淀粉种类对草鱼鱼糜凝胶特性的影响

李 阳，武红伟

(1.福建商学院旅游与休闲管理学院，福建 福州 350012；2.福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002)

近年来，我国水产品加工行业呈现出快速发展之势，其已成为水产业的支柱产业[1]。其中鱼糜制品是最常见的水产加工形式之一，通常以优质的海水鱼为原料，经斩拌、调味、成型、加热等系列工艺制成，是一种具有良好弹性的肉类凝胶食品[2]。鱼糜制品的主要成分是鱼肉中的肌原纤维蛋白，其口感爽滑弹脆，具有高蛋白低脂肪、易烹调、易消化、耐储运等特点，深受消费者喜爱，并占据了广大的消费市场。我国作为世界上淡水鱼养殖、生产及消费大国，草鱼的养殖产量位居第一位，有着非常丰富的资源及发展空间[3]。然而淡水鱼水分含量高、肌肉持水性差、鱼糜凝胶能力较弱，更容易发生凝胶劣化，其品质与风味逊色于海水鱼鱼糜，这些因素严重制约了淡水鱼资源的高值化、产业化发展[4-5]。因此，创新并丰富淡水鱼鱼糜制品加工技术是目前我国水产行业可持续健康发展的有效途径。

淀粉是鱼糜制品加工业中广泛使用的生产辅料，拥有良好的持水性及冻融稳定性，通过糊化能形成特殊的空间网络结构，其作为填充剂和增稠剂使用可以增加鱼糜制品结构的致密性，增强蛋白保水性能，进而达到改善鱼糜制品品质、增加产量并降低成本的目的[6-14]。尤其以草鱼为代表的淡水鱼类，因鱼肉本身含水量高、肌肉保水性差、组织蛋白酶活性偏高等因素，鱼凝胶性能较差。添加淀粉等辅料能最大化地改善鱼糜的凝胶特性，并降低鱼糜制品的生产成本。

尽管淀粉在提高产品凝胶性能方面展示出了很大的优势，但淀粉的种类及其本身的功能性质的差异，如淀粉颗粒粒径、支链淀粉含量等，也很大程度上影响到鱼糜凝胶特性的改善。王丽丽等[15]研究了5种淀粉(小麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、交联淀粉和羟丙基淀粉)在不同添加量下对带鱼鱼糜品质的影响，发现木薯淀粉对带鱼鱼糜凝胶品质的改善效果最好；柳丽宁等[16]探究了糯玉米淀粉、马铃薯淀粉与变性淀粉对鱼糜品质的影响，发现马铃薯淀粉与变性淀粉可显著提高鱼糜的凝胶强度；Campo L等[17]研究发现，当添加11%淀粉时，阿拉斯加鳕鱼鱼糜的凝胶特性较好。

变性淀粉具有优良性能，可以通过自身糊化形成特殊的空间网络结构，为鱼糜凝胶中提供更好的黏着性和持水性[14]。目前，对比原淀粉和变性淀粉对淡水鱼糜凝胶特性影响的研究较少。本文以草鱼为主要原料，研究马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯和醋酸酯淀粉等5种淀粉对草鱼鱼糜凝胶特性的影响，为开发高品质淡水鱼鱼糜制品提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

草鱼(单体质量2.0～2.5 kg，体长35～40 cm)，购自永辉超市；复合磷酸盐、马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯、醋酸酯淀粉，由福州百洋海味食品有限公司提供；斩拌机，汉密尔顿海滩电器有限公司；制冰机，兄弟仪器有限公司；恒温水浴锅；TA-XT plus物性测定仪，英国Stable Micro System公司；旋转流变仪 physica MCR 301，奥地利安东帕公司。

1.2 方法

1.2.1 鱼糜制备

新鲜草鱼宰杀→清洗→预处理(去鱼鳞、鱼头、鱼尾、鱼内脏)→取净鱼肉→漂洗→0℃下预冷2 h→草鱼鱼糜空斩(加冰水)→盐斩拌(添加盐)→磷酸盐斩拌→加入其他辅料(淀粉等)→斩拌均匀→灌装→加热成型(95℃，25 min)→冷却→成品。其中空白、样品1、样品2、样品3、样品4、样品5各组制作工艺相同，区别是淀粉不同，依次为无添加淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯、醋酸酯淀粉。

