岳開華，黃永春，張業(yè)輝，張友勝，劉學銘，汪婧瑜（.廣西科技大學生物與化學工程學院，廣西柳州545006；.廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產(chǎn)品加工研究所，農業(yè)部功能食品重點實驗室，廣東省農產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東廣州5060）

海鱸魚魚糜凍藏過程中流變特性及凝膠結構的變化規(guī)律

岳開華1，2，黃永春1，張業(yè)輝2，*，張友勝2，劉學銘2，汪婧瑜2
（1.廣西科技大學生物與化學工程學院，廣西柳州545006；2.廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產(chǎn)品加工研究所，農業(yè)部功能食品重點實驗室，廣東省農產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東廣州510610）

為研究不同凍藏溫度和凍藏時間對海鱸魚魚糜的流變特性和凝膠結構的影響，實驗采用流變儀和顯微鏡對凍藏過程中的魚糜進行分析觀察。結果顯示，海鱸魚魚糜的黏度隨剪切速率增加而減小，存在剪切變稀現(xiàn)象；魚糜的彈性模量（G′）和損耗模量（G″）隨頻率的增加而升高；魚糜凝膠過程經(jīng)歷了三個階段（不同凍藏溫度和凍藏時間的魚糜有所偏差）：第一階段在40℃之前，第二階段出現(xiàn)在40～50℃，第三階段在50℃之后，蛋白開始形成最終的凝膠；魚糜隨凍藏溫度的升高和凍藏時間的延長，魚糜的G′和G″減小，黏彈性下降，損耗角正切（tanδ）增大，流動性增加。魚糜凝膠的微觀結構顯示，隨凍藏溫度升高和凍藏時間延長，纖維基質的損傷越大，形成的凝膠性能越差。本研究對海鱸魚魚糜的應用具有一定的借鑒意義。

海鱸魚魚糜，凍藏，流變特性，凝膠結構

海鱸魚（sea bass）蛋白質豐富，肉質鮮美，是我國常見的經(jīng)濟魚類之一，也是海水養(yǎng)殖業(yè)的重要品種之一。據(jù)《中國漁業(yè)年鑒》統(tǒng)計，2010~2013年，海水養(yǎng)殖海鱸魚產(chǎn)量一直處于首位，2013年產(chǎn)量達到128086噸。隨著海鱸魚養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，消費者需求量的增加，冷凍魚糜的加工生產(chǎn)已成為發(fā)展趨勢。

魚糜制品因其高蛋白、低熱量、低脂肪、低膽固醇、品種多樣、味美可口等優(yōu)點，受到廣大消費者的

喜愛。冷凍魚糜作為制作魚糜制品的主要原料，不僅能夠延長魚肉的保質期，還可以為魚糜制品加工業(yè)提供質量穩(wěn)定的原料供應，使其生產(chǎn)不受季節(jié)和地域的限制［1］。魚糜制品的生產(chǎn)加工過程包括混合攪拌、管道運輸、物料擠壓、熱凝膠化等，其中魚糜加工設備的設計和魚糜的熱凝膠化與魚糜流變參數(shù)有很大關系［2-3］。魚糜的流變特性分析主要集中在研究魚糜在加工過程中的變形和流動問題，以及最終產(chǎn)品在咀嚼過程中的變形和恢復問題［4］。目前國內對魚糜流變特性的研究較少，尤其是對魚糜在凍藏過程中流變特性的研究仍屬于空白階段。

本實驗以海鱸魚魚糜為原料，針對不同凍藏溫度（-70、-24、-14、-4℃）和凍藏時間對魚糜動態(tài)黏彈性等流變特性進行研究。通過對魚糜流變特性的研究，不僅可以反映出魚糜的內部結構，分子形態(tài)及分子間的相互作用，還可以得到凍藏溫度和時間對魚糜流變特性的影響規(guī)律，對我國魚糜的貯藏運輸、加工生產(chǎn)以及市場消費有著重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

海鱸魚 購自廣州天河區(qū)世紀聯(lián)華超市，挑選大小均一（700～800 g）、魚鱗完好、健康活力的魚為實驗原料；蘇木精、伊紅、無水乙醇、氯化鈉 均為分析純，購自國藥集團化學試劑有限公司；OCT液 購自德國LEICA公司。

