葛粉-马蹄粉南湾鱼丸的加工工艺研究

陈龙,陈晖,王清,蒙想,夏南,朱静

(信阳农林学院 食品学院,河南 信阳 464007)

南湾鱼作为信阳市特色食品资源,滋鲜味美、营养价值高,与其他产地的鱼类相比具有明显的高蛋白、低脂肪优势,其蛋白质组成中必需氨基酸占氨基酸总量的比值最高,鸟苷酸和肌苷酸等呈味物质的含量也显著高于其他产地的鱼类[1]。目前南湾鱼仍主要以鲜食为主,但因其长途运输不便,缺乏深度加工,随着其品牌知名度的扩大,销量上涨,同时也显现出利用率低、产品种类单一、食用不便等弊端,亟需进行多元化深度开发。

葛粉是从豆科植物葛的干燥根中提取而来,含有丰富的氨基酸以及葛根素、葛根素木糖甙、大豆黄酮、大豆黄酮甙等异黄酮类物质,同时还能向人体提供必需的铁、硒、铜等微量元素[2],营养价值较高。有研究结果表明葛粉可以维持肠道菌群稳定,调节血糖,并有助于胰岛素抵抗,预防血糖异常,对人体具有激活多种酶类物质、维持神经中枢的兴奋性和促进智力发育的作用[3]。目前食品行业对葛粉的加工利用主要集中在饼干、果冻、饮料等方面[4],将其添加入鱼丸中的研究较为鲜见。

马蹄又称荸荠、地栗,属多年生草本植物,广泛分布于我国广西、江苏、浙江、广东以及河南南部等地,是一种品质优良的淀粉[5]。研究表明,马蹄中含有黄酮类、甾醇类、荸荠英和荸荠多糖等多种功能活性成分,能够起到抗氧化、抑菌和抗癌的作用,从中直接提取出的淀粉被称为马蹄粉,中医认为其具有清凉泻火、凉血解毒的功效[6]。近些年,随着对马蹄粉研究的深入和多样化,其在凝胶成型方面的优良性能受到了人们的重点关注,特别是应用在水产品加工方面[7]。

随着生活消费节奏的不断加快,南湾鱼受制于传统的加工模式,已经无法满足人们方便、快捷、多样化的饮食需求,还需顺应时代发展进行高附加值产品的开发。马蹄粉和葛粉作为国家药监部门承认的药食同源食品,本身具有较高的营养价值,将其作为功能性成分添加于南湾鱼中制成鱼丸,既丰富了南湾鱼、葛粉、马蹄粉的产品种类,又能提升制品的营养价值和附加值。本研究以南湾鱼、马蹄粉和葛粉作为原料,采用正交法优化制作工艺,制得口感好、高蛋白、低脂肪的南湾鱼鱼丸制品,为南湾鱼深层次的开发研究提供了理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

南湾鱼:信阳市南湾水库;葛粉:湖北省钟祥市承天府食品有限公司;马蹄粉:平乐宏源农业发展有限公司;大豆分离蛋白:临沂山松生物制品有限公司;食盐、蔗糖、料酒、胡椒粉、姜粉:西亚超市。

1.2 试剂

硫酸铜、硫酸钾、基准无水碳酸钠、甲基红、溴甲酚绿(均为分析纯):天津市永大化学试剂有限公司;石油醚(分析纯):武汉市中天化工有限责任公司;浓硫酸(分析纯):天津市科密欧化学试剂有限公司;95%乙醇溶液(分析纯):郑州派尼化学试剂厂;氢氧化钠(分析纯):天津市大茂化学试剂厂;氧化镁(分析纯):天津市巴斯夫化工有限公司。

1.3 主要仪器与设备

FA2104电子分析天平 上海良平仪器仪表有限公司;101-3AS电热鼓风干燥箱 上海新诺仪器集团有限公司;HX-J690绞肉机 奥克斯集团有限公司;TMS-Pro/Touch质构仪、SER148/3脂肪测定仪 北京盈盛恒泰科技有限责任公司;ST-08C数显消化炉、ST-04半自动凯氏定氮仪 山东盛泰仪器有限公司;SHP生化培养箱 北京中兴伟业世纪仪器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 鱼丸工艺流程

