摘 要: 为获得耐高温杀菌的高品质海水鱼丸，本文以海水杂鱼糜为原料，确定制作海水鱼丸最佳工艺参数后，以白度、持水性、弹性、硬度、凝胶强度、热稳定性及微观结构为指标，研究添加卡拉胶、转谷氨酰胺酶( TG 酶) 或两者复配对高温杀菌后鱼丸品质保持的影响。结果发现: 以海水杂鱼糜质量为基数，淀粉添加 15% ，大豆蛋白添加 4% ，食盐添加 1% ，姜粉添加 1% ，料酒添加 3% ，水添加 40% ，葱末添加 3% 时海水鱼丸具有较好的感官品质。外源添加剂的加入可显著改善高温杀菌后海水鱼丸的弹性、凝胶强度、硬度及热稳定性( P < 0.05) ，但对白度改善效果不显著( P > 0.05) ，其中卡拉胶∶ TG 酶为3∶ 7时，海水鱼丸的持水性为 80.73% ± 0.78% ，硬度为( 470.96 ± 15.09) g，能够有效减少鱼糜凝胶网状结构的空间间隙，具有较好的热稳定性，与单独添加卡拉胶或 TG 酶相比，两者复配后能够有效改善高温杀菌后海水鱼丸的食用品质。
关键词: 海水杂鱼糜，鱼丸，卡拉胶，转谷氨酰胺酶，高温杀菌，品质保持
醇的含量低，容易消化[1]。其入口鲜香、口感弹嫩，深受消费者的喜爱，是一种发展前景良好的现代水产加工食品。鱼丸是我国常见的鱼糜制品之一，用于鱼丸生产的原料最初为狭鳕，其在海上直接加工成冷冻鱼糜，现在多为草鱼、墨鱼、鲢鱼等海洋捕捞的副产品[2]。
阙斐等[3]以草鱼鱼糜和内酯豆腐为原料，进行单因素和正交试验，以感官评分和凝胶强度为指标，研制出内酯豆腐鱼丸，结果表明，鱼丸制作的最优配方是糖 3% 、马铃薯淀粉 7% 、食盐 3% 、内酯豆腐 20% 、黑胡椒粉 0.8% 、鱼糜 50% 和水 10% 。陈跃文等[4]探究食盐添加量和盐擂时间对墨鱼鱼丸综合品质的影响，结果发现，食盐添加量为 3% 、盐擂时间 10 ～ 15 min 时，墨鱼鱼丸凝胶特性最好，保水性、白度值、质构特性及口感滋味也较优。目前，我国海水鱼类加工产量逐年递增，在加工过程中产生大量低值渔业副产物，将其制成杂鱼糜可有效提高经济价值。然而，目前对于以海水杂鱼糜为原料的鱼糜制品的品质研究还鲜有报道。
在生产过程中通常采用高温杀菌的方式来获得保质期较长的鱼丸产品。高温处理会影响水和蛋白质之间的相互作用，蛋白质因共价结合发生聚集，导致凝胶网状结构的空隙变大，纤维骨架细化，凝胶强度下降，鱼糜凝胶遭到严重破坏，从而降低鱼丸食用品质[5]。因此改善高温杀菌后鱼糜制品品质是保证产品质量的关键。在鱼丸加工过程中，通常加入可食用的外源添加剂以提高鱼丸品质，其中卡拉胶和转谷氨酰胺酶( TG 酶) 是重要的外源添加剂，加入鱼丸后能够保护凝胶结构或提高耐热性。卡拉胶是带负电荷的多糖，不仅自身能交联形成凝胶，还能与鱼糜蛋白相互作用形成鱼糜蛋白-亲水胶体凝胶，并与带负电荷的鱼糜蛋白的羧基形成鱼糜蛋白-卡拉胶凝胶，从而提高鱼糜的凝胶强度[6]。TG 酶是一种转移酶，它能够促使酰基发生转移反应，催化蛋白质中 L-赖氨酸的 ε-氨基和谷氨酸的 γ-羟酰氨基交联，从而促进肌球蛋白分子间的交联，提高鱼糜的凝胶强度[7]。Feng 等[8]研究中华绒螯蟹肉的添加量及 TG 酶对鲢鱼鱼糜凝胶特性的影响，结果发现，随着蟹肉比例的增加，蛋白质的断裂力和变形显著降低，而添加 TG 酶后会进一步改善其混合凝胶的性能。Eom 等[9]研究卡拉胶添加量对低盐阿拉斯加鳕鱼鱼糜品质影响，结果表明，含 1% 卡拉胶和 KCl 的鱼糜具有较好的凝胶强度，并且卡拉胶的加入能够进一步增加鱼糜凝胶的断裂力和凝胶强度。因此，通过添加外源添加剂可有效解决高温杀菌鱼丸的凝胶质构特性差及持水性弱等问题，从而可以改善高温杀菌鱼丸的食用品质。
