鱼糜制品因种类丰富、蛋白质含量高、脂肪含量低,受到广大消费者的喜爱[1]。擂溃是传统鱼糜制品加工过程中的关键环节之一,与食盐共同作用下促进盐溶性肌原纤维蛋白溶出。然而擂溃过程中产生的机械效应会破坏鱼肉原有的肌肉纤维组织结构,使其无法呈现天然鱼肉的质构及感官品质[2-3]。因此,有研究在开发具有纤维感的鱼糜制品方面进行了初步的探索。如KIM等[4]以冷冻鱼糜为原料,使用同轴喷嘴辅助3D食品打印机,通过淀粉基黏合剂生产丝状鱼糜基产品。但这些产品多以盐溶性肌原纤维蛋白为主,破坏了鱼肉原有的肌纤维形态,因此,制备的鱼肉产品仅是表观形貌相似,与鱼肉典型纤维组织结构有一定差距。

此外,目前关于重组鱼糜成型方面的研究主要是以盐溶性肌原纤维蛋白为研究对象,在热力学作用下促使鱼肉成型。然而,基于上述热力学作用的凝胶成型过程,一定程度会导致重组鱼肉制品胶质化口感严重,缺乏新鲜度与天然鱼肉独特的加工及风味品质。

因此,本研究基于减损采肉和低温成型技术,通过低盐及大孔径采肉等方式降低鱼肉肌纤维破坏程度,从而保持了天然鱼肉独特质构表现的结构基础;通过黏合剂作用使低盐鱼肉在4 ℃低温成型,避免了热诱导成型对产品质构及风味的不利影响,从而更大程度保留了天然鱼肉原有质构及风味品质。该研究不仅解决了传统重组鱼肉产品由于肌间刺导致食用不便等问题,而且具有天然鱼肉的纤维特征、质构和风味品质等。本研究结果对于丰富鱼肉制品加工种类,满足消费者对高品质鱼肉制品的需求具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜黑鱼,规格为约1 000 g,购买于德清县秋山农贸市场,现场宰杀放于盛有碎冰的泡沫箱内送达实验室;谷氨酰胺转胺酶(transglutaminase,TG)(食品级,酶活为120 U/g),上海青瑞食品科技有限公司;食盐、魔芋粉、酪蛋白酸钠、复合磷酸盐(均为食品级添加剂)、二甲苯,浙江卡尔生物技术有限公司;苏木精、伊红、2,4,6-三甲基吡啶(均为分析级),杭州邦易化工有限公司。

1.2 仪器与设备

TA-XT plus质构分析仪,英国Stable Micro Systems公司;ECLIPSEE100SCIENTZ-950显微镜、ECLIPSE E100显微镜,尼康仪器有限公司;ISO9001电子分析天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司;JR50-250料理机,苏泊尔股份有限公司;T20-168脱水机,宁波钣神电器有限公司;RS-JR80A绞肉机,荣事达小家电有限公司;真空包装机,温州卓腾包装机械有限公司;Himac CR22 N高速冷冻离心机,天美仪拓实验室设备(上海)有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 纤维感重组鱼糜制品的制备

新鲜黑鱼致晕后立即宰杀去除鱼头、鱼尾、鱼皮、骨刺、内脏和黑色筋膜,进行流水冲洗,去除表面杂质及血液,根据鱼体肌间刺距离鱼体表层的深度,对鱼体肌肉部分进行剖片式采肉,以不采到鱼刺为参照,将剔除肌间刺的鱼肉送入绞肉机,经7 mm孔盘破碎一次,降低鱼肉被破坏程度,以保留天然鱼肉纤维,称之为减损采肉。将得到的鱼肉组织用1倍体积的冰水漂洗5 min(节水漂洗),之后纱布过滤,离心脱水控制水分含量在80%左右。将处理后的鱼肉颗粒放入斩拌机(刀片打磨顿挫),加入鱼肉总质量(下同)0.1%的食盐斩拌2 min,加入魔芋粉、0.2%酪蛋白酸钠、0.2%复合磷酸盐斩拌1 min,快速搅拌1 min,加入TG酶搅拌2 min,然后将鱼肉放入圆柱形模具中,真空20 s定型,然后放入4 ℃冷藏室中反应。0～20 h期间,总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)值随着时间的延长而缓慢增加,反应到第20 h达到最大值4.39 mg/100 g,根据GB 2733—2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》规定,在4 ℃重组过程中,20 h内重组鱼肉处于一级新鲜状态。

