KCl复配5’-肌苷酸二钠替代钠盐对鱼糜凝胶特性的影响

谢航涛 杨玥 罗永康 洪惠

摘 要：为研制低盐鱼糜，探究食盐替代物KCl和5-肌苷酸二钠（inosine 5-monophosphate disodium salt，IMP）对鱼糜凝胶品质的影响，以鲢鱼鱼糜为研究对象，设计3 组实验，A组添加2.0% NaCl，B组添加0.8% KCl和1.2% NaCl，C组添加0.7% KCl、0.1% IMP和1.2% NaCl，通过测定鱼糜凝胶的白度、持水性、强度、质构、水分分布与组成以及微观结构变化，探究NaCl的最佳替代方案。结果表明：相比于A组，B组鱼糜凝胶白度、持水性、强度变低，硬度、胶着性、咀嚼性、内聚性显著降低，弹性无显著变化，不易流动水含量减小、自由水含量升高，凝胶网络空间结构形成不完全;C组鱼糜凝胶除咀嚼性显著下降外，其余指标未发生显著劣变，说明KCl和IMP复配是一种理想的NaCl替代方案。

关键词：鱼糜制品;凝胶品质;氯化钾;5-肌苷酸二钠;钠盐替代;质构

Effects of Substitution of KCl Combined with Inosine-5 Monophosphate Disodium Salt for Sodium Salt on

Gel Properties of Surimi

XIE Hangtao， YANG Yue， LUO Yongkang， HONG Hui*

（College of Food Science and Nutritional Engineering， China Agricultural University， Beijing 100083， China）

Abstract： In order to develop low-salt surimi， this study investigated the effect of the substitution of KCl and inosine 5-monophosphate disodium salt （IMP） for sodium salt on the gel properties of surimi from silver carp. Three experimental groups were set up， namely， group A， added with 2% NaCl; group B， added with 0.8% KCl and 1.2% NaCl; and group C， added with 0.7% KCl， 0.1% IMP and 1.2% NaCl. To find out the optimal scheme of NaCl replacement， the whiteness， water-holding capacity， gel strength， texture profile analysis （TPA） parameters， water distribution and composition， and microstructure of surimi gels were tested. The results showed that compared to group B， whiteness， water-holding capacity and gel strength in group A decreased， hardness， adhesiveness， chewiness and cohesiveness decreased significantly， while elasticity did not change obviously; the proportion of immobile water decreased and the proportion of free water increased; the spatial structure of the gel network formed was incomplete. For group C， despite a significant decrease in chewiness， none of the other indicators significantly deteriorated， which indicates that KCl combined with IMP is an ideal substitute for NaCl.

Keywords： surimi product; gel properties; KCl; inosine 5-monophosphate disodium salt; sodium salt substitution; texture

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210813-201

中圖分类号：TS254.4                                      文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2022）01-0014-06

引文格式：

谢航涛， 杨玥， 罗永康， 等. KCl复配5-肌苷酸二钠替代钠盐对鱼糜凝胶特性的影响[J]. 肉类研究， 2022， 36（1）： 14-19. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210813-201.    http：//www.rlyj.net.cn

XIE Hangtao， YANG Yue， LUO Yongkang， et al. Effects of substitution of KCl combined with inosine-5 monophosphate disodium salt for sodium salt on gel properties of surimi[J]. Meat Research， 2022， 36（1）： 14-19. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210813-201.    http：//www.rlyj.net.cn

鱼糜制品因具有独特的质构和营养价值，深受广大消费者喜爱，生产鱼糜制品可将低值鱼高值化，鱼糜是生产各种鱼糜制品的中间原料[1]，是由去骨鱼肉经洗涤、斩拌、调味、成型、加热等系列工艺后制得的肌原纤维蛋白浓缩物。鲢鱼是广泛应用的淡水鱼种，由于具有产量高、价格便宜、营养丰富等优点，现已成为鱼糜加工行业普遍使用的原料[2]。

食盐是鱼糜加工过程中不可缺少的调味料，它可以促使盐溶性蛋白质溶出并形成溶胶，加热后赋予鱼糜制品弹性[3]。但在鱼糜生产中食盐添加量可达2%～3%，过量的钠盐摄入易对健康造成危害[4]，因此低钠盐鱼糜制品已逐渐成为研究热点。

