1、基金项目:“十 三 五”国 家 重 点 研 发 计 划 项 目(编 号:);大连市重点研发计划项目(编号:)作者简介:满昊,女,大连工业大学在读硕士研究生。通信作者:李冬梅(),女,大连工业大学教授级高级工程师,博士。:收稿日期:改回日期:犇 犗 犐:犼 狊 狆 犼 狓 文章编号 ()基于质构特性对复合虾糜凝胶性能的优化 满昊犕犃犖 犎 犪 狅刘富俊犔 犐 犝犉 狌 犼 狌 狀葛静慧犌 犈犑 犻 狀 犵 犺 狌 犻郭璇犌 犝 犗犡 狌 犪 狀李冬梅,犔 犐犇 狅 狀 犵 犿 犲 犻,(大连工业大学食品学院,辽宁 大连 ;辽渔集团有限公司,辽宁 大连 ;辽渔集团远洋食品公司,辽宁 大连 ;大连工
2、业大学海洋食品精深加工关键技术省部共建协同创新中心,辽宁 大连 )(犛 犮 犺 狅 狅 犾 狅 犳犉 狅 狅 犱犛 犮 犻 犲 狀 犮 犲犪 狀 犱犜 犲 犮 犺 狀 狅 犾 狅 犵 狔犇 犪 犾 犻 犪 狀犘 狅 犾 狔 狋 犲 犮 犺 狀 犻 犮犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 狔,犇 犪 犾 犻 犪 狀,犔 犻 犪 狅 狀 犻 狀 犵 ,犆 犺 犻 狀 犪;犔 犻 犪 狅 狔 狌犌 狉 狅 狌 狆犆 狅,犔 狋 犱,犇 犪 犾 犻 犪 狀,犔 犻 犪 狅 狀 犻 狀 犵 ,犆 犺 犻 狀 犪;犔 犻 犪 狅犢 狌犌 狉 狅 狌 狆犗 犮 犲 犪 狀犉 狅 狅 犱犆 狅 犿 狆 犪 狀
3、狔,犇 犪 犾 犻 犪 狀,犔 犻 犪 狅 狀 犻 狀 犵 ,犆 犺 犻 狀 犪;犆 狅 犾 犾 犪 犫 狅 狉 犪 狋 犻 狏 犲犐 狀 狀 狅 狏 犪 狋 犻 狅 狀犆 犲 狀 狋 犲 狉狅 犳犛 犲 犪 犳 狅 狅 犱犇 犲 犲 狆犘 狉 狅 犮 犲 狊 狊 犻 狀 犵,犇 犪 犾 犻 犪 狀犘 狅 犾 狔 狋 犲 犮 犺 狀 犻 犮犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 狔,犇 犪 犾 犻 犪 狀,犔 犻 犪 狅 狀 犻 狀 犵 ,犆 犺 犻 狀 犪)摘要:目的:促进南极磷虾的精深加工,丰富虾糜制品的种类。方法:以南极磷虾肉与南美白对虾肉为主要原料,添加蜡质玉米乙酰化双淀粉己二酸酯、蛋清粉
4、、大豆分离蛋白、谷氨酰胺转氨酶等辅料,通过单因素试验以及响应面试验,得出虾丸的最佳制作配比。结果:虾丸的最佳制作配比:蜡 质 玉 米 乙 酰 化 双 淀 粉 己 二 酸 酯 添 加 量 为,蛋清粉添加量为,大豆分离蛋白添加量为,谷氨酰胺转氨酶添加量为,魔芋胶添加量为。结论:采用二段式加热的方式制作复合虾糜凝胶,通过添加外源添加剂,在改良复合虾糜凝胶质构特性的同时可以保证营养价值。关键词:质构特性;南极磷虾;南美白对虾;凝胶性能犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋:犗 犫 犼 犲 犮 狋 犻 狏 犲:犕 犲 狋 犺 狅 犱 狊:,犚 犲 狊 狌 犾 狋 狊:,犆 狅 狀 犮 犾 狌 狊 犻 狅 狀:,
