淀粉对南极磷虾复合虾糜凝胶品质的影响_郭璇.pdf

研究报告2023 年第49 卷第5 期(总第473 期)215DOI:10 13995/j cnki 11 1802/ts 031324引用格式:郭璇，张彪，韩佳彤，等 淀粉对南极磷虾复合虾糜凝胶品质的影响 J 食品与发酵工业，2023，49(5):215 222 GUOXuan，ZHANG Biao，HAN Jiatong，et al Study on effect of starch on quality of Antarctic krill(Euphausia superba)mixedshrimp surimi gel J Food and Fermentation Industries，2023，49(5):215 222淀粉对南极磷虾复合虾糜凝胶品质的影响郭璇1，张彪1，韩佳彤1，林峻鑫1，满昊1，于波2，佟毅3，李冬梅1，4*1(大连工业大学 食品学院，国家海洋食品工程技术研究中心，辽宁 大连，116034)2(辽渔集团远洋食品公司，辽宁 大连，116000)3(中粮生物科技股份有限公司，安徽 蚌埠，233010)4(大连工业大学，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，116034)摘要为确定淀粉对南极磷虾及南美白对虾复合虾糜凝胶品质的改善作用，以白度值、持水性、弛豫时间 T2、质构特性、凝胶强度、动态流变学特性、微观结构为指标，探究 5 种淀粉(木薯淀粉、蜡质玉米淀粉、羟丙基二淀粉磷酸酯、乙酰化双淀粉己二酸酯和磷酸酯双淀粉)对复合虾糜凝胶品质的影响。结果表明，随着淀粉添加量的增加，复合虾糜凝胶的白度值、自由水含量显著下降(P 0 05)，持水性、凝胶强度、硬度等显著升高(P 0 05)。当淀粉添加量为 6%时，对复合虾糜凝胶的改善效果最佳。其中，添加木薯淀粉和乙酰化双淀粉己二酸酯的复合虾糜凝胶强度分别比空白组提高了 703 26 和 580 67 gmm，特别是添加乙酰化双淀粉己二酸酯使复合虾糜凝胶的持水性提高 20 27%，显著改善了复合虾糜凝胶的质构特性并维持了其微观结构的有序性及均一性。综合各项指标，添加 6%的乙酰化双淀粉己二酸酯可用于改善南极磷虾复合虾糜的凝胶品质。关键词淀粉;变性淀粉;南极磷虾;虾糜;凝胶特性第一作者:硕士研究生(李冬梅教授级高级工程师为通信作者，E-mail:426417898 qq com)基金项目:“十三五”国家重点研发计划项目(2017YFD0400504);中粮生物科技股份有限公司校企合作项目(2021210205000014)收稿日期:2022-02-28，改回日期:2022-05-13南极磷虾(Euphausia superba)资源丰富，生物总量为 0 65 10 亿 t1，具有很高的营养价值2 3。然而，磷虾的肌原纤维含量低且其丰富的内源性蛋白酶促使磷虾蛋白快速自溶，导致磷虾蛋白功能特性的丧失4，尤其是凝胶、质构形成和保水能力的丧失，使其不能单独用于普通虾糜制品的生产，成为了磷虾商业化加工和以磷虾蛋白为基础的重组产品开发的主要瓶颈。因此，为了扩大磷虾蛋白在重组食品上的应用，需要改善磷虾蛋白的凝胶性能。田利利等5 研究发现，将阿拉斯加鳕鱼糜与南极磷虾糜复配可以获得凝胶性较强的虾糜-鱼糜凝胶。王志江等6 将谷氨酰胺转氨酶(transglutaminase，TG 酶)、组织化植物蛋白与南极磷虾肉糜进行反应，并优化了 NaCl、CaCl2的添加量以及反应时间，得到了凝胶强度较高的虾糜凝胶。许刚7 发现 3 种畜禽肉(鸡肉、猪肉、牛肉)和2 种鱼肉(鳙鱼和白姑鱼)的添加均能增加磷虾糜凝胶制品的破断力和破断距离。前期研究发现，将南美白对虾与南极磷虾进行复配能够获得较好的凝胶特性，在此基础上探究外源添加物对复合虾糜凝胶的影响，旨在为南极磷虾虾糜类制品的开发提供数据支撑。鱼糜类产品是当前水产品制品中非常重要的品类。