淀粉对鱿鱼滑反复冻融后品质特性的影响

焦甜甜，姜鹏飞，傅宝尚，祁立波，董秀萍，于波，尚珊*

(大连工业大学 食品学院，国家海洋食品工程技术研究中心，辽宁 大连，116034)2(辽渔集团有限公司，辽宁 大连，116000)

鱿鱼产量高、肉厚色白、营养丰富，具有作为鱼糜制品原料的潜质[1]。但秘鲁鱿鱼肉富含促进体内肌原纤维蛋白降解的内源蛋白酶，因此形成的鱼糜凝胶持水性差、凝胶强度低，限制了鱿鱼鱼糜产品的开发[2]。目前常通过添加蛋白添加剂、紫菜粉、亲水胶体[3]、谷氨酰胺转氨酶[4](glutamine transaminase，TGase)和淀粉[5]等外源添加物改善鱼糜的凝胶强度。其中淀粉是鱼糜制品中应用最广泛的外源成分，它不仅能降低生产成本，还能增加鱼糜保水性和产品的弹性，同时提高其在低温冷藏及运输过程中的冻融稳定性[6]。天然淀粉水溶性差、稳定性不好，经过物理、化学和酶法处理的变性淀粉能够弥补天然淀粉的不足，从而改善鱼糜制品运输、储存中的缺点[7]。

我国冷链技术落后于发达国家，鱼糜制品在贮存、运输等环节中会发生反复冻融，导致肌原纤维蛋白变性，结构过度展开，蛋白聚集沉淀，活性功能基团被屏蔽，从而破坏蛋白凝胶性能[8]。因此淀粉对鱼糜反复冻融后凝胶制品性质的影响受到国内外学者的广泛关注。柳丽宁等[9]研究发现添加马铃薯淀粉可改良反复冻融后鱼糜凝胶品质；JIA等[10]研究发现添加从马铃薯淀粉和小麦淀粉中分离出的小颗粒淀粉可以减少冻融后鱼糜品质变化。然而关于淀粉对冻融后鱿鱼鱼糜制品性质的研究目前还鲜有报道。

本研究以持水性、凝胶强度、流变学特性、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen，TVB-N)含量等为指标，研究不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后品质特性的影响，为开发高品质的冷冻鱿鱼鱼糜制品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

材料：秘鲁鱿鱼(-18 ℃冷库贮存)，荣成海都食品有限公司；AAA级冷冻鲷鱼糜，浙江海之味水产有限公司；木薯淀粉，新良全谷物食品；HS67木薯羟丙基淀粉、A102木薯羟丙基二淀粉磷酸酯，苏州高峰；玉米淀粉，北京古沃川达经贸有限公司；FMS121蜡质玉米乙酰化双淀粉己二酸酯，中粮生化能源有限公司；大豆分离蛋白，河南万邦实业有限公司；食盐，大连新春多品种盐有限公司。

试剂：MgO、硼酸、盐酸、甲基红，天津市大茂化学试剂厂；95%乙醇，天津市富宇精细化工有限公司；NaOH，天津市东丽区天大化学试剂厂；Na2CO3，天津市光复科技发展有限公司；溴甲酚绿，上海麦克林生化科技有限公司。

仪器设备：S2-A808绞肉机，九阳；Ultra Scan PRO测色仪，美国Hunter Lab公司；H1850R湘仪离心机，河南兄弟仪器设备有限公司；HH-4型数显恒温水浴锅，常州智博瑞仪器制造有限公司；TA.XT.plus型质构仪，英国Stable Micro Systems；Discovery HR-1旋转流变仪，美国TA仪器；200型电子天平，美国双杰兄弟有限公司；SKD-1000全自动凯氏定氮仪，上海沛欧分析仪器有限公司；XHF-DY高速分散器，宁波新芝生物科技股份有限公司；KM020多功能和面机，意大利德龙公司；C100真空包装机，莫迪维克包装设备(上海)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 秘鲁鱿鱼预处理和鱿鱼滑样品的制备