5、犓 犲 狔 狑 狅 狉 犱 狊:;南极磷虾资源丰富,年捕捞量可达亿,是南大洋最大且不断增长的渔业目标。南极磷虾营养价值高,富含优质蛋白以及磷脂 和等狀 不饱和脂肪酸。此外还含有虾青素、甲壳素、矿物元素等多种营养元素。但由于南极磷虾的自溶酶含量较高,且其肌原纤维含量只占冻藏后蛋白质的 左右,导致南极磷虾凝胶性能差,难以单独制备为凝胶类产品。常见的南极磷虾类制品主要以南极磷虾与凝胶性能较好的鱼虾类复配的形式呈现。田利利等将阿拉斯加鳕鱼糜与南极磷虾以的比例进行复配,获得了凝胶性较强的虾糜鱼糜凝胶。许刚等利用鳙鱼和白姑鱼改善南极磷虾糜的凝胶品质,并测定了其挥发性风味物质。课题组前期研究发现,南极磷虾与
6、南美白对虾复配可获得凝胶性能较好的制品,将在此基础上进一步研究外源添加物对复合虾糜凝胶性能的影响。虾糜凝胶的品质通常通过添加盐、多糖、蛋白粉、魔芋胶 等外源添加剂来改善。等研究发现磷酸化修饰结合低剂量氯化钾能够协同改善虾肉肌原纤维蛋白的功能性质,如增强了虾肉肌原纤维蛋白的电负性 和 溶 解 性,提 高 了 凝 胶 强 度、保 水 性 及 弹 性。等 研究了种多糖(壳聚糖、魔芋葡甘聚糖、羧甲基纤 第 卷第期 总第 期 年月维素钠、糯玉米淀粉、卡拉胶和卡拉胶)对南极磷虾脯质构特性的影响,结果表明卡拉胶的改善效果较好。刘莹等 研 究 了 大 豆 分 离 蛋 白(,)、分离乳清蛋白和蛋清粉(,)对虾糜
7、凝胶特性的影响,结果表明适量添加能提高南极磷虾混合虾糜的凝胶特性和整体接受度。但目前关于外源添加剂改善南极磷虾凝胶特性的研究较少,鱼糜制品的成功开发为南极磷虾虾糜产品的研制提供了借鉴。等 利用红薯淀粉改善罗非鱼金鲳鱼复合鱼糜凝胶的质地和微观 结 构。等 试 验表 明 添 加的显著改善了鲅鱼鱼糜凝胶强度和持水能力,提高了 凝 胶 的 致 密 度。等 将 的 魔 芋 胶(,)添加至红鲂鱼鱼糜中,结果表明 具有较强的低温保护作用与抗氧化活性,提高鱼糜凝胶强度的同时降低了其硫代巴比妥酸值。目前,市面上出现的虾糜产品多以鱼虾等的下脚料为原料制作,缺乏营养丰富且虾糜含量高的产品,尤其以南极磷虾为原料制作的
8、虾糜制品尚未得到充分开发。研究拟以南极磷虾肉与南美白对虾肉为原料,采用二段式加热的方式制作复合虾糜凝胶,通过添加外源添加剂,在改良复合虾糜凝胶质构特性的同时保证其营养价值。材料与方法材料与试剂南极磷虾肉:大连辽渔远洋食品有限公司;南美白对虾原浆虾仁:大连美极鲜虾食品有限公司;食盐:大连新春多品种盐有限公司;蜡质玉米乙酰化双淀粉己二酸酯(,):中粮生物科技股份有限公司;、复合磷酸盐、:河南万 邦实 业 有 限公司;谷氨酰胺转氨酶(,):江苏一鸣生物股份有限公司;葱姜蒜粉:仲景食品股份有限公司;大豆油:嘉里粮油(营口)有限公司;戊二醛、乙醇:分析级,北京宝希迪科技有限公司。仪器与设备绞肉机:型,三
9、的电器制造有限公司;数显恒温水浴锅:型,常州智博瑞仪器制造有限公司;质构仪:型,英国 公司;离心机:型,湖南湘仪实验仪器开发有限公司;冷冻干燥机:型,丹麦 公司;扫描 电 镜 仪:型,日 本 东 京 电 子 株 式会社。试验方法虾糜凝胶制备工艺冷冻南美白对虾仁和冷冻南极磷虾肉解冻空斩盐斩调味斩凝胶熟化冷却成品操作要点()预处理:将冷冻南美白对虾虾仁与南极磷虾肉分别在下解冻 后,剔除杂物,备用。()斩拌:将解冻后的南美白对虾虾仁与南极磷虾肉按照质量比混合斩拌 ,两种虾肉混匀并斩拌至虾糜无颗粒状;加入食盐和复合磷酸盐进行盐斩,斩拌至虾糜完全分散,释放盐溶蛋白、原料黏稠、有光泽;最后加入调味 品 及