本研究以海水杂鱼糜为原料，探究淀粉、大豆蛋白及食盐添加量对鱼丸持水性、凝胶强度、弹性和感官评价的影响，在单因素的基础上，以感官评价为指标，采用正交实验优化海水鱼丸的最佳配方。高温杀菌处理虽然能延长鱼丸产品的保质期，但也会带来鱼丸食用品质下降的不利影响。为改良高温杀菌后海水鱼丸的品质，本文以白度、持水性、弹性、硬度、凝胶强度为指标，结合海水鱼丸的热稳定性及微观形貌，研究添加卡拉胶、TG 酶或两者复配对高温处理后海水鱼丸品质的影响，为鱼糜制品的品质提升及工业化生产提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
新鲜海水杂鱼糜 北海日然食品有限公司，-18 ℃冻藏保存; 大豆蛋白粉 河南万邦有限公司; 转谷氨酰胺酶( TG 酶) 、卡拉胶 浙江一诺生物科技有限公司; 食盐、料酒、姜粉、淀粉 市售。
SCCWE 101 万能蒸烤箱 德国 RATIONAL 公司; TA.XT.PLUS 型 质 构 仪 英 国 SMS 公 司; UltraScan Pro 型测色仪 美国 HunterLab 公司; 反压高温 蒸 煮 锅 广 州 标 际 包 装 设 备 有 限 公 司; CF16RXII 高速冷冻离心机 日立 HITACHI 公司; 200 型电子天平 美国 G&G 公司; DSC250 差示扫描微量热仪 美国 TA 公司; JSM-7800F 扫描电镜 日本电子株式会社。
1.2 实验方法
1.2.1 海水鱼丸制作工艺流程 鱼丸制作参考韩静文[10]的方法，并略作修改。冷冻海水杂鱼糜→解冻→空斩 →加入辅料→均匀搅拌→成型→凝胶化→冷却→4 ℃ 保存待测
海水鱼丸基础配方: 海水杂鱼糜 100 g、姜粉 1 g、料酒 3 g、水 40 g、葱 3 g。
操作要点: 取冷冻海水鱼糜在 4 ℃ 条件下解冻 24 h，将已解冻的鱼糜置于斩拌机中空斩 5 min，按实验设计依次加入淀粉、大豆蛋白、食盐、姜粉 1% 、料酒 3% 、水 40% 、葱 3% ( 添加量以鱼肉质量为百分比) ，继续斩拌 15 min，斩拌过程中控制温度在 10 ℃ 以下。斩拌后，装模成鱼丸状，采用两段式加热法进行凝胶化，即 40 ℃水浴加热 30 min 后 90 ℃ 水浴加热 30 min。冷却至室温后，放置 4 ℃保存待测。
1.2.2 单因素实验
1.2.2.1 淀粉添加量对鱼丸品质的影响 在鱼糜中添加 1% 食盐，1% 姜粉，3% 料酒，40% 水，3% 葱末， 4% 大豆蛋白粉，同时分别添加 0% 、5% 、10% 、15% 、 20% 比例的淀粉，测定鱼丸持水性、凝胶强度及弹性，同时进行感官评价。
