胡 吟,劉 涵,劉 倩,喬玉萍,王 芳,林親錄,丁玉琴,*

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程實驗室,湖南長沙 410004 2.長沙市科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)中心,湖南長沙 410013)

食鹽不僅對肉制品的色澤、持水性、風(fēng)味有重要的影響,還可以降低肉制品中的水分活度,延長貨架期[1]。通常在食品中添加0.8%～1.2%的食鹽，就能使人感受到合適的咸味。在魚糜制品生產(chǎn)過程中,為促使魚糜中肌原纖維蛋白溶解、形成高品質(zhì)的魚糜凝膠制品,通常需添加2%～3%的食鹽[2],而現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,長期過量攝入食鹽會導(dǎo)致高血壓等心血管疾病[3]。在此背景下,低鹽產(chǎn)品成為研究的熱點。然而,降低鈉鹽的使用量會導(dǎo)致魚糜制品凝膠品質(zhì)和感官品質(zhì)下降,因此尋找合適的鈉鹽替代物是低鹽魚糜制品生產(chǎn)中亟待解決的問題。

鉀鹽、鎂鹽、鈣鹽是最常見的鈉鹽替代物,將鉀鹽、鎂鹽、鈣鹽等部分替代食鹽后應(yīng)用于魚糜制品加工中,能提高低鈉魚糜制品的保水性、質(zhì)構(gòu)等性能[4-5]。然而,鉀鹽、鈣鹽等添加過量會產(chǎn)生金屬味和苦澀味[6-7],影響魚糜制品風(fēng)味。研究表明賴氨酸、組氨酸和精氨酸等氨基酸也具有改善低鈉肉制品品質(zhì)的作用,在低鈉肉制品的生產(chǎn)加工中具有潛在的應(yīng)用價值[8-9]。Zhen等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，精氨酸能提高雞肉肌球蛋白的保水性和凝膠強度。趙曉陽[11]研究發(fā)現(xiàn)，組氨酸能提高肌球蛋白的溶解度,促進肌球蛋白溶解,有利于低鈉肉制品的生產(chǎn)加工。

L-賴氨酸(L-Lys)是一種堿性氨基酸,不能由人體自身合成,必須從食物中獲得,對人體的健康有重要作用。L-Lys對肉制品的保水與質(zhì)構(gòu)也具有重要影響。Li等[12]向豬肉腸中添加L-Lys,結(jié)果表明，添加0.8% L-Lys可顯著提高豬肉腸的保水性和感官品質(zhì)。Zhou等[13]研究發(fā)現(xiàn),將L-Lys添加到豬肉腸中,能改善豬肉腸的色澤、提高保水性,并有利于致密網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)的形成。Cando等[14]研究發(fā)現(xiàn)，L-Lys和胱氨酸結(jié)合轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶能提高低鹽魚糜凝膠的凝膠特性。本研究以魚糜凝膠制品加工中常規(guī)鈉鹽添加量(2.5% NaCl)為對照,研究L-Lys添加量對低鹽魚糜凝膠(1.0% NaCl)的質(zhì)構(gòu)、持水性、色澤及流變特性等的影響,旨在為生產(chǎn)低鹽魚糜凝膠制品提供理論依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 材料與儀器

金線魚冷凍魚糜 青海佰騰國際貿(mào)易有限公司;氯化鈉、賴氨酸 國藥集團化學(xué)試劑有限公司;食品級透明塑料腸衣 哈爾濱雙匯北大荒食品有限公司。

JY6002型電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;ME204E型電子分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;HWS-26型恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;TJ12-H型絞肉機 廣東恒聯(lián)食品機械有限公司;Lynx6000型冷凍離心機 Germany Thermo Fisher Scientific;TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 超技儀器有限公司;NM120型核磁共振成像儀器 上海紐邁電子科技有限公司;EL-20型pH計 梅特勒-托利多儀器有限公司;AD200L-H型均質(zhì)機 上海昂尼儀表有限公司;CR-10型色差儀 柯尼卡美能達(中國)投資有限公司;DHR-2型流變儀 沃斯特集團。

1.2 實驗方法

1.2.1 魚糜凝膠的制備 將冷凍魚糜放入4 ℃冰箱中解凍12 h,使魚糜水分含量調(diào)節(jié)至79%,低鹽魚糜組分別按質(zhì)量配比加入1% NaCl和不同添加量的L-Lys(0,0.1%,0.2%,0.3%)進行擂潰,對照組只添加2.5% NaCl進行擂潰,再將鹽擂后的魚糜灌入腸衣(直徑2 cm)中,并用卡口機將兩端密封,置于40 ℃下加熱60 min后,再置于90 ℃加熱30 min。加熱后的魚糜凝膠置于流水下冷卻,然后于4 ℃冰箱中貯藏12 h后測其指標。

