芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶的影响

裴志胜 薛长风 文攀 房佳琪 潘少俐 王子轩 徐云升 刘姗姗

摘  要：研究芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶品质的影响，分析添加不同量芋头原浆和芋头淀粉时，金鲳鱼鱼糜凝胶的白度、凝胶强度、持水性、水分含量、横向弛豫时间T2的变化规律。结果表明：芋头添加物可以增强金鲳鱼鱼糜凝胶的强度和持水力，降低白度;低场核磁共振结果显示，随着芋头添加物的加入，金鲳鱼鱼糜凝胶的横向弛豫时间T22、T23减少，弛豫时间T21增大，峰面积S21、S22增加，峰面积S23减少，凝胶中自由水的流动性减弱。

关键词：金鲳鱼;芋头原浆;芋头淀粉;凝胶特性;水分分布

Abstract： The effect of taro additives （taro pulp and starch） on the gel properties of Trachinotus ovatus surimi was studied. The pattern of changes in whiteness， gel strength， water-holding capacity （WHC）， water content and transverse relaxation time （T2） were analyzed. The results showed that the addition of taro could enhance gel strength and WHC， and reduce whiteness. Low field nuclear magnetic resonance （NMR） showed that with the addition of taro additives， the transverse relaxation time T22 and T23 decreased， while T21 increased; the peak area P21 and P22 increased， while P23 decreased， indicating that the fluidity of free water in the gel decreased.

Keywords： Trachinotus ovatus; taro pulp; taro starch; gel properties; water distribution

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190823-194

中图分类号：TS254.5                   文献标志码：A               文章编号：

金鲳鱼是一种珍贵的食用鱼，体形大，肉质细嫩，味道鲜美，在水产养殖中具有很高的成活率，金鲳鱼肉含16 种常见氨基酸，其中7 种为人体必需氨基酸，单不饱和脂肪酸总量高于多不饱和脂肪酸总量，富含亚油酸、二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸[1]，营养丰富，具有较好的食用价值、保健功能和综合开发利用价值。金鲳鱼水产养殖产量大，且鱼肉产量高，肉中没有刺，可以作为鱼糜制品的良好原料[2]。前期研究结果表明，金鲳鱼鱼糜制品采用传统加工工艺生产，相比其他鱼糜制品其凝胶强度较低[3]。添加外源添加物增强金鲳鱼鱼糜制品的凝胶强度成为目前研究的趋势[4-5]。淀粉具有较强的持水能力，在保持鱼糜制品较好凝胶特性的前提下可取代部分鱼肉蛋白，从而降低生产成本，成为一种重要外源添加物[6-10]。鱼糜制品中最常使用的原淀粉包括小麦淀粉、玉米淀粉、糯玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉[11]。

芋头（Colocasia esculenta L. Schoot）中含有黏多糖、甾醇、过氧化氢酶、胡萝卜素及VD等，营养丰富[12]，且芋头淀粉支链比例高，不易老化，具有较好的黏性和冷热稳定性[13-14]。将芋头作为外源添加物应用于鱼糜制品的研究报道还很少。本研究拟采用芋头原浆及芋头淀粉为外源添加物，研究其添加量对金鲳鱼鱼糜凝胶特性的影响，扩大鱼糜可利用淀粉的来源。

1   材料与方法

1.1   材料与试剂

新鲜金鲳鱼（体质量1 kg左右）、芋头（质量1.5 kg左右）均购于三亚农贸市场。

食盐   海南晶辉盐业有限公司;氢氧化钠（分析纯）   广东省化学试剂工程技术研究开发中心。

1.2   仪器与设备

MesoMR23-060H-I核磁共振成像分析仪   苏州纽迈分析仪器股份有限公司;ME204E电子天平   梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司;HX-J3011奥克斯绞肉机   佛山市海迅电器有限公司;MA35M-000230V1水分测定仪   德国赛多利斯公司;TMS-PRO质构仪   美国FIC公司;WSC-100全自动测色色差计   北京光学仪器厂;FM100雪花制冰机   北京长流科学仪器有限公司;HH-2數显恒温水浴锅   江苏省金坛市盛蓝仪器制造有限公司;MultifugeX1-R高速冷冻离心机   赛默飞世尔科技（中国）有限公司;OMH400恒温干燥箱   美国Thermo公司;XHF-DY高速分散器   宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.3   方法

