魔芋葡甘露聚糖对草鱼鱼糜凝胶特性的影响

崔国庭，王缎，贺健，刘钊含，李加明

河南科技大学食品与生物工程学院（洛阳 471023）

鱼糜是把切下来的鱼肉经过漂洗、脱水、搅碎，添加盐、糖及其他添加剂，经斩拌、加热、冷却形成凝胶状的食品。鱼糜不仅营养丰富、质构特殊、口感细腻、味道鲜美，而且加工简便、易于运输、贮藏，在国内颇受欢迎，具有广阔市场。近年来，由于过度海洋捕捞以及海水污染的影响，海水鱼已无法满足中国市场需求[1]。因而，以淡水鱼为原料生产鱼糜及其制品成为新趋势。

草鱼是国内养殖产量最高的淡水鱼品种之一，其肉质鲜嫩、营养丰富。但草鱼作为生产鱼糜的原料存在鱼肉凝胶能力差、蛋白质冷冻易变性、持水力下降等问题。为提高鱼糜的凝胶特性，有学者尝试在鱼糜中加入地衣芽孢杆菌[2]、海藻糖[3]、6-姜酚[4]等添加物以提高鱼糜的凝胶特性，也有学者采用超高压、辐照、微波处理或超声波等技术来提高鱼糜的凝胶特性[5]。

魔芋葡甘露聚糖（Konjac glucomannan，KGM），是一类水溶性天然高分子（200～2 000 kDa）膳食纤维，具有较强的膨胀性、吸水性、稳定性及良好的凝胶形成能力。KGM可缓解和减少葡萄糖的吸收、抑制脂肪酸的形成，具有减脂、降体重的效果，KGM具有降低血脂、润肠通便、减少脂肪肝的发生率等作用，常被用以提高肉制品中蛋白质凝胶形成及水分保持，提高肉类制品的品质[6]，但KGM如何影响草鱼鱼糜的凝胶特性则未见报道。试验探究KGM对草鱼鱼糜的凝胶特性和持水力的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

草鱼（市售）；KGM（食品级，汕头市捷成食品添加剂有限公司）；食盐（天津市鼎盛鑫化工有限公司）。

1.2 仪器与设备

L550离心机（长沙高新技术产业开发区湘仪离心机仪器有限公司）；Instron 5544型质构仪（米力光国际贸易有限公司（美国））；Xrite colori5色差计（上海皆准仪器设备有限公司）；JJ223BC型电子天平（常熟市双杰测试仪器厂）；数显恒温水浴锅（常州智博瑞仪器制造有限公司）；Tenfly绞肉机（诸城市雷诺机械有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 草鱼-KGM鱼糜复合凝胶的制备

将新鲜草鱼去鳞、去头、去内脏和内膜等，清洗干净后从鱼脊和鱼腩取500 g肉，用绞肉机进行粉碎，用斩拌机将搅碎的鱼肉进一步匀浆成糜状（10 ℃左右），漂洗（16 min）、脱水，加入不同比例KGM和盐，再次斩拌，脱气灌肠，凝胶化（35±2 ℃）60 min，再升温至90±2 ℃凝胶化30 min，冷却，于4 ℃保藏。

1.3.2 鱼糜凝胶质构测定

将待测的鱼糜从冰箱里取出，放置至室温，将草鱼鱼糜切成高度2 cm、直径2 cm的圆柱体，使用5544型质构仪测定草鱼鱼糜凝胶特性。

检测选择TPA模式，选用p75的圆柱形探头，测定前速率1 mm/s，测定期间使用速率1.1 mm/s，测定结束后速度约1 mm/s，触发力5 g，探头压缩程度50%，2次压缩时间间隔即恢复时间5 s，所测定参数为弹性、硬度、咀嚼性。

1.3.3 鱼糜凝胶白度测定

将待测的鱼糜切成高度2 cm、直径2 cm的圆柱体，在室温条件下使用Xrite color i5型色差计进行测定。所有样品做3次平行试验，取平均值。按式（1）[7]计算最终各个样品的白度。

式中：a*值代表红度，正值表示红色，负值表示绿色；b*值表示黄度，正值表示黄色，负值表示蓝色。

1.3.4 鱼糜凝胶持水性测定

根据Xia等[8]的方法。取5 g左右凝胶样本放入直径1 cm的离心管中，在4 ℃、2 000×g下离心10 min，除离心出的水分，测定离心前后凝胶的质量，每个样品需做3次平行试验，结果取其平均值。按式（2）计算其保水性。

