TG 酶复合物对巴沙鱼鱼丸品质特性的影响

李 琳，代媛媛，李美莹，郭 烨，查恩辉,*

（1.锦州医科大学食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121000；2.陕西科仪阳光检测技术服务有限公司，陕西 西安 710000）

巴沙鱼的鱼体呈纺锤形、头部较宽且扁平，是分布于湄公河流域的特有经济鱼类，且品质优良，也是目前远销的一种淡水养殖鲶鱼类[1]。该鱼具有个体大、食性杂、存活率高、耐低氧、水质要求低、不易生病等特点，且巴沙鱼生长快，易于养殖；其出肉率高，肉质白嫩，无肌间小刺，营养均衡，适合于即食鱼类产品的加工利用[2]。巴沙鱼在加工利用方面仍处于相对基础的粗加工阶段，市场中多以冷冻巴沙鱼柳的形式进行销售[3]，其深加工产品在市场中却鲜有存在，多以烤鱼、水煮鱼等形式在餐饮店中出现。随着人们对速食产品需求的逐渐增加，巴沙鱼的深加工研究可以提高其产品价值，还可以丰富巴沙鱼的产品种类，从而扩大销售渠道，对增强巴沙鱼的市场竞争力具有重要作用[4]。

淀粉可融入到鱼糜的蛋白质空隙中，使其结构紧密且弹性增强[5]。栗俊广等[6]研究发现：木薯淀粉的添加降低了盐溶蛋白凝胶的自由水比例，提升了结构体系的成型温度，并增强了保水性。谷氨酰胺转氨酶（TG 酶）是可以改变蛋白分子间热稳定性的凝胶增强剂，使蛋白质改性[7]。Chanarat 等[8]研究显示：鱼肉蛋白质的结构和性质对TG 酶诱导的蛋白质共价交联方式有决定性作用，从而对凝胶特性产生影响。尚永彪等[9]将TG 酶添加至白肌（PSE）肉制品的加工中，使肉制品的凝胶强度提升，同时降低了蒸煮损失。大豆分离蛋白中的化学键有多种类型，蛋白质凝胶化过程中分子链的展开与结合是必不可少的。分子链展开后生成空间网状结构，能维持大量水分[10-11]。

本试验以冷冻巴沙鱼为原料，利用木薯淀粉、TG酶、食盐和大豆分离蛋白研究其对巴沙鱼丸凝胶特性和综合评价得分的影响，通过响应面法优化出鱼丸凝胶特性配方，以期为速食鱼丸的生产提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

巴沙鱼：购于大润发超市，（-18±0.5）℃储藏；木薯淀粉：购于海宁枫园食品有限公司；谷氨酰胺转氨酶（TG 酶）：购于郑州百思特食品添加剂有限公司；食盐：购于大润发超市；大豆分离蛋白（SPI）：购于山东福旺嘉生物科技有限公司。

1.1.2 仪器与设备

BCD-258WLDPN 型冰箱，海尔集团有限公司；TMS-PRO 型质构仪，北京盈盛恒泰科技有限责任公司；FA2004N 型电子天平，上海精密科学仪器有限公司；HR/T20MM 型立式冷冻离心机，湖南赫西仪器装备有限公司；HH-s6 型恒温水浴锅，济南欧莱博技术有限公司；FD-1B-80 型真空冷冻干燥机，北京博医康实验仪器有限公司；MIRA3 型扫描电镜，泰思肯贸易（上海）有限公司；ZB-20L 型全自动斩拌机，诸诚市瑞恒食品机械有限公司。

1.2 方法

1.2.1 鱼丸制作工艺流程

1.2.2 操作要点

解冻：在室温下将鱼肉放入冷水中1~2 h 至完全解冻。

斩拌：将解冻好的鱼肉倒入斩拌机，进行3 min的斩拌，形成鱼糜。

添加辅料：基础配方为木薯淀粉6%、TG 酶0.4%、食盐2%、大豆分离蛋白0.3%，充分搅拌至与鱼糜混合均匀。

煮制：锅中加入冷水加热至沸腾，放入鱼丸，煮至鱼丸上浮，保温4 min 即可捞出。

冷却：熟制的鱼丸放入冷水中，直至其冷却。

1.2.3 单因素试验设计

1.2.3.1 木薯淀粉添加量的筛选

取100 g 鱼糜，分别添加0、3%、6%、9%、12%的木薯淀粉，其他条件设为：TG 酶0.4%，食盐2%，大豆分离蛋白0.3%，充分搅拌后制成鱼丸，熟制，然后冷却，测定不同木薯淀粉添加量的鱼丸凝胶特性，并对其进行感官评价，筛选木薯淀粉的适宜添加量。