AR-1500EX流變儀 美國TA公司；SZ-5斬拌機 廣州旭眾食品機械有限公司；MICROM HM560冷凍切片機 美國THERMO公司；Axio Scope A1熒光正置顯微鏡 德國ZEISS公司；SZ-12A絞肉機 廣州旭眾食品機械有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鱸魚魚糜的制備 將活魚擊斃，去鱗、去內臟、去頭、去尾，清水洗凈后采肉（只取白肉），用絞肉機絞碎。加入4倍體積蒸餾水漂洗三次，再用0.3% NaCl溶液漂洗一次，每次漂洗2～3 min，靜置除去雜質，用尼龍紗布袋擠壓脫水至水分80%左右。將脫水后的魚糜混勻，以每100 g裝袋，包裝若干袋，分成四組，在-40℃下快速凍結5 h后，分別放到-4、-14、-24、-70℃的冰箱中凍藏。

1.2.2 實驗樣品處理 將冷凍的魚糜自然解凍，先用斬拌機空擂5 min（500 r/min），然后加入3%魚糜質量的NaCl擂潰10 min（1000 r/min），取出后調節(jié)含水量至80%，放在4℃冰箱中待測。

1.2.3 流變特性測定

1.2.3.1 黏度掃描 參照Yang［5］的方法并稍作修改。采用流變儀的錐形板（直徑60 mm，角度1.89°）測定，將制備好的魚糜置于兩板之間，剪切速率范圍為0～100 s-1，測試溫度25℃。實驗重復8次，從數(shù)據(jù)相似度最接近的3組中取均值作圖。

1.2.3.2 頻率掃描 參照Delgado［6］的方法并稍作修改。采用流變儀的平行板（直徑為40 mm）測定，將制備好的魚糜置于兩平板之間，調節(jié)兩平板之間的距離為1.5 mm。應變?yōu)?%，掃描頻率范圍為1～21 Hz，測試溫度為25℃。實驗重復8次，從數(shù)據(jù)相似度最接近的3組中取均值作圖。

1.2.3.3 溫度掃描 采用流變儀的平行板（直徑為40 mm）測定，將制備好的魚糜置于兩平板之間，調節(jié)兩平板之間的距離為1.5 mm。在掃描過程中，要除去過量的樣品，并在樣品表面添加一層薄硅化油，以防止水分的蒸發(fā)。應變?yōu)?%，掃描頻率為1 Hz，掃描溫度范圍為10～70℃，起始溫度10℃，程序升溫2℃/min，結束后程序降溫到25℃。實驗重復8次，從數(shù)據(jù)相似度最接近的3組中取均值作圖。

1.2.4 凍藏過程中魚糜凝膠組織構造的變化 參照儀淑敏［7］的方法并稍作修改。將冷凍魚糜解凍，用低溫真空斬拌機空擂5 min（500 r/min），然后加入3%質量的NaCl擂潰10 min（1000 r/min），取出后調節(jié)含水量至80%。將魚糜裝到25 mL小燒杯中，填充結實，不留孔隙，填滿燒杯后，將燒杯口用兩層保鮮膜密封。將樣品在40℃水浴加熱1 h，然后轉入90℃水浴加熱30 min，流水冷卻，放到4℃冰箱中放置24 h。取出凝膠并切成5 mm×5 mm×3 mm的小塊，包埋于OCT液后，-22℃下凍藏20 min，采用冷凍切片機將其切成8 μm薄片，貼于載玻片上，通過HE染色法染色，光學顯微鏡50倍下進行觀察。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 9.0數(shù)據(jù)分析軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 凍藏溫度和時間對海鱸魚魚糜黏度的影響

對新鮮魚糜進行剪切應力掃描（圖1），發(fā)現(xiàn)魚糜呈現(xiàn)假塑性流體行為，曲線采用冪律公式τ=Kγn進行線性擬合，式中：τ為剪切應力（Pa），K為稠度系數(shù)（Pa·sn），γ為剪切速率（s-1），n為流變特性指數(shù)。結果發(fā)現(xiàn)，K=5.2460，n=0.3075，R2=0.9985，由于n＜1，所以魚糜屬于假塑性流體［8］。

圖1 新鮮魚糜剪切應力隨剪切速率的變化曲線Fig.1 Relationship between shear rate and shear stress of fresh surmi

圖2～圖3可以看出，海鱸魚魚糜的黏度隨剪切速率的增加而下降，存在“剪切稀化”的現(xiàn)象。圖2顯示，魚糜隨凍藏溫度的升高，其黏度呈下降趨勢，且剪切速率越小，黏度差異越明顯，隨剪切速率增大，黏度差異越小。這是因為魚糜內的肌原纖維蛋白分子之間相互纏繞，有交聯(lián)作用，形成相對穩(wěn)定的三維結構，隨著剪切速率的增加，會破壞魚糜的三維結構，

