乙酰化二淀粉磷酸酯对再加热鱼糜凝胶冻藏特性的影响

毛 敏 贾 茹， 高元沛， 杨文鸽， 楼丹露

（1宁波大学食品与药学学院∕浙江省动物蛋白食品精深加工技术重点实验室，浙江 宁波 315211；2浙江海洋大学食品与药学学院∕浙江省海产品健康危险因素重点实验室，浙江 舟山 316022）

鱼糜制品因具有高蛋白质、低胆固醇、低脂肪、独特质地特性以及良好经济效益，而深受广大消费者喜爱［1］。为了长期保存及降低品质变化，一般采用冷冻的方式贮藏鱼糜制品。然而，冷冻贮藏过程中形成的冰晶可能会造成鱼糜制品内部结构的机械损伤，导致产品质量下降，如水分流失和蛋白质氧化等［2］。因此，解决鱼糜制品在冻藏期间品质劣变的问题显得尤为重要。

鱼糜的凝胶化过程多与肌球蛋白和肌动蛋白的热变性有关，主要经历三个阶段：低温预凝胶（0～40 ℃）、凝胶劣化（40～70 ℃）和鱼糕化（>70 ℃）［3］。目前普遍采用传统的“二段加热”法：第一段是将鱼糜糊在40 ℃以下加热1～2 h，此时肌球蛋白和肌动蛋白开始形成一定的结构，从鱼糜溶胶变为预凝胶；第二段是在70 ℃以上高温加热30～40 min，此时凝胶网络结构被固定，凝胶强度增大。但以往研究发现，经过“二段加热”后，鱼糜凝胶在冻藏期间的持水性、凝胶强度、白度等随着冻藏时间的延长而变差，从而影响产品质量［4-5］。“蒸煮-冷冻-再加热”是冷冻预调理食品的一种加工程序，可用于保持食品在长期贮藏中的品质稳定［6］。因此，基于冷冻预调理食品的再加热特性，结合鱼糜制品的“二段加热”法，Jia等［7］开发了再加热程序（低温预凝胶-冷冻贮藏-高温再加热），发现与“二段加热”相比，在再加热程序基础上加入淀粉可有效降低鱼糜凝胶在冻藏期间的品质变化。

淀粉是鱼糜制品中最常用的辅料，一般可分为天然淀粉和改性淀粉两大类。乙酰化淀粉是应用最广泛的改性淀粉之一。通过在天然淀粉分子链中引入乙酰基，使淀粉的内聚力和分子间的氢键能力减弱，从而增强了淀粉的亲水性［8］。Liu等［9］发现乙酰化二淀粉磷酸酯（acetylated distarch phosphate，ADSP）可以显著提高乳化鱼糜香肠的内聚力、咀嚼性和弹性。此外，乙酰化淀粉还具有良好的冻融稳定性。Lin等［10］发现乙酰化玉米淀粉中乙酰基和空间位阻的存在可以减少淀粉的水分流失，从而提高冻融稳定性。目前关于乙酰化淀粉改善常温下鱼糜制品凝胶特性的报道较多，但关于乙酰化淀粉对冷冻鱼糜制品影响的研究鲜见报道。

因此，本试验以冷冻阿拉斯加狭鳕鱼糜为原料，采用新型的再加热程序，研究不同ADSP添加量对再加热鱼糜凝胶冻藏特性的影响，以期为冷冻鱼糜制品的加工与贮藏提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

冷冻阿拉斯加狭鳕鱼糜（AA级）由美国Trident Seafoods公司提供，其中粗蛋白含量约13.6%，水分含量约75%；ADSP由杭州普罗星淀粉有限公司提供。