1.3.2 单因素试验

通过改变以下因素制备鱼糜制品(均为质量分数):TG酶添加量(0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%),0.25%魔芋粉,4 ℃反应8 h;魔芋粉添加量(0%、0.15%、0.3%、0.45%、0.6%),0.4% TG酶,4 ℃反应8 h;反应时间(2、4、6、8、10 h),0.4% TG酶,0.3%魔芋粉,进行单因素试验,探究各因素对重组纤维感鱼糜制品质构、持水性、色泽的影响,每个因素平行试验5次,取平均值。重组鱼肉在4 ℃冷藏室中反应,因凝胶强度呈现先增大后减小的趋势,反应8 h时的凝胶强度最大,随后降低,综合考虑将反应时间控制在10 h内。实验不同分组如表1、表2所示。

1.3.3 质构特性的测定

参考AN等[5]的方法,将上述重组鱼肉制品切成2 cm×2 cm×1 cm的方块,选用质构仪的TPA模型,P/36R柱形探头进行全质构分析,测前速度为2.00 mm/s,测试速度为1.00 mm/s,测后速度为2.00 mm/s,压缩率为40%。每组样品至少测定5个平行样,取平均值。

1.3.4 持水率的测定

参考张曦鹏等[6]的方法,稍作改动。将上述重组鱼肉样品切成规格为3 g的样品,然后称重记为M1,用3层滤纸包裹样品,放入离心管中离心10 min(离心条件3 000 r/min,温度4 ℃),最后称取离心后的样品,质量记为M2。持水率的计算如公式(1)所示:

持水率

(1)

1.3.5 色泽的测定

参照WANG等[7]的方法,将上述重组鱼肉样品切成10 mm薄片,测定样品亮度L*、红度a*、黄度b*,计算凝胶的白度。每个样品重复5次,取平均值。其计算如公式(2)所示:

白度=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2

(2)

1.3.6 挥发性成分测定

参考ZHANG等[8-9]的方法并稍作修改。称取2.00 g鱼肉样品,装入20 mL顶空瓶中,加入100 μL质量浓度为10-5g/mL的2,4,6-三甲基吡啶内标物溶液,60 ℃水浴萃取50 min。其中天然鱼肉为活鱼经宰杀后的背部鱼肉,不做其他处理;优化组鱼肉为主成分分析(principal component analysis,PCA)最优条件下制得的鱼肉;对照组鱼肉为仅添加食盐,无其他添加剂鱼肉,其他处理步骤同优化组。

进样口240 ℃不分流1 min,隔垫吹扫5 mL/min,载气为He,流速1 mL/min。

GC条件:DB-5MS弹性毛细管柱(60 m×0.32 mm×1 μm)。起始温度40 ℃,以3 ℃/min升至100 ℃,以2 ℃/min升至150 ℃,以8 ℃/min升至240 ℃,保留5 min。

MS条件:EI离子源250 ℃,传输线250 ℃,扫描范围35～500 amu,间隔0.2 s。

定性定量:将挥发物质谱图与标准谱库(NIST 2014和Wiley 9)进行匹配,当匹配度大于800时予以确认。通过计算各挥发物与内标物峰面积比值来计算其浓度。

气味活性值(odor activity value,OAV)的计算如公式(3)所示:

OAV=C/OT

(3)