鱼糜凝胶的品质通过添加 TG 酶、大豆分离蛋白(soybean protein isolate，SPI)和淀粉等外源添加物得到了显著改善8。其中，淀粉是鱼糜制品中使用最广泛的外源添加物，吸水溶胀后作为填充剂存在于鱼蛋白凝胶网络结构间隙中，凝胶基质被挤压，从而使鱼糜凝胶网络结构更为致密，有效提高鱼糜的保水性能，从而提高鱼糜制品的质量，降低成本，增加产量9 10。此外，淀粉种类及其功能特性(如淀粉粒径和支链淀粉含量)的差异极大地影响了鱼糜凝胶特性的改善。倪伟等11 研究了羟丙基二淀粉磷酸酯(hydroxypropyl distarch phosphate，HPDSP)对中华管鞭虾虾糜凝胶性能的改善效果，表明 7%的 HPDSP能显著改善虾糜凝胶的质构特性、凝胶强度、持水性、微观结构等。PAN 等12 将不同支链比的淀粉(马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉和变性淀粉)添加到南美白对虾虾糜中，研究其质构、持水性能等的变化，结果表明添加 6%变性淀粉可以提高南美白对虾虾糜凝胶的硬度、黏聚性和弹性，改善其持水能力。目前，关于淀粉对鱼糜以及复合鱼糜凝胶特性的影响已有广泛报道9 10，13，但对比不同淀粉对南极磷虾虾糜凝胶特性影响的研究较少。本研究以南极食品与发酵工业FOOD AND FEMENTATION INDUSTIES2162023 Vol.49 No.5(Total 473)磷虾及南美白对虾混合制得的复合虾糜为对象，研究木薯淀粉、蜡质玉米淀粉、羟丙基二淀粉磷酸酯、乙酰化双淀粉己二酸酯和磷酸酯双淀粉 5 种淀粉对复合南极磷虾糜凝胶特性的影响，确定最适淀粉及其添加量，以期为南极磷虾糜制品开发提供理论依据。1材料与方法1 1材料与仪器南极磷虾肉，大连辽渔远洋食品有限公司;南美白对虾虾仁，大连美极鲜虾食品有限公司;蜡质玉米淀粉、羟丙基二淀粉磷酸酯、乙酰化双淀粉己二酸酯、磷酸酯双淀粉，中粮集团;木薯淀粉，新良(良润)面粉食品有限公司。SD-J57 型绞肉机，三的电器制造有限公司;Sta-ble Micro Systems TA XT plus 型质构仪，英国 SMS 公司;Ultra Scan PO 测色仪，美国 Hunter Lab 公司;H1850 湘仪离心机，河南兄弟仪器设备有限公司;Discovery H-1 旋转流变仪，美国 TA 仪器;JJ200 型电子天平，常熟市双杰测试仪器厂;Coolsafe 110-4 冷冻干燥机，丹麦 Labogene 公司;JSM-7800F 扫描电镜仪，日本东京电子株式会社。1 2实验方法1 2 1复合虾糜凝胶样品的制备将冷冻南美白对虾虾仁与南极磷虾肉分别在4 下解冻 12 h 后，沥干表面水分。将南极磷虾肉与南美白对虾仁按照质量比 2 3混合，斩拌 5 min，加入质量分数为 2 25%的食盐和 0 5%的复合磷酸盐斩拌 5 min。空白组不添加淀粉，实验组分别添加质量分数为 2%、4%、6%、8%的木薯淀粉、蜡质玉米淀粉、羟丙基二淀粉磷酸酯、乙酰化双淀粉己二酸酯、磷酸酯双淀粉斩拌 5 min。将复合虾糜装入聚碳酸酯(polycarbonate，PC)管(30 mm 30 mm)中，排气密封，采用两段式加热方法。根据米红波等14 的研究方法和前期预实验结果，加热条件设定为:40 水浴加热 30 min，90 水浴加热 20 min。在冰水中冷却20 min 后，于 4 下冷藏过夜，备用。1 2 2白度的测定将凝胶样品于室温下平衡 2 h，将样品切成直径为 25 mm、高度为 30 mm 的圆柱体，使用测色仪测定样品的 L*、a*、b*值。每组样品测定 3 个平行。白度值 W 按公式(1)计算:W=100(100 L*)2+a*2+b*2(1)式中:L*，亮度;a*正值表示偏红，负值表示偏绿;b*正值表示偏黄，负值表示偏蓝。1 2 3持水性的测定将凝胶样品切成 2 mm 薄片，称取样品质量(m1)，用滤纸包裹样品薄片并放至离心管底部，4 000 r/min 离心 20 min 后，取下包裹的滤纸再次称重(m2)。