参照黄薇等[8]的鱼丸制作方法,操作要点如下。

1.4.1.1 原料预处理

取新鲜活鱼,宰杀,去头尾、去内脏、去鳞、去皮、去黑膜,冲洗血污,沿脊骨将鱼切成两半。

1.4.1.2 冲洗

将切好的鱼片用清水冲洗2 h以彻底去除血污并减轻腥味。

1.4.1.3 制取鱼茸

将鱼片放在案板上,用钉子固定住,用刀由上至下倾斜一定角度刮下鱼肉使其呈茸状。

1.4.1.4 斩拌

将刮好的鱼茸放入绞肉机中斩拌,斩拌过程中为防止温度过高需按照1∶1的比例添加冰水,先空斩2 min,之后加入食盐后盐斩3 min,接着依次添加葛粉、马蹄粉、蔗糖、大豆分离蛋白等各种辅料继续斩拌10 min,使其与鱼糜充分混合均匀。

1.4.1.5 成型

四指并拢,用手部虎口位置将鱼糜挤入挖球器,使鱼丸大小均匀。

1.4.1.6 凝胶化

鱼丸成型后需要在较低的温度下放置一段时间,以加速其凝胶化进程。

1.4.1.7 成熟

凉水下锅煮制鱼丸,水温保持在80～90 ℃之间,煮制10 min左右即可汆熟鱼丸。

1.4.1.8 冷却、贮藏

待鱼丸在室温下冷却后进行包装,置于4 ℃条件下贮藏。

1.4.2 单因素试验设计

经过预试验确定葛粉-马蹄粉南湾鱼丸的基本配方:食盐3%(以鱼糜计,下同)、蔗糖3%、葛粉8%、大豆分离蛋白4%、马蹄粉6%、胡椒粉0.2%、姜粉0.3%、料酒2%。在基本配方的基础上,以质构参数和感官评分为指标,以食盐添加量、葛粉添加量、大豆分离蛋白添加量、马蹄粉添加量为考察因素进行单因素试验。

1.4.2.1 食盐添加量的优化

在基本配方不变的基础上,分别添加1%、2%、3%、4%、5%的食盐,考察其对鱼丸品质的影响。

1.4.2.2 葛粉添加量的优化

在基本配方不变的基础上,分别添加2%、4%、6%、8%、10%的葛粉,考察其对鱼丸品质的影响。

1.4.2.3 大豆分离蛋白添加量的优化

在基本配方不变的基础上,分别添加1%、2%、3%、4%、5%的大豆分离蛋白,考察其对鱼丸品质的影响。

1.4.2.4 马蹄粉添加量的优化

在基本配方不变的基础上,分别添加1%、2%、3%、4%、5%的马蹄粉,考察其对鱼丸品质的影响。

1.4.3 正交试验方法

根据单因素试验的结果,选取对葛粉-马蹄粉南湾鱼丸的质构参数和感官评分影响较大的因素作为正交试验的考察因素,设计L9(34)正交试验,正交试验因素与水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.4.4 质构特性分析

参考白建[9]和Zhang等[10]的方法,取制好的鱼丸切成1 cm3的正方体,保持产品外表光滑、平整,将样品放置于载物台中央进行测定,采用质构剖面分析(TPA)方法测定,测定参数:检测速度60 s,探头类型P/50,形变量40%,下压次数2次,测试距离15 mm,触发力0.05 N,每个样品测定3次,以弹性、硬度、咀嚼性、黏聚性4个参数为主要测定对象。

1.4.5 感官评定

参考鲍佳彤等[11]的方法,感官评价小组成员共10人,皆为食品相关的专业人员,针对葛粉-马蹄粉南湾鱼丸从色泽、气味、滋味、组织状态、口感5个方面进行打分,满分为60分,取平均值作为鱼丸的最终感官得分,感官评价标准见表2。