10、 不 同 外 源 添 加 物(、)进行调味斩。总斩拌时间至少为 ,其间连续加入冰屑,全程控制温度低于 的同时调节复合虾糜的水分含量,以所有物料充分混合均匀为标准。()凝胶熟化:将复合虾糜置于 管(圆柱状,内径,高)中,排气密封,采用两段式加热方法。根据刘莹等 的方法结合前期预试验结果,加热条件设定为:水浴加热,对复合虾糜中添加的 进行活化,再 水浴加热 。()冷却:在冰水中冷却 后,于下冷藏过夜,备用。单因素试验设计按照中的样品制备,基本配比:以 复合虾肉的质量为基准,添加食盐、复合磷酸盐、葱姜蒜粉、。在基本配方的基础 上 结 合 预 试 验 结 果,分 别 考 察 添 加 量(,)、添 加
11、量(,)、添加量(,)、添加量(,)和添加量(,)对虾糜凝胶质构特性的影响。响应面优化试验设计依据 设计结合单因素试验结果,选取 添加量、加入量、添加量和 添加量个因素,响应值为物性指标,优化虾糜凝胶质构特性。质地剖面分析()测定根据文献 ,修改如下:测前、中、后速度分别为,应变为,触发 力 ,将 样 品 切 成 直 径 和 高 度 分 别 为,的圆柱体并进行 测定,测定其硬度、弹性、咀嚼度,每组样品测定个平行。物性综合指标的设置参照文献 。在质构测定中选取与虾糜凝胶品质密切相关的硬度、弹性和咀嚼度为关键性物性指标。按式()计算虾丸的物性综合指标值。,满昊等:基于质构特性对复合虾糜凝胶性能的优
12、化犞 犎犎 犛犛 犆犆,()式中:犞 物性综合指标值;犎 硬度,;犎 最高硬度,;犛 弹性;犛 最高弹性;犆 咀嚼度;犆 最高咀嚼度。复 合虾 糜凝胶 蒸 煮 损 失 率 的 测 定根 据 文 献 ,修改如下:按照优化后的质 量 组 成(,)制备复合虾糜凝胶的样品作为优化组,未加种外源添加物的复合凝胶作为空白对照,称量两组样品蒸煮前后质量,每组测定个平行。按式()计算蒸煮损失率。犚 犕犕犕 ,()式中:犚 蒸煮损失率,;犕 凝胶样品蒸煮前的原始重量,;犕 凝胶样品蒸煮后的重量,。复合虾糜凝胶持水率的测定根据文献 ,修改如下:将按照优化后的质量组成制备复合虾糜凝胶,选取约厚的样品并称取其质量(犠
13、),包裹滤纸后离心称重(犠)。每组样品个平行,并以未加种外源添加物的复合凝胶作为空白对照。按式()计算持水率。犆 犠犠犠(),()式中:犆 持水率,;犠 凝胶离心前的原始质量,;犠 离心后凝胶的重量,。复合虾糜凝胶强度的测定根据文献 ,修改如下:将优化后的质量组成以及未加种外源添加物的复合凝胶样品均切为直径和高度分别为,的圆柱形,于室温下平衡。每组样品个平行。测前、中、后速度分别为,穿透比为,触发力为 。复合虾糜凝胶微观结构的测定参考文献 ,修改如下:将优化后的质量组成以及未加种外源添加物的复合凝胶样品切成的块状,置于戊二醛中并在固定,用磷酸盐缓冲液漂洗次后,再用乙醇梯度脱水 。冷冻干燥,喷金
14、后,分别观察放大 倍和 倍后扫描显微镜下的微观结构。数据处理试验数 据 均 重 复次 以 上,结 果 取 平 均 值。利 用 软件和 软件进行响应面试验设计、数据分析以及图像制作。结果与讨论单因素试验 添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响 在食品工业中作为增稠剂和黏合剂,起到填充肌肉蛋白质凝胶基质间隙的作用,影响水结合和质地特性,是肉糜制品的良好填充剂,已被批准用于许多标准化和非标准肉制品加工中。如图所示,添加量对凝胶的硬度和咀嚼度均有显著影响(犘),但对凝胶弹性无显 著 影 响(犘)。添 加 量 为 时,由于加热使得淀粉颗粒吸水膨胀,填充到肉蛋白网络结构中,使得凝胶的硬度、弹性和咀嚼度均先上升