1.3.1   金鲳鱼鱼糜凝胶制备工艺

新鲜金鲳鱼→前处理→采肉→漂洗→脱水（900 r/min，3 min）→搅拌（5 min，0～5 ℃，慢档）→擂溃（15 min，0～5 ℃，快档）（按实验设计添加芋头添加物）→成型（30 mm×25 mm）→加热→冷却

擂溃阶段芋头原浆及芋头淀粉的添加量均分别为0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%。

1.3.2   芋头原浆的制备

将芋头放入绞肉机中打成芋头原浆，冰浴条件下高速分散器内4 000 r/min均浆10 min，过100 目筛。

1.3.3   芋头淀粉的制备

参考袁军等[15]的方法。原料去皮清洗→粉碎→浸泡（25 ℃，80 min）→纤维分离（先过40 目筛再过200 目筛）→清水冲洗→离心沉降（4 000 r/min，15 min）→洗涤沉降物→40 ℃干燥→成品

1.3.4   凝胶强度测定

将金鲳鱼鱼糜凝胶平衡到室温后切成直径25 mm、高20 mm的圆柱体，用TMS-PRO型质构仪测定其破断力和凹陷深度，其中破断力反映鱼糜凝胶的硬度，凹陷深度反映鱼糜凝胶的弹性。测定参数[16]：球形探头P5/S，感应量程800 N，探头回到样品表面的高度30 mm，形变20%，测试速率60 mm/min，起始力1 N。每组测定3 个平行样品，取平均值。金鲳鱼鱼糜凝胶强度按式（1）计算。

1.3.5   白度测定

将样品切成薄片，室温下用WSC-S测色色差计测定样品色泽，使用标准白板校准仪器，并记录亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）[1，17]。白度（W）按式（2）计算。

1.3.6   水分含量测定

取2.0 g左右样品，均匀地铺在快速水分测定仪中进行水分含量测定，参数设置：温度120 ℃，加热时间20 min。每组平行测定3 次。

1.3.7   持水率测定

将样品切成约2 mm的薄片，质量约2.0 g，准确称其质量，记为m1;将样品包裹在滤纸中，放入离心管，4 000 r/min离心15 min，然后称其质量，记为m2。每组平行测定3 次。持水率按式（3）计算。

1.3.8   低场核磁共振测定

将标准油样放入磁圈中，选用Q-FID序列进行开机预热20 min，取约20.0 g样品放入磁圈（60 mm）中，先用Q-FID序列寻找样品的等待时间，再选用Q-CMPG序列进行样品信息采样，并进行反演，每组采样3 次，记录数据。预热参数设置：主频21 MHz、频率漂移397 685.76 Hz、90°脉宽16.00 μs、采样点数1 024、前置放大倍数0、累加次数2、等待时间2 000 ms、采样频率100 KHz、射频延时0.080 μs、模拟增益20.0、数字增益3。

1.4   数据处理

采用SPSS软件对数据进行差异显著性分析，采用Excel 2010软件作图。

2   结果与分析

2.1   芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶白度的影响

评价鱼糜凝胶品质的一个重要指标是色泽，同时色泽也是评价鱼糜制品感官品质的一个重要因素，白度可以反映鱼糜凝胶的品质等级和外观状态[18]。由表1可知，添加芋头原浆和芋头淀粉后的金鲳鱼鱼糜凝胶白度降低，且不同组间差异显著（P<0.05），添加芋头淀粉对金鲳鱼鱼糜凝胶白度的影响大于添加芋头原浆的。可能是由于添加芋头添加物后，填充到鱼糜凝胶孔隙中的颗粒不能完全吸水膨胀，呈颗粒状的芋头添加物使得通过凝胶结构的光线发生折射，进而影响鱼糜凝胶白度，这与刘鑫等[19]的研究结论一致。