所以魚糜的表觀黏度會下降，且魚糜會出現(xiàn)剪切依賴現(xiàn)象［5］。圖3看出，-24℃凍藏溫度下的魚糜黏度隨凍藏時間的延長而減小，凍藏前期變化幅度大，4周后變化相對較小，這與魚糜凍藏過程中肌原纖維蛋白的變性程度有關，魚糜凍藏時間越長，肌原纖維的變性程度越嚴重，蛋白之間的交聯(lián)性變差，魚糜的網(wǎng)狀結構破壞，魚糜的黏度越?。?］。

圖2 不同凍藏溫度對魚糜黏度的影響Fig.2 Effect of different frozen storage temperatures on viscosity of surmi

圖3 不同凍藏時間對魚糜黏度的影響Fig.3 Effect of different frozen storage times on viscosity of surmi

2.2 頻率對魚糜體系黏彈性的影響

機械模量G′和G″分別是反應體系中彈性和黏性大小的指標。為進一步研究體系的黏彈性變化，通常用損耗角正切tanδ=G″/G′來表征。tanδ值以1為界限，其值小于1表明體系趨于固體特性，彈性成分占優(yōu)勢；其值大于1表明體系趨于流體特性，黏性成分占優(yōu)勢［10］。

圖4可以看出，魚糜的G′和G″隨施加頻率的增大而升高，且在0～2 Hz之間的G′和G″升高幅度較大，其彈性模量和黏性損耗模量都升高較快。圖4（a、b）顯示，-24℃和-14℃凍藏6周的魚糜黏彈性相差不大，較-70℃凍藏魚糜的黏彈性有所下降。圖4（c）顯示，-24℃凍藏溫度下的魚糜，前3周彈性模量下降幅度大，3周后下降幅度減緩，這與魚蛋白在前3周變性速度快有關。由圖4～圖5可知，隨魚糜凍藏溫度升高，凍藏時間延長，G′和G″的下降幅度變大，tanδ也在增大。這是因為魚糜在凍藏過程中，肌原纖維蛋白會發(fā)生變性，蛋白分子會發(fā)生解鏈，一些化學鍵斷裂，導致肌球蛋白分子之間相互作用形成共價鍵，使魚糜內部結構穩(wěn)定性下降，彈性模量下降，黏度降低，流動性變大［11］。其中-4℃凍藏溫度的魚糜G′和G″嚴重下降，tanδ也明顯增大，這是因為魚糜在-4℃凍藏過程中，微生物繁殖快，魚蛋白變性速度快，導致魚糜黏彈性下降嚴重，流動性增大。圖5可知，在所有頻率下魚糜的tanδ＜1，說明魚糜體系趨于固體特性，彈性成分占優(yōu)勢。在0～2 Hz之間，tanδ減小，說明G″增大幅度比G′小，當頻率繼續(xù)增大時，G′和G″都在緩慢增加，

而tanδ也呈緩慢升高的趨勢，說明魚糜有著“剪切變稀”的現(xiàn)象。這是因為魚糜內部分子之間相互交聯(lián)，有著穩(wěn)定的結構，施加過小的頻率，不會對魚糜內分子鏈之間化學鍵以及三維結構造成破壞，繼續(xù)施加頻率會對魚糜內部的結構造成一定破壞，蛋白發(fā)生解鏈，延伸變長，導致流動性增加［12］。

圖4 不同凍藏溫度及時間對魚糜G′和G″的影響Fig.4 Effect of different times or temperatures of frozen storage on G′and G″of surmi

圖5 震蕩頻率與不同凍藏溫度魚糜tanδ的關系圖Fig.5 Relationship between oscillation frequency and tantδ of surmi at different frozen storage temperatures

2.3 溫度對魚糜黏彈性的影響

圖6 溫度對不同凍藏溫度及時間魚糜G′和G″的影響Fig.6 Effect of temperature on G′and G″of frozen storage surmi with diffrent temperatures or time

圖7 溫度對不同凍藏溫度魚糜tanδ的影響Fig.7 Effect of temperature on diffrent frozen storage temperatures on tanδ of surmi