1.2.2 鱼糜白度测定

室温条件下将草鱼鱼糜凝胶样品切成3 mm厚的薄片，采用WSC-S色差计测定鱼糜肠样品的颜色指标(L、a、b值)，其中L表示样品的明度，a表示样品的红绿值，b表示样品的黄蓝值，并通过公式(1)计算出样品的白度值(W)。

(1)

1.2.3 鱼糜持水性测定

将鱼肠切成5 mm厚的薄片，称其质量m1，快速冷冻后置于冰箱-18℃下冷冻保存24 h；取出解冻后用滤纸包裹，然后对其施加5 kg的质量并保持2 min，称压后样品的质量m2，失水率越高，表示鱼糜凝胶的持水性越差，按公式(2)计算失水率。

(2)

1.2.4 鱼糜流变学指标测定

将鱼糜样品置于校正好的旋转流变仪(MRC 301)的测试平台上，采用直径为50 mm的平板模具，平板间距为2.0 mm。在震动模式和线性粘弹区内进行角频率扫描和时间扫描。

角频率扫描：角频率扫描范围1～100 rad/s，应变1%，测定扫描过程中储能模量(G′)和耗能模量(G″)的变化。

时间扫描：在90℃下，应变1%，角频率6.25 rad/s，鱼糜样品在20 min内储能模量(G′)和耗能模量(G″)的变化。

1.2.5 鱼糜凝胶强度测定

将样品置于4℃下冷却24 h后取出，切成约30 mm的圆柱体，采用质构仪进行测定，选用 P/5(直径为5 mm的球形探头)，测试模式为压缩力模式，具体测试参数：触发点负载5 g；测前速度2 mm/s，测试速度为1 mm/s，测后速度3 mm/s，下压50%，测定破裂强度和凹陷深度，凝胶强度(g·mm)= 破断强度(g)× 凹陷深度(mm)。

1.2.6 鱼糜凝胶全质构分析

全质构分析(TPA)的实验参数：探头P/5S(直径为5 mm的球形探头)，触发力5 g，压缩距离10 mm，侧前速度2 mm/s，测试速度1 mm/s，侧后速度2 mm/s，将样品切成30 mm高的圆柱体，测试模式为 TPA，测定鱼糜凝胶样品的硬度、弹性、凝聚性、咀嚼性及黏着性。

1.3 数据处理

本实验设置3组平行，数据采用平均值±标准偏差表示，采用Origin 2019软件作图，采用IBM SPSS Statistics 26.0软件进行显著性分析及组间相关性分析，多组数据差异性分析采用ANOVA单因素方差分析及Duncan多重比较检验显著性(P<0.05)，不同的小写字母表示具有显著性差异。

2 结果与讨论

2.1 不同种类淀粉对草鱼鱼糜白度的影响

鱼糜制品的白度是影响消费者选择并购买的一个重要感官指标。通常，一个更均一、致密的凝胶网络结构具有更佳的光学特性。由表1可知，添加淀粉在一定程度上可降低草鱼鱼糜的白度值，但是不同种类的淀粉对草鱼鱼糜白度的影响程度不同。与玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰基二淀粉磷酸酯相比，马铃薯淀粉与醋酸酯淀粉更易保持草鱼鱼糜的白度。

表1 不同淀粉对草鱼鱼糜凝胶白度的影响

2.2 不同种类淀粉对草鱼鱼糜持水性的影响

鱼糜凝胶持水性的大小取决于鱼糜凝胶中蛋白质与水分子的结合紧密程度以及鱼糜凝胶网络结构的强弱，其是评价鱼糜制品品质的重要指标之一[18]。因此，鱼糜凝胶的持水性与凝胶强度也存在一定的联系，即鱼糜凝胶的网络结构越致密，凝胶强度越高，对水分的维持能力也就越强[19]。由图1可知，添加淀粉能显著降低草鱼鱼糜凝胶的失水率，与空白对照组相比，乙酰化二淀粉磷酸酯和醋酸酯淀粉可使鱼糜凝胶的失水率至少降低50%。淀粉颗粒在糊化过程中吸水溶胀，提高了鱼糜-淀粉体系的持水能力。