1.2.2 凝膠特性的測定 將凝膠切成高25 mm的圓柱體,將斷面的中心置于質(zhì)構(gòu)儀探頭的正下方樣品臺上,選用柱形探頭P/0.5[15],進行一次壓縮,壓縮距離為20 mm。穿刺曲線上的第一峰即為破斷強度,對應(yīng)的壓縮距離為凹陷深度,凝膠強度等于破斷強度與凹陷深度的乘積[16]。每個樣品做7～8個平行。

1.2.3 持水率的測定 將凝膠切成約為3 mm厚的薄片,稱取樣品的質(zhì)量,用濾紙包裹樣品,放入離心管,15 ℃,6000×g下離心10 min。離心后再稱取樣品質(zhì)量,每組平行3次。持水率依式(1)計算:

式(1)

式中:w1為離心前樣品的質(zhì)量,g;w2為離心后樣品的質(zhì)量,g。

1.2.4 水分流動性的測定 將樣品切成高為10 mm的小正方體，放入直徑為15 mm的核磁管后，置于核磁共振分析儀中,用CPMG序列測定T2。測定參數(shù):τ-值為10000 ms;重復(fù)掃描8次,重復(fù)間隔時間3500 ms,得到2000個回波,每組測平行3次,得到的圖形為指數(shù)衰減圖形。

1.2.5 色澤的測定 將凝膠樣品切成10 mm的薄片,每組測3次平行。L*為亮度值,其值越大則樣品的光澤越好;a*為紅度值,+a*表示偏紅,-a*表示偏綠;b*為黃度值,+b*表示偏黃,-b*表示偏藍。白度W計算公式為[17]:

W=100-[(100-L*)+a*2+b*2]1/2

1.2.6 pH的測定 稱取10 g切碎的魚糜樣品置于錐形瓶中,加入90 mL去CO2水,均質(zhì)1 min后，用pH計測定樣品的上層清液的pH。每組3個平行,測量后取平均值。

1.2.7 魚糜凝膠動態(tài)流變特性的測定 將樣品置于校正好的流變儀的平臺上,石蠟密封,夾具直徑為 50 mm平行板,平行板的間距為1 mm。在動態(tài)測量模式下,在魚糜樣品上施加周期性的應(yīng)力(10 Pa),溫度15～90 ℃,頻率為1Hz。得到相對應(yīng)的應(yīng)變,通過測定魚糜的儲能模量(G′)、損失模量(G″)、和損耗角正切值(tan δ)來表征魚糜凝膠在升溫過程(15～90 ℃)中的流變學(xué)特性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics20軟件分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 L-Lys對低鹽魚糜凝膠特性的影響

L-Lys對魚糜凝膠特性的影響如表1所示,當(dāng)L-Lys添加量為0時,魚糜凝膠的破斷強度和凝膠強度低于對照組(p<0.05),說明食鹽含量降低會導(dǎo)致魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)品質(zhì)下降。當(dāng)L-Lys添加量為0～0.3%時，隨著L-Lys添加量增大,魚糜凝膠的破斷強度和凝膠強度總體呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,而各添加量的凹陷深度沒有顯著性變化(p>0.05)。L-Lys添加量為0.1%時,魚糜凝膠的凝膠強度最大,且與對照組無顯著差異(p>0.05),說明添加0.1% L-Lys可以使低鹽魚糜凝膠達到與對照組鈉鹽添加量的魚糜凝膠相當(dāng)?shù)哪z強度。

表1 L-Lys對低鹽魚糜凝膠的凝膠特性的影響Table 1 Effect of L-Lys on gel properties of surimi gel

隨著L-Lys添加量的增加，肌球蛋白表面疏水性和活性巰基的數(shù)量先增大后減小[18],從而使凝膠的疏水相互作用力和二硫鍵數(shù)量先增大后減小,而疏水相互作用力和二硫鍵數(shù)量與魚糜凝膠的凝膠強度均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[19],導(dǎo)致魚糜凝膠強度也先增加后減小。