1.2.2.2 大豆蛋白粉添加量对鱼丸品质的影响 在鱼糜中添加 1% 食盐，1% 姜粉，3% 料酒，40% 水，3% 葱花，15% 淀粉，同时分别添加 0% 、2% 、4% 、6% 、 8% 比例的大豆蛋白，测定鱼丸持水性、凝胶强度及弹性，同时进行感官评价。
1.2.2.3 食盐添加量对鱼丸品质的影响 在鱼糜中添加 1% 姜粉，3% 料酒，40% 水，3% 葱花，15% 淀粉， 4% 大豆蛋白粉，同时分别添加 0% 、1% 、2% 、3% 、 4% 比例的食盐，测定鱼丸持水性、凝胶强度及弹性，同时进行感官评价。
1.2.3 正交试验 在单因素实验的基础上，选取淀粉、大豆蛋白粉、食盐添加量为正交试验因素，进行正交试验，如表 1 所示。制作出对应的海水鱼丸并对其进行感官评分。
1.2.4 外源添加剂对高温处理后海水鱼丸品质的影响 冷冻海水杂鱼糜→解冻→空斩→加入辅料、外源添加剂 →均匀搅拌→成型→凝胶化→冷却→真空包装→高温杀菌→ 成品→冷却→4 ℃ 保存待测，海水鱼丸基础配方及具体操作方法同 1.2.1。将海水鱼丸分为四组，分别为添加 0.2% 卡拉胶 ( 卡拉胶组) 、0.4% TG 酶( TG 酶组) 及 0.18% 卡拉胶与 0.42% TG 酶混合物( 卡拉胶∶ TG 酶 = 3∶ 7) ( 卡拉胶 + TG 酶组) ，未加外源添加剂的鱼丸为空白组，将各组海水鱼丸真空包装后进行高温杀菌( 121 ℃， 15 min) ，以白度、持水性、弹性、硬度、凝胶强度为指标，结合海水鱼丸的热稳定性及微观形貌，以提升高温杀菌后海水鱼丸食用品质为目的，确定最佳外源添加剂。
1.3 指标测定
1.3.1 凝胶强度测定 根据 Zhang 等[11]的方法略作修改。将海水鱼丸切成 1 cm × 1 cm × 1 cm 的立方体，利用质构仪进行测定。测试参数如下: 探头类型 P5 /s，测前速度 2 mm /s，测试速率 1 mm /s，测后速度 10 mm /s，压缩比 50% 。
1.3.2 质构测定 在 Zhang 等[12]的方法基础上略作修改。将海水鱼丸切成 1 cm × 1 cm × 1 cm 的立方体，利用质构仪在 TPA 模式下进行测定。测试参数如下: 探头类型 P50，测前速度 2 mm /s，测试速率 1 mm /s，测后速度 1 mm /s，压缩比 30% 。质构数据选取: 硬度和弹性。
1.3.4 感官评价 选择 8 位经过专业培训的实验人员( 均具有 1 年以上鱼糜制品评价经验的食品科学研究生) ，采用双盲法对海水鱼丸样品的滋味、气味、色泽、组织形态以及弹性进行感官评分，感官评分标准见表 2。 1.3.5 白度测定 利用测色仪对样品进行测定。将海水鱼丸切成 1 cm × 1 cm × 1 cm 的立方体，测定海水鱼丸的 L* ( 亮度) 、a* ( 红度) 、b* ( 黄度) ，并计算白度值( W) 。
1.3.6 微观结构分析 采用扫描电子显微镜( SEM) 来观察样品的断面形态。海水鱼丸样品经真空冷冻冻干后，将其切成长和宽均为 5 mm、厚 1 mm 的小块粘附于样品台上，对样品进行离子溅射喷金处理进而观察样品掰断面的形态。选择 500 倍放大倍数观察样品的微观结构。