15、后降低,并 在 添 加 量 为时 达 到 最 大 值。当 添加量为时,虾丸的硬度、弹性和咀嚼度下降,可能是因为过量的 会减弱虾糜蛋白的交联程度,进 而 影 响 虾 糜 凝 胶 网 络 的形 成。因 此,的 是复合虾糜凝胶的最佳添加量。同一指标之间的小写字母不同表示该指标数值存在显著性差异(犘)图 添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响 添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响的营养价值高,稳定性强,是蛋清液的理想替代品。此外,它凭借着凝胶性和乳化性等,可有效改善鱼糜凝胶制品的质构特性。如图所示,随着添加量的增加,凝胶的硬度和咀嚼度均呈先上升后降低的趋势(犘),凝胶的硬度和咀嚼度在添加量为时取得最大值,而
16、对其弹性无显著影响(犘)。当添加量时,凝胶的质构性能均无显著变化(犘)。因此,的是复合虾糜凝胶的最佳添开发应用 总第 期 年月同一指标之间的小写字母不同表示该指标数值存在显著性差异(犘)图添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响 加量。此结果与张一鸣等 的一致。添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响 是一种蛋白质含量高于 的非肉类蛋白,并且由于其高蛋白含量,中性味道和优异的乳化性能而被广泛用于肉制品制作中,同时,分散体可能表现出很高的黏度,这有利于凝胶的形成。如图所示,随着 添加量的增加,凝 胶 的 咀 嚼 度 呈 先 升 高 后 降 低 的 趋 势(犘),而凝胶的硬度和弹性无显著变化(犘)。当 添加量
17、为时,虾糜凝胶的硬度和咀嚼度逐渐增大,可能是在水的作用下,肌原纤维蛋白与 中的极性基团键合,通过延长肌原纤维蛋白的链长使得凝胶网络更为致密。当 添加量为 时,虾糜凝胶的咀嚼度降低,可能是由于分子之间键合作用降低,直接以填充物的形式存在于凝胶结构中,使得其质构特性发生了变化。因此,的 是复合虾糜凝胶的最佳添加量。添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响 可 以催化谷氨酰胺残基()的羟胺基团和赖氨酸残同一指标之间的小写字母不同表示该指标数值存在显著性差异(犘)图 添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响 基()的氨基的酰基转移,通过分子交联改善蛋白质凝胶化。如图所示,不同添加量的 对复合虾糜凝胶硬度和咀嚼度有
18、显著性影响(犘),而对虾糜凝胶的弹 性 无 显 著 性 影 响(犘 )。添 加 量 为时,复合虾糜凝胶的质构数值均先增加后降低,并在时达到最大值。因此,的 是复合虾糜凝胶的最佳添加量。此结果与于楠楠等 的一致。同一指标之间的小写字母不同表示该指标数值存在显著性差异(犘)图 添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响 添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响 以次级键相结合的方式与其他胶凝剂共同作用,改善蛋白凝胶结构。如图所示,的添加显著改变了凝胶样品的硬度和咀嚼度(犘),且均呈先上升后下降的趋势,而对其弹性影响不显著(犘)。当添加量达到时,硬度和咀嚼度达到最大值,可能是的亲水基与水分子作用,并与蛋白分子以氢