表2 鱼丸的感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criteria of fish balls

1.4.6 理化指标测定和营养学评价

1.4.6.1 蛋白质含量的测定

参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[12],采用凯氏定氮法测定鱼丸中粗蛋白的含量。

1.4.6.2 脂肪含量的测定

参照GB 5009.6-2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[13],采用索氏抽提法进行测定。

1.4.6.3 理化指标的测定

葛粉-马蹄粉南湾鱼丸的理化指标测定参照GB 10136-2015《食品安全国家标准 动物性水产制品》[14]。

1.4.6.4 挥发性盐基氮的测定

参照GB 5009.228-2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》[15],采用半微量定氮法进行测定。

1.4.6.5 致病菌的测定

参照GB 4789.4-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 沙门氏菌检验》[16],检测结果应符合GB 29921-2021《食品安全国家标准 预包装食品中致病菌限量》[17]。

1.5 数据处理

采用Excel软件计算平均值和标准偏差,采用SPSS 19.0计算P值和方差分析(Duncan法)。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 食盐添加量对鱼丸品质的影响

食盐是肉制品中常用的添加剂,用于鱼丸制作中一方面可以减弱鱼丸本身具有的鱼腥味,另一方面可使鱼肉中的可溶性肌球蛋白充分溶出,在鱼肉表面形成屏障,防止水分过度流失[18]。与此同时,肌球蛋白还能与肌动蛋白结合生成肌动球蛋白,以此来达到凝胶化的目的[19]。食盐添加量对鱼丸质构特性的影响见表3,食盐添加量对鱼丸感官评分的影响见图1。

图1 食盐添加量对鱼丸感官评分的影响Fig.1 Effect of salt addition amount on the sensory score of fish balls注:不同字母表示存在显著性差异(P<0.05),下图同。

表3 食盐添加量对鱼丸质构特性的影响Table 3 Effect of salt addition amount on texture characteristics of fish balls

由表3可知,食盐添加量对鱼丸的各项质构指标参数均产生显著影响(P<0.05),随着食盐添加量的增加,鱼丸除黏聚性之外的质构指标均呈先上升后下降的趋势。食盐添加量小于3%时,无法使鱼丸中的盐溶性肌原纤维蛋白充分溶出,且在煮制过程中也会流失一部分咸味,使得滋味不佳,因此此阶段鱼丸的质构指标和感官评分均处在较低水平。食盐添加量在3%时,鱼丸的弹性、硬度等质构参数的测定结果均处于最高值。

由图1可知,食盐添加量在1%～3%时,感官评分总体呈上升趋势,原因可能是添加适量的食盐有助于鱼丸白度和滋味的提升,而食盐添加量大于3%时能明显品尝出咸味,使鱼丸风味变差,口感不佳,这与郭培等[20]的研究结果一致。

2.1.2 葛粉添加量对鱼丸品质的影响

葛粉的添加有利于提高鱼糜制品的凝胶强度和凝胶网状结构的均匀致密程度,因此持水性也能相应提高。葛粉添加量对鱼丸质构特性参数的影响见表4,葛粉添加量对鱼丸感官评分的影响见图2。

图2 葛粉添加量对鱼丸感官评分的影响Fig.2 Effect of kudzu powder addition amount on the sensory score of fish balls

表4 葛粉添加量对鱼丸质构特性的影响Table 4 Effect of kudzu powder addition amount on the texture characteristics of fish balls

由表4可知,鱼丸的弹性、硬度和咀嚼性都随着葛粉添加量的增大而显著增大(P<0.05),并在葛粉添加量为8%时达到最大值,黏聚性变化不显著(P>0.05)这可能是因为此时鱼糜的凝胶结构较紧密,从而提高了对水分的束缚能力[21]。继续添加葛粉,其中的膳食纤维会破坏鱼丸蛋白质的网络结构,导致持水性下降,鱼丸内部凝胶结构松散,进一步体现在鱼丸的弹性和咀嚼性等均显著下降。