目前，生产低钠盐鱼糜的基本策略是使用其他氯化物（KCl、CaCl2、MgCl2等）、香料和防腐剂替代全部或部分NaCl，其中使用KCl替代部分NaCl的方法在商業应用中最为常见。在食品中用KCl替代部分NaCl后，食品风味和理化性质可很好地保持[5]，但过高的KCl替代比例会影响食品的风味和质构，严重时还会产生涩味[6]。同样，使用其他替代方案生产的低钠盐鱼糜品质也均存在各种不足。Tahergorabi等[7-8]研究发现，用KCl、L-赖氨酸衍生物和硬脂酸钙复配物替代NaCl，所得鱼糜凝胶的质地和颜色相较于普通鱼糜略差，但仍处于消费者可接受范围内。因此找到合适的钠盐替代物及替代比例，在降低钠盐含量的同时保证鱼糜制品的品质是生产低钠盐鱼糜的关键所在。

呈味核苷酸是一种新型食品添加剂，在食品中添加呈味核苷酸不仅能够增加鲜味，而且能够增强食品固有风味[9]，如今呈味核苷酸已在食品加工中得到广泛

应用[10]。5-肌苷酸是呈味核苷酸中的主要成分，其钠盐5-肌苷酸二钠（inosine 5-monophosphate disodium salt，IMP）具有呈味作用稳定持久、容易分离提取的特点，当在谷氨酸钠中加入5%～12% IMP时，将得到比谷氨酸钠高约8 倍的鲜味[11]。

本研究使用KCl和IMP替代部分NaCl，探究食盐替代物对鱼糜品质特性的影响，在不影响鱼糜凝胶性能的前提下降低食盐添加量，为开发健康、美味的鱼糜制品提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲢鱼（体长54～56 cm，体质量1 900～2 100 g）购于北京健翔桥农贸市场，冰盒保鲜运输至实验室。

谷朊粉（食品级）、复合磷酸盐（食品级） 河南蜜丹儿商贸有限公司;谷氨酰胺转氨酶（transglutaminase，TG，食品级） 泰兴市东圣生物科技有限公司;KCl（食品级）、IMP（食品级） 优宝嘉食品旗舰店;三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA，分析纯） 上海麦克林生化科技有限公司;二丁基羟基甲苯（butylated hydroxytoluene，BHT，分析纯） 天津津科精细化工研究所;硫代巴比妥酸（thiobarbiturate，TBA，纯度98%） 美国Sigma公司;无水乙醇（纯度99%） 北京化工厂。

1.2 仪器与设备

SY21-NI4C恒温水浴锅 北京长风仪器仪表有限公司;AY220分析天平 日本岛津公司;BCD-251WBCY冰箱 青岛海尔股份有限公司;Model TGL-16A台式高速冷冻离心机 长沙平凡仪器仪表有限公司;JYS-A950绞肉机 九阳股份有限公司;TA-XT2i质构仪 英国Stable Micro Systems公司;NR-110色度仪 深圳市三恩驰科技有限公司;S-4800场发射扫描电子显微镜 日本日立公司;PQ001低场核磁分析仪 上海纽迈电子有限公司;FP3010食品加工机 德龙博朗家电有限公司。

1.3 方法

1.3.1 鱼糜凝胶的制备

鱼糜凝胶制备工艺流程：冰鲜鲢鱼→预处理（去头、鳞、皮、内脏和骨）→冰水冲洗→剖片→漂洗（在10 ℃清水中漂洗2 次，每次5 min）→去除红肉→斩拌2 min（添加配料：8%白砂糖、0.25%复合磷酸盐、2%咸蛋清）→加入0.05% TG、4%谷朊粉→分别加入添加剂（共3 组，A组：2.0% NaCl;B组：0.8% KCl+1.2% NaCl;C组：0.7% KCl+0.1% IMP+1.2% NaCl）→擂溃10 min→离心（3 500 r/min、5 min、4 ℃），去除气泡和上清液→45 ℃加热20 min→90 ℃加热30 min→冰水冷却→4 ℃保存。

1.3.2 鱼糜凝胶白度测定

参照Marchetti等[12]的方法并做适当修改。将鱼糜凝胶切成直径10 mm、高10 mm的圆柱体，用色差仪测定凝胶样品的亮度值（L*）、红绿值（a*）、黄蓝值（b*），白度按式（1）计算。