1.2 仪器与设备

UMC 5真空斩拌机，德国Stephan Machinery公司；DK-S22型电热恒温水浴锅，上海精宏实验设备有限公司；TA-XT Plus质构分析仪，英国Stable Micro System 公司；HistoCoreBIOCUT转轮式切片机，徕卡显微系统上海有限公司；Ts2R光学显微镜，日本尼康株式会社；MesoMR23-060H-I核磁共振分析仪，苏州纽迈电子科技有限公司；DISCOVERY HR-2流变仪，美国TA仪器公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鱼糜凝胶的制备 将冷冻鱼糜在4 ℃冰箱里解冻一晚后，切成1 cm3的鱼糜块。使用真空斩拌机空擂1.5 min后，加入水、3% NaCl以及不同添加量（0%、1%、3%、5%、7%）的ADSP，调整最终水分含量为77%，并擂溃8 min。擂溃结束后，将鱼糜糊灌入肠衣中、密封，并置于30 ℃水浴锅中加热1 h，冰水冷却0.5 h，得到预凝胶。将预凝胶真空包装后，置于-20 ℃冰箱中冷冻贮藏8周。之后，分别在第1、第2、第4、第8周解冻预凝胶，在90 ℃水浴锅中再加热0.5 h，冰水冷却0.5 h，得到凝胶。不含淀粉的两种样品分别称为对照预凝胶、对照凝胶，含有淀粉的两种样品分别称为ADSP-预凝胶、ADSP-凝胶。

1.3.2 微观结构的测定 微观结构的样品包括预凝胶和凝胶。将样品切成3 mm厚度的小块，在4 ℃预冷的10%福尔马林中固定24 h［11］。固定结束后，对样品进行脱水和石蜡包埋。随后，使用转轮式切片机连续切片，切片厚度为5 µm。得到的对照样品和淀粉样品分别进行苏木素-伊红染色和过碘酸雪夫染色。最后，使用光学显微镜观察凝胶结构（20×），并拍照保存。

1.3.3 失水率的测定 参考Jia等［12］的方法进行失水率的测定。失水率是解冻损失和压榨损失之和。首先，用滤纸吸去解冻后鱼糜凝胶流出的水分（Wa），然后称取鱼糜凝胶的质量（Wb），根据下列公式计算解冻损失：

将鱼糜凝胶切成2 mm厚的薄片，称其质量并记为Wc。然后将两张滤纸分别放在样品的顶部和底部，使用质构分析仪施加10 kg的力并保持20 s。去掉两张滤纸后，称量凝胶质量并记为Wd，根据下列公式计算压榨损失：

1.3.4 水分分布状态的测定 称取8 g鱼糜凝胶置于核磁管内，利用核磁共振分析仪测定自旋-自旋弛豫时间（T2）。试验参数：扫描次数2次，磁体温度32 ℃，共振频率23.4 MHz，等待持续时间3 000 ms，回波持续时间0.15 ms。

1.3.5 质构特性的测定 将鱼糜凝胶切成25 mm高的圆柱体，采用质构分析仪，选择P∕50探头，并以1.0 mm·s-1的 测 前 速 度，1.0 mm·s-1的 测 中 速 度，5.0 mm·s-1的测后速度以及30%的压缩比进行测试。每个样品做5次平行试验，得到硬度、粘附性、内聚性和胶粘性四项质构参数。

1.3.6 动态粘弹性的测定 参考Zhou等［13］的方法并稍作修改。将鱼糜糊和预凝胶样品均匀地置于直径40 mm的平行板之间，间隙为1 mm，石蜡密封，以防止水分蒸发。随后进行温度扫描测试，温度范围、加热速率、振荡频率和应变分别为4～90 ℃、2 ℃·min-1、0.1 Hz和1%。每个样品进行3次重复测试，记录和分析每个样品在加热过程中的储能模量（storage modulus， G'）和损耗模量（loss modulus， G''）。

1.4 数据统计与分析

使 用Microsoft Excel 2019和Origin 9.0软 件进行数据统计和绘图，SPSS 22.0软件进行单因素方差分析，Duncan多重比较分析试验数据间的差异显著性（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 ADSP添加量对再加热鱼糜凝胶冻藏期间微观结构的影响