1.2.3.2 TG 酶添加量的筛选

取100 g 鱼糜，分别添加0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的TG 酶，其他条件设为：木薯淀粉6%，食盐2%，大豆分离蛋白0.3%，充分搅拌后制成鱼丸，熟制，然后冷却，测定不同TG 酶添加量的鱼丸凝胶特性，并对其进行感官评价，筛选TG 酶的适宜添加量。

1.2.3.3 食盐添加量的筛选

取100 g 鱼糜，分别添加0、1%、2%、3%、4%的食盐，其他条件设为：木薯淀粉6%，TG 酶0.4%，大豆分离蛋白0.3%，充分搅拌后制成鱼丸，熟制，然后冷却，测定不同食盐添加量的鱼丸凝胶特性，并对其进行感官评价，筛选食盐的适宜添加量。

1.2.3.4 大豆分离蛋白添加量的筛选

取100 g 鱼糜，分别添加0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的大豆分离蛋白，其他条件设为：木薯淀粉6%，TG酶0.4%，食盐2%，充分搅拌后制成鱼丸，熟制，然后冷却，测定不同大豆分离蛋白添加量的鱼丸凝胶特性，并对其进行感官评价，筛选大豆分离蛋白的适宜添加量。

1.2.4 响应面优化试验设计

在巴沙鱼鱼丸单因素试验结果的基础上，选取木薯淀粉、TG 酶、食盐、大豆分离蛋白为自变量，以综合评价得分为响应值，进行四因素三水平的响应面设计，具体设计见表1。

表1 响应面优化巴沙鱼鱼丸配方因素与水平设计Table 1 Factors and level for response surface optimization of basa fish ball formula 单位：%

1.2.5 感官评价

将巴沙鱼鱼丸切成1 cm 厚度的圆柱体，置于一次性塑料碗中，由10 人组成的感官评定小组对鱼丸的色泽、弹性、组织状态和气味进行评定，具体评价标准见表2。

表2 巴沙鱼鱼丸感官评定标准Table 2 Sensory evaluation criteria of basha fish ball

1.2.6 凝胶强度测定

选取质构仪测定巴沙鱼鱼丸的凝胶强度，相关参数设置为：球形探头，检测速度60 mm/min，凹陷距离即压缩距离，压缩形变程度50%，检测波峰即破断强度，二者乘积得到凝胶强度。触发力5 g，每组做3 次平行测定，每个样品做重复试验3 次，结果取各数据的平均值[13]。

1.2.7 持水性测定

将5 g 鱼糜用3 层滤纸包好，放入50 mL 离心管中，放入离心机中，以4 ℃、6 000 r/min 离心10 min。每组做3 次平行测定，每个样品做重复试验3 次，结果取各数据的平均值。持水性计算公式如下：

式中：m1为离心前质量，g；m2为离心后质量，g。

1.2.8 扫描电子显微镜测定

将巴沙鱼鱼丸切成20 mm×20 mm×5 mm 的小块，用2.5%戊二醛浸泡固定12 h，再采用pH 7.2 的磷酸盐缓冲液（0.2 mol/L）漂洗3 次，每次漂洗5 min，然后选用30%、50%、70%、80%、95%和100%的乙醇溶液依次脱水，15 min/次，最后将样品置于真空冷冻干燥机中干燥8 h，对样品进行喷金，用扫描电镜观测切面结构[15]。

1.2.9 综合评价得分的确定

综合评价得分是由凝胶强度、持水性、感官品质3 项指标拟合而成。综合评价得分的权重由专家评分决定[16]，即请5 位专家评定总计100 分的3 个指标的重要程度，指定其权重系数分，具体见表3~5。