（1）

1.3.3 鱼糜凝胶持水性测定

将鱼糜凝胶切成厚约5 mm、质量约3.0 g的薄片，质量记为m1（g），用3 层滤纸包裹后置于50 mL离心管中，4 ℃、7 500 r/min离心15 min，离心后样品质量记为m2（g），持水性按式（2）计算[13]。

（2）

1.3.4 鱼糜凝胶强度测定

将鱼糜凝胶切成直径10 mm、高10 mm的圆柱体，于质构分析仪上测定凝胶性质，质构分析仪参数为：探针型号TA50、测试速率0.50 mm/s、压缩形变50%、触发力7.0 g，破断强度和凹陷深度由质构仪直接测定[14]，凝胶强度按式（3）[15]计算。

（3）

1.3.5 鱼糜凝胶质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）

参照Huang Jianlian等[16]的方法并做适当修改。样品的制备与凝胶强度测定相同，将质构仪调为TPA模式，参数为：探针型号TA3/100、测试速率1.00 mm/s、压缩形变40%、触发力5.0 g，循环2 次。软件自动分析得出弹性、内聚性、硬度、胶着性和咀嚼性[17]。

1.3.6 鱼糜凝胶水分分布与组成分析

参照Han Minyi等[18]的方法，使用低场核磁分析仪进行鱼糜水分分布分析。将样品切成边长为10 mm的立方体，装入塑料膜中，于核磁共振探针中测定。测定条件为：共振频率23.0 Hz、测量温度32 ℃、脉冲序列Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）、τ值120 μs、重复次数4 次。使用软件反演拟合分析，通过弛豫时间和峰值位置分析水分子分布与组成[19]。

1.3.7 扫描电子显微镜观察

将样品切成1 mm厚的小片，在4 ℃条件下于体积分数2.5%戊二醛中固定12 h，固定完全后，将凝胶用磷酸盐缓冲液洗涤3 次，然后于体积分数30%、50%、70%、80%、90%的梯度乙醇中依次脱水15 min，最后用无水乙醇洗涤2 次，每次10 min，洗涤后的样品置于真空干燥器中干燥过夜，干燥样品在离子溅射仪中溅射镀金，通过场发射扫描电子显微镜（加速电压15.0 kV）观察鱼糜凝胶的微观结构[20]。

1.4 数据处理

所有数据以平均值±标准差表示。采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，采用最小显著性差异法、Duncans法和独立样本t检验进行分析，显著性水平0.05;使用Origin 2018软件作图。

2 结果与分析

2.1 钠盐替代对鱼糜凝胶白度的影响

白度是评估鱼糜凝胶质量的重要指标[21]，白度的变化直接反映了鱼糜凝胶内部结构的变化[22]。由表1可知，与未替代组相比，部分NaCl经KCl替代后鱼糜凝胶的L*、a*和白度显著降低（P<0.05），b*没有显著变化。部分NaCl经KCl复配IMP替代后鱼糜凝胶的L*、b*和白度显著升高（P<0.05），a*没有显著变化。参考张彬[23]的研究，推测KCl的替代存在一定的最适范围，而IMP的加入可能改善了过量KCl导致的鱼糜色泽缺陷。

2.2 钠盐替代对鱼糜凝胶持水性的影响

小写字母不同，表示差异显著（P<0.05）。图2～3同。

单纯的食盐减少会破坏鱼糜凝胶油水相的平衡，导致鱼糜凝胶水相占比增大，保水性和防腐性下降[24]，而多种替代盐的复配使用能提高鱼糜凝胶的保水性。

由图1可知，与未替代组相比，部分NaCl经KCl替代后，鱼糜凝胶持水性显著下降（P<0.05），而经KCl复配IMP替代后凝胶持水性变化不显著，多种盐复配替代部分NaCl的保水效果优于单独使用KCl替代部分NaCl。研究表明，KCl与复合磷酸盐协同作用能很大程度激发肌肉肌球蛋白的ATPase酶活性，从而提高凝胶的保水效果[25]，推测KCl与IMP也具备相似协同作用。

2.3 钠盐替代对鱼糜凝胶破断强度和凝胶强度的影响

由图2可知，钠盐经替代后，鱼糜凝胶的破断强度和凝胶强度的变化趋势保持一致。部分NaCl经KCl替代后鱼糜破断强度和凝胶强度下降，可能是由于KCl激发内源蛋白酶的能力不及NaCl，使得鱼肉内的盐溶蛋白酶不能很好作用于胶凝反应，鱼糜肌球蛋白热转化温度升高，热稳定性降低[5];部分NaCl经KCl复配IMP替代后，鱼糜破断强度和凝胶强度没有显著变化，推测该替代方案激发内源蛋白酶的能力与NaCl相近。