2.2 L-Lys對低鹽魚糜凝膠持水率的影響

魚糜制品的持水性可反映魚糜凝膠保持水分的能力,持水力越強,魚糜制品品質(zhì)越好。L-Lys對低鹽魚糜凝膠持水率的影響如圖1所示。與對照組(添加2.5% NaCl)和L-Lys添加量為0時相比,L-Lys的添加增大了魚糜凝膠的持水率,且隨著添加量的增加,持水率也增大。pH的增大使蛋白質(zhì)偏離等電點,增強蛋白質(zhì)與水分之間的相互作用,使魚糜凝膠的持水率增大[12]。雷振[18]的研究也表明，L-Lys具有提高雞肉肌動球蛋白凝膠持水性的作用,但是L-Lys導(dǎo)致pH的改變并不是提高肌動球蛋白凝膠持水性的關(guān)鍵,其主要原因可能是添加L-Lys后凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表面更均勻,孔洞減少。L-Lys與肌球蛋白結(jié)合后可能改變了肌球蛋白的二級結(jié)構(gòu),使更多活性琉基和疏水基團暴露,影響凝膠的形成和最終凝膠的性質(zhì)[20]。

圖1 L-Lys對魚糜凝膠的持水率影響Fig.1 Effect of L-Lys on water holding rate of surimi gel注:圖中不同字母表示有顯著性差異(p<0.05)，圖2同。

2.3 L-Lys對魚糜凝膠水分流動性的影響

表2為L-Lys對魚糜凝膠T2弛豫時間的影響,T2在0～10000 ms的弛豫分布時間內(nèi)可以分為4個峰:T21a、T21b、T22和T23。T2時間越短表明水與底物結(jié)合越緊密,流動性越差,T2時間越長表明水分越自由[21]。T21(0.01～10 ms)為結(jié)合水,結(jié)合水分為兩種:T21a(0.01～1 ms)、T21b(1～10 ms);T22(10～300 ms)為不易流動水;T23(300～5000 ms)為易流動的水。由表2可知,各處理組間的T21無顯著差異(p>0.05),說明了該部分水在添加L-Lys后能穩(wěn)定存在。與對照組(添加2.5%NaCl)相比,其他各組的T21b和T23低于對照組,添加0和0.1% L-Lys的T22與對照組相同,且隨著L-Lys添加量的增加,T21b、T22和T23向弛豫時間短的方向移動,說明L-Lys的添加使這部分水的流動性減弱。

表2 L-Lys對低鹽魚糜凝膠的T2弛豫時間的影響Table 2 Effect of L-Lys on T2 relaxation time of surimi gel

T21a、T21b、T22和T23所對應(yīng)的峰占總面積的比例用M21a、M21b、M22和M23表示,L-Lys對低鹽魚糜凝膠的不同狀態(tài)水分的百分比的影響如表3所示。由表3可知,各處理組間的M21b無顯著差異(p>0.05),說明了該部分水在添加L-Lys后能穩(wěn)定存在。隨著L-Lys添加量的增加,T21b、T22和T23向弛豫時間短的方向移動,M22增大,M23顯著降低(p<0.05),說明L-Lys的添加使不易流動水的比例增大,易流動水比例顯著下降(p<0.05)。可能是因為L-Lys的添加使pH增大,肌球蛋白表面的負電荷增加,蛋白質(zhì)分子之間的排斥作用增強,為水分提供了更多的結(jié)合位點[22],導(dǎo)致易流動水向不易流動水的方向遷移,不易流動水比例增大,從而使魚糜凝膠的持水性增強。

表3 L-Lys對低鹽魚糜凝膠的不同狀態(tài)水分的百分比的影響Table 3 Effect of L-Lys on the percentage of different state moisture of surimi gel

2.4 L-Lys對魚糜凝膠色澤的影響

表4為L-Lys的添加量對魚糜凝膠色澤的影響,由表4可知,降低魚糜凝膠的NaCl添加量使L*和W下降,a*和b*值增加。添加0.1% L-Lys與不添加L-Lys的L*和W相同,且隨著L-Lys添加量的增加,L*和W逐漸下降,不同添加組間的L*和W無顯著差異(p>0.05)。與對照組相比，L-Lys的添加增大了魚糜凝膠的a*值和b*值。與L-Lys添加量為0的相比，添加L-Lys后魚糜凝膠的a*值減小，b*值增大，且隨著L-Lys添加量的增加,a*值和b*值不變。L-Lys添加量對魚糜凝膠色澤無顯著影響(p>0.05)。

表4 L-Lys對魚糜凝膠色澤的影響Table 4 Effect of L-Lys on the color parameters of surimi gel

2.5 L-Lys對魚糜凝膠pH的影響

L-Lys對魚糜凝膠pH的影響如圖2所示,魚糜凝膠的pH隨著L-Lys添加量的增加而增大(p<0.05),這可能是因為L-Lys是堿性氨基酸,可以提高魚糜凝膠體系的pH。Liu[23]發(fā)現(xiàn)鰱魚肌球蛋白在pH5.5～7.5形成凝膠,且隨著pH的增大,凝膠形成速率和凝膠強度減小。當(dāng)L-Lys添加量為0.1%時,魚糜凝膠pH為7.7,此時魚糜凝膠的凝膠強度最大,隨著L-Lys添加量繼續(xù)增大,魚糜凝膠的pH偏離形成最佳凝膠的pH的程度更大,降低了魚糜凝膠的形成速率,不利于魚糜凝膠結(jié)構(gòu)的形成。

