超微虾壳粉对草鱼鱼糜凝胶品质的影响

摘要：为提高草鱼鱼糜的凝胶特性，改善其品质，以鲜活草鱼为试验原料，添加虾壳粉，探究不同添加量的虾壳粉（0.25%、0.5%、0.75%、1%、1.25%）对草鱼鱼糜凝胶质构特性、凝胶特性、流变性等的影响。结果表明，与对照组相比，添加虾壳粉会显著降低草鱼鱼糜凝胶的白度和色泽评分（P＜0.05），但其质构特性显著增大（Plt;0.05），持水性显著升高（P＜0.05），结合水含量显著增加（P＜0.05）。感官评价和电子鼻分析结果表明，当虾壳粉在最适添加量0.5%时，可以显著改善鱼糜凝胶的风味和品质。因此，添加适量虾壳粉能增强鱼糜凝胶的网络结构和持水能力，得到具有较好风味和品质的鱼糜制品，研究结果可为生产高品质的鱼糜产品提供理论依据。

关键词：虾壳粉；草鱼；鱼糜凝胶；凝胶特性；流变性

中图分类号：TS254.1""""" 文献标志码：A""" ""文章编号：1000-9973（2024）08-0001-06

Effect of Ultra-Fine Crayfish Shell Powder on Gel Quality of

Grass Carp Surimi

SU Yan1，2，3， WU Wei-lun1，2，3， SHI Liu2，3， YU Wei2，3， WANG Lan2，3，

QIAO Yu2，3， HUANG Yun4， KANG Jun5， WU Qian1*

（1.School of Life and Health Sciences， Hubei University of Technology， Wuhan 430068， China;

2.Institute of Agro-product Processing and Nuclear Agricultural Technology， Hubei Academy

of Agricultural Sciences， Key Laboratory of Cold Chain Logistics Technology for

Agro-products， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Wuhan 430064， China;

3.Agro-product Processing Research Sub-center of Hubei Innovation Center

of Agricultural Science and Technology， Wuhan 430080， China;

4.Hubei Huachun Food Co.， Ltd.， Jingmen 420800， China;

5.Hubei Qianwang Ecological Crayfish Industrial Park

Group Co.， Ltd.， Qianjiang 433115， China）

Abstract： In order to improve the gel properties and quality of grass carp surimi， with fresh grass carp as the test raw material， crayfish shell powder is added to explore the effects of different addition amount of crayfish shell powder （0.25%， 0.5%， 0.75%， 1%， 1.25%） on the texture properties， gel properties and rheology of grass carp surimi gel. The results show that compared with the control group， the addition of crayfish shell powder can significantly decrease the whiteness and color scores of grass carp" surimi

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.08.001

引文格式：粟燕，吴伟伦，石柳，等.超微虾壳粉对草鱼鱼糜凝胶品质的影响.中国调味品，2024，49（8）：1-6，11.

SU Y， WU W L， SHI L， et al.Effect of ultra-fine crayfish shell powder on gel quality of grass carp surimi.China Condiment，2024，49（8）：1-6，11.

收稿日期：2024-02-09

基金项目：湖北省揭榜制科技项目（2022BEC030）；湖北省重点研发计划项目（KJCXQS2022000503）

作者简介：粟燕（1999—），女，硕士，研究方向：食品科学。

*通信作者：吴茜（1988—），女，教授，博士，研究方向：食品科学。

gel （Plt;0.05）， but its texture properties， water holding capacity and bound water content significantly increase （Plt;0.05）. The results of sensory evaluation and electronic nose analysis show that when the optimal addition amount of crayfish shell powder is 0.5%， the flavor and quality of surimi gel could be significantly improved. Therefore， the addition of proper amount of crayfish shell powder can enhance" the network structure and water holding capacity of surimi gel， and surimi products with better flavor and quality can be obtained. The research results can provide a theoretical basis for the production of high-quality surimi products.