样品冷冻贮藏前后的微观结构如图1所示。对照样品经苏木素-伊红染色，蛋白质呈现粉红色。含ADSP样品经过碘酸雪夫染色后，蛋白质为浅色，ADSP颗粒呈现紫色。

由图1可知，预凝胶在冷冻过程中产生了冰晶。在解冻后，冰晶融化变成水从预凝胶中流出，最后留下结构中的孔隙。因此，随着冻藏时间的延长，预凝胶中出现的孔隙逐渐增大。与对照预凝胶相比，ADSP-预凝胶的孔隙较小，且在同一冻藏周期下，随着ADSP添加量的增加，孔隙相应减少。将预凝胶解冻后，在90 ℃下重新再加热，对照凝胶中的孔隙与对照预凝胶中的孔隙相似，表明重新再加热对对照凝胶的影响不大。与之相反，ADSP-凝胶经过再加热后，达到淀粉的糊化温度，淀粉吸水膨胀，填充在网络结构中，从而减小了孔隙，说明ADSP可以有效减小鱼糜凝胶冻藏期间的微观结构变化，其中添加量为5%和7%的效果较好。

图1 ADSP添加量对冷冻贮藏前后样品微观结构的影响Fig.1 Effects of ADSP addition on the microstructure changes of samples before and after frozen storage

2.2 ADSP添加量对再加热鱼糜凝胶冻藏期间失水率的影响

由图2可知，随着冻藏时间的延长，鱼糜凝胶的失水率呈上升趋势。在相同冻藏时间下，ADSP-凝胶的失水率低于对照凝胶，且当ADSP添加量从0%增加到7%时，鱼糜凝胶的失水率逐渐降低，5%和7%添加量的失水率无显著差异。表明在再加热程序下，ADSP的加入有利于冻藏凝胶中水分的保持，其中5%和7%的ADSP添加量对提高冷冻鱼糜凝胶保水性的效果较好。

图2 ADSP添加量对再加热鱼糜凝胶冻藏期间失水率的影响Fig.2 Effects of ADSP addition on the drip loss of frozen reheating surimi gel

2.3 ADSP添加量对再加热鱼糜凝胶冻藏期间水分分布状态的影响

如图3所示，鱼糜凝胶中存在3个峰，表示存在3种水分状态，从左到右分别代表结合水（T21）、不易流动水（T22）和自由水（T23）［14］。随着冻藏时间的延长，鱼糜凝胶的T2振幅逐渐降低。在同一冻藏周期下，随着ADSP添加量从0%增加到7%，鱼糜凝胶的T23向左偏移，表明自由水减少。此外，与其他添加量相比，5%和7%添加量的鱼糜凝胶T21基本向右移动，说明这两种添加量的鱼糜凝胶不易流动水较多，而不易流动水又是鱼糜凝胶中最重要的水分，因此5%和7%的ADSP添加量可以增加再加热鱼糜凝胶的水分，减少凝胶解冻后水分的析出。

图3 ADSP添加量对再加热鱼糜凝胶冻藏期间弛豫时间的影响Fig.3 Effects of ADSP addition on the relaxation time of frozen reheated surimi gel

为了进一步阐明ADSP对冷冻鱼糜凝胶水分的影响，分别用P21、P22和P23代表T21、T22和T233种水分状态的相对含量。由表1可知，随着冻藏时间的延长，0%～5%添加量的鱼糜凝胶的P22基本逐渐减少，P23逐渐增加（除5%添加量外），表明在冷冻过程中，鱼糜凝胶网络结构遭到破坏，使不易流动水减少，自由水增加。在同一冻藏周期下，与对照凝胶相比，ADSP-凝胶具有较高的P22和较低的P23，其中5%和7%添加量ADSP-凝胶的P22高于1%和3%，而P23则相反，且不易流动水和自由水在冻藏期间的变化程度也较小。水分分布状态结果表明，5%和7% ADSP的添加量可以较好地稳定再加热鱼糜凝胶冻藏期间的水分分布及迁移。

表1 ADSP添加量对再加热鱼糜凝胶冻藏期间水分组成和含量的影响Table 1 Effects of ADSP addition on the water distribution of frozen reheating surimi gel