将脱酸处理后的鱿鱼块用0～4 ℃清水冲洗3遍，沥干表面水分。将沥干水分的鱿鱼块投入到绞肉机中低速搅拌2 min得到鱿鱼糜。在0～4 ℃条件下用搅拌机将秘鲁鱿鱼糜和鲷鱼糜按1∶1的质量比混合后低速搅拌2 min。加入质量分数为2%的5种淀粉(玉米淀粉、木薯淀粉、木薯羟丙基淀粉、木薯羟丙基二淀粉磷酸酯、蜡质玉米乙酰化双淀粉己二酸酯)和1.5%大豆分离蛋白，低速搅拌3 min后加1.5%盐高速搅拌3 min，即可得到鱿鱼滑浆料。将所得浆料包装后速冻至-18 ℃以下，得到鱿鱼滑产品备用。

1.2.2 冻融处理

将鱿鱼滑置于-40 ℃速冻机中冻藏1 h、常温解冻1.5 h，作为一个冻融循环，分别冻融 0、4、8、12个循环，备用。

1.2.3 鱿鱼滑凝胶样品的制备

将冻融处理后的鱿鱼滑样品常温解冻1.5 h后填充至透明PC管(Ф 30 mm×30 mm)中，实验环境全程控制在0～10 ℃。鱿鱼滑凝胶经一段式加热制得，即90 ℃加热20 min[1]，并置于冰水中冷却30 min，4 ℃过夜保存，取样测定各种指标。

1.2.4 持水性的测定

将凝胶样品从冰箱中取出，室温放置1 h至温度平衡，剥去PC管，切成约7 mm厚的薄片，称取质量为m1(2.0～2.1 g)的样品平摊在2张滤纸上，包裹好放入离心管，在4 000 r/min转速下离心20 min，离心结束后取出称量为m2，每组样品测定3次，取平均值，持水性(water holding capacity，WHC)按公式(1)计算[11]：

(1)

1.2.5 色泽的测定

将凝胶样品平衡至室温，剥去PC管，切成30 mm长的凝胶，用全自动测色仪UltraScan PRO测定样品色泽，采用白板校正后记录L*、a*、b*值。白度W按公式(2)计算[12]，每组样品测定6次，取平均值。

(2)

式中：L*,亮度；a*正值表示偏红，负值表示偏绿；b*正值表示偏黄，负值表示偏蓝。

1.2.6 动态流变性质测定

参照肖旭华[13]的方法，并稍作修改。将制备好的鱼滑预凝胶置于旋转流变仪样品台上，选取40 mm探头，设间距为1 mm，除去过量的样品，应变设为0.6%，频率设为1.0 Hz,温度扫描范围为20～90 ℃，按2 ℃/min的速率升温，测定温度扫描过程中弹性模量(G′)和黏性模量(G″)的变化。

1.2.7 TVB-N的测定

精确称取10 g鱼糜凝胶，加100 mL去离子水进行均质，静置30 min后过滤，取10 mL滤液于消化管中，加入1 g MgO后立刻将消化管放入全自动凯氏定氮仪上，蒸馏4 min，用20 g/L硼酸溶液吸收，然后用0.01 mol/L的盐酸进行滴定，TVB-N含量按公式(3)计算：

(3)

式中：c，盐酸标准溶液的实际浓度，mol/L；V1,测定试样所消耗盐酸标准溶液体积，mL；V0,空白所消耗盐酸标准溶液体积，mL；V2,样液总体积，mL；V3,测定样液体积，mL；m,称取样品质量，g。

1.2.8 凝胶强度的测定

参照李丹辰等[14]的方法，将凝胶样品从4 ℃冰箱取出，剥去PC管，切成高30 mm的圆柱体凝胶段，使用直径5 mm球形探头(P/5S)，采用TA-XT plus质构仪测定，测试前速率为1.0 mm/s，测试速度为1.0 mm/s,测试后速率为10.0 mm/s，下行距离为10 mm。每个样品测定6次，取平均值。

1.2.9 微观结构

4）抗干扰和插件绝缘问题在微机继电保护装置故障中，主要表现为系统运行过程中微机保护会受到干扰。在设备保护屏附近使用无线通信设备会使微机保护装置出现元件误动作的情况。这主要是因微机保护装置本身特性所致。此类故障会使微机继电保护装置性能受到影响，使其运行效率出现下滑。

将冻干后的鱼糜凝胶切成均匀的小块(0.5 cm×0.5 cm)粘于导电胶上，喷金后利用环境扫描电镜在真空条件(电压25 kV，二次电子成像模式，温度5 ℃，湿度15%)下进行观察。