表3 凝胶强度评分标准Table 3 Gel strength scoring criteria

表4 持水性评分标准Table 4 Water holding capacity scoring criteria

表5 3 项指标的权重评定表Table 5 Weight evaluation table of three indexes

综合评价得分（满分35 分）的具体公式如下：

综合评价得分（分）=0.25×凝胶强度+0.25×持水性+0.50×感官评分

1.2.10 数据处理

使用Origin 软件进行结果分析和图表制作，利用Design Expert 10.0 软件的Box-Behnken 进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 木薯淀粉添加量对鱼丸凝胶强度、持水性及综合评价得分的影响

由图1 可知：随着木薯淀粉添加量的增多，鱼丸的凝胶强度呈先快速上升后趋于平缓。当木薯淀粉添加量为6%时，凝胶强度快速增大，为3 430 g·mm。这是因为在鱼丸熟制过程中，木薯淀粉与水结成小分子融入到鱼糜的孔隙中，提高了凝胶强度。当木薯淀粉添加量为6%～12%时，凝胶强度增加趋势变缓，鱼丸颜色逐渐变为透明色，粉感也逐渐加重。随着木薯淀粉的不断增加，鱼丸的持水性呈先增加后降低的趋势。添加量为6%时持水性到达最高，高于6%后持水性逐渐降低。持水性是鱼类产品持水能力的体现，是展现蛋白质-淀粉的网状结构致密程度的一种途径[17]。

图1 木薯淀粉对鱼丸凝胶强度及持水性的影响Fig.1 Effect of cassava starch on gel strength and water holding capacity of fish ball

由图2 可以看出：木薯淀粉添加量与巴沙鱼鱼丸的综合评价得分有明显的相关性，随着木薯淀粉的逐渐增加，鱼丸综合评价得分呈先升高后降低的趋势。当木薯淀粉添加量为6%时，巴沙鱼鱼丸的综合评价得分达到最高，为34.16 分。

图2 木薯淀粉对鱼丸综合评价得分的影响Fig.2 Effect of cassava starch on comprehensive evaluation score of fish balls

综合鱼丸的凝胶强度、持水性和综合评价得分，确定木薯淀粉的适宜添加量为6%。

2.2 TG 酶添加量对鱼丸凝胶强度、持水性及综合评价得分的影响

由图3 可知：鱼丸的凝胶强度随TG 酶添加量的增加先升高后降低。当TG 酶添加量为0.4%时，鱼丸的凝胶强度最大，为3 328 g·mm，与未添加TG 酶（2 897 g·mm）相比，升高了14.8%。当TG 酶添加量大于0.4%时，鱼丸的凝胶强度逐渐减小。这可能是TG酶过多，破坏了凝胶结构[18]。随着TG 酶添加量的增加，鱼丸的持水性先升高后降低。TG 酶添加量在0～0.4%范围时，鱼丸的持水性显著上升，添加量为0.4%时达到最大，但是当TG 酶添加量达到0.6%和0.8%时，鱼丸持水性逐渐下降。这是因为加入TG 酶能催化鱼糜蛋白质分子相互交联，发生转酰胺反应[19]，进而提高鱼丸的持水性，但加入过多的TG 酶会导致分子过分交联，持水能力下降[20]。

图3 TG 酶对鱼丸凝胶强度及持水性的影响Fig.3 Effect of TG enzyme on gel strength and water holding capacity of fish ball

由图4 可以看出：随着TG 酶添加量的增加，巴沙鱼鱼丸的综合评价得分先升高后降低，当TG 酶添加量为0.4%时，巴沙鱼鱼丸的综合评价得分达到最高，为33.87 分。

图4 TG 酶对鱼丸综合评价得分的影响Fig.4 Effect of TG enzyme on comprehensive evaluation score of fish balls

综合鱼丸的凝胶强度、持水性和综合评价得分，确定TG 酶的适宜添加量为0.4%。

2.3 食盐添加量对鱼丸凝胶强度、持水性及综合评价得分的影响

由图5 可知：鱼丸的凝胶强度随着食盐添加量的增多先升高后降低。当食盐添加量为2%时，凝胶强度达到最大，为3 380 g·mm；之后随着食盐的不断增加，制成的成品质地发黏，口感变差，凝胶强度也随之降低。鱼丸制作过程中，随着食盐添加量的增多，持水性随之上升，当食盐添加量为2%时达到最高。添加适量的食盐可使蛋白凝胶结构紧密，空隙分布变均匀，从而保持更多的水分[21]；过量添加食盐，鱼丸的持水性反而下降。

