油脂对虾糜凝胶品质的影响

李慧，陈百科，金素莱曼，李孟婕，陈婷婷，张奇秀，包海蓉,2,3*

1(上海海洋大学 食品学院，上海，201306)2(上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海，201306) 3(农业部水产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室(上海)，上海，201306)

南美白对虾是一种优质的低脂高蛋白类水产资源，是目前世界上最重要的经济虾类之一。我国养殖规模较大，2019年养殖总产量已达到110万t，约占世界总产量的1/4[1]。但目前虾产品的加工形式较为局限，主要集中在生鲜、冷冻、干制等方面[2]，严重制约了虾产业的发展。虾糜同鱼糜类似，都是一种凝胶化产品，其品质与凝胶、质构等特性息息相关。利用虾糜生产虾糜制品不仅可以丰富深加工虾制品的种类，还具有美味、便利等优点。虾滑就是一种虾糜制品，因其色泽亮丽、口感爽弹，营养丰富等优点，近年来成为火锅店的热门菜品。随着虾滑的热销和广大消费者的追捧，虾滑的发展趋势也将是多元化的，因此将虾糜制品的相关研究运用到虾滑的生产中是十分有意义的。

油脂可作为品质改良剂、增色剂等应用到肉糜制品的加工中，提高营养的同时增强肉糜风味、色泽等。目前有不少学者研究了油脂对鱼糜凝胶的影响，但对油脂改善虾糜制品品质的研究还鲜有报道。GANI等[3]研究了不同质量分数(0～25%)初榨椰子油对黄鱼鱼糜凝胶性能的影响，随着椰子油的添加，鱼糜凝胶的断裂力持续下降，当椰子油质量分数增加到10%以后，鱼糜的硬度和咀嚼性无明显差异。宋春勇等[4]将2%质量分数大豆油直接添加到金线鱼鱼糜中，增加了鱼糜的白度但降低了凝胶质构特性；但经乳清分离蛋白或酪蛋白酸钠将大豆油预乳化后再添加，鱼糜凝胶网络结构的空腔变小，感官品质得到改善。LIU等[5]也发现了经乳化剂乳化后的花生油提高了鱼糜香肠的白度、保水性等。

猪油是常见的动物油脂，广泛应用于食品加工行业；大豆油含有丰富的多不饱和脂肪酸，是世界最常用的食用油之一；橄榄油中单不饱和脂肪酸含量高，被认为是最适合人体营养的油脂。因此，本研究以南美白对虾为原料，分别添加猪油、大豆油和橄榄油这3种动植物油制作虾糜，以虾糜凝胶的凝胶强度、质构特性、微观结构等为评判指标，结合虾糜制品的感官评价，旨在探讨油脂的添加对虾糜凝胶品质的影响，为高品质虾糜制品的发展提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南美白对虾(-60 ℃冷冻贮存)，上海易初莲花连锁超市有限公司；精制盐，中盐金坛盐化有限责任公司；食用马铃薯淀粉，北京古松经贸有限公司；鲜鸡蛋，贵州凤集生态农业科技有限公司；食用猪油，四川省青川县川珍实业有限公司；大豆油，中粮福临门食品营销有限公司；橄榄油，益海嘉里食品营销有限公司。

1.2 仪器与设备

QSJ-B02R1搅拌机，小熊电器有限公司；HM740厨师机，青岛汉尚电器有限公司；FA2004型电子分析天平，南京东迈科技仪器有限公司；AL104-IC型分析天平，梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司；HH-4数显恒温水浴锅，金坛市岸头仪都仪器厂；MCR301流变仪，奥地利安东帕公司；FI-TR傅里叶红外分光光度计，赛默飞世尔；CR-400型色彩色差计，日本柯尼卡美能达(中国)仪器有限公司；TA.XT Plus质构仪，英国SMS公司；GL-20B高速冷冻离心机，上海安亭科学仪器厂；日立SU5000热场发射扫描电镜，日立(中国)有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 虾糜的制备及其凝胶化

将-60 ℃冷冻的南美白对虾取出流水缓化30 min后去头去皮去肠线，清洗并自然沥水10 min。将虾仁切碎放到搅拌机中搅拌1 min，取出虾肉空擂2 min，然后根据不同实验组方案依次加入2%(质量分数)食盐擂溃3 min，再加入淀粉、油脂等其他辅料擂溃5 min，将虾糜注入小型灌肠模具中，灌入直径29 mm的塑料肠衣中封口[6]，90 ℃水浴加热30 min，即完成虾糜的凝胶化过程。随后立即放入碎冰中冷却30 min，4 ℃培养箱中保藏，48 h内完成其余指标测定。(注：搅拌机放入碎冰中，水浴加热前制备过程中温度低于10 ℃)。