1.3.7 差示扫描量热( DSC) 分析 称取 10 mg 研磨后的样品置于坩埚中，加盖密封，并以空坩埚作为对照。将坩埚放入 DSC 仪中，扫描起始温度为 20 ℃，终止温度为 150 ℃，升温速率为 10 ℃。
1.4 数据处理
每组实验均至少做 3 次平行并取平均值，将所得数据采用 SPSS 19.0 软件进行单因素方差分析 ( ANOVA) 和多重比较( LSD Duncan) ，P < 0.05 具有显著性差异。
2 结果与分析
2.1 海水鱼丸加工工艺单因素实验
2.1.1 淀粉添加量对海水鱼丸品质的影响 鱼糜中的蛋白质凝胶呈类似海绵的网络结构，淀粉的加入能够促使其形成致密的微孔结构，从而提高鱼丸的弹性、凝胶强度等[14]。如图 1 所示，随着淀粉添加量的增加，鱼 丸 的 持 水 性 和 凝 胶 强 度 呈 上 升 趋 势 ( P < 0.05) ; 弹性和感官评分随淀粉添加量的增加均呈先升高后下降的趋势，并在淀粉添加量为 15% 时达到最大值。淀粉受热糊化吸收水分形成的凝胶填充在鱼糜蛋白网络中，从而增强了鱼丸的弹性、感官评分等[15]。继续加入淀粉，过量的淀粉会导致淀粉中的支链和直链交联程度变得较为剧烈，阻碍部分蛋白质间的伸展，降低鱼丸的食用品质[16]。顾音佳等[17]研究发现，过量的淀粉会导致鲢鱼鱼丸硬度增大，口感较差，从而影响鱼丸品质。综上所述，海水鱼丸中淀粉的最适添加量为 15% 。
2.1.2 大豆蛋白添加量对海水鱼丸品质的影响 在加热过程中，大豆蛋白能够结合脂肪和水，协助鱼肉蛋白形成乳化液，促进凝胶网状结构的形成，使鱼糜制品呈均质状态，提高鱼丸弹性、持水性等[18]。如图 2 所示，当添加 2% 的大豆蛋白时，海水鱼丸持水性从 89.11% ± 0.99% 提高至 91.30% ± 0.89% ( P < 0.05) ，而当添加量大于 2% ，持水性不再随添加量的增大而显著性增加( P > 0.05) ; 从图 2 可以看出，鱼丸的凝胶强 度 随 大 豆 蛋 白 添 加 量 的 增 加 而 不 断 提 高 ( P < 0.05) ; 随大豆蛋白添加量的增加，鱼丸的弹性和感官评分均呈先升高后下降的趋势，并在大豆蛋白添加量为 4% 时达到最大值。大豆蛋白能够通过增强鱼糜的三维空间网状结构来提高鱼糜持水性、凝胶强度等[19]。然而随着大豆蛋白添加量的增加，持水性、弹性、感官评分没有持续增加的原因可能是由于添加大豆蛋白后的鱼糜相对于鱼糜原料，在凝胶形成过程中肌球重链的降解作用并不明显[20]，并且大豆蛋白还会与鱼糜蛋白发生水分竞争[21]，因此大豆蛋白添加量的增加对鱼丸食品品质并没有显著的提升效果。综合考虑，海水鱼丸中大豆蛋白的最佳添加量为 4% 。姜瞻梅等[22]研究发现，当大豆蛋白添加量为 4% 时，鸡肉丸感官特性较佳，口感细腻，弹性好，此时弹性值为 0.978，与本文研究结果相似。