圖2 L-Lys對魚糜凝膠的pH影響Fig.2 Effect of L-Lys on pH of surimi gel

2.6 L-Lys對魚糜動態(tài)流變特性的影響

儲能模量(G′)、損耗模量(G″)和損耗角正切值(tan δ)隨著溫度的變化，可以表征加熱過程中L-Lys對魚糜動態(tài)黏彈性的影響。

由圖3可知,在15～26 ℃升溫過程中,G′值隨溫度的升高逐漸增大,在26 ℃左右出現(xiàn)第一個峰,這是因為魚糜中肌球蛋白分子的ɑ雙螺旋會慢慢解開,分子之間通過化學(xué)鍵形成松散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[24]。G′達到第一個峰值的溫度隨著L-Lys 添加量的增加而下降,且顯著低于對照組(p<0.05),可能是因為在魚糜中內(nèi)源性的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化下,L-Lys上的ε-氨基和谷氨酰胺殘基上的γ-酰胺基結(jié)合,發(fā)生轉(zhuǎn)?；饔眯纬闪甩?(γ-谷胺?；?賴氨酸共價結(jié)合鍵,使非二硫共價鍵的數(shù)量增加[21],從而促進了魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,說明L-Lys的添加能增大魚糜形成三維網(wǎng)狀凝膠轉(zhuǎn)化的速度。隨著溫度的繼續(xù)升高,G′大幅度下降,在51 ℃左右最低,此時內(nèi)源性水解酶活性最高,使肌球蛋白和肌動蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斷裂,蛋白分子間部分化學(xué)鍵被破壞,導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子延伸,流動性增加,魚糜進入凝膠劣化階段[25]。G′達到最低點的溫度隨著L-Lys 添加量的增加而增大,且顯著高于對照組(p<0.05)。隨著溫度的繼續(xù)升高,對照組與L-Lys添加量為0和0.1%的G′呈現(xiàn)先迅速上升后緩慢下降再上升的趨勢,L-Lys添加量為0.2%和0.3%的G′先迅速增大后緩慢上升,在這個過程中肌球蛋白和肌動蛋白進行聚合、交聯(lián)形成不可逆的熱誘導(dǎo)凝膠[26]。最終魚糜凝膠的G′隨L-Lys的添加而降低,肌球蛋白形成凝膠的最適pH是7.0[27],隨著L-Lys添加量的增加,魚糜凝膠的pH逐漸偏離形成凝膠的最適pH,導(dǎo)致儲能模量G′下降。

圖3 L-Lys對魚糜凝膠升溫-降溫過程儲能模量(G′)的影響Fig.3 Effects of L-Lys on storage modulus(G′)of surimi gel

圖4顯示了 L-Lys對魚糜凝膠流變特性中tan δ的影響。Tan δ是G″與G′的比值,tan δ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[28]。由圖4可知,在整個升溫過程中,各處理組的tan δ均小于1,說明彈性成分占優(yōu)勢。tan δ隨溫度的升高先緩慢上升后迅速下降,最終趨于平緩。在40 ℃左右開始急劇下降,說明魚糜從溶膠狀態(tài)向凝膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變,與對照組相比,L-Lys的添加增大了tan δ急劇下降時的溫度,L-Lys添加組間沒有顯著差異(p>0.05),說明L-Lys的添加降低了魚糜從溶膠狀態(tài)向凝膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變的速度。當(dāng)溫度在40～51 ℃之間時,對照組的tan δ低于其他處理組,在51 ℃之后的過程中,各處理組間的tan δ沒有顯著性差異(p>0.05)。

圖4 L-Lys對魚糜凝膠流變特性中tan δ的影響Fig.4 Effects of L-Lys on the tan δ of rheological properties in surimi gel

3 結(jié)論

L-Lys的添加增大了魚糜凝膠的pH和持水率,使結(jié)合水、不易流動水和自由水的流動性減弱,不易流動水的比例增大,易流動水比例顯著下降。隨著L-Lys添加量的增加,魚糜凝膠的凝膠強度呈現(xiàn)先上升后下降趨勢,魚糜凝膠的色澤沒有變化。通過以上研究表明,在低鹽魚糜制品中添加0.1%的L-Lys,可以提高低鹽魚糜凝膠的凝膠強度,且色澤較低鹽魚糜空白組無顯著差異,能使魚糜凝膠保持較好的凝膠特性。