2.4 钠盐替代对鱼糜凝胶质构的影响

由图3可知，2 个替代组对鱼糜质构中硬度、胶着性、咀嚼性的影响保持一致趋势，部分NaCl经KCl替代后鱼糜凝胶的硬度、胶着性、咀嚼性均下降，且差异显著（P<0.05），而经KCl复配IMP替代后鱼糜凝胶的硬度、胶着性、咀嚼性基本不变，内聚性显著上升（P<0.05），说明IMP和KCl的加入对鱼糜凝胶的内聚性产生了更好的影响。

2.5 钠盐替代对鱼糜凝胶水分分布与组成的影响

鱼糜凝胶的水分分布与组成直接影响鱼糜凝胶的质量，低场核磁共振是确定鱼糜凝胶水分分布与组成最直接、有效的方法[26]，鱼糜凝胶体系中氢质子的结合强度由横向弛豫时间T2表示，不同状态水分含量由每个峰与总峰面积的比值表示[27]。由图4可知，横向弛豫时间T2 0.01～10 000 ms含有3 个峰，T21（0～10 ms）表示与蛋白质等大分子牢固结合的水，属于结合水，T22（10～300 ms）表示凝胶三维网络结构中的水，属于不易流动水，T23（≥300 ms）表示凝胶三维网络结构外部的水，属于游离水或自由水[28]。不易流动水是鱼糜凝膠中的主要水分，这部分水随着蛋白质凝胶网络结构的变化而变化，是确定鱼糜凝胶持水能力的重要指标[29]。

由表2可知，钠盐替代不改变结合水的分布，但对不易流动水和自由水的影响较大。在KCl复配IMP替代组中不易流动水占比达到91.65%，而此时自由水的占比只有6.33%，与对照组相比具有显著差异（P<0.05），该变化与Stevenson等[30]的研究保持一致，更好的凝胶形成能力是通过自由水向不易流动水迁移形成的。

2.6 钠盐替代对鱼糜凝胶微观结构的影响

A. A组;B. B组;C. C组。

微观结构是反映鱼糜凝胶特性变化最直观的表征，通过场发射扫描电子显微镜可观察到鱼糜凝胶网络空间结构是否致密[31]。由图5可知，部分NaCl经KCl替代后，凝胶网络结构变得不致密，蛋白网络结构形成不完全，堆叠结构现象削弱，而经KCl复配IMP替代后，形成更大的凝胶基团，形成的网络结构更均匀致密，堆叠结构更为明显。该现象可能是由于单独添加KCl存在替代量的极限值，超出极限值会导致盐溶性蛋白溶出受阻，从而影响凝胶网络的形成[32]，而KCl和IMP复配后可促使盐溶性蛋白析出，形成更加完全的凝胶网络和大分子凝胶基团。

3 结 论

通过测定鱼糜凝胶的白度、持水性、强度、质构、水分分布与组成及微观结构变化，探究KCl和IMP替代钠盐对鱼糜凝胶品质的影响。结果表明：部分NaCl经KCl替代后，鱼糜凝胶白度、持水性、强度变低，硬度、胶着性、咀嚼性、内聚性显著降低，弹性无显著变化，不易流动水含量减小，自由水含量升高，凝胶网络空间结构形成不完全，说明部分NaCl经KCl替代后的鱼糜凝胶特性显著降低，其分子机理需要进一步探究;部分NaCl经KCl复配IMP替代后，鱼糜凝胶白度、持水性、强度显著增大，硬度、胶着性、咀嚼性、弹性无显著变化，咀嚼性显著下降，不易流动水向自由水的迁移趋势明显，从而促使凝胶网络结构的形成，说明KCl复配IMP替代方案对鲢鱼鱼糜凝胶特性影响不明显，是一种比较理想的钠盐替代方案。未来将探讨不同比例的KCl复配IMP替代NaCl对鱼糜凝胶特性的影响，进行鱼糜凝胶感官测试和贮藏稳定性研究，为开发健康、美味的鱼糜制品提供理论依据。

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