响应面优化TG酶-三文鱼鱼糜凝胶工艺及香气分析_赵盈盈.pdf

收稿日期：作者简介：赵盈盈（），女，硕士，讲师，研究方向为食品安全与检测和酿造与发酵。响应面优化 酶三文鱼鱼糜凝胶工艺及香气分析赵盈盈（四川大学锦江学院，四川 眉山）摘 要：以三文鱼鱼糜为原料，通过添加谷氨酰胺转氨酶（酶）制作三文鱼鱼糜凝胶，采用响应面法对凝胶工艺进行优化，并对三文鱼鱼糜凝胶香气和品质进行评价。结果表明：三文鱼鱼糜凝胶最佳工艺条件为 酶添加量%（以三文鱼鱼糜质量为基准）、凝胶时间 、凝胶温度。在此条件下，三文鱼鱼糜凝胶的凝胶强度为 ，嫩度为 ，持水率为%，蒸煮损失率为%，冻融损失率为%。三文鱼鱼糜凝胶含有丰富的醛类物质和碳氢化合物，对其香味有突出贡献，且该三文鱼鱼糜凝胶有浓郁的鱼香味，没有任何异味。关键词：三文鱼；酶；响应面；凝胶；香气 （，）：,(),:%(),%,%,:;中图分类号：文献标志码：文章编号：（）三文鱼狭义上指大西洋鲑（），而广义的三文鱼包括所有肌肉呈鲜红色或桔红色、有白色肌肉纹理的鲑科鱼类。三文鱼富含不饱和脂肪酸，能有效降低血脂和血胆固醇，防治心血管疾病。目前，三文鱼主要以清蒸、红烧或者生食等方式食用，还有烟熏和冷熏等粗加工产品，也有鱼糜等精加工品，。近年来，三文鱼养殖规模逐年扩大，利润空间进一步压缩，尤其在全球新型冠状肺炎流行大背景下，出口受阻，利润空间很难保障。鲜食三文鱼是目前最主要的食用方式，在出口受阻的背景下，三文鱼很容易滞销，很难保证足够的利润。以三文鱼为原料生产鱼糜凝胶产品，可以保证三文鱼的鲜度，有效延长其保质期。但目前三文鱼鱼糜凝胶产品的生产多采用热加工方式，会破坏三文鱼的鲜度，导致其风味口感较差。转谷氨酸胺酶（酶）加工法是目前制备鱼糜凝胶的新工艺。酶能催化谷氨酰酰基转移，使蛋白质之间形成共价键，从而使凝胶更加稳定。目前 酶在各类鱼糜凝胶上已经有所研究。等研究发现在印度鲭鱼和沙丁鱼中添加 酶时，鱼糜凝胶强度达到最大。左光扬等研究表明在罗非鱼鱼糜凝胶中添加 酶，粮食与油脂 年第 卷第 期 处理 后，凝胶强度达到最大。因此本研究采用三文鱼鱼糜为研究对象，研究 酶对三文鱼鱼糜凝胶化的影响及三文鱼凝胶化工艺，以凝胶强度、嫩度、持水力、蒸煮损失率、冻融损失率及风味来评价三文鱼鱼糜凝胶品质，为三文鱼鱼糜加工提供参考。材料与方法 材料与试剂三文鱼，重庆市三文鳟科技有限公司；谷氨酰胺转氨酶（），上海康达食品工程有限公司。仪器与设备 型组织捣碎匀浆机，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；型水浴锅，江苏科析仪器有限公司；型凝胶强度测定仪，临安丰源电子有限公司；型质构仪，英国 公司；萃取头，美国 公司；气相色谱质谱仪，美国安捷伦科技公司。试验方法 三文鱼鱼糜凝胶的制作将自然解冻后的三文鱼去掉鱼鳞、鱼皮及鱼骨，取肉，漂洗 次（鱼水质量比 ，每次 ），漂洗时，水温应控制在 以下，脱水，过滤除杂，调整鱼糜水分约为%。