲢鱼冻凝胶强度和析水率的影响

由图3可知，当pH在3～6时，由于环境pH低于酶解液的等电点(6.32)，酶解液蛋白质大分子带正电荷，与带负电荷的κ-卡拉胶分子发生强烈反应，同时，由于在酸性环境下，κ-卡拉胶容易发生酸性水解，在这两个因素的作用下，鱼冻的凝胶强度表现为随着pH的增大而增大，析水率降低。而后随着pH的升高，超过酶解液等电点(6.32)，鱼冻的凝胶强度发生大幅度的下降，析水率上升。当pH在7～8时，鱼冻的凝胶强度又有了小幅增强，主要是因为κ-卡拉胶在该pH范围内结构较为稳定，并且适当浓度的OH-可将3,6-脱水氧桥结构引入κ-卡拉胶大分子，使得其扭结消除，分子链伸直，形成双螺旋结构[9]，从而使鱼冻凝胶强度增强，析水率降低。当pH继续增大，体系带负电，κ-卡拉胶与酶解液之间的作用力减弱，鱼冻的凝胶强度进一步下降，析水率升高。综合考虑，pH范围控制在7～8较好。

2.1.5 KCl用量对鱼冻品质的影响

试验表明：钾离子是调节凝胶作用所必需的金属离子。KCl浓度对鱼冻凝胶强度与析水率的影响见图4。

图4 KCl对鲢鱼冻凝胶强度和析水率的影响

由图4可知，KCl在较低浓度(0.01 mol/L)时即可使鱼冻凝胶强度明显提高，析水率降低。当KCl浓度升高到0.1 mol/L时，鱼冻的凝胶强度最大，析水率最低。但当KCl浓度继续增加，鱼冻的凝胶强度出现大幅度的降低，同时鱼冻析水现象严重。这是因为一定量的KCl有促凝胶化现象，而过量的K+的存在会因为中和胶体中的负电荷，而导致介质析出，析水率增大，表现出加速凝胶的老化过程[10]。在试验中发现，KCl用量为0.05 mol/L时，形成的鱼冻具有较好的综合感官特性，因此综合考虑各项指标，确定KCl的适宜用量为0.05 mol/L。

2.2 正交试验

由之前的单因素试验结果可知，鱼冻的凝胶强度与析水率之间呈现明显的负相关关系，即在一定范围内，形成鱼冻的凝胶强度越高，其析水率越低，鱼冻品质越好，因此在正交试验部分选取凝胶强度作为优化指标。正交试验结果见表2，各因素对鱼冻凝胶强度的影响程度表现为A>D>C>B，即κ-卡拉胶浓度对鱼冻凝胶强度影响最大，其次是KCl浓度，pH和溶胶温度的影响相对较小。以鲢鱼全鱼酶解液制备鱼冻的优化工艺组合为A3B1C2D3，即κ-卡拉胶浓度1.25%、溶胶温度75 ℃，pH 7.0，KCl浓度0.075 mol/L，在该条件下进行验证试验，制得的鱼冻的凝胶强度为524.5 g，析水率为2.08%。

表2 L9(34)正交试验结果

续 表

由表3可知，κ-卡拉胶浓度、溶胶温度、pH和KCl浓度4个因素不同水平无显著差异。κ-卡拉胶浓度对鱼冻凝胶强度的影响相对显著，说明这4个因素中，κ-卡拉胶浓度需要特别注意。

表3 正交试验方差分析

3 结论

本文以去除内脏的白鲢鱼为原料，利用风味蛋白酶酶解处理得到鲢鱼全鱼酶解液制备鱼冻产品。试验结果表明：在pH 7环境下，在鲢鱼全鱼酶解液中添加1.25% κ-卡拉胶，0.075 mol/L的KCl，75 ℃水浴溶胶30 min，形成的鱼冻产品凝胶强度为524.5 g，析水率为2.08%。针对性地解决了传统鱼冻产品凝胶强度差、室温下易融化析水等关键品质问题。该产品的研究在鲢鱼的综合加工利用领域提供了重要途径。

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