式中：M0表示离心管质量，g；M1表示离心前离心管和凝胶质量，g；M2表示离心后离心管和凝胶质量，g。

1.4 统计分析

每次测定均做3次平行试验，数据统计分析采用的是Statistix 8.1软件包中Linear Models程序，差异显著性（p＜0.05）和差异极显著性（p＜0.01）分析使用Turkey HSD程序，采用Sigmaplotl 1.0软件来制图。

2 结果与讨论

2.1 KGM对鱼糜凝胶特性的影响

凝胶硬度是衡量鱼糜凝胶制品品质的常用指标，它直接反映凝胶制品的坚实程度。凝胶硬度低，表明鱼糜品质较差。鱼糜凝胶的硬度取决于鱼糜中的蛋白质及多糖形成的空间网络结构[9]。

由图1可知，随着魔芋葡甘露聚糖添加量的增多，鱼糜凝胶的硬度逐渐增大，但到达一定硬度后继续添加KGM，鱼糜凝胶硬度逐步下降。加入0.5%的KGM能显著提高鱼糜凝胶的硬度（p＜0.05），添加1.0%的KGM时，草鱼鱼糜凝胶硬度达到最高。KGM添加量高于1.0%后，鱼糜凝胶硬度下降。这可能是KGM吸水能力较强，少量添加能够吸水，形成致密的凝胶结构；添加量过多，KGM和鱼糜中的肌原纤维蛋白形成结块而非凝胶[10]。

图1 KGM添加量对鱼糜凝胶硬度的影响

凝胶的弹性是衡量凝胶制品品质的常用指标，是指凝胶形变后能恢复到形变前状态的程度[11]。由图2可以看出，与空白组对照，添加KGM的鱼糜凝胶弹性显著提高（p＜0.05），并且随着KGM添加量的增加，草鱼鱼糜弹性呈上升趋势。这可能是KGM具有强力的吸水作用，增大鱼糜凝胶的弹性；也可能是鱼肉中含有大量的转谷氨酰胺酶，在多糖-蛋白质混合体系中，KGM和转谷氨酰胺酶通过化学（如氢键）和物理（分子缠结）的方式存在协同作用的结果[12]。

图2 KGM添加量对鱼糜凝胶弹性的影响

咀嚼性是结合硬度凝聚力和弹性的综合指标。由图3可以看出，随着KGM添加量的增多，鱼糜凝胶咀嚼性逐渐增大。添加0.5%～1.5%的KGM能显著提高鱼糜咀嚼性，添加KGM＞1.0%后，咀嚼性下降。与图1对比发现，咀嚼性变化趋势和凝胶硬度一致。咀嚼性增高，反映凝胶质构的紧实程度提高[13]。因此，添加适量KGM可改善草鱼鱼糜杀菌后质构软烂的问题。

2.2 KGM对鱼糜凝胶白度的影响

鱼糜白度的变化反映鱼糜内部结构改变，是评价鱼糜色泽和品质的一个重要指标，白度也影响消费者对鱼糜的青睐程度。

图4显示，随着KGM添加量的增加，白度值有下降趋势，但KGM添加量超过1.5%后，鱼糜的白度值开始上升。草鱼鱼糜中添加KGM＜1.5%时，鱼糜凝胶的颜色受到KGM颜色的影响出现显著的下降（p＜0.05），这与Xiong等[14]研究结论相符。白度主要受鱼糜凝胶蛋白质变性、蛋白质的交联程度及表面的光学特性有关[15-16]，也受鱼糜中脂肪氧化[17]及美拉德反应的影响[18]。

图3 KGM添加量对鱼糜凝胶咀嚼性的影响

图4 KGM添加量对鱼糜凝胶白度的影响

2.3 鱼糜凝胶保水性的变化

2.3.1 KGM添加量对鱼糜凝胶持水力的影响

保水性是评价鱼糜凝胶质量的一个重要指标，它反映鱼糜凝胶的强弱及鱼糜中蛋白质与水分的结合情况。鱼糜凝胶中存在的水可分为结合水、束缚水。结合水是指水分子以氢键的形式与鱼糜中蛋白质的羰基、氨基、羧基等基团结合在一起的单分子层水及多分子层水[8]，这部分水不易流动，不能被微生物利用，也不易除去。束缚水主要是指被鱼糜凝胶中蛋白质所形成的空间网状结构保留的那部分水[19]。在鱼糜凝胶中，束缚水所占比例较高，变化幅度相对较大，是凝胶保水变化的主要来源。

从图5可以看到，添加KGM可显著提高草鱼鱼糜凝胶的保水性，随着KGM添加量的增加，保水性呈上升趋势。这可能与KGM强大的结合水能力有关，KGM分子链上有大量羟基，能与水分子之间形成氢键，从而提高草鱼鱼糜的保水性[20]。但KGM添加量超过1.5%后，鱼糜凝胶的保水性增加不显著。