2.2   芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶强度的影响

由图1可知：添加芋头原浆的金鲳鱼鱼糜凝胶强度先增加后降低，芋头原浆添加量为4%时达到最大，相比对照组增加42.58%，存在显著差异（P<0.05）;添加芋头淀粉的金鲳鱼鱼糜凝胶强度先增加后降低，芋头淀粉添加量达到6%时达到最大，相比对照组增加22.08%。原因可能是当芋头淀粉添加量较低时，蛋白质含量降低导致的鱼糜凝胶强度弱化作用比淀粉膨胀对鱼糜凝胶强度的增强作用更弱，而随着芋头淀粉添加量逐渐增大，蛋白质减少导致的凝胶强度降低占主导地位[20]。芋头淀粉的支链比例较高，在升温过程中，过多的支链淀粉分子间产生剧烈的缠绕和交联，使淀粉分子吸水后迅速膨胀，占据大量空间，阻碍蛋白质分子间的伸展，导致蛋白质变性不完全，降低鱼糜凝胶的破断力、凹陷距离及凝胶强度[21]。Zhang Fenghui等[22]也指出，过量添加淀粉会导致鱼糜制品凝胶强度降低。

芋头原浆中不仅含有芋头淀粉还含有其他成分，在相同添加量时，添加芋头原浆的鱼糜凝胶强度大于添加芋头淀粉的鱼糜凝胶，除了芋头淀粉的作用外，可能芋头成分中的淀粉和黏多糖均对鱼糜凝胶强度产生了积极影响。王娜[23]研究发现，通过复配海藻糖（4.5%）、木糖醇（6.7%）和复合磷酸盐（1.2%），并将其添加到金鲳鱼鱼糜中，所得鱼糜的凝胶强度提高。

2.3   芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶水分含量的影响

由图2可知：添加芋头原浆的金鲳鱼鱼糜凝胶水分含量呈先增加后减少的趋势，芋头原浆添加量为2%时，金鲳鱼鱼糜凝胶水分含量最大，芋头原浆添加量大于4%后，金鲳鱼鱼糜凝胶水分含量趋于平缓，变化不显著;添加芋头淀粉的金鲳鱼鱼糜凝胶水分含量也呈先增加后减少的趋势，芋头淀粉添加量为6%时，金鲳鱼鱼糜凝胶水分含量最大，芋头淀粉添加量大于10%时，金鲳鱼鱼糜凝胶水分含量趋于平缓，变化不显著;芋头原浆添加量2%时鱼糜凝胶的水分含量大于芋头淀粉添加量6%的，可能是由于添加少量芋头淀粉时淀粉膨胀吸水，增加了鱼糜凝胶的水分含量，淀粉在加热过程中吸水膨胀，填充了鱼糜蛋白形成的网絡结构，不仅增强了鱼糜-淀粉体系的凝胶强度，也增强了体系对水分的束缚，但是芋头淀粉添加量过多时，会造成芋头淀粉与金鲳鱼鱼糜蛋白争夺水分，致使芋头淀粉吸水膨胀不完全，鱼糜蛋白失水[24];芋头原浆添加量为2%时，其他成分产生的积极作用（增加水分）与芋头淀粉吸水膨胀作用叠加，使鱼糜凝胶水分含量最大，而芋头原浆添加量大于2%后，其他成分和淀粉对水分间的相互作用最终使鱼糜凝胶水分含量减少，说明芋头原浆中的其他成分开始对鱼糜凝胶水分含量产生消极作用（降低水分含量）。