1.2.10 凝胶质构的测定

参考鲍佳彤等[15]的方法,将凝胶样品从4 ℃冰箱取出，剥去PC管，切成15 mm高的圆柱体凝胶段，采用TA.XTPlus物性分析仪，利用平底柱头P50(直径50 mm)，对鱿鱼滑凝胶进行TPA模式压缩测试，测试条件为：测试前速度为1 mm/s，测试速度为1 mm/s，测试后速度为10 mm/s，压缩程度是50%，停留间隔时间为5 s，负重探头类型为Auto-5 g，数据收集率是200 pps。每个样品测定6次，取平均值。

1.2.11 数据处理及统计分析

采用Microsoft Excel 2010进行实验数据统计分析。数据结果为均值±标准差，采用SPSS 22.0软件进行显著性分析(P<0.05表示具有显著性差异)。采用OriginPro 8.5软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同淀粉对鱿鱼滑凝胶反复冻融后持水性的影响

持水性是指鱼糜凝胶的持水能力，一般而言，当凝胶强度较高时，水分在凝胶中不易被挤出，凝胶的持水能力越大[16]。由图1可知，添加不同淀粉的鱿鱼滑冻融后持水性均显著降低，这可能是融化过程结束后，冰晶融化形成液态的水，然而，在冻结过程中，蛋白质基质和淀粉颗粒不能再完全吸收这些水。产生的液态水以融化水滴的形式流出凝胶，在凝胶结构中形成空隙，导致冻融后鱿鱼滑持水性降低[10]。

图1 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后持水性的影响Fig.1 Effects of different starches on water holding capacity of squid surimi after repeated freeze-thaw

随着冻融次数的增多，添加不同淀粉对鱿鱼滑凝胶持水性的影响差异显著，就5种淀粉而言，添加变性淀粉的鱿鱼滑的持水性随着冻融次数的增多变化平缓。经过反复冻融后，添加木薯羟丙基淀粉和蜡质玉米乙酰化双淀粉己二酸酯的鱿鱼滑的持水性均较其他组高，但2种淀粉间差异不显著(P>0.05)，可能是由于羟丙基淀粉含有较多的亲水基团(—OH)增加了鱿鱼滑的持水性[12]。而淀粉经乙酰化作用，分子上引入的亲水基团，使淀粉颗粒易溶解和膨胀，促进淀粉糊化[17]，从而改善反复冻融后鱿鱼滑的持水性。

2.2 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后凝胶白度的影响

色泽是鱼糜制品质量检测的另一个重要指标，白度是鱼糜制品色泽中L*值(亮度)、a*值(红绿度)和b*值(黄蓝度)的综合评价指标[18]。通常白度越高的产品越受消费者欢迎。不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后凝胶白度的影响如图2所示。鱼糜凝胶的白度与其蛋白结构、变性及所含散色粒子的大小有关[18]。随着冷冻-解冻次数的增加，所有处理组的白度值均显著降低。这可能是淀粉颗粒糊化时吸水膨胀，减少了对光的反射率。此外，蛋白质变性交联作用形成的网络结构，由于不同淀粉的“填充效应”造成结构的凝胶程度不同，对光反射也会有影响。因此淀粉糊化和蛋白网络结构共同造成白度降低[19]。经过反复冻融后，添加玉米淀粉的鱿鱼滑的白度值较其他组下降缓慢且显著高于其他组(P<0.05)。木薯羟丙基淀粉组在冻融4次后白度值降低较其他组平缓。

图2 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后白度的影响Fig.2 Effects of different starches on the whiteness of squid surimi after repeated freeze-thaw