1.3.2 动态流变性的测定

参考GAO等[7]的方法作适当修改，采用MCR301流变仪测定，取一定量虾糜，放置在流变仪平台上；用圆形平形板(直径为40 mm)压平，狭缝为1 mm。对虾糜进行温度扫描，测定的主要参数是：剪切频率为0.1 Hz，剪切应变2%，扫描温度20～90 ℃，升温速率为2 min/℃，以此测定储能模量G′的变化曲线。

1.3.3 虾糜蛋白质二级结构的测定

参考刘芳芳等[8]的方法并进行适当修改，使用傅里叶变换红外光谱测定虾糜蛋白的二级结构的变化，先将虾糜冷冻干燥48 h去除水分。取5 mg冻干样品和100 mg溴化钾粉末混合后充分研磨，并使用压片机压成薄片。保持全程干燥条件下，室温环境中以光谱分辨率为4 cm-1进行测试，扫描32次，波数为4 000～400 cm-1。使用PeakFit 4.12对获得的图上的曲线进行多次曲线拟合，然后以二阶导数求出峰面积占比。

1.3.4 凝胶色泽的测定

将虾糜凝胶切成1 cm左右的薄片，采用CR-400色差计测定虾糜制品凝胶的L*(亮度)，a*(红/绿度)和b*(黄/蓝度)。

1.3.5 凝胶强度的测定

测定方法参考BUAMARD等[9]并进行适当修改。凝胶强度采用TA.XT Plus质构仪。测定前先将样品从培养箱中取出常温下放置30 min，然后将虾糜凝胶样品切成高度为2.5 cm的圆柱体，每个样品测6次，取平均值。测试条件：穿刺样品选用P/5 s球形探头，测前、测中和测后速度均为1 mm/s，压缩比50%，触发力5.0 g。凝胶强度(gel strength，GS)计算如公式(1)所示：

GS/(g·mm)=BF×BD

(1)

式中：BF为破断强度(breaking force，BF)，g；BD为凹陷距离(breaking distance，BD)，mm。

1.3.6 凝胶全质构的测定

采用1.3.5相同的处理方式；测试条件：探头为P/50，测试模式采用全质构分析(texture profile analysis，TPA)。测前、测中、测后速度均为1 mm/s；压缩比为50%；触发力为10 g。选取硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性为TPA指标，每组6个平行。

1.3.7 凝胶持水性的测定

持水性(water holding capacity，WHC)测定[10]：将制备好的虾糜凝胶样品切成0.5 cm左右的薄片，称量后将其重量记为m1，再用双层滤纸将样品包裹，4 ℃下10 000×g离心10 min后，取出样品去掉滤纸称量后将其重量记为m2，每个样品测3次，取平均值。计算如公式(2)所示：

(2)

式中：m1为离心前虾糜凝胶薄片质量，g；m2为离心后虾糜凝胶薄片质量，g。

1.3.8 凝胶微观结构的测定

参考熊泽语等[11]的方法略作修改。将鱼糜凝胶切为厚度不超过3 mm×3 mm×1.5 mm的片状，并用体积分数2.5%的戊二醛溶液于4 ℃培养箱中固定24 h，去除固定液，使用磷酸盐缓冲液(0.2 mol/L，pH 7.2)漂洗3次，15 min/次，后用蒸馏水漂洗1 h，而后依次用体积分数30%、50%、70%、80%、90%、95%的乙醇溶液梯度脱水，15 min/次，最后以100%乙醇溶液脱水2次，15 min/次，进行真空冷冻干燥后喷金，扫描电镜下观察。

1.3.9 虾糜制品(虾滑)的制备

1.3.9.1 虾滑的制备

将虾仁切丁(长×宽×高≤1 cm×1 cm×1 cm)，与1.3.1中制备的各组虾糜按照质量比1∶1的比例放入厨师机中，慢速搅拌使其混合均匀成胶状，即得到虾滑。

1.3.9.2 虾滑的感官评价

由于目前尚没有关于虾滑的相关标准，试验样品的感官评价方法参照NY-T 1327—2018 《绿色食品 鱼糜制品》并做出调整，采用评分检验法进行评价。选取20名经过感官评价培训的食品专业人员建立评定小组，根据表1的感官评定标准对虾滑进行评分。