Key words： crayfish shell powder; grass carp; surumi gel; gel properties; rheology

水产品及其加工制品是我国国民经济的重要组成部分，据2022年中国渔业统计年鉴显示，2021年我国渔业产值为15 158.63亿元，其中淡水鱼养殖产值为7 473.75亿元。草鱼是我国重要的淡水经济鱼品种，因其广温性、长速快、得肉率高等特点，养殖量常年稳居首位。鱼糜是鱼肉经过取白肉、漂洗、脱水后，添加适量防止蛋白质冷冻变性的添加物，使其在较低的温度条件下可以进行较长时间储藏的鱼肉制品。因为加工方便，具有高蛋白、低脂肪、食用方便等优点，鱼糜已成为具有发展前景的现代水产加工食品，受到人们的青睐。目前，鱼糜和鱼肉产品的深加工已被国内外广泛认可，并被公认为中国淡水鱼类产业的主要发展方向之一。鱼糜是一种以淡水鱼类为主要原料的高附加值产品，在进行鱼糜加工时，充分利用水产类加工副产品，不仅可以解决淡旺季淡水鱼的供销矛盾，而且可以使其增值，降低生产成本与鱼糜制品价格。

蛋白质是鱼肉的主要成分，凝胶化作用是其最重要的功能特性之一。鱼糜制品的弹性是硬度和黏性的综合体现，主要取决于鱼糜中蛋白质的凝胶特性。工业上已有利用虾壳制备饲料，提取甲壳素、虾青素等高附加值产品的应用，但作为虾壳主要成分之一的蛋白质的高值化转化却相对匮乏。利用行星式球磨仪将虾壳制备成小于300目的超微虾壳粉，能够提高钙质的吸收率，改善其粗糙口感，保留营养和风味成分，实现小龙虾副产物的高值化利用，为提高小龙虾加工副产物利用率的研究与开发提供了参考。目前关于蛋白质的提取分离一般采用盐溶液法、超声波法、酸溶法、碱溶法、碱溶酸沉法、酶法等。这些方法普遍操作复杂、生产效率低，且大多需要添加化学物质，易造成化学物质的残留，为食品安全带来隐患，影响产品的风味和口感。

漂洗是鱼糜制作过程的重要工艺，其内在机理是使肌原纤维蛋白富集，有利于鱼糜凝胶形成。本文通过漂洗法获得鱼糜，以此为研究对象，分析添加不同含量虾壳粉对鱼糜凝胶特性的影响，通过分析处理后鱼糜凝胶的凝胶强度、质构、持水性、色度、流变性、感官评分等指标的变化，初步探索虾壳粉添加量对草鱼鱼糜凝胶特性的影响，进而得到最佳添加量，为虾壳粉添加量对鱼糜凝胶特性影响的研究提供一定的理论基础，从而实现对虾壳废弃物的充分利用。研究表明添加适量虾壳粉能够提高鱼糜的凝胶强度，改善鱼糜的风味和品质。

1" 材料与方法

1.1" 材料

小龙虾虾壳粉：采样于湖北新柳伍食品集团有限公司；草鱼：购于武汉市洪山区张家湾1号白沙洲农副产品大市场。

1.2" 试剂

氯化钠、95%乙醇等（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.3" 主要仪器与设备

QM-3SP2行星式球磨仪" 南京南大仪器有限公司；AR2000EX流变仪" 美国TA仪器公司；PF3010食品多功能斩拌机" 山东博朗厨房电器有限公司；HH-ZK2数显恒温水浴锅" 巩义市予华仪器有限责任公司；CR-00/410色彩色差仪" 柯尼卡美能达（中国）投资有限公司；GTR10-1台式高速冷冻离心机" 北京时代北利离心机有限公司；TA.XT 2i/50质构仪" 英国Stable Micro Systems公司；NMI20-025V-I核磁共振成像分析仪" 苏州纽迈分析仪器股份有限公司；BSA224S万分之一电子天平" 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；LE2002E百分之一电子天平" 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.4" 方法

1.4.1" 前处理

使用行星式球磨仪将小龙虾虾壳粉研磨75 min，过300目筛，得到粒径为5 μm的超微虾壳粉。

将新鲜草鱼带冰水于30 min内活运至实验室，于4 ℃冷库中宰杀，去除鱼鳞、内脏、结缔组织等，取背部白肉，使用超纯水洗净后进行试验。

1.4.2" 鱼糜的制备

参考石柳等的方法并加以修改，使用斩拌机以20 s/次的速率搅拌3次得到鱼糜，加入鱼肉质量5～6倍的水进行第一次漂洗，漂洗搅拌10 min，加入0.5%的NaCl溶液盐洗搅拌10 min，再进行一次水洗得到鱼糜，于4 ℃冰箱中冷藏备用。