2.3 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后流变学特性的影响

在温度上升过程中，储能模量(G′)反映物料形变后恢复原状的能力，表征鱼糜的弹性，一般G′越大，鱼糜的恢复能力越强，其鱼糜制品的硬度和强度越高[20]。如图3所示，添加不同的淀粉和反复冻融后，鱿鱼滑凝胶的整体变化趋势一致，在温度上升过程中，G′值都经历缓慢下降-急速下降-快速增加的过程。在20～42 ℃，随着温度的升高，G′值缓慢下降，此时肌球蛋白中在化学键的作用下形成较为松散的网状结构，鱿鱼滑发生凝胶化，G′在升温过程中缓慢降低。在42～52 ℃，鱿鱼滑的G′急剧下降直至最低值，此时鱼滑所处温度为内源性水解酶的最适温度，打破了肌动蛋白和肌球蛋白中稳定的网络结构，一些化学键(主要是氢键)结构被改变，鱼滑中的蛋白质分子被拉长，流动性增强，凝胶性能变差，进入凝胶劣化阶段；在52～90 ℃，肌球蛋白和肌动蛋白重链发生变性，逐渐形成二硫键、疏水相互作用等化学键，使鱼滑形成稳定有序的三维网络结构，G′值快速增大，鱼滑发生鱼糕化[21]。所有实验组在20～52 ℃内G′值没有显著性区别，但在52～90 ℃区间，5组实验组的G′值区别显著且都呈上升趋势。

在相同的升温范围内，淀粉会影响鱿鱼滑反复冻融后的弹性模量(G′)，鱼滑在20 ℃的G′值随着冻融次数的增大而显著降低，说明反复冻融会降低鱼滑的硬度，进而影响鱿鱼滑的品质。经过反复冻融处理后，添加木薯变性淀粉的鱿鱼滑的G′值均显著高于其他3组，而冻融4次和8次时，添加木薯羟丙基淀粉的鱿鱼滑的G′值显著高于其他4组。这种差异可能是5种淀粉的分子链长短、直链淀粉含量和分子间位阻等的不同引起的[11]。

a-反复冻融0次；b-反复冻融4次；c-反复冻融8次；d-反复冻融12次图3 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后储能模量(G′)的影响Fig.3 Effects of different starches on storage modulus (G′) of squid surimi after repeated freeze-thaw

损耗模量(G″)是反应鱼糜在形变过程中为了抵抗黏性阻力而消耗的能量，是不可恢复的，表征鱼糜的黏性，一般G″越大，说明凝胶体系中黏性组分越高[19]。如图4所示，鱼糜G″值的变化趋势与G′值的变化趋势相似。在20～42 ℃缓慢降低，在42～52 ℃急速下降，在52～90 ℃快速增加，冻融过程中，添加变性淀粉的鱿鱼滑的G″值要高于其他组，鱼滑的G″值总是小于G′值，表明鱼滑在加热过程中形成的凝胶体系的弹性组分更高[17]。

a-反复冻融0次；b-反复冻融4次；c-反复冻融8次；d-反复冻融12次图4 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后损耗模量(G″)的影响Fig.4 Effects of different starches on loss modulus (G″) of squid surimi after repeated freeze-thaw

2.4 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后TVB-N含量的影响

TVB-N是评价鱼糜变质程度的常用指标之一，TVB-N含量越高其新鲜度越低[22]。如图5所示，5组不同淀粉处理的鱿鱼滑TVB-N含量随着冻融次数的增加呈现上升的趋势。在冻融循环过程中，添加玉米淀粉的鱿鱼滑TVB-N含量增长速率最快，显著高于其他4组(P<0.05)。根据 GB 2733—2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》的规定，动物性水产品中TVB-N含量不得超过 30 mg/100 g，添加玉米淀粉和蜡质玉米乙酰化双淀粉己二酸酯的鱿鱼滑在反复冻融12次时超过标准，分别为35.81和30.35 mg/100 g，添加木薯羟丙基二淀粉磷酸酯的鱿鱼滑TVB-N含量在反复冻融8次时超过国家标准，为30.09 mg/100 g。而在整个冻融循环过程中，添加木薯淀粉和木薯羟丙基淀粉的鱿鱼滑TVB-N含量均没超过国标规定值。且添加木薯羟丙基淀粉的鱿鱼滑在反复冻融12次时的TVB-N值显著低于其他组(P<0.05)，为25.10 mg/100 g。由此表明，反复冻融加剧了鱿鱼滑的氧化降解，而木薯羟丙基淀粉可以有效防止冻融循环过程中鱿鱼滑TVB-N的产生，保证鱿鱼滑的良好食用品质。

图5 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后TVB-N含量的影响Fig.5 Effects of different starches on TVB-N content of squid surimi after repeated freeze-thaw