2.4   芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶持水率的影响

持水性能好的鱼糜凝胶可较好地与水分子结合，内部水分不易渗出，因此在有外力（本研究中为离心力）作用下，水分外渗少，表现为持水率高。由图3可知：添加芋头原浆的金鲳鱼鱼糜凝胶持水率呈上升趋势，当添加量小于6%时，金鲳鱼鱼糜凝胶的持水率显著增加（P<0.05），当添加量大于6%后，金鲳鱼鱼糜凝胶持水率增加不显著;添加芋头淀粉的金鲳鱼鱼糜凝胶持水率在芋头淀粉添加量小于4%时存在显著差异（P<0.05），芋头淀粉添加量大于4%后差异不显著;添加量相同时，添加芋头淀粉的金鲳鱼鱼糜凝胶持水率大于添加芋头原浆的金鲳鱼鱼糜凝胶;不添加芋头添加物时，金鲳鱼鱼糜凝胶的持水率为78.07%，添加12%芋头淀粉后，鱼糜凝胶持水率提高至91.49%，较空白样品提高17.19%，鱼糜凝胶持水性能得到明显改善。

芋头添加物可改善鱼糜凝胶的持水性，这是由于在鱼糜凝胶加热过程中，除了鱼糜蛋白和水分子结合形成水合蛋白的凝胶网状结构外，芋头淀粉也可以吸水溶解膨胀，将鱼糜中的游离水纯化，冷却后形成鱼糜淀粉凝胶体系[25]。Li等[26]研究表明，淀粉的膨胀性会对鱼糜凝胶的持水性能产生显著影响。添加含有其他成分的芋头原浆后，金鲳鱼鱼糜凝胶持水率略低于只添加芋头淀粉的凝胶，可能是由于其他成分使水分含量略有降低。总之添加芋头添加物可以改善金鲳鱼鱼糜凝胶的持水性能。

2.5   芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶弛豫时间T2的影响

由图4～6可知：添加芋头原浆和芋头淀粉的金鲳鱼鱼糜驰豫时间凝胶T21均呈显著上升趋势（P<0.05），添加芋头淀粉金鲳鱼鱼糜凝胶的驰豫时间T21小于直接添加芋头原浆的金鲳鱼鱼糜凝胶;添加芋头淀粉和芋头原浆金鲳鱼鱼糜凝胶的弛豫时间T22呈缓慢下降趋势，差异不显著，添加芋头淀粉金鲳鱼鱼糜凝胶的弛豫时间T22x小于添加芋头原浆的金鲳鱼鱼糜凝胶;金鲳鱼鱼糜凝胶的驰豫时间T23呈下降趋势，当芋头淀粉或芋头原浆添加量大于4%后，金鲳鱼鱼糜凝胶的驰豫时间T23趋于平缓，无显著变化，添加芋头淀粉金鲳鱼鱼糜凝胶的驰豫时间T23小于添加芋头原浆的金鲳鱼鱼糜凝胶;随着芋头淀粉和芋头原浆添加量的增加，金鲳鱼鱼糜凝胶的驰豫时间T2总体降低。

添加芋头原浆和芋头淀粉对金鲳鱼鱼糜凝胶驰豫时间T2影响的总体趋势相同，略有差别可能是由于芋头原浆中其他成分的作用，芋头淀粉对鱼糜凝胶驰豫时间T2的影响起主导作用。随着芋头淀粉添加量增加，鱼糜凝胶弛豫时间T21增加，弛豫时间T22与弛豫时间T23减少，这主要是由于芋头淀粉分子中含有大量的亲水基团，促进了淀粉与水分的氢键结合，增加了水分稳定性，促使自由水向更加稳定的结合方式转变，导致弛豫时间T21增大;随着芋头淀粉添加量继续增加，各组鱼糜凝胶的弛豫时间T22与T23不存在显著差异，表明芋头淀粉的添加对鱼糜凝胶中的结合水影响程度有限。由于高温条件下鱼糜凝胶结构的迅速改善，鱼糜中的水分逸出受到阻碍，凝胶结构更加完善，水分被其三维结构锁住。密集的凝胶网络结构有助于捕获更多的水分，从而在凝胶中形成有规律、有序的微孔结构，降低凝胶中水分的流动性，导致横向弛豫时间T2降低[27]。在鱼糜凝胶中，自由水的流动性最大，在离心过程中容易丢失，因此，当自由水含量较高时，鱼糜凝胶的持水率较小，这与芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶持水率的影响趋势一致，结合水含量增加有利于凝胶网络结构的形成，从而有利于改善鱼糜凝胶性能，提高凝胶持水率[28]。