2.3 不同种类淀粉对草鱼鱼糜流变学特性的影响

由图2(a、b)可知鱼糜凝胶样品在90℃持续加热时，G′和G″随时间的增加，均呈现出显著的增加趋势，且200 s内G′增加速度显著高于G″，表明凝胶网络形成得非常迅速，依次为醋酸酯淀粉>乙酰化二淀粉磷酸酯>玉米淀粉>木薯淀粉>马铃薯淀粉>空白组；300～500 s后，G′和G″增速放缓至平稳，表明凝胶结构已发展完善。

频率扫描可得到凝胶(G′)与(G″)随震荡频率变化的关系，其是评估凝胶状态的重要指标[16]。由图2(c、d)可知，线性黏弹区内，所有样品的G′都始终高于G″，反映出草鱼鱼糜凝胶的弹性特征；此外G′和G″均随着角频率的增大而增加，表现出对角频率较大的依赖性。同时，储能模量大小依序为：醋酸酯淀粉>乙酰化二淀粉磷酸酯>木薯淀粉>玉米淀粉>马铃薯淀粉>空白组，体现出凝胶网络结构强度上的差异。G′与G″无交叉点，且复数黏度也随角频率的增加而降低，这表明鱼糜凝胶体系呈剪切细化的假塑性流体特性[20]。

2.4 不同种类淀粉对草鱼鱼糜凝胶质构特性的影响

硬度是模拟牙齿2次挤压鱼糜凝胶使其变形70%所需的力度大小；凝聚性是鱼糜凝胶被第一次压缩变形后抵抗第二次压缩变形的程度，这一指标通常受凝胶网络结构的影响，并反映出凝胶蛋白内部的结合程度；弹性是受挤压的鱼糜凝胶在无外力时的恢复性能；而咀嚼性是鱼糜凝胶硬度指标的补充参数。

不同种类淀粉对草鱼鱼糜凝胶质构特性的影响由图3所示。图3列出了包括凝胶强度、硬度、弹性、凝聚性、胶着性、咀嚼性等六项质构指标。其中，凝胶强度是凝胶硬度和弹性的综合体，是反应鱼糜制品品质的重要指标之一[21]。通常，凝胶强度的增加意味着鱼糜制品品质的改善。由图3(a)可知，添加淀粉能显著提高草鱼鱼糜凝胶强度(P<0.05)。淀粉在加热至糊化温度后，淀粉分子吸收大量水分，膨胀并填充至鱼糜凝胶的网络空间结构中，挤压鱼糜凝胶基质进而使其形成更致密的凝胶网络结构，提高鱼糜的凝胶强度[12]。由图3(b、c、f)可知，在相同添加量下，添加醋酸酯淀粉对草鱼鱼糜的硬度、胶着性和咀嚼性的作用明显强于其他淀粉。这可能是由于醋酸酯淀粉的凝胶形成能力较大，有力挤压鱼糜形成连续基质，改善了鱼糜的凝胶特性，由图3(d、e)可知不同淀粉对草鱼鱼糜的凝聚性和弹性影响没有很显著的差异。

2.5 草鱼鱼糜凝胶品质相关性分析

由表2可知，草鱼鱼糜凝胶强度、硬度、胶着性和咀嚼性呈现高度的正相关(P<0.01)，与冻融失水率呈负相关(P<0.05)。即鱼糜凝胶强度越高，其硬度、胶着性和咀嚼性也越高；而凝胶强度和硬度越高时，其冻融失水率则越小。

表2 草鱼鱼糜凝胶品质相关性分析

3 结论

添加淀粉在一定程度上可降低草鱼鱼糜的白度值，但是不同种类的淀粉(马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯、醋酸酯淀粉)对草鱼鱼糜白度的影响程度不同，其中马铃薯淀粉与醋酸酯淀粉更易保持草鱼鱼糜的白度。五种淀粉均能显著提高草鱼鱼糜的硬度、弹性、凝聚性、胶着性、咀嚼性、凝胶强度和持水性，其中醋酸酯淀粉的各项性能均明显优于其他淀粉，主要是由于醋酸酯淀粉的凝胶形成力较大，可明显改善和提高鱼糜制品的凝胶性能和持水性。草鱼鱼糜的凝胶强度、硬度、胶着性和咀嚼性呈现高度的正相关，凝胶强度和硬度与冻融失水率呈显著负相关，鱼糜凝胶强度越高，其硬度、胶着性和咀嚼性也越高，凝胶性能就越好；而凝胶强度和硬度越高时，其冻融失水率则越低，抗冻性就越好。