1.4.3" 鱼糜凝胶的制备

参考张瑞婷等的方法并作适当调整。鱼糜在室温下解冻30 min，使用斩拌机空斩1 min；加入2.5% NaCl斩拌2 min；加入0%、0.25%、0.5%、0.75%、1.00%、1.25%虾壳粉斩拌2 min，将斩拌好的鱼糜灌装到塑料肠衣中，封口。鱼肠于40 ℃加热60 min，90 ℃水浴30 min后，冷却至室温，于4 ℃冰箱中储藏过夜，备用。

1.4.4" 鱼糜凝胶的质构分析

参考陈媚依等的方法并稍作改动，将试样切成高度约为2.5 cm的圆柱体，使用P/36R型传感器进行检测，设定测试前、中、后的速度分别为5，1，5 mm/s，试样压缩比为40%，触发力为5 g，即可得到鱼肠的硬度、弹性、胶黏性、咀嚼性、回复性和凝聚性参数。

1.4.5" 鱼糜凝胶强度的测定

参考王蒙娜等的方法，取出冷冻的鱼肠，将其放置在室温下解冻后，将试样切成高度约为2.5 cm的圆柱体，使用P/0.25S球形探头进行检测。设置触发力为5 g，设定测试前、中、后的速度分别为5，1，5 mm/s，穿刺距离为15 mm，即可得到鱼肠的凝胶强度参数。

1.4.6" 鱼糜凝胶持水性的测定

参考Zhang等的方法，称取纱布的质量（m0，g），再称取3 g鱼肠放在纱布中，记录总重（m1，g），使用两层滤纸包裹后，设置离心机转速为3 000 r/min，室温下离心15 min，称量离心后总重（m2，g）。持水性的计算公式如下：

持水性（%）=（1-m1-m2m1-m0×0.78）×100%。（1）

1.4.7" 鱼糜凝胶的水分分布和水质子密度的观察

参考曾文浩等的方法并稍作改动，使用标准水膜进行校正后，调整参数TW=4 000 ms，NS=3，TE=0.55 ms，NECH=8 000，将每组样品切成高度约为2.5 cm的圆柱体，平稳放入核磁分析仪中进行扫描，样品扫描后利用 MultiExp Inv Analysis软件进行拟合，得到复合凝胶的T2谱图。

利用SE序列进行核磁共振成像测定，参考Guo等的方法并稍作改动。参数设定：层数3；视野为100 mm×100 mm；层厚5 mm；扫描次数4次；等待时间400 ms；回波时间20 ms。通过NMR Image Processing V3.0软件对获得的图像进行伪彩色处理。

1.4.8" 鱼糜凝胶色度的测定

参考周俊鹏等的方法，取出鱼肠，在室温下放置2 h，用色度仪检测并记录鱼肠的亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）。然后计算出样品的白度值（W），白度值的计算公式如下：

W=100-" （100-L*）2+a*2+b*2。（2）

1.4.9" 鱼糜凝胶流变性的测定

参考李景敏等的方法并稍作改动，设置频率范围为0～600 Hz，进行频率扫描，最后从流变仪中导出储能模量、损耗模量和损耗系数。

1.4.10" 鱼糜凝胶的电子鼻分析

分别称取3 g样品于测量瓶中，于90 ℃水浴30 min，取出封口瓶用封口膜封口，用电子鼻进行测定，参数设置：测试时间120 s，清洗时间100 s。

1.4.11" 鱼糜凝胶的感官评价

邀请8名学生按照表1的要求对鱼肠的感官指标色泽、气味、质地、滋味进行评价。

1.5" 数据分析

采用SPSS Statistics 26对数据进行显著性和相关性分析，采用GraphPad Prism、Origin绘图。图表中误差均为标准误差，所有试验均进行3次重复。

2" 结果与分析

2.1" 不同虾壳粉添加量对鱼糜凝胶质构特性的影响

鱼糜凝胶的质构特性是表征鱼糜制品口感的重要参数，主要包括硬度、弹性、咀嚼性等。虾壳粉添加量对鱼糜凝胶质构特性的影响见表2。

由表2可知，随着虾壳粉添加量的增加，鱼糜凝胶的硬度、胶黏性和咀嚼性呈上升趋势，且胶黏性在虾壳粉添加量为0.75%时显著增大。虾壳粉对鱼糜凝胶的弹性无显著性影响（Pgt;0.05）。鱼糜凝胶的回复性整体呈现先减小后增大的趋势，当虾壳粉添加量为0.75%时达到最小值，相比于对照组下降了13.87%，这与郑赵敏等研究的枸杞粉对鱼糜凝胶质构特性的影响结果一致。