以三文鱼鱼糜质量为基准，加入一定量的 酶，以下斩拌 后，灌肠，然后在特定的凝胶化温度下凝胶特定时间，水浴 ，冰浴冷却，最后置于 下 ，即可制得三文鱼鱼糜凝胶。单因素试验在 酶添加量%（以三文鱼鱼糜质量为基准）、凝胶温度 、凝胶时间 的基础条件下，进行单因素试验，分别研究 酶添加量、凝胶时间和凝胶温度对三文鱼鱼糜凝胶品质的影响。响应面优化试验在单因素试验的基础上，进行 响应面试验设计，所有试验重复 次。试验因素水平见表。表 中心组合试验 方案设计水平因素 酶添加量%凝胶时间 凝胶温度 三文鱼鱼糜凝胶品质的测定三文鱼鱼糜凝胶强度采用凝胶强度测试仪测定；嫩度（剪切力法）采用凝胶强度测试仪和质构仪测定，剪切力越大嫩度越小；持水力、蒸煮损失率和冻融损失率采用重量差法进行测定。三文鱼鱼糜凝胶香气测定采用 法对三文鱼鱼糜凝胶香气进行分析。感官评价参考周蕊等的鱼糜凝胶感官评定的评分细则。选取 名食品专业老师和学生（其中男女各 人），每人各 厚三文鱼凝胶 块，按表 进行评分，各项评分取平均值。表 感官评定评分表项目评分标准分值气味鱼鲜香味浓厚有鱼鲜香味淡淡的鱼鲜香味略带鱼腥味鱼腥味很重色泽白色白色中略带黄色黄色灰黄色灰色组织形态肉质紧实，气孔细小分布均匀；拇指稍压，不断且快速复原肉质紧实，气孔较大分布不太均匀；拇指稍压，不断且复原肉质基本紧实，有少量气孔；拇指稍压，不断且不能复原肉质基本松软，有少量不均匀气孔；拇指稍压，破裂肉质呈浆状，无气孔滋味鱼鲜浓郁，入口回味鱼鲜味，可口淡淡的鱼鲜香味无鱼鲜香味有异味 结果与分析 单因素试验 酶添加量对三文鱼鱼糜凝胶品质的影响谷氨酰胺转胺酶能催化鱼肉中的肌球蛋白，形成蛋白间的共价键，使鱼糜凝胶形成三维立体网状结构，从而增强鱼糜凝胶的凝胶强度，提高其持水性等。由图 可知：添加 酶对冻融损失率的改善作用不明显。在蒸煮损失率上，当 酶添加 年第 卷第 期 粮食与油脂量大于%后，差异就不再明显。凝胶强度随着 酶添加量的增加而增加，这主要是由于 酶催化三文鱼中的肌球蛋白分子间形成（谷氨酰）赖氨酸键，以此共价键交联的强度是普通氢键、疏水键的 倍，可形成非常稳定且强度很大的凝胶结构。但当 酶添加量超过%，三文鱼鱼糜凝胶强度不再增大，可能是由于 酶催化肌球蛋白已经饱和。随着 酶增加，三文鱼鱼糜凝胶的剪切力呈现明显下降趋势。酶的添加使鱼糜中肌球蛋白发生一定程度的变性，使鱼糜之间的粘连力减少，因此鱼糜嫩度提高。当 酶添加量达到%时，三文鱼鱼糜凝胶剪切力相对于%酶添加量时下降约%左右，效果非常显著。三文鱼鱼糜持水率随着 酶添加量增大呈先增大后减小的趋势。酶添加量增大使三文鱼鱼糜蛋白相互交联，形成更紧密的结构，水分不易流出。而 酶添加量过大，造成蛋白破坏，可能造成三文鱼鱼糜凝胶之间有微小空洞，使水分流出，持水率下降。综上所述，选择%、%和%的 酶添加量进行优化试验。表 酶添加量对鱼糜凝胶品质的影响 酶添加量%凝胶强度 剪切力 持水率%蒸煮损失率%冻融损失率%注：不同字母表示差异显著（），下同。