2.5 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后凝胶强度的影响

如图6所示，随着冷冻-解冻次数的增加，所有实验组的凝胶强度均显著降低。这可能是由于冻融过程中形成大块冰晶，组织结构受损，造成蛋白质的变性、减少可溶性蛋白的含量，使蛋白质的凝胶形成能力变低；而且冻融次数的增加会导致肌纤维断裂，结缔组织膜严重受损，鱼糜的完整性下降[23]。淀粉的种类也会影响鱿鱼滑反复冻融后的凝胶强度，随着冻融次数的增加，添加普通淀粉的鱼糜凝胶强度较加变性淀粉的鱼糜下降明显。添加木薯羟丙基淀粉的鱿鱼滑在多次冻融后凝胶强度降低缓慢，且显著高于其他组(P<0.05)。

图6 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后凝胶强度的影响Fig.6 Effects of different starches on gel strength of squid surimi after repeated freeze-thaw

2.6 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后凝胶微观结构的影响

通过分析持水性、动态流变学性质与凝胶强度结果，选取冻融0次和冻融12次的鱿鱼滑进行凝胶微观结构观察。如图7所示，经5组淀粉处理的新鲜的鱿鱼滑的凝胶结构致密，表面较为平整，有少量不规则多聚体[24]。经12次冻融后，鱿鱼滑凝胶结构失水裂变，表面有较多不规则多聚体，说明在冷冻-解冻过程中，鱿鱼肌原纤维蛋白凝胶发生聚集，鱿鱼滑凝胶性能大幅度下降[9]，这与凝胶强度、持水性的结果一致。而木薯羟丙基淀粉的加入明显改善了鱿鱼滑的凝胶结构，经12次冻融后，木薯羟丙基淀粉组的鱿鱼滑凝胶表面突起较少，结构较为致密，鱿鱼滑凝胶性能显著改善。

a-玉米淀粉；b-木薯淀粉；c-木薯羟丙基淀粉；d-木薯羟丙基二淀粉磷酸酯；e-蜡质玉米乙酰化双淀粉己二酸酯图7 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后组织结构的影响(2 000×)Fig.7 Effects of different starches on tissue structure of squid surimi after repeated freeze-thaw (2 000×)

2.7 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后凝胶质构特性的影响

鱼糜凝胶的质构特性是反映鱼糜在低温保存过程中品质变化的重要指标之一，主要包括鱼糜凝胶的硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性，其中硬度是质构评价中的一个重要参数[25]。不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后凝胶硬度、弹性、黏聚性、胶着度、咀嚼度和回复性的影响如表1所示。所有实验组的鱿鱼滑凝胶的硬度、胶着度、咀嚼度、回复性均随着冻融次数的增加呈下降的趋势，但弹性和黏聚性无显著性差异[26]。这与柳丽宁等[9]报道的结果类似，冻融变性会在一定程度上影响鱼糜制品的硬度、咀嚼性，但对黏聚性、弹性等没有显著的影响。这可能是由于反复冻融会阻碍鱼糜蛋白的交联，从而影响鱼糜凝胶网络的形成。经过反复冻融后，木薯羟丙基淀粉组的硬度、胶着度、咀嚼度、回复性下降趋势缓慢，这可能是因为木薯羟丙基淀粉的颗粒大且支链含量多，比其他淀粉容易吸水膨胀，进而改善鱿鱼滑反复冻融后的质构特性[27]。

表1 不同淀粉对鱿鱼滑反复冻融后质构特性的影响Table 1 Effects of different starches on texture characteristics of squid surimi after repeated freeze-thaw

3 结论与讨论

本研究对添加不同淀粉(玉米淀粉、木薯淀粉、木薯羟丙基淀粉、木薯羟丙基二淀粉磷酸酯、蜡质玉米乙酰化双淀粉己二酸酯)的鱿鱼滑的冻融稳定性进行了评估。结果表明，添加木薯羟丙基淀粉的鱿鱼滑经过多次冻融周期后，仍有较好的持水性，改善了鱿鱼滑反复冻融后的持水性和硬度，对鱿鱼滑反复冻融后的凝胶强度和白度有较好的保护作用，延缓了反复冻融后鱿鱼滑弹性模量(G′)和黏性模量(G″)的降低，使得鱿鱼滑反复冻融后品质较稳定。因此，添加木薯羟丙基淀粉可以有效解决鱿鱼滑冻融稳定性差，货架期短等负面问题，提高了鱿鱼滑的食用价值，可以作为一种有效的品质改良剂用于高品质鱿鱼滑的生产加工。