魚糜蛋白在加熱過程中會形成凝膠，凝膠的形成主要經(jīng)過三個階段：凝膠化、凝膠劣化和魚糕化［10］。魚蛋白的凝膠性能影響著魚肉制品的彈性、保水性和黏結性，直接影響消費者的口感。

圖6顯示，在40℃前，隨溫度的升高，魚糜的G′和G″緩慢降低，此時肌球蛋白分子的α雙螺旋會慢慢解開，分子之間通過化學鍵形成松散的網(wǎng)狀結構［13］；隨著溫度繼續(xù)升高，魚糜的G′和G″急劇下降，到50℃左右達到最低，此時達到內源性水解酶的最佳活性溫度，導致肌動蛋白和肌球蛋白的網(wǎng)絡結構斷裂，蛋白分子大量遷移，蛋白分子之間部分化學鍵也被破壞，從而使得蛋白質分子發(fā)生延伸，流動性大大增加，魚糜進入凝膠劣化階段［14］；當溫度繼續(xù)升高，G′和G″迅速增大，這可能是因為大量增加的肌球蛋白和肌動蛋白重鏈分子形成了不可逆的凝膠網(wǎng)絡［15］。因而隨著疏水鍵、二硫鍵等化學鍵的形成，魚糜內部形成有序穩(wěn)定的三維凝膠結構，導致魚糜內部結構發(fā)生改變，彈性模量大幅度增大，最終進入魚糕化階段［16］。

由圖6（a）可以看出，不同溫度下凍藏6周的魚糜，隨凍藏溫度的升高，凝膠劣化區(qū)G′的最低點在逐漸向高溫度方向移動。新鮮魚糜G′的最低點出現(xiàn)在50℃左右，而-14℃和-4℃凍藏6周的魚糜G′分別出現(xiàn)在52℃和54℃左右，這可能是因為凍藏溫度越高，肌原纖維蛋白的變性程度越嚴重，魚糜在進入凝膠劣化階段后，分子之間重鏈聚集及化學鍵形成受到破壞，不能迅速形成穩(wěn)定的凝膠結構，導致G′最低點向高溫度方向移動。圖6顯示，魚糜隨凍藏溫度的升高和凍藏時間的延長，魚糜形成穩(wěn)定的凝膠結構后，G′和G″都有不同程度下降。Kaewudom［17］認為是肌原纖維蛋白的變性，會使MTG酶（轉谷酰胺酶）減少，導致魚糜內部蛋白分子的交聯(lián)作用受到影響，最后形成的凝膠性能差，彈性模量減小。

圖7可以看出，tanδ的變化趨勢與G′和G″的變化趨勢相反，在升溫初期呈下降趨勢，此時魚糜內部肌原纖維蛋白處于相對穩(wěn)定的網(wǎng)狀結構。隨溫度升高，tanδ開始緩慢增大，不同凍藏溫度的魚糜tanδ開始變大的起始溫度不同，新鮮魚糜在20℃左右，-70℃凍藏的魚糜在17℃左右，-24℃和-14℃凍藏的魚糜在15℃左右，而-4℃凍藏的魚糜沒有明顯的變化趨勢。這是因為蛋白的變性程度越嚴重，魚糜在低溫時的內部結構越不穩(wěn)定，隨溫度升高，肌球蛋白的α雙螺旋解鏈越快［10］。溫度在20～40℃之間，tanδ小幅度增加，此階段，魚糜內部結構處于緩慢解鏈狀態(tài)。溫度超過40℃后，tanδ急劇增大，并且在50℃左右達到最大值，此時魚糜處于凝膠劣化階段，肌原纖維蛋白大量解鏈延伸，導致魚糜流動性增加，彈性模量大幅度下降。溫度超過50℃后tanδ急劇減小，且凍藏溫度越低，凍藏時間越短，tanδ下降幅度越大。隨凍藏溫度的升高，魚糜的tanδ最大值點向高溫度方向移動，與G′和G″最小值的變化一致。

2.4 凍藏過程中魚糜熱凝膠組織構造的變化

圖8 不同凍藏溫度下的魚糜凝膠顯微觀察圖Fig.8 Gel microscopic observation under different frozen storage temperatures

