CaCl2协同可得然胶对高温鱼糜凝胶特性的影响

于楠楠，张建萍*，刘恩岐，张文莉

徐州工程学院，江苏省食品资源开发与质量安全重点建设实验室（徐州 221018）

鱼糜制品是我国重要的水产加工品种之一，因其蛋白质含量高、脂肪、胆固醇含量低且食用方便深受消费者欢迎，是一种发展前景良好的现代水产加工食品[1]。鱼糜制品多以冷冻或冷藏形式为主，流通和食用形式较单一，经高温（＞100 ℃）杀菌能够实现鱼糜制品的常温贮藏。然而高温杀菌会造成蛋白质主要二级结构被破坏，肌球蛋白重链完全消失，肌动蛋白含量显著下降，引起凝胶劣化，导致凝胶强度降低[2]。

可得然胶（Curdlan）是由农杆菌属微生物发酵产生的一种β-(1, 3)-葡聚糖[3]，具有水不溶性和高稳定性。可得然胶分散液经加热处理可以形成两种不同的凝胶。加热温度为55～80 ℃时形成热可逆凝胶，降温后仍然能够形成游离态的分散液；加热温度为80 ℃以上时形成热不可逆高强度凝胶[4]。钙化合物常用于鱼糜制品生产加工中以提高凝胶品质。通常pH条件下，鱼糜的肌原纤维蛋白带净负电荷，带正电荷的二价钙离子能促使肌原纤维蛋白之间形成钙桥，增强静电相互作用。此外，钙离子还能激活内源性谷氨酰胺转移酶，从而促进鱼肉蛋白形成共价交联，增强鱼糜凝胶强度[5-6]。

在氯化钙存在的条件下，亲水胶体与蛋白质之间的相互作用发生变化，目前对于氯化钙协同可得然胶影响高温淡水鱼糜制品凝胶特性的研究较少。因此，以白鲢鱼糜为原料，研究了可得然胶对高温处理淡水鱼糜凝胶品质的影响，并进一步研究氯化钙的协同作用，以期为生产具有较好凝胶品质的常温淡水鱼糜制品提供理论支持和加工依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白鲢冷冻鱼糜（AAA），湖北井力水产食品有限公司；可得然胶，江苏一鸣生物股份有限公司提供；食盐，购自江苏省盐业集团有限责任公司。

JYL-D 020型料理机，九阳股份有限公司；HH-4数显电子恒温水浴锅，常州国华电器有限公司；TMS-PRO物性分析仪，美国FTC仪器公司；MCR 302流变仪，奥地利安东帕有限公司；WS 70 C分光测色仪，深圳威福光电科技有限公司

1.2 试验方法

1.2.1 鱼糜凝胶的制备

根据Zhang等[7]的试验方法略作修改。将冷冻白鲢鱼糜置于4 ℃冰箱中解冻12 h，然后将解冻后的鱼糜切块，称质量。将一定质量的鱼糜块置于料理机中斩拌5 min，使组织充分破碎。然后向其中添加3%食盐，斩拌5 min，然后将预制可得然胶溶液以与鱼糜质量比为1:4加入，继续斩拌3 min。斩拌过程控制温度低于10 ℃。将斩拌好的肉泥挤入肠衣中，用棉线封口。将鱼糜放入恒温水浴锅中使用两段加热法熟制，首先在40 ℃下加热 30 min，接着在90 ℃下加热20 min。将成型的鱼糜凝胶取出，放入高温灭菌锅中，在121 ℃灭菌10 min，加热完成后于冰水中冷却至室温，4 ℃冰箱中放置过夜，以备后续试验。

1.2.2 可得然胶对高温处理鱼糜制品凝胶特性的影响

在鱼糜凝胶制备过程中，添加预先配置浓度为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%的可得然胶溶液，使得可得然胶最终添加量为0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%，添加等量纯水作为空白，研究可得然胶添加量对高温处理鱼糜制品凝胶特性的影响。

1.2.3 氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜凝胶特性的影响

盐斩过程中加入0.2%，0.4%，0.6%，0.8%和1%的氯化钙，可得然胶添加量为0.4%，研究氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜凝胶特性的影响。

1.2.4 鱼糜凝胶质构测定

将待测样品取出恢复至室温，剥去肠衣，切成长为2.5 cm，直径2.5 cm的圆柱形。使用TMS-PRO物性分析仪对鱼糜凝胶进行质地多面剖析。TPA测试选取P/0.5平底圆柱形探头，设置测试条件为：起始力0.1 N；测试速度60 mm/min；形变量40%；探头回升到样品表面上的高度30 mm；力量感应元量程250 N。每组试验重复六次，取平均值。