图5 食盐对鱼丸凝胶强度及持水性的影响Fig.5 Effect of salt on gel strength and water holding capacity of fish ball

由图6 可以看出：巴沙鱼鱼丸的综合评价得分随食盐的增加先升高后降低，当食盐添加量为2%时，巴沙鱼鱼丸的综合评价得分达到最高，为34.03 分。

图6 食盐对鱼丸综合评价得分的影响Fig.6 Effect of salt on comprehensive evaluation score of fish balls

综合鱼丸的凝胶强度、持水性和综合评价得分，确定食盐的适宜添加量为2%。

2.4 大豆分离蛋白添加量对鱼丸凝胶强度、持水性及综合评价得分的影响

由图7 可知：大豆分离蛋白添加量为0~0.3%时，随着添加量的增加，鱼丸的凝胶强度快速升高；当大豆分离蛋白添加量为0.3%时，凝胶强度达到3 431 g·mm；当大豆分离蛋白添加量高于0.3%时，凝胶强度开始下降，且鱼丸颜色变暗。鱼丸中盐溶性蛋白与大豆分离蛋白相结合，熟制后蛋白质的分子链伸展形成的网状结构更紧密[22]；加入大豆分离蛋白后鱼丸的持水性稍有增强，是因为其中的部分极性基团可以与水分子产生水化反应[23]，从而提高鱼丸的持水性。

图7 大豆分离蛋白对鱼丸凝胶强度及持水性的影响Fig.7 Effect of soybean protein isolate on gel strength and water holding capacity of fish ball

由图8 可以看出：大豆分离蛋白添加量逐渐增加，巴沙鱼鱼丸的综合评价得分先升高后降低，当大豆分离蛋白添加量为0.3%时，巴沙鱼鱼丸的综合评价得分达到最高，为33.28 分。

图8 大豆分离蛋白对鱼丸综合评价得分的影响Fig.8 Effect of soybean protein isolate on comprehensive evaluation score of fish balls

综合鱼丸的凝胶强度、持水性和综合评价得分，确定大豆分离蛋白的适宜添加量为0.3%。

因此，选取木薯淀粉6%、TG 酶0.4%、食盐2%、大豆分离蛋白0.3%作为响应面试验设计中的0 水平。

2.5 响应面分析法优化巴沙鱼鱼丸配方

2.5.1 响应面试验设计与结果

选用Design Expert 10 软件进行4 因素3 水平的响应面试验优化设计与评分，结果见表6。

表6 响应面试验优化设计与评分结果Table 6 Design and scoring results of response surface optimization test

2.5.2 回归模型方程及方差分析

由表6 所得的数据进行多元回归分析，得到综合评价得分（Y）对木薯淀粉添加量（A）、TG 酶添加量（B）、食盐添加量（C）、大豆分离蛋白添加量（D）的二次回归拟合方程：Y=33.72-0.66A-0.60B-0.66C-0.80D-0.99AB-0.76AC+0.21AD+0.92BC-0.28BD-1.12CD-2.41A2-1.80B2-2.06C2-1.05D2。二次回归拟合模型方差分析见表7。

根据表7 的分析可知：该模型中的F 值为19.22，P＜0.000 1，说明用所得数据拟合的模型是极显著的；失拟项检验P=0.187 8＞0.05，不显著，表明构建的模型可行；R2=0.950 6，=0.901 1，说明巴沙鱼鱼丸的加工工艺与设计模型结果拟合，进一步证实模型的可行性。巴沙鱼鱼丸综合评价得分的变化有90.11%来源于木薯淀粉、TG 酶、食盐、大豆分离蛋白。由F 值大小可以得出4 个因素对巴沙鱼鱼丸综合评价得分影响的排序为D＞A＞C＞B，即大豆分离蛋白添加量＞木薯淀粉添加量＞食盐添加量＞TG 酶添加量。一次项A、B、C、D，交互项AB、BC、CD，以及二次项A2、B2、C2、D2对综合评价得分的影响均为极显著（P＜0.01），交互项AC 对综合评价得分的影响显著（P＜0.05）。