表1 虾滑的感官评价Table 1 Sensory evaluation of shrimp slip

1.4 数据处理

利用Origin 2018对试验所得数据进行基本处理和作图，使用IBM SPSS Statistics 26.0进行多因素方差分析(Duncan法，P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 油脂对虾糜色泽的影响

虾糜制品的色泽最直观地影响着消费者的食欲，是判断其外观品质的重要指标。表2列出了添加不同质量分数油脂后虾糜L*(黑/白)、a*(红/绿)、b*(黄/蓝)值的变化，就消费者对水产糜类制品的接受度而言，适当地提高L*值可以使产品色泽更加鲜亮，趋于理想化。研究表明，当油脂与肌肉蛋白质和水粉碎产生乳状液时，油脂的光散射效应可以改善产品的色泽[12]。由表2可知，与对照组相比，猪油、大豆油、橄榄油的添加均增加了光散射效应，从而使虾糜的L*、b*值显著增大(P<0.05)，但对a*值的影响不显著(P>0.05)。并且由于油脂本身色素沉着造成的颜色差异[13]，虾糜的L*值随着大豆油和橄榄油添加量的增加而增加(P<0.05)，且当添加6%橄榄油时a*明显降低(P<0.05)。因此，两种植物油对虾糜色泽的影响优于猪油。

2.2 油脂对虾糜动态流变学特性的影响

动态流变学实验记录了从溶胶状态转变为凝胶状态过程中，虾糜黏弹性行为的动态变化。G′也称弹性模量，与蛋白凝胶网络内部结构的形成有关，可以反映出虾糜的凝胶性能。由图1可知，随着温度升高G′值先降低，并且在45 ℃左右达到最低值，G′值降低的原因可能是加热破坏了大量维持蛋白质结构的氢键，同时内源蛋白水解酶活性提高，使部分肌原纤维蛋白降解，肌动球蛋白的解离和肌动球蛋白尾部的闭合可提高蛋白的迁移率和流动性，打破凝胶的网状结构[14]。进一步加热(45～80 ℃)，G′值急剧增加；当温度达到80 ℃以后，G′值趋于稳定，这可能是由于大量的蛋白质聚集形成稳定的凝胶结构。随着油脂浓度的增加，与对照组相比，随着温度的升高(50～90 ℃)，添加猪油和大豆油的虾糜的G′值均低于对照组样品，说明对照组样品的凝胶网络形成更牢固；但在橄榄油处理组中，添加2%的橄榄油后，虾糜的G′值与对照组样品几乎持平。但ZHOU等[15]研究发现山茶籽油和白菇鱼鱼糜蛋白之间具有协同作用，随着山茶籽油浓度的增加，油脂填充在凝胶网络结构中导致G′值逐渐增加。研究出现相反结论可能主要与蛋白质浓度的差异有关[16]，蛋白质的总量不变，油脂液滴填充在凝胶网络结构中的同时也会降低样品中的蛋白质浓度，因此，本研究中油脂对虾糜蛋白的稀释作用大于填充作用从而导致G′值的下降。

表2 油脂对虾糜凝胶色泽的影响Table 2 Effects of oils on the color of minced shrimp gel

a-猪肉；b-大豆油；c-橄榄油图1 三种油脂对虾糜凝胶储能模量G′的影响Fig.1 Effects of three oils on the storage modulus G′ of minced shrimp gel

2.3 油脂对虾糜凝胶特性的影响

表3显示了添加到虾糜中的油脂的种类及其添加量对虾糜的BF、BD和GS的影响。其中破断力反映出凝胶内部的坚实程度。与对照组相比，随着猪油、大豆油、橄榄油添加量的增加，虾糜的BF和GS均呈显著降低趋势，但对虾糜凝胶的凹陷距离没有产生显著影响(P>0.05)。其中橄榄油处理组的降低幅度最大，大豆油次之，猪油最小，这可能也与3种油脂冷却后的物理状态有关。有研究报道油滴会影响虾糜的成胶能力，GS与蛋白浓度之间存在线性关系[17]。油脂作为虾糜蛋白浓度的稀释因子，会导致主要参与凝胶网络形成的蛋白浓度相对降低，过高的脂肪含量可能会在凝胶形成过程中积累，形成更大的油滴，破坏凝胶网络的结构，最终削弱虾糜的BF和GS，这一结果与SHI等[16]的报道一致。但米红波等[18]研究发现添加大豆油、亚麻籽油、紫苏籽油会使草鱼鱼糜的BF、BD和GS得到提高，原因是油脂可以填充到凝胶基质网络结构中，改善凝胶形成能力；而随着添加量的增加，蛋白质受到稀释浓度降低，对蛋白凝胶形成的负面影响占主导作用，鱼糜的BF、BD及GS均降低。周绪霞等[19]也发现白菇鱼鱼糜的GS随着油茶籽油的增加而增加，当添加量达到10%后，可能是由于油脂不能充分被蛋白质包裹从复合系统的组织间隙流出，GS不再增加。由此可见，油脂和肉糜的种类也是影响研究结果的重要因素。