图5 KGM添加量对鱼糜蛋白凝胶保水性的变化影响

2.3.2 热处理对鱼糜保水性的影响

鱼糜加工时的热处理温度也影响鱼糜凝胶体系的保水性。为了探索加热温度对鱼糜凝胶体系保水性的影响，考察添加1.5% KGM草鱼鱼糜凝胶体系在75～95℃加热温度条件下，其保水性的变化，试验结果见图6。

由图6可以看出，在75～90 ℃范围内，随着温度升高，保水性呈升高趋势；在90 ℃时保水性达到最高（p＜0.05），这与杨振等[1]研究结果相似；超过90 ℃后，保水性呈下降趋势。保水性下降可能是温度过高，使蛋白质变性，蛋白质周围电荷变少，保水性变差。

图6 加热温度对鱼糜保水性的影响

2.3.3 冻藏对鱼糜保水性的影响

草鱼鱼糜中的肌原纤维蛋白在冻藏条件下易变性，随着贮藏时间延长，蛋白质二级结构发生变化[21]，进而引起鱼糜凝胶的保水性下降。进一步考察添加1.5% KGM草鱼鱼糜凝胶体系在-18 ℃冻藏条件下，贮藏期间鱼糜凝胶保水性的变化，试验结果见图7。

结果表明，鱼糜的凝胶持水力随冻藏时间的延长而逐渐下降，空白组鱼糜凝胶保水性下降幅度较大，添加1.5% KGM的鱼糜凝胶保水性随着贮藏时间的延长而下降，相对于空白组鱼糜凝胶保水性下降较为平缓。结果显示，添加1.5% KGM能显著延缓鱼糜凝胶在冷冻贮藏过程中的保水性。这可能是KGM对鱼糜中肌原纤维蛋白的二级结构有保护作用，能稳定蛋白质结构，延缓肌原纤维蛋白的变性，从而减缓鱼糜凝胶保水性的降低。

2.4 KGM对鱼糜中盐溶蛋白含量的影响

肌原纤维蛋白是一种盐溶性蛋白，占鱼肉蛋白的55%～60%。盐溶蛋白是鱼糜凝胶三维结构形成的主要蛋白质，它的含量反映了蛋白质内部的变化趋势，是衡量蛋白质变性的重要指标之一[22]。

图8显示了不添加和添加1.5% KGM条件下草鱼鱼糜的盐溶蛋白含量变化。随着冻藏时间增加，鱼糜中盐溶蛋白含量呈下降趋势，但下降程度有所不同。冻藏24 d后，1.5%组的盐溶蛋白含量显著地高于空白组（p＜0.05），相对于0 d盐溶蛋白含量的初始值，24 d后1.5%组的盐溶蛋白含量下降程度显著低于对照组。因此，添加1.5% KGM能有效延缓鱼糜中的盐溶蛋白含量的下降。

在冷冻贮藏过程中，自由水的冷冻结冰引起水与蛋白质的结合状态发生变化，使部分化学键受到影响，从而改变稳定蛋白质三维空间结构的作用力，引发蛋白质的变性。KGM延缓盐溶蛋白变性可能是KGM分子上的羟基—OH能与蛋白质分子中的某些基团发生特定反应，从而降低蛋白质的聚集变性程度。

图7 冻藏时间对草鱼鱼糜凝胶持水力的影响

图8 冻藏时间对草鱼鱼糜盐溶蛋白含量的影响

3 结论

草鱼是中国四大淡水鱼类之一，是有效缓解鱼糜制品原料不足的一个重要途径。然而草鱼鱼糜凝胶性能差、冷冻易变性是制约草鱼鱼糜发展的一个关键问题。KGM是一种凝胶性能良好的多糖，不仅具有增稠、黏结等作用，还具有多种生物活性，是一种良好的膳食纤维。试验研究KGM对草鱼鱼糜的凝胶性能、白度、保水性及鱼糜蛋白质稳定性的影响，结果显示，添加1.0% KGM能显著改善草鱼鱼糜凝胶硬度、咀嚼性、弹性和白度，添加1.5% KGM能显著提高草鱼鱼糜凝胶的保水性，并且能稳定蛋白质结构，有效延缓草鱼鱼糜在冷冻贮藏过程中保水性和盐溶蛋白含量的降低。因此，在草鱼鱼糜中添加KGM，可有效提高草鱼鱼糜的凝胶性能，能显著改善草鱼鱼糜的保水性和稳定性。