1.2.5 鱼糜凝胶白度测定

采用色差仪进行白度的测定，仪器采用标准白板校正。把鱼糜样品切成厚5 mm的薄片，测定其L*、a*、b*值，每个样品测3次，取平均值。白度计算公式如式（2）。

式中：L*为表示样品亮度；a*为表示样品偏红程度；b*为表示样品偏黄程度。

1.2.6 鱼糜凝胶持水性测定

称取10 g左右鱼糜制品，取10 g左右样品至50 mL离心管中，准确称质量为m1（g），将离心管置于冷冻离心机中10 000×g离心10 min。取出后将离心管倒置弃去水溶液，用滤纸将残余水分吸干，准确称质量，记为m2（g）。离心管质量为m0（g）。每份样品重复测定3次，取平均值。持水性计算公式如式（3）。

1.2.7 鱼糜流变特性测定

根据Hu等[8]的方法，采用MCR 302流变仪对鱼糜的储能模量（G’）和损耗模量（G’）进行测定。将样品置于底部平台，采用直径为20 mm平行板，狭缝1 mm，应变1%，频率1 Hz。进行动态温度扫描，升温速率2 ℃/min，升温范围25～120 ℃；应变扫描确定应变为1%，频率为1 Hz位于线性黏弹区间。为防止水分蒸发，在测试时采用硅油封住样品。

1.2.8 统计与分析

采用SPSS 11.0的ANOVA进行方差分析，Duncan多重比较对数据之间的显著性进行对比。差异显著性p＜0.05。

2 结果与分析

2.1 氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜凝胶质构特性的影响

如表1所示，与未添加可得然胶的对照组相比，随着可得然胶添加量的增加，高温处理鱼糜制品的硬度逐渐增大，当可得然胶添加量为0.4%时，鱼糜凝胶硬度最大，与对照组相比增加了82%。弹性随着可得然胶添加量的增加而逐渐增大，当可得然胶添加量高于0.3%时，弹性变化差异不显著（p＞0.05）。内聚性随可得然胶添加量的增加没有显著变化，胶黏性和咀嚼性具有与硬度相似的变化趋势。高温加热条件下，组成鱼糜凝胶网络结构的肌球蛋白和肌动蛋白等被降解，三维网络结构被破坏，导致凝胶特性劣化[9]。而可得然胶在高于120 ℃条件下加热时，会形成三螺旋结构，形成热不可逆凝胶[10]。韩静文等[11]的研究也发现添加可得然胶能够改善高温杀菌淡水鱼糜的质构特性。

钙离子能够与多糖之间产生协同作用，共同影响蛋白质的凝胶化过程。在钙离子存在条件下，亲水胶体与肌原纤维蛋白之间的相互作用发生变化。从表1可以看出，与只添加0.4%可得然胶的对照组相比，添加氯化钙能够显著（p＜0.05）提高复合鱼糜凝胶体系的硬度，当添加量为1.0%时，硬度提高了40%。随着凝胶体系中氯化钙含量的增加，鱼糜凝胶弹性逐渐降低。Suresh[12]研究发现在制作猪肉卷过程中优化海藻酸钠、碳酸钙和乳酸钙配比，可使硬度明显提高，获得具有较高感官评价的产品。Ma等[13]的研究同样发现含有刺槐豆胶的盐溶性蛋白凝胶中氯化钙浓度越高，凝胶体系的硬度越大，弹性越小。

2.2 氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜凝胶强度的影响

添加不同含量的可得然胶能够影响鱼糜制品的凝胶强度，由图1（a）可知，随着可得然胶添加量的逐渐增大，高温处理鱼糜制品的凝胶强度逐渐增大，当可得然胶的添加量为0.4%时，凝胶强度显著增大（p＜0.05），达到最大值，比空白组提高了109%。可得然胶含量进一步增加，凝胶强度降低。刘文娟等[14]研究发现由于可得然胶多糖分子间或分子内形成的氢键和水合作用，在高温条件下能够形成具有较好的弹性和较高硬度的高度凝胶，使带鱼肌肉蛋白凝胶的破断力和破断距离增加。Hu等[15]研究也发现，添加可得然胶能够显著提高带鱼凝胶的破断力和破断距离。丁丽丽[16]同样发现在淡水鱼糜中添加适量可得然胶能够显著提高鱼糜制品的凝胶强度。

从图1（b）可以看出，氯化钙的添加对可得然胶-鱼糜凝胶体系凝胶强度具有显著影响。随着体系中氯化钙浓度的增加，凝胶强度逐渐增大，与不含氯化钙对照组相比，当氯化钙含量为0.6%时，凝胶强度增加了21%。Hong等[17]研究发现，氯化钙和海藻酸钠的协同作用有利于猪肉肌原纤维蛋白凝胶的形成，可以提高肌原纤维蛋白凝胶强度。

表1 可得然胶添加量和氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜制品凝胶质构特性的影响

图1 可得然胶添加量

2.3 氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜凝胶持水性的影响

持水力的强弱受蛋白质-蛋白质及蛋白质-多糖分子间静电作用、疏水相互作用及氢键作用等的影响。保持在蛋白质网络基质中的水分子越多，持水力越强[18]。如图2（a）所示，持水性随着可得然胶的浓度的增加而增强，在添加量为0.4%时具有相对较高的持水性。鱼糜制品持水性的增加与凝胶网络结构的变化有关。马瑶兰等[9]研究表明添加8%的可得然胶能够促使鱼肉蛋白网络穿插于可得然凝胶主体内，形成更致密的复合凝胶，从而提高了凝胶体系的持水能力。