19、键 结合的方式形成致密的三维网络结构。因此,同一指标之间的小写字母不同表示该指标数值存在显著性差异(犘)图 添加量对复合虾糜凝胶质构特性的影响 ,满昊等:基于质构特性对复合虾糜凝胶性能的优化的 是复合虾糜凝胶的最佳添加量。响应面法优化试验中心组合试验结果以物性综合指标为响应值,响应面试 验 因 素 及 水 平 设 置 见 表,分 析 试 验 结 果 见表。响应面试验显著性检验对试验结果进行多元回归分析,得到回归方程:犢 犃 犅 犆 犇 犃 犅 犃 犆 犃犇 犅 犆 犅 犇 犆 犇 犃 犅 犆 犇。()式()中、相互作用系数最大,说明 和 添加量对试验结果的影响更显著。由表可知,所得模型极显著(
20、犘 ),失拟项表响应面试验因素及水平表 水平 添加量 添加量添加量 添加量不显著(犘 ),该模型高度拟合且可信度高,可利用其改良复合虾糜凝胶。各因素对复合虾糜凝胶综合指标的交互作用试验表明,、差异极显著,、差异显著,因 此 选 择 对 和 的 交 互 作 用 进 行 分 析。表 试验设计结果 试验号硬度弹性咀嚼度综合指标 开发应用 总第 期 年月表回归模型的方差分析 方差来源平方和自由度均方犉值犘值显著性模型 残差 失拟项 纯误差 总和 表示差异显著(犘);表示差异极显著(犘 )。和添加量的交互作用对复合虾糜凝胶综合指标的响应曲面图和等高线图见图。交互作用的响应曲面图呈陡峭弧状,等高线图趋向于
21、椭圆形,凝胶的综合指标值随着 和添加量的增加呈先增大后降低的趋势。当 添加量为,添加量为 时,虾糜凝胶的综合指标值最高。如图所示,和 添加量的交互作用产生的 模型图呈一个陡峭弧面,等高线图趋向于椭圆形,表明 和 添加量的交互作用对复合虾糜凝胶的综合指标值影响很大。这可能是因为加热时绝大多数蛋白质与蛋白质通过二硫键或疏水相互作用与肌球蛋白分子头部发生键合,从而形成致密的凝胶网络结构。因此,当 添加量为,添加量为 时复合虾糜凝胶具有最好的质构特性,综合指标值最高。验证实验以物性综合指标值为响应值,得到的复合虾糜凝胶的最佳优化配比为:添加量,图 添加量与添加量交互影响物性综合指标的响应面图和等高线图
22、 ,满昊等:基于质构特性对复合虾糜凝胶性能的优化图 添加量与 添加量交互影响综合指标的响应面图和等高线图 添 加 量 ,添 加 量 ,添 加 量,结合实际生产以及通过回归模型验证:选取 添加量,添加量,添加量,添加量,进行次平行验证试验,测得结果中硬度平均值为 ,弹性平均值为,咀嚼度平均值为 ,综 合 指 标 为 。与 预 测 结 果(硬 度 ,弹性,咀嚼度 ,综合指标)接近,说明该模型较为准确。复合虾糜凝胶保水性和凝胶强度分析如图所示,与空白组相比,优化组的持水率升高了 ,蒸煮损失率降低了 (犘)。同时,添加种外源添加物的虾糜凝胶强度显著高于空白组(犘),与持水率的结果一致。等 证实的 和
23、的 结合增强了栉孔扇贝肌肉的凝胶性能。同一指标之间的小写字母不同表示添加外源添加物该指标数值存在显著性差异(犘)图外源添加物对复合虾糜凝胶蒸煮损失率、持水率和凝胶强度的影响 ,等 证明了持水率与凝胶强度有关。此外,等 认为持水率与蒸煮损失率呈负相关。种外源添加物同时加入对复合虾糜的凝胶性能有明显的增效作用。一般来说,凝胶网络结构较差导致失水较大,而凝胶网络结构越紧密则持水率越大。因此,外源添加物对复合虾糜持水率的影响与凝胶网络结构中水分分布的变化有一定关系。复合虾糜凝胶的微观结构图如图所示,空白组放大 倍与 倍扫描电镜下观察的微观结构明显比优化组不规则,不致密;相比空白组,优化组网络结构的孔隙