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2.1.3 食盐添加量对海水鱼丸品质的影响 食盐是影响鱼丸凝胶形成和质构的关键因素，其能够将肌原纤维蛋白充分溶出从而形成高弹性的鱼糜凝胶[23]。如图 3 所示，随着食盐添加量的增加，鱼丸的持水性无显著性变化( P > 0.05) ; 鱼丸的凝胶强度则随食盐添加量的增加显著提高( P < 0.05) 。弹性和感官评分随食盐添加量的增加均呈先升高后下降的趋势，并在食盐添加量为 2% 时达到最大值，此时弹性和感官评分分别为 0.98 ± 0.01、82.75 ± 4.57，陈曦芸[24]也发现加入 2% 的食盐能够有效改善鱼丸的凝胶强度、口感风味等，超过 2% 的添加量时，则会使鱼丸弹性下降、口感变差。这可能是由于食盐的加入有利于盐溶性蛋白溶出，能够形成稳定的凝胶体系，使得鱼丸具有较好的持水性、凝胶强度等。而过量的食盐会使分子间的静电斥力发生较大的变化，蛋白质分子相互靠近直至发生聚集，从而导致鱼丸弹性下降，同时过量的食盐还会使人的味觉器官在感受能力上不容易接受，造成鱼丸食感变差[25]。综上所述，海水鱼丸中食盐的最佳添加量为 2% 。
2.2 正交试验
选取淀粉、大豆蛋白、食盐的添加量为试验因素，采用 L9 ( 34 ) 进行正交试验，并对试验结果进行极差分析，由表 3 可知，淀粉、大豆蛋白和食盐对海水鱼丸的感官评分有不同程度的影响，影响因素由主至次分别为: B 大 豆 蛋 白 > C 食 盐 > A 淀 粉，最 优 组 合 为 A2B2C1，即淀粉 15%、大豆蛋白 4%、食盐 1% 时，进行验证实验得到在此条件下的感官评分为 86.33 ±5.69。
2.3 外源添加剂对高温杀菌后海水鱼丸白度的影响
白度是评价鱼糜制品品质的重要指标[10]。如图 4 所示，未加添加剂时，高温杀菌处理会使海水鱼丸的白度值发生显著性变化( P < 0.05) ，海水鱼丸的白度值从 71.23 ± 0.83 下降至 66.30 ± 1.46，这可能是因为高温杀菌使鱼丸发生蛋白质变性、美拉德反应以及焦糖化相关反应，从而产生褐色使鱼丸颜色加深[26]。然而，外源添加剂的添加并没有提高高温杀菌后海水鱼丸的白度，可能是因为外源添加剂本身的颜色影响了鱼丸的白度值[27]，导致对高温杀菌后海水鱼丸的白度没有改善作用。
2.4 外源添加剂对高温杀菌后海水鱼丸持水性的影响
持水性表示肌肉在一定条件下结合或保持肌肉中水分的能力，同时也能够反映鱼糜制品的感官品质。持水性越高，鱼丸内部水分越不易向外渗出，感官品质越好[28]。由图 5 所示，高温杀菌前后对照组的海水鱼丸持水性无显著性差异( P > 0.05) 。添加外源添加剂后，未杀菌时所有样品的持水性无显著差异 ( P >0.05) ; 单独添加卡拉胶或 TG 酶的海水鱼丸，高温杀菌处理对其持水性的影响较小; 同时添加卡拉胶和 TG 酶的海水鱼丸经高温杀菌后其持水性最高，并且持水性的提升效果最为显著( P <0.05) ，海水鱼丸的持水性从 76.39% ± 2.07% ( 未杀菌) 提高至 80.73% ± 0.78% ( 杀菌后) 。在高温条件下，外源添加剂能够更好地与鱼糜蛋白通过氢键和疏水作用形成交联[29]，卡拉胶具有亲水性，能够在鱼糜凝胶网络中维持水分的有序结构，TG 酶的添加则进一步加强了凝胶网络结构的交联作用，因此，卡拉胶与 TG 酶复配后添加可以更好地提高高温杀菌后海水鱼丸的持水性
2.5 外源添加剂对高温处理后海水鱼丸弹性和硬度的影响