2.4 油脂对虾糜质构特性的影响

TPA是一种模拟食物咀嚼过程的测试方法，该测试方法涉及食物材料的两个完整的压缩和减压周期。添加不同种类油脂的虾糜的质构特性如表4所示。硬度即压缩样品以获得既定变形所需的力；咀嚼性是咀嚼固体食物直至吞咽所需的能量，是硬度值的辅助参数。与对照组相比，3种动植物油的加入均导致虾糜硬度和咀嚼度的显著降低(P<0.05)，可能是由于猪油、大豆油和橄榄油的加入导致虾糜蛋白浓度的下降，这与表3中虾糜破断力的变化一致。随着油脂添加量的增加，猪油和大豆油处理组的硬度和咀嚼性变化较为显著(P<0.05)，而橄榄油处理组无明显变化(P>0.05)。同时3种动植物油的添加对虾糜弹性(压缩力消除时发生的弹性恢复)、内聚性(破坏内部结构的能力)和回弹性(衡量样品如何从变形中恢复)的影响不显著(P>0.05)，这一结果也与表3中虾糜凹陷距离的变化一致。CHANG等[20]研究发现在鲢鱼鱼糜中加入不同浓度的大豆油可以显著降低鱼糜制品的硬度和咀嚼性(P<0.05)，但弹性、内聚性和回复性对油脂的添加同样不敏感。

表3 油脂对虾糜凝胶特性的影响Table 3 Effects of oils on the the gel strength of minced shrimp gel

2.5 油脂对虾糜持水性的影响

WHC代表虾糜与水结合的能力，是决定凝胶稳定性的一个重要参数。产品内部的凝胶三维网络结构越紧密、均匀，凝胶内部水分结合越牢固，WHC值越高。图2展示了油脂的种类和添加量对虾糜WHC的影响，由图2可以看出添加猪油、大豆油、橄榄油后虾糜凝胶的WHC较对照组显著降低(P<0.05)，其中橄榄油处理组的变化趋势最显著。由实验结果可知，油脂的添加破坏了虾糜内部的三维网络结构，使得虾糜无法锁住大量的水分，增加了加热过程中的水分流失，这与测得的凝胶强度、TPA等指标的变化趋势一致。郭培等[21]发现在罗非鱼鱼糜中加入紫苏籽油后，凝胶交联密度降低，凝胶结构变弱，鱼糜凝胶的可榨出水含量上升，可榨出水含量的上升即对应WHC的下降，实验组均与对照组差异显著(P<0.05)。

表4 油脂对虾糜质构特性的影响Table 4 Effects of oils on the texture properties of minced shrimp gel

图2 油脂对虾糜凝胶持水性的影响Fig.2 Effects of oils on the water holding capacity of minced shrimp gel 注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)

2.6 油脂对虾糜蛋白二级结构的影响

有报道称当向虾糜中添加油脂时，会使更多的虾糜蛋白暴露出疏水侧链并插入油滴中，从而改变虾糜蛋白的二级结构[15]。酰胺一带(1 600～1 700 cm-1)被认为是研究蛋白质二级结构信息的最有研究意义的波段，其中包括β-折叠(1 600～1 640 cm-1)、无规则卷曲(1 640～1 650 cm-1)、α-螺旋(1 650～1 660 cm-1)、β-转角(1 660～1 695 cm-1)[22]。不同处理方式、不同添加物、不同原料的蛋白质二级结构都存在差异，本实验中的虾糜的蛋白质二级结构情况如图3所示。结果表明，未添加油脂的虾糜蛋白质中α-螺旋结构(17.54%)所占比例最高，β-折叠结构(32.93%)所占比例最低。同时，与对照组相比，随着油脂的添加和其浓度的增加，α-螺旋结构所占比例呈下降趋势，而β-折叠和无规则卷曲结构所占比例呈上升趋势(P<0.05)，β-转角结构无明显变化(P>0.05)。YAN等[23]发现在鲢鱼鱼糜中加入鱼油使鱼糜蛋白质的构象发生了变化，随着鱼油浓度的增加，α-螺旋含量降低，β-折叠含量增加，鱼糜蛋白与鱼油相互作用明显，这与本实验研究结果一致。通常来说，α-螺旋结构会阻碍蛋白的凝胶化，β-折叠和无规则卷曲结构能够促进蛋白网络的形成[24]。因此，油脂对虾糜蛋白二级结构的改变有积极影响，α-螺旋的下降与β-折叠的上升可能是蛋白质与脂质相互作用或蛋白质分子之间相互作用的结果。