每组样品测定 3 个平行。持水性按照公式(2)计算15:WHC/%=m2m1100(2)式中:WHC，表示持水性，%;m1，复合虾糜凝胶的原始质量，g;m2，复合虾糜凝胶离心后的质量，g。1 2 4弛豫时间的测定将凝胶样品切成直径为 25 mm、高度为 10 mm的圆柱体，用保鲜膜包裹，使用低场核磁共振仪(lowfield nuclear magnetic resonance，LF-NM)进行横向弛豫时间 T2的测定。弛豫时间的测定参数为:质子共振频率 22 MHz，90脉宽 15 00 s，重复采样等待时间 4 000 ms，回波时间 0 3 ms，回波个数 2 000，采样频率 200 Hz，累计采样，每个处理组重复测定 3次，结果取平均值。1 2 5动态流变学性质测定在测试平台上将复合虾糜样品均匀着色，选用40 mm 平板测定升温过程中储能模量(G)的变化。每组样品测定 3 个平行。采用温度扫描模式，振荡频率 0 1 Hz，应变 1 0%，平行板间距 1 mm，温度扫描范围 20 90，升温速率 5 0 /min。1 2 6凝胶质构的测定凝胶样品在室温下平衡 2 h 后，参考 LUO 等16 的方法并稍作修改。将样品切成直径为 25 mm、高度为 30 mm 的圆柱体，使用质构仪 TPA 模式进行压缩测试。每组样品至少测定 6 个平行。探头为 P/50，测试前、中、后速率分别为3、1、4 mm/s，应变为30%，触发力为 5 g。1 2 7凝胶强度的测定凝胶样品在室温下平衡 2 h 后，参考 LUO 等16 的方法并稍作修改。将样品切成直径为 25 mm、高度为 30 mm 的圆柱体，使用质构仪的球形探头 P/5 s 进行穿刺测试，每组样品至少测定 6 个平行。测试前速率为 5 mm/s，测试中速率为 1 mm/s，测试后速率为10 mm/s，穿透比为 50%，触发力为 5 g。1 2 8微观结构参考焦甜甜等17 的方法，将凝胶样品冻干后切成小块(0 5 cm 0 5 cm)，黏在导电胶上进行喷金，研究报告2023 年第49 卷第5 期(总第473 期)217用环境扫描电镜在真空条件(电压 25 kV，二次电子成像模式，温度 5，湿度 15%)下进行观察。1 2 9数据处理及统计分析实验数据使用 IBM SPSS 26 0 软件进行统计分析，结果以平均值 标准差表示，使用 Origin 9 0 软件进行作图，显著性分析采用 Duncan 检验。2结果与分析2 1淀粉对复合虾糜凝胶白度值的影响白度值的高低可以反映鱼糜制品的质量，均匀致密的凝胶网络结构具有更好的光学性能16。由图 1可知，复合虾糜凝胶的白度值随淀粉添加量的增加而降低，但不同种类的淀粉对于复合虾糜凝胶的白度值影响程度有所差别。当淀粉添加量为 6%时，木薯淀粉、蜡质玉米淀粉、羟丙基二淀粉磷酸酯、乙酰化双淀粉己二酸酯、磷酸酯双淀粉的白度值分别比空白组降低了 3 70%、6 61%、6 60%、5 10%、3 73%，其中，蜡质玉米淀粉及其变性淀粉更容易造成复合虾糜凝胶白度的下降，而羟丙基二淀粉磷酸酯、乙酰化双淀粉己二酸酯、磷酸酯双淀粉是蜡质玉米淀粉通过不同的改性处理得到的，淀粉颗粒结构的强度增强，从而抑制了颗粒的膨胀和破裂，光的折射和反射强度相应减弱，难以穿过淀粉颗粒，白度值降低不显著(P 0.05)且肉眼无法区分18 19。图 1不同淀粉对复合虾糜凝胶白度值的影响Fig 1Effects of different starches on whiteness ofmixed shrimp surimi gel注:小写字母表示同一淀粉不同添加量之间差异显著(P 005);大写字母表示不同淀粉同一添加量之间差异显著(P 0 05)(下同)2 2淀粉对复合虾糜凝胶持水性的影响持水性是鱼糜类凝胶保水性能高低的直接反映，与蛋白质-水相互作用的能力以及凝胶网络结构的强弱有关20。由图 2 可知，复合虾糜凝胶的持水性随淀粉添加量的增加显著增加(P 0 05