图 6 外源添加剂对高温处理后海水鱼丸弹性( A) 、硬度( B) 的影响 Fig.6 The effect of different additives on the springiness( A) and hardness( B) of seawater fish balls after thermal sterilization 硬度和弹性是测定鱼丸品质的重要指标，能够影响消费者对产品的喜爱程度。由图 6( A) 和( B) 可知，空白组中高温杀菌后的海水鱼丸其弹性和硬度相比于未杀菌鱼丸分别下降了 2.27% 和 6.79% ，这可能是高温杀菌对于由赖氨酸的氨基反应形成“异构肽”结构的蛋白质具有破坏作用[30]，也可能是由于温度过高会使- S- S- 基团和- SH 基团发生裂解产生 H2 S 或氧化成肌氨酸导致其总数减少，从而使鱼糜中蛋白交联形成的共价键遭到破坏[31]，使得鱼丸的弹性和硬度下降。图 6( A) 所示，与空白组相比，添加单一添加剂或复合添加剂的海水鱼丸，经过高温杀菌处理后均具有较好的弹性，高温杀菌处理对单独添加 TG 酶的海水鱼丸的弹性影响较小，对单独添加卡拉胶及同时添加卡拉胶和 TG 酶的海水鱼丸的弹性影响较大( P < 0.05) ，高温杀菌处理可使添加复合添加剂的海水鱼丸弹性最大( 0.93 ± 0.01) 。由图 6 ( B) 所示，与空白组相比，添加单一添加剂或复合添加剂的海水鱼丸，经过高温杀菌处理后均能够显著提升鱼丸硬度( P < 0.05) ，且高温杀菌处理后同时添加卡拉胶和 TG 酶的海水鱼丸硬度最大( 470.96 ± 15.09 g) 。张琳等[32]将魔芋多糖溶胶加入鱼丸中，研究发现最适条件下所得鱼丸硬度和弹性分别为 535.02 g、0.923，此时鱼丸口感较好，与本文研究结果相似。在加工过程中，卡拉胶会吸水膨胀，能够填充于鱼糜内部空隙中，有助于鱼丸弹性和硬度的增加[33] ; TG 酶能催化赖氨酸的 ε-氨基和谷氨酸残基上的 γ-酰胺基发生转酰胺反应，杀菌条件更有利于 TG 酶催化肌原纤维蛋白形成更多 ε-( γ-谷氨酰胺) 赖氨酸共价交联键[34]，促进鱼糜蛋白分子之间相互交联。因此，同时加入卡拉胶和 TG 酶，经高温杀菌处理后鱼肉蛋白质之间的交联作用会进一步加强，从而使鱼丸的弹性和硬度增加。
2.6 外源添加剂对高温处理后海水鱼丸凝胶强度的影响
凝胶强度能够反映鱼丸的凝胶特性，是评价鱼丸品质的重要指标。如图 7 所示，高温杀菌前后空白组的海水鱼丸凝胶强度无显著性差异( P > 0.05) 。与空白组相比，添加单一添加剂或复合添加剂的海水鱼丸，经过高温杀菌处理后均能够显著提升鱼丸凝胶强度( P < 0.05) ，且高温杀菌处理后单一添加 TG 酶和同时添加卡拉胶和 TG 酶的海水鱼丸均具有较好的凝胶强度，其凝胶强度分别为 191.96 ± 4.31、 191.43 ± 12.84 g。TG 酶有助于肌原纤维蛋白之间的交联，使凝胶主体结构变得更加致密，从而改善鱼丸的凝胶特性[34]。同时添加卡拉胶和 TG 酶后，卡拉胶通过吸水膨胀，能够在高温下锁住更多的水分。——论文作者：常莉莉，崔浩哲 + ，张志慧，于佳卉，杨 贺，唐 越*