式中:C,挥发物在样品中的含量,ng/g;OT,挥发物一定温度下在某种基质中的阈值,ng/g;将OAV值大于1的化合物定义为气味活性物质。

1.3.7 肌纤维形态观察

将天然鱼肉、优化组、对照组鱼肉切成正方体浸入质量分数为10%福尔马林中固定24 h,进行乙醇梯度脱水,二甲苯透明处理,用石蜡包埋,然后用切片机切片,最后在苏木精-伊红法染色后,显微镜镜检,图像采集,选取天然鱼肉、优化组、对照组鱼肉纤维横纵切面进行分析。

1.3.8 感官评价

将天然鱼肉、优化组、对照组鱼肉蒸制5 min,进行感官评估。感官评估挑选经过培训的10名评估员(5名男性和5名女性)在室温下进行。根据描述量表对随机编码的样品的外观、风味、硬度、弹性、纤维感和适口性进行评价,1分相当于该属性的最低强度,10分相当于该属性的最高强度。选择天然鱼肉作为对比样品,其所有感官属性评分均设为5。

1.3.9 数据处理及分析

数据结果表示为平均值±标准差,采用SPSS 19.0软件进行数据分析,用ANOVA法进行数据显著性(P<0.05)分析。数据作图使用GraphPad Prism 8、主成分分析使用OriginPro 2021。

2 结果与分析

2.1 单因素对重组鱼肉质构特性的影响

质构特性是评价鱼肉品质的重要参数之一。表1为TG酶、魔芋粉添加量和低温成型时间对重组鱼肉质构特性的影响。结果表明,重组鱼肉硬度随着TG酶添加量的增加总体呈上升趋势,这是因为TG酶可催化肌原纤维蛋白分子间形成ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸共价键[10],强化了蛋白质凝胶结构,有助于缩小擂溃鱼肉与天然鱼肉的硬度差距;随着TG酶添加量的增加,重组鱼肉弹性、内聚性和咀嚼性先增加后有所降低,内聚性先增加后不变,均在TG酶添加量为0.4%(质量分数,下同)时达到最大值,这或许是由于添加过量的TG酶作用于鱼肉蛋白形成了过多的ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸键,反而使得鱼糜凝胶变硬变脆,从而使其弹性和咀嚼性下降[11]。TG酶添加量0.4%～0.8%时,重组鱼肉内聚性与天然鱼肉最为接近。

从表1可以看出,随魔芋粉添加量增大,重组鱼肉的硬度逐渐降低,弹性上升,魔芋粉添加量为0.6%时弹性达到最大值,内聚性和咀嚼性差异不显著;当魔芋粉添加量为0.3%时,重组鱼肉的咀嚼性与天然鱼肉几乎一致。这与孙瑶等[12]向重组牛肉中添加魔芋粉结果类似。可能是因为魔芋粉的添加使重组鱼肉的持水性得到提升,起到嫩化肉质的作用。

随反应时间的延长,重组鱼肉硬度逐渐增加,可能是因为TG酶随反应时间延长不断促进鱼肉蛋白质之间共价交联,逐渐形成较为紧密的凝胶网络结构,所以硬度逐渐变大;而弹性、内聚性整体呈下降趋势,在6 h到10 h内无显著性差异,咀嚼性整体下降不明显,在6 h时咀嚼性最低,随后上升并保持平稳。这可能是随反应时间进行,前半段鱼肉自身劣化起主导作用,而后由于TG酶、魔芋粉等外源添加物的作用逐渐发挥主导作用,阻止重组鱼肉品质继续下降[13]。

2.2 单因素对重组鱼肉色泽的影响

表2为TG酶、魔芋粉添加量和低温成型时间对重组鱼肉色泽的影响。由表2可知,添加TG酶后,重组鱼肉的L*值、a*值和b*值随TG酶添加量的增加而呈上升趋势,在TG酶添加量为0.8%时,a*值与天然鱼肉最为接近,L*值、a*值和b*值的上升可能是因为TG酶与蛋白质交联后,凝胶基质中释放的水产生的光色散效应有关,使其更鲜亮、粉嫩;白度取决于蛋白质的聚合程度,致密的凝胶结构往往具有较好的感官特性,与未添加TG酶组相比较,经TG酶处理后的重组鱼肉白度值逐渐增加,表明TG酶促进了鱼肉蛋白质的聚集和凝胶网络的形成[14-15]。