1-对照组；2-2%猪油；3-4%猪油；4-6%猪油；5-2%大豆油； 6-4%大豆油；7-6%大豆油；8-2%橄榄油；9-4%橄榄油；10-6%橄榄油图3 油脂对虾糜凝胶蛋白质二级结构的影响Fig.3 Effects of oils on the secondary structure of minced shrimp gel protein

2.7 油脂对虾糜凝胶微观结构的影响

虾糜在扫描电镜下的成像如图4所示。由图4可知对照组(图4-A)样品的微观结构呈现光滑、致密、平整的状态，有较强的空间层次感，说明其凝胶网络结构相对完好。虾糜的微观结构与蛋白质基质间的相互作用有关[25]，相比于对照组，油脂添加组的虾糜微观结构变得更加粗糙、松散、不平整，这与前面提到的凝胶强度降低、质构变差、持水能力减弱等指标的变化规律相一致。此外，不同油脂对虾糜凝胶微观结构的影响也有差别。猪油处理组的凝胶结构表面有聚集，孔洞较多，尤其当添加量达到6%(图4-D)时，出现堆积结块；大豆油处理组的凝胶结构分布不均匀，油脂浓度增加后，出现轻微聚集(图4-G)；橄榄油处理组的凝胶结构分布相对均匀，但表面凹凸不平，添加6%橄榄油时孔洞增多(图4-J)。因此，油脂的添加会对肌原纤维蛋白分子间的作用造成干扰，破坏了虾糜凝胶的微观结构，并且油脂的添加量越大，微观结构破坏越明显。

2.8 油脂对虾滑感官特性的影响

肉糜制品的感官评分与其肉质的紧实程度、凝胶网络结构有着十分密切的关系。对未添加/添加油脂的虾滑进行感官评价，其结果见图5。由图5可知，在色泽方面，猪油和大豆油处理组的评分较高，橄榄油处理组的评分低于对照组，这与表2中橄榄油的添加降低了虾糜a*值的结果一致。在组织结构方面，各处理组评分比较接近。同时，油脂的添加提高了虾滑气味的评分。在口感和可接受度上，猪油处理组和2%大豆油处理组的评分较高，其余组别评分较低，原因可能是凝胶网络结构受到破坏较严重，导致口感松软，超出适宜的范围。添加4%大豆油和6%猪油(质量分数)的虾滑虽然在硬度值(表4)方面相差不大，但6%猪油处理组的口感和可接受度评分高于4%大豆油处理组，这可能是因为相较于植物油脂，动物油脂的感官效果更丰富、更加适口，从而导致添加不同油脂后虾滑的凝胶网络结构、滋味、风味等感官评价的综合接受度存在差异。因此，添加2%、4%、6%猪油和2%大豆油均能使虾滑获得较高的感官评价。

图5 油脂对虾滑感官特性的影响Fig.5 Effects of oils on the sensory characteristics of shrimp slip

3 结论

本文对添加不同动植物油(猪油、大豆油、橄榄油)的虾糜的凝胶品质及形成机制进行了研究。结果表明，3种动植物油的添加均提高了虾糜的亮度值，并导致虾糜的G′值、凝胶强度、硬度、咀嚼度和持水性降低。同时，通过对蛋白质的二级结构的研究发现，油脂的添加使α-螺旋含量相对减少、β-折叠含量相对增加，导致蛋白质分子由展开向聚集状态转变。扫描电镜结果显示，油脂的添加会破坏虾糜的凝胶网络结构，使其孔洞增多、表面粗糙松散。添加2%～6%(质量分数)猪油和2%大豆油可以改善虾滑的色泽、气味、口感等感官品质，提高虾滑的可接受度，总体而言，猪油和大豆油可以作为有效的品质改良剂用于高品质虾糜制品的生产加工，同时为虾糜及其制品的品质改良提供理论依据。此外，对于油脂的添加引起虾糜凝胶强度、咀嚼度、持水性下降的这一结果，可以采取哪些合适的手段来弥补，有待于进一步的深入探究。