2.2" 不同虾壳粉添加量对鱼糜凝胶强度的影响

凝胶强度是评价鱼糜制品品质的重要参数，也是决定鱼糜制品品质的重要因素。由图1可知，除虾壳粉添加量为0.75%的组别外，鱼糜凝胶强度随着虾壳粉添加量的增加而增大，当虾壳粉添加量为1.25%时，凝胶强度达到最大，这可能是由于在鱼糜凝胶形成过程中，虾壳粉吸收鱼糜内部的部分水分，提高了凝胶的蛋白浓度，从而加速了蛋白质凝胶网络的形成。同时，虾壳粉在一定程度上填补了鱼糜的蛋白空隙，使凝胶网络更加均匀致密，最终导致鱼糜凝胶强度的增加，这与Ding等的研究结果一致。

2.3" 不同虾壳粉添加量对鱼糜凝胶持水性的影响

持水性是评价鱼糜制品结合水能力的指标，凝胶与水结合的能力越强，网络结构越致密，持水性越高。由图2可知，随着虾壳粉添加量的增加，持水性先增大后减小，当虾壳粉添加量为0.5%时，持水性最大。而当虾壳粉添加量继续增加至1.25%时，持水性下降，但相比于空白对照组，仍有所增加。虾壳粉中粗蛋白、甲壳素的含量较高，甲壳素是一种很好的吸附材料，有较强的吸水能力，可以吸收鱼糜凝胶中的水分。同时，经过行星式球磨仪处理后的虾壳粉形态微小，可以充分填充于鱼糜蛋白的交联空隙中，添加适量虾壳粉使凝胶网络变得更加紧密，进而增强了持水性。但当虾壳粉的添加量过多时，过量虾壳粉填充于蛋白质凝胶网络结构中，对鱼糜的网络结构产生较强的压力，从而减弱了凝胶网络的均匀性，最终导致持水性降低。

2.4" 不同虾壳粉添加量对鱼糜凝胶水分分布的影响

水分弛豫时间可以反映鱼糜凝胶内部氢质子所处的化学环境，低场核磁共振中的弛豫时间T2反映的是体系中水分子的自由度。由图3可知，空白对照组和添加虾壳粉的鱼糜凝胶组均具有T21（0～10 ms）、T22（60～200 ms）、T23（＞600 ms）3个峰，且T22峰值发生不同程度的偏移。Zhang等研究发现，适宜温度处理后的鱼糜凝胶弛豫时间T22左移且增加，结合水增加，此现象表明部分自由水转化为结合水， 水与凝胶网络间的相互作用增强，鱼糜凝胶束缚水的能力增强。虾壳粉的添加可以增强鱼糜制品对水的束缚能力，增强其持水能力。

2.5" 不同虾壳粉添加量对鱼糜凝胶伪彩色图像的影响

通过伪彩色图像可以直观地观察样品中水的空间分布，信号值强呈红色，无信号值则呈蓝色，当样品中水分含量越高时，核磁共振图像亮度越强。结合水或不易流动水常表现为低信号强度，而自由水则表现为高信号强度。由图4可知，在空白样品、0.25%和0.5%虾壳粉添加量的鱼糜凝胶核磁成像中有大量橙色光点，随着虾壳粉添加量的增加，核磁成像转变为亮绿色，且橙色光点减少，表明添加虾壳粉后鱼糜凝胶水分含量增多，这与持水性的结果一致。

2.6" 不同虾壳粉添加量对鱼糜凝胶色度的影响

白度是评价鱼糜凝胶感官品质的重要指标。由表3可知，随着虾壳粉添加量的增加，鱼糜凝胶的白度值呈现显著下降的趋势（Plt;0.05），而凝胶的a*值、b*值呈现显著上升的趋势（P＜0.05）。虾壳粉的添加导致鱼糜凝胶的白度值下降，可能是由于虾壳粉自身的红褐色。虽然虾壳粉的添加会导致鱼糜凝胶的白度值下降，但当添加量为0.25%～0.75%时，白度值仍在较好的范围内，与感官评价的结果一致。