圖8（a）可知，新鮮魚糜凝膠樣品有致密的網(wǎng)絡結構，空隙小，結構緊密，具有良好的纖維基質。圖8（b）中，-70℃凍藏6周魚糜凝膠樣品的網(wǎng)絡結構相對緊密，但相比新鮮樣品空隙較大，整體有斷裂的網(wǎng)孔，纖維局部斷裂。圖8（c）中，-24℃凍藏6周魚糜凝膠樣品的網(wǎng)狀結構舒松，空隙較b圖大，纖維基質大量斷裂，有少量不規(guī)則的聚集體，凝膠性能大大下降。圖8（d）中，-14℃凍藏6周魚糜凝膠樣品局部有少量網(wǎng)狀結構，存在少量的大孔隙，肌原纖維基質大量斷裂，存在粗大的凝聚體。而圖8（e）中，-4℃凍藏6周魚糜凝膠樣品網(wǎng)狀結構不明顯，肌原纖維基質大量斷裂，存在大量大孔隙及聚集體，形成的凝膠疏松多孔。上述變化是因為肌原纖維蛋白的冷凍變性程度不同，導致蛋白解鏈，聚集成大的凝集體，不同程度地阻礙了凝膠形成過程中分子間的凝聚交聯(lián)，使最后形成的凝膠有明顯差異［18］，上述凝膠差異恰好與圖6～圖7中魚糜黏彈性的變化相符。另外，魚糜隨著凍藏溫度的升高，凍藏時間的延長，導致分子內部化學鍵被破壞，巰基變性，一些酶的（如MTG酶、ATP酶等）失活等原因，從而影響凝膠的性能［19-20］。

3 結論

海鱸魚魚糜隨凍藏時間的延長和凍藏溫度的升高，蛋白質會發(fā)生不同程度的變性，魚糜的表觀黏度下降，G′和G″減小，tanδ增大，黏彈性下降，流動性增加。對于上述變化，-4℃凍藏溫度下的魚糜變化明顯，-70℃凍藏溫度下的魚糜變化幅度最小，-24℃和-14℃凍藏溫度下的魚糜變化相差不大。

海鱸魚魚糜有著“剪切變稀”的行為，并且與剪切速率有依賴現(xiàn)象；魚糜隨施加頻率的增加，G′、G″和tanδ都有增大現(xiàn)象；海鱸魚魚糜隨凍藏時間的延長和凍藏溫度的升高，凝膠劣化區(qū)的G′和G″最低點都有向高溫度移動趨勢，最后形成魚糜凝膠的G′和G″都減小，而tanδ增大。

隨凍藏時間的延長和凍藏溫度的升高，海鱸魚魚糜凝膠的網(wǎng)狀結構逐漸酥松，空隙逐漸變大，基質纖維逐漸聚集、變粗、斷裂，嚴重影響其凝膠性能。

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The changes of rheological properties and gel structures of sea bass surimi during frozen storage

YUE Kai-hua1，2，HUANG Yong-chun1，ZHANG Ye-hui2，*，ZHANG You-sheng2，LIU Xue-ming2，WANG Jing-yu2
（1.College of Biological and Chemical Engineering，Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou 545006，China；2.Sericultural＆Agri-Food Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Key Laboratory of Functional Foods，Ministry of Agriculture/Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing，Guangzhou 510610，China）

The effect of different frozen temperatures and time on rheological properties and surimi gel structure were investigated by using rotational rheometer and microscopy.The results showed that the viscosity of sea bass surimi were significantly decreased with increasing shear rate.It was a shear-thinning phenomenon.The surimi elastic modulus（G′）and loss modulus（G″）were increased with increasing frequency.The gel process of surimi had three stages：the first stage appeared below 40℃，the second stage appeared between 40℃and 50℃，the third stage appeared over 50℃，and then the protein formed gel.The G′，G″and viscoelastic of surimi were decreased with increasing frozen temperature and time，meanwhile the loss tangent（tanδ）and fluidity were increased.The gel microstructure revealed that the more matrix of fibers damaged，and the gel properties more weak with frozen temperature and frozen time extension.The results provided a certain reference for further widening the scope of the application of the sea bass surimi.

sea bass surimi；frozen；rheological properties；gel structure

TS201.1

A

1002-0306（2016）08-0330-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.08.061

2015－09－14

岳開華（1990-），男，碩士研究生，研究方向：食品化學，E-mail：309022875@qq.com。

*通訊作者：張業(yè)輝（1979-），男，博士，副研究員，研究方向：食品化學，E-mail：Zhangyhgx@163.com。

國家“863”子課題項目（2013AA102201-3）；廣西高等學校高水平創(chuàng)新團隊及卓越學者計劃資助（桂教人〔2014〕7號）；廣東省農科院院長基金（201415）；廣東省科技項目（2015B020206001）；廣州市對外合作項目（201603）。