由表2可知重组鱼肉经添加魔芋粉后亮度和白度上下波动,没有明显趋势变化,但魔芋粉的添加提高了重组鱼肉的a*值[12],在魔芋粉添加量为0.45%时,重组鱼肉a*与天然鱼肉最为接近。魔芋粉的添加对其黄度值b*也有相似影响,与未添加魔芋粉组相比,添加魔芋粉的重组鱼肉b*明显增大,可能是魔芋精粉本身呈淡黄色所致。

重组鱼肉的亮度和白度在重组8 h时开始下降,可能是由于肌红蛋白与肌肉中肌原纤维蛋白(肌动蛋白)发生相互作用,生成了高分子质量的聚集体,从而导致其亮度和白度值下降[16];a*随时间的延长先上升后逐渐降低,在4 h时a*和b*达到一个峰值,此时天然鱼肉a*与重组鱼肉相近,可能是低温重组过程中鱼肉肌红蛋白血红素在高氧分压的情况下形成氧合肌红蛋白,使鱼肉呈鲜红色[17],b*在10 h达到最大值,可能是由于脂肪氧化和肌红蛋白氧化作用生成高铁肌红蛋白,导致鱼肉在低温过程中色泽发生褐变[18]。

2.3 单因素对重组鱼肉持水率的影响

持水率能够反映蛋白质的结合水能力,是反应鱼肉品质特性的重要指标[15]。由图1可知,随TG酶添加量逐渐增多,重组鱼肉持水性先增加后减少,TG酶添加量为0.4%时持水率达到最高,与天然鱼肉无显著差异。可能是由于TG酶本身是一种球状单体蛋白,可与液态水直接作用,当蛋白质从紧密的球状结构转变为有利于基团暴露疏松的随机线团结构,结合水的能力随之提高[19]。另外TG催化鱼肉蛋白质分子间形成赖氨酰共价键,使得蛋白质分子更紧密地结合在一起,维持蛋白凝胶体系的形成,包容大量水分。当TG浓度太大时鱼肉蛋白形成了过多的赖氨酸键,从而减弱了赖氨酰共价交联,使得结合水的能力减弱[19-20]。

魔芋粉由于含有丰富的亲水基团,具有较强的结合水能力[21]。由图2可知,重组鱼肉的持水率随魔芋粉添加量的增加而不断上升,当添加量为0.3%～0.6%时,持水率与天然鱼肉接近,添加0%～0.3%的魔芋粉可使重组鱼肉的持水率显著增加(P<0.05),这是因为魔芋粉属于亲水性胶体,对水的亲和力较强,可以将水束缚在凝胶体系中,魔芋粉质量浓度增加,能够结合的水分也就越多,保水性能就越强。

低温重组时间对重组鱼肉持水率的影响如图3所示。重组鱼肉的持水率在8 h时达到最大,此时与天然鱼肉无显著差异,可能是因为此时凝胶网络的空间结构最好,束缚水的能力最强[13]。

2.4 主成分分析(principal component analysis, PCA)

PCA是一种多变量的统计分析方法,为了进一步探究低温重组鱼肉和天然鱼肉的品质相关性,以硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、持水率、红度、白度为指标,制作PCA图。在图4中,2个主成分的特征根值均大于1,PC1和PC2累计贡献率为66.7%,说明2个主成分包括了不同组别重组鱼肉及天然鱼肉指标的大部分信息[22]。A3、B3、B4、B5组与天然鱼肉组处于同一象限,这说明A3、B3、B4、B5组与天然鱼肉组的品质无显著性差异[23],且在PCA图中距离越近的样本点间相似度越高,B4(0.4% TG酶、0.45%魔芋粉、低温成型8 h)与T(天然鱼肉)距离最近,说明与其他组重组鱼肉相比,其品质最接近天然鱼肉[24]。