氯化钙添加量对高温处理可得然胶-鱼糜凝胶体系持水性的影响如图2（b）所示。随着氯化钙含量的增加，持水性逐渐降低，当添加0.4%氯化钙时，持水性显著下降（p＜0.05），随着氯化钙添加量的进一步增加，持水性变化差异不显著。Martínez-Alvarez等[19]的研究也表明钙的添加能够降低持水能力，可能由于钙离子能够一定程度破坏分子内相互作用（蛋白-蛋白，蛋白-多糖），阻碍凝胶有序网络的形成，导致水分保持能力减弱。Wang[20]认为高浓度氯化钙会导致凝胶体系中的蛋白发生过度聚集，凝胶网络中的水分被挤出，引起凝胶体系的持水性下降。

图2 可得然胶添加量

2.4 氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜凝胶白度的影响

白度是鱼糜凝胶的重要指标之一，影响消费者对产品的喜爱程度。可得然胶对高温处理鱼糜制品白度的影响见图3（a）。随着可得然胶添加量的增加，鱼糜制品白度呈现显著增加，可能是由于可得然胶添加量的增加，鱼糜凝胶中与热不可逆可得然凝胶结合的水分增加，降低了光散射[11]。

图3（b）为氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜凝胶白度的影响，随着氯化钙添加量的增加，鱼糜凝胶白度逐渐增大（p＜0.05）。引起这种变化的主要原因可能是鱼糜在加热过程中，蛋白质分子间发生重排与相互作用。钙离子催化内源性谷氨酰胺转移酶促进蛋白质分子间共价键的形成。从而引起凝胶白度的改变。吴涛[21]研究发现氯化钙对添加淀粉的草鱼鱼糕的白度有类似的影响。

2.5 氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜流变特性的影响

流变特性用来分析鱼糜凝胶的非破断凝胶特性。对空白，只添加0.4%可得然胶，添加0.4%可得然胶和0.6%氯化钙的鱼糜样品在线性黏弹区内进行温度扫描，结果如图4所示。由图4（a）可以看出，流变曲线呈现出与肌球蛋白相似的典型的四阶段变化[22]。随着温度的增加，样品的G’首先略微升高，随后迅速降低至最小值，进一步升高温度，G’逐渐升高。当温度低于40 ℃时，加入可得然胶的鱼糜储能模量最大，空白组最低。随着温度在升高，加入氯化钙和可得然胶的样品储能模量逐渐增大。当温度高于55 ℃时，可得然胶协同氯化钙作用的鱼糜储能模量明显高于只添加可得然胶的处理组，高于对照组。对空白，可得然胶处理组和氯化钙协同可得然胶处理组，G’分别在54，54及53 ℃时降低到最小值，分别为1 950.6，2 357.1和2 523.6 Pa。加热过程中，肌球蛋白轻链发生变性，引起蛋白溶胶G’减小，进而形成热不可逆的凝胶[23]。较低的临界温度说明在氯化钙存在条件下，肌球蛋白轻链发生热变性温度减小。Yin[24]也发现添加1%纳米鱼骨的鱼糜凝胶的G’要高于其他处理组，且G’出现最低点处的临界温度发生相似的变化。

由图4（b）可以看出，不同处理组的损耗模量（G’）具有显著差异。在温度低于40 ℃条件下，只添加可得然胶的鱼糜黏性模量最大，氯化钙协同可得然胶作用的鱼糜黏性模量大于空白组。随着温度在升高，氯化钙协同可得然胶处理组的黏性模量迅速升高，始终高于只添加可得然胶处理组和空白组。

阻尼因子tanδ为G’’/G’的比值，是评价材料黏弹性另一指标。当tanδ小于1时，样品表现为弹性特性，当 tanδ大于1时，样品表现为黏性特性[25]。由图4（c）可以看出，氯化钙协同可得然胶处理组的tanδ较小，说明该处理组体系弹性最高。当温度处于临界温度时，tanδ值最高，此时氯化钙协同可得然胶处理组具有最小的tanδ，这与G’变化一致。

图3 可得然胶添加量

图4 氯化钙协同可得然胶对高温处理鱼糜

3 结论

添加可得然胶能够提高高温淡水鱼糜制品的凝胶品质，氯化钙协同可得然胶能够进一步提高鱼糜制品的硬度、凝胶强度，增强持水力。随着温度的升高，复合凝胶体系的黏弹性高于只添加可得然胶和空白组。当体系中可得然胶添加量为0.4%，氯化钙添加量为0.6%时，能够显著改善高温处理鱼糜制品凝胶劣化现象，提高产品热稳定性和凝胶品质，对常温贮藏淡水鱼糜凝胶制品的发展提供理论依据和工艺参考。