24、分布更为均一连续且平整。外源添加物的加入使凝胶具有相对光滑且连续的微观结构。、和 在加热过程中吸收周围的水分子,填充在复合虾糜凝胶网络中,从而改善了虾糜凝胶的凝胶特性。通过促进蛋白质分子中非二硫共价键的形成,形成相对致密的微观结构,促进复合虾糜肌原纤维蛋白的结合。图复合虾糜凝胶的微观结构图 开发应用 总第 期 年月结论通过单因素试验及响应面优化试验,对复合虾糜凝胶性能进行优化,建立了二次回归方程模型,模型较好地反映了蜡质玉米乙酰化双淀粉己二酸酯、大豆分离蛋白、蛋清粉和谷氨酰胺转氨酶与硬度、弹性及咀嚼度的关系。最终得到虾丸的最佳配方:以 复合虾糜的质量为基准,添加食盐、复合磷酸盐、蜡质玉米乙酰化
25、双淀粉己二酸酯、蛋清粉、大豆分离蛋白、谷氨酰胺转氨酶、魔芋胶。经优化后的复合虾糜凝胶具有较高的持水率、凝胶强度且蒸煮损失率较低,结构均匀且致密,凝胶性能好。该产品解决了虾丸热加工后口感粗糙,品质劣化,不易被消费者接受等问题,且制作方法简便,改良了虾糜的凝胶性能,具有一定的开发价值。后续还需对外源添加物的相互作用机制进行深入探索,并在此基础上开展营养健康型虾丸的研发设计。参考文献?赵昕源?欧阳杰?马田田?等?南极磷虾体内主要营养活性物质在热处理过程中的流向?水产学报?(?)?(?)?(?)?刘小芳?刘建志?唐一新?等?南极磷虾油改善虾青素生物利用度的研究?中国食品学报?(?)?(?)?(?)?田
26、利利?薛长湖?尹利昂?等?复合南极磷虾糜中鱼糜配比量及外源添加剂对其凝胶特性的影响?食品工业科技?(?)?(?)?许刚?丁浩宸?张燕平?等?畜禽肉和鱼肉对南极磷虾凝胶制品挥发性风 味 成 分 的 影 响?食 品 与 发 酵 工 业?(?)?(?)?(?)?(?)?(?)?(?)?刘莹?姜鹏飞?傅宝尚?等?不同蛋白粉对南极磷虾混合虾糜凝胶特性的影响?食品工业科技?(?)?(?)?孙乐常?周典颖?杜瀚?等?魔芋胶对南美白对虾肌原纤维蛋白凝胶特性的影响?食品科学?(?)?(?)?(?)?(?)?(?)?(?)?侯宇?蛋干生产工艺优化研究?长春?吉林大学?(?)?,满昊等:基于质构特性对复合虾糜凝胶性
27、能的优化?(?)?(?)?(?)?(?)?(?)?张一鸣?李思仪?沈晓溪?等?外源添加物对鲢鱼鳕鱼复合鱼糜凝胶性能的影响?食品工业科技?(?)?(?)?(?)?陈瑜?张小军?丁国芳?等?外源添加物对日本黄姑鱼鱼糜制品凝胶特性的影响?食品科技?(?)?(?)?于楠楠?王卫东?陈学红?等?酶对高温杀菌鱼糜凝胶特性影响?食品工业?(?)?(?)?(?)?(?)?(?)?(上接第 页)?陈鹏枭?刘磊?陈楠?等?不同干燥预处理下储藏条件对花生品质变化影响研究?花生学报?(?)?(?)?秦朗?含?的花生蛋白酸奶稳定性的研究?武汉?武汉轻工大学?(?)?史云凤?张彤?陈沁?花生过敏原?蛋白的原核表达及致敏性分析?食品科学?(?)?(?)?朱广成?覃思?聂乾忠?栀子果提取物对酸奶发酵特性和功能特性的影响?食品与机械?(?)?(?)?魏秋红?赵美琳?芹菜花生酸奶的研制?中国酿造?(?)?(?)?开发应用 总第 期 年月