2.5 GC-MS分析

采用固相微萃取联合气质联用(solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry, SPME-GC-MS)分别对天然鱼肉、优化组和对照组3种鱼肉挥发性成分进行检测,共鉴定出49种化合物(表3)。其中,醛类最多,有17种,其次烷烃类7种。醛类主要由脂肪酸的氧化降解导致,如苯甲醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛[23];戊醛具有青草味;庚醛具有油脂氧化气味。不饱和醛类(如2,4-庚二烯醛)对鱼肉腥味产生具有重要影响,其氧化分解也会产生具有浓烈的鱼腥味的已醛,己醛的产生还可能与脂肪氧化裂解有关[24]。醛类阈值较低,所以对3种鱼肉的整体气味起着决定性作用。与天然鱼肉相比,优化组鱼肉中的戊醛、己醛、庚醛等(OAV>1)较易产生不愉悦气味的醛类物质含量显著降低(P<0.05),可能是漂洗和外源添加剂的作用。水产品中类似金属或蘑菇的令人反感的气味主要是由醇类物质产生[25],3-癸炔-2-醇、1-十六烷醇在优化组中未被检出,而天然鱼肉和对照组均被检出。烯类物质与挥发性物质具有协同作用会促进水产品腥味物质的产生,6(Z)-十二碳烯、1-十二烯在天然鱼肉和对照组中检出,但优化组中也均未被检出,可能是鱼肉经漂洗和添加黏结剂重组的过程去除或中和了对优化重组鱼肉气味不利的挥发性物质。壬醛具有强烈的青香味[26],在3组鱼肉中均属于气味活性物质,并且含量差异不显著,说明经节水漂洗壬醛未过多流失。酮类化合物主要来源于多不饱和脂肪酸和氨基酸的氧化[27],赋予奶油香、乳香等香气[28]。与天然鱼肉相比,优化组鱼肉的甲基庚烯酮、香叶基丙酮的含量有所增加。优化组鱼肉中还检测到天然鱼肉未检测到成分,如具有橙子香气的右旋萜二烯、栀子花清香气的乙酸苏合香酯2种气味活性物质(OAV>1),还有己酸烯丙酯、庚酸烯丙酯等。可能是添加剂带入的物质,对优化组鱼肉的整体风味有一定的改善提升作用。

2.6 肌纤维形态观察

图中从左至右依次是天然鱼肉、优化组、对照组,对此3个样品进行肌纤维横纵切面形态观察。图5表明,不同处理方式对肌纤维形态影响不同。从鱼肉肌纤维横截面观察,与对照组的样品相比,优化组肌肉纤维之间间隙更小,与天然鱼肉接近,肌纤维截面清晰、紧凑,说明黏结牢靠,黏结剂发挥了作用。与对照组相比,优化组的纵切面肌纤维形态更好、更完整,有明显的纤维形态,因为在斩拌过程中,食盐使鱼肉中盐溶蛋白溶出,而TG酶、魔芋粉等添加剂与水作用形成黏液,导致鱼肉黏结成团,不仅有利于鱼肉黏结也使肌纤维被破坏程度更小。虽肌纤维排序不整齐但肌纤维形态保存更完整,近似天然鱼肉。对照组鱼肉之间仅靠压力黏结在一起,无凝胶网络交联,所以经处理之后鱼肉之间间隙大,极易松散,且由于加工过程无黏液渗出,鱼肉无法黏结成团导致纤维被破坏严重,品质较差,所以食用时粉状感较强。

2.7 感官评价

感官评定可以在一定程度上较为直观的反应产品品质优劣,可作为判断重组鱼肉品质的重要依据[8]。天然鱼肉、优化组和对照组重组鱼肉蒸制熟化后从外观、风味、硬度、弹性、纤维感和适口性6个方面进行感官评价,制作感官雷达图(图6)。优化组鱼肉的硬度上比天然鱼肉高,低于对照组鱼肉;优化组重组鱼肉外观洁白、光滑,更易接受,纤维感低于天然鱼肉,但高于对照组鱼肉,具有良好纤维口感;与天然鱼肉相比,风味上损失稍强,可能是在漂洗过程中损失了肌浆蛋白、风味物质等;其他指标也介于天然鱼肉和未优化鱼肉之间,其总体品质比对照组鱼肉更好,和天然鱼肉品质相似。