凝胶时间对三文鱼鱼糜凝胶品质的影响由表 可知：酶凝胶时间对三文鱼鱼糜凝胶冻融损失率没有影响，当凝胶时间达到 时，蒸煮损失率达到最小，之后没有显著性差异。随着凝胶时间的增加，三文鱼鱼糜凝胶强度呈现出先增加后减小的趋势。这是由于 酶作用于三文鱼鱼糜中的肌球蛋白，使肌球蛋白之间形成共价键，肌球蛋白相互交联形成更稳定的三维立体网状结构。而凝胶时间过长，酶可能会破坏三文鱼鱼糜凝胶蛋白，造成氨基酸错误连接，从而导致鱼糜凝胶某些氨基酸过多地连接到某些蛋白上，破坏鱼糜凝胶三维立体网状结构，使凝胶强度下降。随着凝胶时间的增加，三文鱼鱼糜凝胶剪切力逐渐下降。酶可以将三文鱼鱼糜凝胶肌肉纤维中的非肌球蛋白分解成小分子蛋白或者氨基酸，会使剪切力和凝胶强度下降。综合凝胶强度和剪切力，凝胶时间为 较优。持水率随着凝胶时间的增加呈现出先增加后减小的趋势，整体持水率差异不是很大。综上所述，选择凝胶时间 作为优化条件。表 凝胶时间对鱼糜凝胶品质的影响凝胶时间 凝胶强度 剪切力 持水率%蒸煮损失率%冻融损失率%凝胶温度对三文鱼鱼糜凝胶品质的影响由表 可知：随着凝胶温度增加蒸煮损失率会逐渐减小，当凝胶温度为 或 时，蒸煮损失率显著低于其他凝胶温度。随着凝胶温度的升高，凝胶强度呈现先上升后下降的趋势。酶与三文鱼鱼糜中的肌球蛋白反应，使蛋白间形成网状结构，加热可使三文鱼鱼糜的蛋白质分子链更充分地相互缠绕，将自由水包埋在其中，增加三文鱼鱼糜凝胶的持水率。当温度超过 时，较高的温度会抑制 酶活性，影响其与肌球蛋白反应，形成共价键交联。并且随着温度的提高，三文鱼鱼糜中的碱性蛋白酶活性会增强，使肌球蛋白表面的亲水基团减少，形成的共价键键能降低，锁水能力下降，甚至会破坏鱼糜的三维立体凝胶结构。三文鱼鱼粮食与油脂 年第 卷第 期糜凝胶的剪切力随着温度的增大而增大，当凝胶温度为 ，剪切力达到最大，为 时的 倍。这可能是由于鱼糜在加热过程中，蛋白质发生了变性使肌肉纤维硬化，同时 酶酶活过低不足以破坏肌肉纤维。综上所述，选择凝胶温度 作为优化条件。表 凝胶温度对鱼糜凝胶品质的影响凝胶温度 凝胶强度 剪切力 持水率%蒸煮损失率%冻融损失率%响应面设计及结果利用 软件对表 中的试验数据进行整理分析，得到凝胶强度（）对自变量（酶添加量）、（凝胶时间）、（凝胶温度）的回归方程：。表 试验设计及试验结果试验号 凝胶强度 方差分析该回归方程模型 极显著，失拟项 不显著，%，表明三文鱼鱼糜凝胶凝胶强度回归方程模型十分可靠，实际值与理论值之间高度拟合。因此该回归方程可以用来分析和预测三文鱼鱼糜凝胶工艺。酶添加量和凝胶温度对鱼糜凝胶强度的影响极显著（），凝胶时间对鱼糜凝胶强度的影响不显著（），各因素对鱼糜凝胶强度的影响力排序：凝胶温度 酶添加量 凝胶时间。表 方差分析结果方差来源平方和自由度均方差 值 值显著性模型 残差 失拟项 误差项 总和 注：差异极显著（）；：差异显著（）。响应面模型验证由上述回归拟合方程得到三文鱼鱼糜凝胶最佳工艺参数：酶添加量%、凝胶时 间 、凝胶温度 ，在此条件下三文鱼鱼糜凝胶强度为 。