2.6   芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶峰面积S2的影响

氢原子的相对含量可以用峰面积S2来估算，它能反映不同状态水分的含量，可用于表征加入不同量芋头添加物后鱼糜凝胶中3 种状态水分的含量[29]。

由图7～9所示，随着芋头原浆和芋头淀粉添加量的增加，金鲳鱼鱼糜凝胶峰面积S21和S22比例逐渐增加，S23峰面积比例逐渐减少，表明结合水和不易流动水比例增加，自由水比例减少。这是由于在鱼糜凝胶过程中，凝胶网络结构逐渐形成，束缚住更多的水分，导致结合水和不易流动水增多，这与持水率和水分含量的测定结果相符。

2.7   金鲳鱼鱼糜凝胶水分质子密度伪彩图

核磁共振成像利用氢原子在强磁场中被一定频率的射频脉冲激发后产生的磁共振，经过空间编码技术，把磁共振过程中氢原子向外发射的射频能信号以及与这些射频能有关的质子密度、弛豫时间等参数接收转换，经过计算机处理，最后形成图像，用不同颜色表示灰度值的大小，观察鱼糜凝胶伪彩图的颜色分布，可以直观比较鱼糜凝胶中的水分分布情况[30]。红色越深，质子密度越高，相反，蓝色越深，质子密度越低[31]。

由图10可知，芋头原浆添加量为2%时，金鲳鱼鱼糜凝胶的水分质子密度伪彩图的红色最深。由图11可知，芋头淀粉添加量为6%时，金鲳鱼鱼糜凝胶的水分质子密度伪彩图的红色最深。这可能与鱼糜凝胶水分含量有关，芋头原浆添加量为2%或芋头淀粉添加量为6%时，鱼糜凝胶水分含量最多，与芋头添加物对金鲳鱼鱼糜凝胶水分含量的影响结果一致。

3   结  论

芋头添加物使金鲳鱼鱼糜凝胶的白度降低，凝胶强度有不同程度的增强。芋头原浆添加量为4%时，金鲳鱼鱼糜凝胶强度最大，达1 046.15 g·mm，相比对照组增加42.58%;芋头淀粉添加量为6%时，金鲳鱼鱼糜凝胶强度最大，达895.75 g·mm，相比对照组增加22.08%。随着芋头添加物添加量的增大，金鲳鱼鱼糜凝胶水分含量先增加后减少，芋头原浆添加量为2%时，鱼糜凝胶水分含量最大，芋头淀粉添加量为6%时，鱼糜凝胶水分含量最大。芋头添加物均能增加金鯧鱼鱼糜凝胶的持水力，但添加芋头淀粉的效果更好。低场核磁共振数据表明，随着芋头添加物添加量的增加，金鲳鱼鱼糜凝胶的横向驰豫时间T21增加，驰豫时间T22、T23减少，峰面积S21、S22增加，峰面积S23减少，鱼糜凝胶的自由水向结合水状态迁移，自由水含量减少，结合水含量增加。如果追求较好的感官评价，可以选择向金鲳鱼鱼糜凝胶中添加芋头原浆，同时减少了制备芋头淀粉的工艺流程。如果追求较好的凝胶强度和持水力，可以向金鲳鱼鱼糜凝胶中添加芋头淀粉。

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