2.4 ADSP添加量对再加热鱼糜冻藏期间凝胶质构特性的影响

由表2可知，在ADSP-凝胶中，随着冻藏时间的延长，硬度（代表在第一次压缩循环中达到给定变形的峰值力）先下降后上升，并在第8周时达到最大值。在同一冻藏周期下，随着ADSP添加量从0%增加到3%，硬度基本呈现上升趋势，随着添加量从5%增加到7%，硬度呈现下降趋势。粘附性（两次曲线之间获得的负面积）与鱼糜凝胶的持水能力有关［15］。无论是对照凝胶还是ADSP-凝胶，与第1周相比，其粘附性在第8周显著增加（P<0.05），这与失水率的结果一致。在同一冻藏周期下，添加0%、1%、3%、5%的鱼糜凝胶粘附性在冻藏前期差异不大，后期随着添加量的增加而下降，其中7%的鱼糜凝胶粘附性大于其他添加量。鱼糜凝胶的内聚性（第一次压缩变形后对第二次压缩的相对抵抗力）在不同添加量以及冻藏时间之间均无显著差异（P>0.05）。胶粘性是由硬度和内聚性相乘计算得出的，因此它与硬度具有相同的变化趋势。

表2 ADSP添加量对再加热鱼糜凝胶冻藏期间质构特性的影响Table 2 Effects of ADSP addition on the texture characteristics of frozen reheating surimi gel

虽然ADSP添加量为3%时的鱼糜凝胶硬度最大，但硬度值过高，表明其刚性太大，缺少弹性，从随后的流变学研究也验证了这一点。从整体上看，5% ADSP-凝胶硬度、粘附性、内聚性以及胶粘性在冻藏期间的变化程度较小，因此，添加5% ADSP可以较好地稳定再加热鱼糜凝胶冻藏期间的质地特性。

2.5 ADSP添加量对鱼糜糊及鱼糜预凝胶冻藏期间动态粘弹性的影响

通常，G'代表储能模量，G''代表损耗模量［16］。由图4可知，G'均高于G''，表明鱼糜是以弹性为主的体系。在相同的测定条件下，鱼糜糊中不同ADSP添加量的G'和G''与对照鱼糜糊具有相同的变化趋势（图4-a）。G'和G''随着温度的升高呈现先上升后下降再上升的趋势。在前期的低温条件下，为了保持相同的水分含量，ADSP与蛋白质的比例会发生相应的变化，ADSP代替部分的鱼糜蛋白，从而使G'和G''下降。因此，在低温下对照鱼糜糊的G'和G''较高。后期随着温度升高，达到ADSP的糊化温度，淀粉的溶胀能力增加，从而使添加ADSP样品的G'和G''增大，高于对照鱼糜糊。

冷冻贮藏前后，预凝胶的G'和G''均随着温度的升高呈现先下降后上升的趋势（图4-b）。随着冻藏时间的延长，预凝胶的G'和G''呈现下降趋势。此外，在同一冻藏周期下，高温加热后期G'随着ADSP添加量的增加而增加，在5%的添加量下达到最大值，说明5% ADSP添加量的弹性最大；G''也随着ADSP添加量的增加而增加，在7%的添加量下达到最大值，说明7% ADSP添加量的粘性最大。而粘性较大会影响食用口感，因此，5% ADSP添加量可以较好地维持鱼糜凝胶冻藏期间的弹性，并抑制粘性增加。

图4 ADSP添加量对鱼糜糊及预凝胶冻藏期间动态粘弹性的影响Fig.4 Effects of ADSP addition on the dynamic viscoelasticity of frozen surimi gel