为了验证工艺参数的可靠性，结合实际操作的方便性，将工艺参数调整为 酶添加量%，凝胶时间 ，凝胶温度 ，并进行 次平行验证实验，得到三文鱼鱼糜凝胶强度为 ，与该模型预测的理论值%的相对误差小于%，说明由此回归拟合方程得到最佳工艺参数具有高度的可靠性。并且在此工艺下，三文鱼鱼糜凝胶的嫩度为 ，持水率为%，蒸煮损失率为%，冻融损失率 年第 卷第 期 粮食与油脂为%，鱼糜凝胶整体品质较好。三文鱼鱼糜凝胶香气分析由表 可知：三文鱼鱼糜凝胶共检验出 种香气成分，主要有醛类、醇类、酮类、酯类、酸类和碳氢化合物 类，其中醛类和碳氢化合物是构成三文鱼风味的主要化合物。醛类化合物中比较丰富的物质为己醛、壬醛和十八醛，其中己醛是鱼腥味最主要的成味物质。碳氢化合物中主要是，三甲基己烯、正十五烷和十七烯，其中正十五烷和十七烯在所有物质中占比也是最大的，虽然 化合物对鱼类风味的贡献很小，但其含量很丰富时，也会对风味造成一定的贡献。表 三文鱼鱼糜凝胶香气分析序号化合物名称相对含量%序号化合物名称相对含量%醛类，辛二酮 己醛，辛二烯酮 已烯醛十一酮 庚醛酯类庚醛邻苯二甲酸二丁酯，庚二烯醛酸类苯乙醛花生五烯酸 辛烯醛碳氢化合物壬醛苯乙烯 反顺壬二烯醛，三甲基己烯 反式壬醛环辛二烯 乙基苯甲醛十一烷 十二醛十二烷（，），十二碳二烯醛十三烷 十一醛丁烯基环己烷 十四醛，二甲基癸烷 十八醛植烷 醇类正十六烷 辛烯醇庚烯炔 反式辛烯醇正十八烷 反式癸烯醇正十五烷己基癸醇十七烯，四甲基已烯醇十七烯酮类正十七烷 乙烯基环己酮 三文鱼鱼糜凝胶风味最优工艺制得的三文鱼鱼糜凝胶呈白色，有浓郁的鱼鲜香的气味，没有任何异味；拇指略压，紧实而不断；感官评分为 。结论本研究以三文鱼鱼糜为原料，通过添加 酶制作三文鱼鱼糜凝胶，在单因素试验基础上，结合响应面优化试验得到三文鱼鱼糜凝胶的最佳工艺条件为 酶添加量%、凝胶时间 、凝胶温度。在此条件下，三文鱼鱼糜凝胶强度为 ，嫩度为 ，持水率为%，蒸煮损失率为%，冻融损失率为%。对三文鱼鱼糜进行香气分析发现，其主要的呈香物质是醛类和碳氢化合物，醛类化合物中己醛、壬醛和十八醛含量较高，碳氢化合物中，三甲基 己烯、正十五烷和十七烯含量较高。三文鱼鱼糜凝胶的感官评分为 ，该凝胶呈白色，有浓郁的鱼鲜香的气味，没有任何异味；拇指略压，紧实而不断。参考文献 张振东,王建波,李利冬,等 当前我国三文鱼产业发展机遇探析 中国渔业经济,():赵海军,李红权,种炎,等 我国进口三文鱼质量安全现状及对策研究 食品安全质量检测学报,粮食与油脂 年第 卷第 期():,:史亚歌,刘拉平,岳田利,等 冷熏三文鱼单增李斯特菌热灭菌规律及其品质变化动力学研究 现代食品科技,():,:,():,:,(),:,():左光扬,周秋树,吉宏武,等 神经网络优化 酶在罗非鱼鱼糜中的加工工艺 食品工业科技,():汪学荣,周炀玲,吴青 复合磷酸盐对三文鱼肉糜凝胶性质的影响 肉类工业,():樊晓盼,王思雨,郭耀华,等 鱼糜漂洗水中回收