表7 二次回归拟合模型方差分析Table 7 Analysis of variance for quadratic regression fitting model

2.5.3 响应面分析

根据回归方程，分析木薯淀粉、TG 酶、食盐和大豆分离蛋白添加量的两两交互作用对巴沙鱼鱼丸综合评价得分的影响，其响应曲面图见图9~12。

图9~12 更直观地显示出两两因素间交互作用影响的大小，木薯淀粉（A）与TG 酶（B）、木薯淀粉（A）与食盐（C）、TG 酶（B）与食盐（C）、食盐（C）与大豆分离蛋白（D）交互曲面弧度越大，说明两因素交互作用对综合评价得分的影响越显著[24-28]。

图9 木薯淀粉与TG 酶添加量的交互作用对巴沙鱼综合评价得分影响的响应面图Fig.9 Response surface diagram of the interaction between cassava starch and TG enzyme additions on the comprehensive evaluation score of basa fish

图11 TG 酶与食盐添加量的交互作用对巴沙鱼综合评价得分影响的响应面图Fig.11 Response surface diagram of the interaction between TG enzyme and salt additions on the comprehensive score of basa fish

2.5.4 验证试验

经软件的响应面优化得到巴沙鱼鱼丸的最佳凝胶配方为：木薯淀粉添加量5.92%，TG 酶添加量0.37%，食盐添加量1.90%，大豆分离蛋白添加量0.27%。考虑到实际条件的局限性，将配方调整为：木薯淀粉添加量6%，TG 酶添加量0.4%，食盐添加量2%，大豆分离蛋白添加量0.3%。在该配方条件下进行3 次平行试验，检验该模型预测值的可靠性，得到最终的综合评价得分为33.04 分，与响应面预测理论值32.945 很接近，说明该方程预测结果与实际结果相符，具有可靠性和工业生产价值。

2.6 鱼糜凝胶微观结构的比较

利用扫描电镜对巴沙鱼鱼丸优化试验组和空白对照组样品进行比较研究，结果如图13 所示。空白对照组存在较大的孔隙，且表面凹凸不平，没有形成均匀紧密的网络结构。与巴沙鱼对照组相比，添加了复合物的优化试验组的鱼丸组织结构更为紧凑，孔洞较小，分布均匀，具有较好的层次感。该结果验证了添加的复合物可有效影响鱼丸的凝胶性能。

图10 木薯淀粉与食盐添加量的交互作用对巴沙鱼综合评价得分影响的响应面图Fig.10 Response surface diagram of the interaction between tapioca starch and salt additions on the comprehensive score of basa fish

图12 食盐与大豆分离蛋白添加量的交互作用对巴沙鱼综合评价得分影响的响应面图Fig.12 Response surface diagram of the interaction between salt and soy protein isolate additions on the comprehensive score of basa fish

3 结论与讨论

上述试验结果表明：木薯淀粉添加量6%，TG 酶添加量0.4%，食盐添加量2%，大豆分离蛋白添加量0.3%，该配方条件下制得的巴沙鱼鱼丸经扫描电镜显示其凝胶结构紧密，孔隙较小，凝胶强度和持水性得到了明显改善，且鱼丸口感细腻紧致。目前有许多通过添加外源添加物改善鱼糜凝胶品质和口感的研究。刘钰琪等[29]利用酵母提取物提高鱼糜凝胶品质，且有去腥、增鲜等作用。廖慧琦等[30]研究发现，适宜的食盐添加量可改善养殖大黄鱼的凝胶特性。还有资料显示，添加马铃薯淀粉、TG 酶以及蛋清蛋白到复合鱼糜中可达到优化鱼糜凝胶强度的作用[31]。与其他鱼糜凝胶性研究相比，该配方采用成本更低、肉质鲜嫩的巴沙鱼为原料，利用木薯淀粉、TG 酶、食盐、大豆分离蛋白4 种添加物进行复合，改善了巴沙鱼鱼丸的凝胶特性，复合物添加量搭配得更协调，不仅可以降低淀粉的使用量和原料成本，还可以减轻鱼丸的粉质感，优化了鱼丸口感。综上所述，根据上述配方制得的鱼丸，显著改善了巴沙鱼鱼丸的凝胶品质，试验为后续巴沙鱼制品的研发提供理论依据。