2.7" 不同添加量虾壳粉对鱼糜凝胶流变性的影响

频率扫描可以反映凝胶的黏弹性，不同添加量的虾壳粉-鱼糜复合凝胶频率扫描图见图5。

频率扫描过程中，样品的弹性性能强于黏性性能，损耗系数在0.2～0.25左右，具有良好的凝胶网络结构。虾壳粉-鱼糜复合凝胶的G′和G″值随频率的增大而增大，同时可以观察到当虾壳粉添加量为0.5%时，复合凝胶的G′和G″均最大。由此推测虾壳粉的添加可以加强蛋白质之间的相互作用，从而提高蛋白凝胶网络结构的稳定性。

2.8" 不同虾壳粉添加量对鱼糜凝胶气味特性的影响

电子鼻雷达分析可以揭示传感器对不同样品信号响应强度的总体情况及样品间差异。添加虾壳粉前后鱼糜凝胶的气味雷达图谱见图6。

添加虾壳粉的鱼糜凝胶与空白鱼糜凝胶差异明显，除W6S型传感器对鱼糜凝胶样品间挥发性物质的感应较低外，其他传感器对鱼糜凝胶挥发性物质响应值具有明显的差异。其中响应信号较突出的传感器有W1W、W2W和W5S，这3个传感器分别对无机硫化物、有机硫化物和氮氧化合物敏感，这可能与鱼糜凝胶中巯基含量的减少和挥发性盐基氮物质的增加有关。试验结果显示添加虾壳粉后，鱼糜凝胶中芳香成分化合物、有机硫化物、氮氧化合物等的含量有增加的趋势，表明添加虾壳粉可以使鱼糜凝胶的气味更加浓郁丰富。

添加虾壳粉前后鱼糜凝胶电子鼻响应信号主成分分析图见图7。

由图7可知，第一主成分（PC1）的贡献率达到50.4%，第二主成分（PC2）的贡献率达到39.7%，总和为90.1%，包含原始数据的大部分信息，因此这两个主成分能够反映样品的主要挥发性物质信息，可以用来代替样品的信息。不同虾壳粉添加量下鱼糜凝胶的气味特点之间虽然相距较近，但是不存在重叠，且与对照组有显著差异，表明虾壳粉的添加对鱼糜凝胶的挥发性风味物质具有一定程度的影响。当虾壳粉添加量为0.50%～1.00%时气味差异较小，这与电子鼻结果相一致。

2.9" 不同虾壳粉添加量对鱼糜凝胶感官品质的影响

不同虾壳粉添加量下鱼糜凝胶制品感官评价结果见表4。

由表4可知，随着虾壳粉添加量的增加，鱼糜凝胶色泽评分呈现下降趋势，这主要是虾壳粉本身的红褐色导致的。但从总分可以看出，当虾壳粉添加量为0.25%～0.75%时仍在可接受范围内。随着虾壳粉添加量的增加，气味得分呈上升趋势。随着虾壳粉添加量增加，鱼糜凝胶的质地得分先增大后减小，当虾壳粉添加量为0.5%时评分最高，与持水性、质构特性及凝胶强度的结果一致。综上，虽然虾壳粉的添加降低了鱼糜凝胶的色泽评分，但在低浓度时颜色在可接受范围内，提高了鱼糜凝胶的品质和风味。

3" 结论

在鱼糜中加入虾壳粉可以改善鱼糜凝胶的质构特性、凝胶强度、持水性、流变性、色度、气味特性、水分分布和感官评价，当虾壳粉添加量为0.5%时，能最大程度地提高鱼糜凝胶的持水性、凝胶强度，降低鱼糜凝胶中自由水的含量。由于虾壳粉本身的红褐色，添加虾壳粉的鱼糜凝胶白度值下降，但在最适添加量时，仍然可以接受。感官评价结果表明，当虾壳粉添加量为0.5%时，可接受度最高，可能是因为虾壳粉具有独特的气味，可以减弱鱼糜凝胶原本的鱼腥味。添加适量虾壳粉可以改善鱼糜凝胶的品质和风味，使鱼糜凝胶具有较好的感官品质。此外，电子鼻可以很好地区分鱼糜凝胶和虾壳粉-鱼糜复合凝胶。添加虾壳粉的复合凝胶相对于空白鱼糜凝胶在芳香成分化合物、有机硫化物、氮氧化合物等的含量有增加的趋势。因此，虾壳粉作为一种可回收材料，添加到鱼糜制品中，能够提高鱼糜制品的凝胶强度，改善其品质，具有很高的应用价值。

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