由图2可知,葛粉添加量在2%～8%时,感官评分的上升趋势不显著,葛粉添加量大于8%后,鱼丸的感官评分出现显著下降,这可能是由于葛粉中过量的膳食纤维影响了鱼丸的色泽[22],使鱼丸的色泽变得较灰暗,甚至造成鱼丸略带苦涩滋味。

2.1.3 大豆分离蛋白添加量对鱼丸品质的影响

大豆分离蛋白在肉类食品中时常作为保水剂添加,可有效改善制品的保水性能,在鱼丸制作中,大豆分离蛋白可与鱼糜蛋白通过斩拌的作用充分混合,最终形成稳定的网状结构,提高鱼丸的持水性、弹性和凝胶强度[23]。大豆分离蛋白添加量对鱼丸质构特性参数的影响见表5,大豆分离蛋白添加量对鱼丸感官评分的影响见图3。

图3 大豆分离蛋白添加量对鱼丸感官评分的影响Fig.3 Effect of soy protein isolate addition amounton the sensory score of fish balls

表5 大豆分离蛋白添加量对鱼丸质构特性参数的影响Table 5 Effect of soy protein isolate addition amount on the texture characteristics of fish balls

由表5可知,鱼丸的弹性随着大豆分离蛋白添加量的增加而呈现先升高后降低的趋势,硬度、咀嚼性、黏聚性未见规律性变化。然而当大豆分离蛋白添加量超过4%时,鱼丸的弹性和咀嚼性等显著降低(P<0.05),原因可能是过量的大豆分离蛋白与鱼糜蛋白发生了水分竞争[24]。

大豆分离蛋白的颜色呈现淡黄色,过量添加可能会造成鱼丸的白度下降,由图3可知,大豆分离蛋白添加量超过3%后感官评分显著下降,可能是由于鱼丸的色泽受到了影响[25]。另一方面,大豆分离蛋白添加量过高会导致鱼丸中水分分布不均匀,凝胶成型能力减弱,从而使鱼丸的质地软烂,不易成型。

2.1.4 马蹄粉添加量对鱼丸品质的影响

马蹄粉凭借优良的成胶性能在食品加工中可作为黏合剂、增稠剂、稳定剂及悬浮剂使用。马蹄粉添加量对鱼丸质构特性的影响见表6,马蹄粉添加量对鱼丸感官评分的影响见图4。

图4 马蹄粉添加量对鱼丸感官评分的影响Fig.4 Effect of water chestnut powder addition amounton the sensory score of fish balls

表6 马蹄粉添加量对鱼丸质构特性的影响Table 6 Effect of water chestnut powder addition amount on the texture characteristics of fish balls

由表6可知,马蹄粉添加量对鱼丸的弹性和黏聚性影响不显著(P>0.05),而主要影响其硬度和咀嚼性(P<0.05),原因可能是马蹄粉中的支链淀粉含量较高,淀粉颗粒受热后吸水膨胀,使鱼糜的凝胶基质受到了较大的挤压力,最终使鱼丸出现了硬度增加的现象[26]。马蹄粉添加量大于6%后,鱼丸的质构指标明显回落,这可能是因为过量的淀粉与鱼糜蛋白发生了冲突,阻碍了鱼糜蛋白自身的交互作用,从而降低了产品的弹性、硬度和咀嚼性。

由图4可知,鱼丸的感官评分随着马蹄粉添加量的不断增大而呈现上升趋势,但在马蹄粉添加量超过8%后,感官评分明显下降,这可能是由于马蹄粉过量后在鱼丸制作过程中无法完全溶解,导致品尝有粗糙感,也可能是鱼丸中马蹄风味过重,掩盖了鱼丸本身的鲜味。

2.2 正交试验结果

2.2.1 正交试验感官评分结果

正交试验中一个因素的极差值(R值)越大,该因素的影响因子也就越大[27]。

由表7可知,影响鱼丸感官评分的主次因素为A食盐添加量>C马蹄粉添加量>D大豆分离蛋白添加量>B葛粉添加量。通过极差分析得出的最优组合为A3B1C3D2,即第7组正交试验,在此试验条件下,鱼丸的感官评分为52.2分,是9组试验中的最高分。