3 结论

本实验以新鲜淡水鱼为原料,经减损采肉获得鱼肉颗粒,通过单因素试验及PCA优化,确定了在4 ℃条件下脱骨去刺鱼肉的低温成型工艺条件(TG酶、魔芋粉添加量分别为0.4%、0.45%,反应时间8 h),制备了一种具有天然鱼肉外观和纤维感的重组鱼肉制品,并对其挥发性风味物质、肌纤维形态、感官评价和化学作用力变化进行分析。结果表明,减损采肉可保留较多的肌肉纤维,保持天然鱼肉的纤维口感,低温重组鱼肉在保留了天然鱼肉特征性挥发性风味成分,还具有较低的腥味物质组成。综上,通过此方法制备的纤维感重组鱼肉制品品质新鲜,健康低盐,风味、质地近似天然鱼肉。本研究可为重组鱼肉制品制备提供一定的理论依据。

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Deboned fish cold-reconstituted technology mimicking natural fish and quality assessments

ZHU Shichen1,2,3, ZHANG Zhongzheng1,2,3, ZHOU Xuxia1,2,3,4, LIU Shulai1,2,3,4, DING Yuting1,2,3,4*

1(College of Food Science and Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China) 2(Key Laboratory of Marine Fishery Resources Exploitment &Utilization of Zhejiang Province, Hangzhou 310014, China) 3(National R&D Branch Center for Pelagic Aquatic Products Processing (Hangzhou), Hangzhou 310014, China) 4(Collaborative Innovation Center of Seafood Deep Processing, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China)

ABSTRACT Some issues including the damaged muscle fibers, gelatinization of taste, and loss of typical texture and flavor characteristics, cannot be ignored.This study aimed to develop a novel deboned fish cold-reconstituted technology mimicking natural fish, based on efficient meat sampling and low temperature molding technology.This work investigated the effects of the additions of transglutaminase and konjac powder, as well as molding time on the processing quality of reconstituted fish, in terms of texture, color, and water retention.The optimized conditions of fish recombination with the characteristics of natural fish fiber were determined by principal component analysis (PCA) analysis.Furthermore, volatile flavor analysis, muscle fiber morphology, and sensory evaluation were performed to compare the quality difference between low-temperature reconstituted fish and fresh fish.Results showed that the addition of transglutaminase and konjac powder can improve the texture, color, and water retention of recombinant fish.According to the principal components analysis results, the optimized conditions of the recombinant fish meat were 0.4% TG enzyme, 0.45% konjac powder, and low-temperature molding for 8 h, whose quality was comparable to that of the natural fish meat.The GC-MS results showed that the low-temperature recombinant fish meat retained the characteristic volatile flavor components of natural fish meat while having a lower composition of fishy flavor composition, such as valeraldehyde, hexal, and heptyl aldehyde.In addition, the optimized low-temperature recombinant fish also maintained comparable meat fiber and sensory quality to natural fish.The results of this study can provide theoretical references for the development of high-quality fish products.

Key words fish;loss reduction fish flesh picking;cryogenic molding;flavor quality;texture

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038212

引用格式：朱士臣,张忠正,周绪霞,等.去刺鱼肉的低温仿真成型工艺优化及其品质评价[J].食品与发酵工业,2024,50(23):218-225;241.ZHU Shichen, ZHANG Zhongzheng, ZHOU Xuxia, et al.Deboned fish cold-reconstituted technology mimicking natural fish and quality assessments [J].Food and Fermentation Industries,2024,50(23):218-225;241.

第一作者：博士,副教授(丁玉庭教授为通信作者,E-mail:dingyt@zjut.edu.cn)

基金项目：浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划项目 (2022C02025);浙江省“三农九方”科技协作计划(2023SNJF067)

收稿日期：2023-12-08,改回日期：2024-01-17