3 讨论

本研究结果表明，随着冻藏时间的延长，再加热鱼糜凝胶的孔隙变大，失水率增加，引起水分分布状态改变。在同一冻藏周期下，随着ADSP添加量的增加，孔隙减小，失水率降低，不易流动水增加，自由水减少。研究表明，乙酰化淀粉的糊化温度一般为60～63 ℃［17］。预凝胶经过再加热程序处理后，由于30 ℃尚未达到ADSP的糊化温度，ADSP不能吸水溶胀［18］，因此在冷冻后会造成水分流失。之后经过90 ℃的重新再加热可达到ADSP的糊化温度，ADSP颗粒糊化吸水，且吸水量随ADSP添加量的增加而增多［17］。此外，由于ADSP在淀粉分子链上引入了乙酰基和交联键，增加了淀粉的稳定性［19］，因此可以改善亲水能力，增强加热糊化后的网络结构稳定性，使水分、蛋白质以及ADSP紧密结合，形成更稳定的体系［20-21］，从而减小孔隙。随着孔隙的减小，失水率下降。同时，网络结构增强对水的束缚使得体系中水的流动性降低，因此，ADSP的添加可以增加鱼糜体系的亲水性，有利于增加不易流动水，减少自由水的含量，其中5%和7%添加量的效果较好。而未添加淀粉的样品因冰晶而形成的解冻液体无法通过再加热处理被淀粉吸收，显示出较大的孔隙和失水率以及水分迁移。郑罗燕等［22］研究表明，添加ADSP可以提高凝胶体系中网络结构对水的束缚能力，缩短T2的出峰时间。柳丽宁等［23］也发现淀粉的添加可以显著提高鱼糜制品的持水性，其中变性淀粉的效果最佳，这与本试验结果一致。

本研究结果表明，随着冻藏时间的延长，再加热鱼糜凝胶的内聚性无显著变化，而硬度和胶粘性基本呈先下降后上升的趋势，这是因为冷冻会降低鱼糜凝胶的品质，同时，冷冻贮藏过程中冰晶的持续增长对凝胶结构造成了一定的破坏，导致水分流失较多，使蛋白浓度增大，硬度逐渐增强［24］。此外，对照凝胶粘附性的增大是由于冰晶对鱼糜预凝胶网络结构的破坏，影响了蛋白质之间的交联。而ADSP-凝胶是由于水分的迁移使原本包裹在蛋白内部的淀粉颗粒暴露，之后经过再加热，发生糊化膨胀，从而增大了粘附性［25］。在同一冻藏周期下，硬度和胶粘性随ADSP添加量的增加先上升再下降。这与米红波等［26］的研究结果类似，即随着变性淀粉添加量的增加，鱼糜凝胶的硬度和咀嚼度呈先上升后下降的趋势。从整体来看，5% ADSP添加量的效果最好。这说明在再加热程序下，添加适量的ADSP后，ADSP吸水溶胀，对凝胶网络结构施加压力，从而使鱼糜凝胶质地更加坚实。与对照凝胶相比，ADSP-凝胶的粘附性有所下降，但当ADSP添加量为7%时，粘附性增大。这是由于乙酰基的空间效应可以阻止相邻聚合物链的结合［27］，从而降低粘附性。过量添加ADSP导致鱼糜凝胶的粘附性增大，是因为淀粉本身就具有一定的粘性，高浓度反而影响了鱼糜-蛋白体系中的粘性。

随着冻藏时间的延长，再加热鱼糜凝胶的动态粘弹性下降，这是因为冷冻导致蛋白质内部各种化学相互作用力重新组合，产生的交联反应影响了G'和G''［28］。而ADSP的添加可以提高鱼糜凝胶的粘弹性，是由于糊化的ADSP颗粒增加了鱼糜蛋白的有效密度，促进了蛋白质之间的相互作用，从而改变了鱼糜凝胶的粘弹性［29］。这与鲍佳彤等［30］的研究结果类似，即变性淀粉的添加能够促进淀粉、水和蛋白形成紧密的淀粉-蛋白-水复合型网状结构，从而提高鲶鱼鱼糜制品的粘弹性。此外，本研究发现当添加量为7%时，过多的空间位阻降低了鱼糜的聚集，从而导致凝胶的弹性降低，粘性增加，因此，综合考虑，5% ADSP添加量对再加热鱼糜凝胶的效果最好。

4 结论

随着冻藏时间的延长，鱼糜凝胶的品质下降。在再加热程序中，与对照凝胶相比，ADSP的添加能显著减小孔隙，降低失水率及水的流动性，提高鱼糜凝胶的质地特性和动态粘弹性。在不同的添加量中，5%添加量对鱼糜凝胶显示出较好的保护作用，可有效降低再加热鱼糜凝胶在冻藏期间的品质变化。此外，鉴于变性淀粉种类的多样化，可以选择不同改性方式的淀粉进行复配，以便更好地减少冷冻鱼糜制品的品质劣化。