表7 正交试验感官评分结果Table 7 Sensory scoring results of orthogonal test

2.2.2 正交试验质构特性结果

由表8可知,以弹性为考察指标时,鱼丸的优组合为A3B1C3D2,以硬度为考察指标时,鱼丸的优组合为A3B1C3D3,以咀嚼性为考察指标时,鱼丸的优组合为A3B1C3D3,以黏聚性为考察指标时,鱼丸的优组合为A2B3C2D2。值得注意的是,马蹄粉添加量(C)在6%或8%时k值一致,因此考虑到节约成本,将鱼丸的优组合定为A3B1C2D2。

表8 正交试验质构特性结果Table 8 Results of texture characteristics of orthogonal test

综合感官评分和质构指标的结果,确定葛粉-马蹄粉南湾鱼丸的最优配方为A3B1C3D2,即食盐添加量4%、葛粉添加量6%、马蹄粉添加量8%、大豆分离蛋白添加量4%,通过最优配方制作的鱼丸色泽洁白、富有弹性、组织细腻,具有良好的滋味。

2.3 营养学评价和理化指标结果

2.3.1 营养学评价结果

葛粉-马蹄粉南湾鱼丸的营养学评价结果见表9。

表9 鱼丸营养学评价结果Table 9 Nutrition evaluation results of fish balls g/100 g

根据GB 28050-2011《食品安全国家标准 预包装食品营养标签通则》[28],固体食品的脂肪含量≤3 g/100 g时可称为低脂肪食品,蛋白质含量每100 g≥20% NRV,即≥12 g/100 g时可称为高蛋白质或富含蛋白质食品,成品鱼丸的脂肪含量为1.10 g/100 g,蛋白质含量为12.05 g/100 g,因此可以认为葛粉-马蹄粉南湾鱼丸属于低脂肪高蛋白质食品。

2.3.2 理化指标测定结果

由表10可知,葛粉-马蹄粉南湾鱼丸的挥发性盐基氮和致病菌检测结果均在国家标准的规定范围内。

表10 鱼丸理化指标测定结果Table 10 Determination results of physicochemical indexes of fish balls

3 结论

通过单因素试验和正交试验优化鱼丸的配方,并对成品鱼丸的营养品质进行评价。结果显示,葛粉和马蹄粉的适量添加可以显著提高南湾鱼丸的弹性和咀嚼性等质构特性参数,并改善其感官品质。通过正交试验方法研究葛粉、马蹄粉、食盐、大豆分离蛋白添加量对南湾鱼丸质构特性和感官评分的影响,经综合评价得到的最优配方为葛粉添加量6%、马蹄粉添加量8%、食盐添加量4%、大豆分离蛋白添加量4%,在此配方下制作的葛粉-马蹄粉南湾鱼丸的感官评分为52.2分,蛋白质含量为12.05 g/100 g,脂肪含量为1.10 g/100 g,挥发性盐基氮和致病菌的测定结果均符合国家标准,因此可以认为葛粉-马蹄粉南湾鱼丸属于高蛋白质低脂肪的健康食品,安全可食用,而且滋味鲜美,口感良好。

葛粉和马蹄粉作为药食同源的食品,本身具有较高的营养价值,发展前景良好,但普遍被用于饼干或糕点制作中,面临产品种类的局限。南湾鱼作为一种以鲜食为主的特色食品资源,目前的研究重点在于通过新型产品的研发,提高其附加值和利用率,进而使南湾鱼的品牌价值得到最大程度的开发。围绕葛粉、马蹄粉在鱼糜制品方面的深度加工展开初步探究,一方面能够为葛粉和马蹄粉的合理利用提供新的思路和方向,另一方面提高了南湾鱼产品的营养价值并丰富了其产品种类,有待于工业化生产线产品品质的进一步检验。