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外源添加物和輔助加工技術(shù)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

2023-04-15 07:30:39陳婷婷郭全友包海蓉
食品與機械 2023年2期
關(guān)鍵詞:魚糜淀粉凝膠

陳婷婷 郭全友 包海蓉,3,4

(1. 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306;2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所,上海 200090;3. 農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室〔上?!?,上海 201306;4. 上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心,上海 201306)

食品動態(tài)流變學(xué)是研究食品在加工、儲存、運輸過程中產(chǎn)生的變形與流動的科學(xué)。溫度掃描是魚糜流變學(xué)研究中最常用的掃描模式,該模式可以反映魚糜凝膠過程對溫度的依賴。溫度掃描模式下測得的儲能模量(G′),又稱為彈性模量,常用作魚糜凝膠形成的指標,其特征是魚糜的柔韌性,G′值越高表明凝膠強度越好。損耗模量(G″),又稱為黏性模量,其特征是魚糜的黏度。

市面上常見的魚糜制品是以魚肉為原材料,經(jīng)過漂洗、精濾等工序加以處理,制備成商品魚糜,添加一些輔料,經(jīng)過斬拌、加熱等步驟使魚糜產(chǎn)生凝膠化反應(yīng),最終制得口味鮮美、富有彈性的凝膠狀食品[1]。魚糜加熱形成凝膠的過程會經(jīng)歷凝膠化、凝膠劣化、魚糕化3個階段,其模量也會發(fā)生相應(yīng)的變化。凝膠化階段(50 ℃之前),魚糜的G′和G″緩慢降低,肌動球蛋白分子間的相互作用形成了一個弱的三維凝膠網(wǎng)絡(luò)[2]。凝膠劣化階段(50~70 ℃),隨著溫度升高,魚糜的G′和G″急劇下降。導(dǎo)致模量下降的原因有兩方面,首先,高活性內(nèi)源蛋白水解酶可以降解肌球蛋白并破壞凝膠結(jié)構(gòu)[3];其次,肌動球蛋白的降解或肌球蛋白尾部的變性會增加蛋白質(zhì)分子的流動性,導(dǎo)致凝膠塌陷[4]。魚糕化階段(80~90 ℃左右),隨著溫度的上升,肌球蛋白和肌動蛋白重鏈分子交聯(lián)形成穩(wěn)固的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),魚糜的G′和G″在該階段內(nèi)迅速升高[5]。

研究擬綜述不同外源添加物和不同新型輔助加工技術(shù)對魚糜凝膠過程中溫度掃描的影響,以期為魚糜凝膠性能的改善提供參考。

1 外源添加物對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

1.1 淀粉對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

淀粉由于其溶脹和保水的能力,成為魚糜制品中廣泛使用的填充劑,魚糜凝膠形成過程中,添加的外源淀粉和魚糜蛋白濃度共同決定了魚糜G′的變化。低溫下(淀粉的糊化溫度之前),淀粉的添加會降低魚糜的G′,可能是淀粉—魚糜系統(tǒng)中蛋白質(zhì)的相對濃度的降低引起的。在糊化溫度之前,蛋白質(zhì)的相對濃度對魚糜G′的影響占主導(dǎo)地位,淀粉的加入降低了蛋白質(zhì)的相對濃度,使得低溫下淀粉處理組的G′低于純魚糜的;達到糊化溫度后,填充在蛋白凝膠縫隙中的淀粉顆粒開始吸水膨脹,并對蛋白凝膠施加壓力,從而形成堅固的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),淀粉—魚糜蛋白體系最終的G′高于純魚糜的[6]。Kong等[7]的研究也證明了這一點,在5~55 ℃下,添加了變性淀粉的阿拉斯加鱈魚魚糜的G′明顯低于對照組,當(dāng)溫度升高到80 ℃時,淀粉處理組的G′又高于對照組。胡愛軍等[8]發(fā)現(xiàn)木薯淀粉吸水糊化填充在泥鰍肌原纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)空隙中,使魚糜凝膠表面更加平整,提高了蛋白凝膠強度。

淀粉添加量會對魚糜凝膠的動態(tài)流變特性產(chǎn)生影響,低濃度范圍內(nèi),淀粉可以填充在凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,改善魚糜的流變特性。過高的淀粉濃度則降低魚糜蛋白相對濃度,對魚糜的動態(tài)流變特性產(chǎn)生不利影響,也會使魚糜的粉面感增強,口感變差。Luo等[9]發(fā)現(xiàn),當(dāng)馬鈴薯淀粉添加量在16%時,帶魚魚糜的最終G′達到最大值,高于這個濃度時,帶魚魚糜的G′將開始下降。

淀粉可以分為原淀粉和變性淀粉。淀粉種類往往是加工過程中對于魚糜凝膠化反應(yīng)產(chǎn)生影響的因素之一。原淀粉作為從原料中直接提取出來的、不經(jīng)過任何其他處理的原料,其對魚糜凝膠化的影響與自身結(jié)構(gòu)、加工條件及加工魚糜種類的差異有關(guān),如淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例、貯藏條件等。淀粉顆粒吸水膨脹并對淀粉凝膠基質(zhì)產(chǎn)生壓力,在此過程中,由于不斷產(chǎn)生的壓力,會使直鏈淀粉析出,最終形成一種獨特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),吸水膨脹的顆粒會填充在該連續(xù)的基質(zhì)中,淀粉的這一特性大大提高了魚糜凝膠的強度。固有直鏈淀粉含量越高,淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的硬度越高,淀粉凝膠的G′越高[10]。陳海華等[11]發(fā)現(xiàn)添加量為4%時,添加了玉米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉和綠豆淀粉的竹莢魚魚糜升溫后的G′都高于對照組,其中,直鏈淀粉含量高的綠豆淀粉組G′高于其他3種淀粉組。直鏈淀粉含量高,分子相互纏繞形成的網(wǎng)絡(luò)越強,形成的凝膠硬度越大,G′就越大。雖然添加直鏈淀粉含量高的淀粉會使魚糜凝膠形成硬度較大的脆性凝膠,但形成的魚糜凝膠彈性差。而支鏈淀粉溶脹能力強,對魚糜凝膠基質(zhì)施加更大的擠壓力,增加魚糜凝膠的黏合性。綜上,在工廠流水化生產(chǎn)的要求下,支鏈含量較多的淀粉是理想的增稠劑,在符合食品安全標準的前提下,大大改善了魚糜成品的口感品質(zhì)。

由于原淀粉存在老化回生現(xiàn)象,通過物理、化學(xué)和酶解等方法,改變原淀粉的理化性質(zhì),從而更加有利于魚糜凝膠特性的改善。得到的變性淀粉具有溶脹能力強、黏度大等特點。典型的變性淀粉如羥丙基淀粉、醋酸酯淀粉等已被廣泛用于魚糜制品加工產(chǎn)業(yè)。羥丙基淀粉中的羥丙基基團可以阻止淀粉的聚集,減緩老化速度,改善魚糜制品的口感[12]。黏度更大的交聯(lián)淀粉和親水性更高的醋酸酯淀粉和羥丙基淀粉可以使魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)中的自由水轉(zhuǎn)化為不易凍結(jié)的水,減少冷凍過程中冰晶的產(chǎn)生,起到抗凍作用[13]。變性淀粉也發(fā)揮魚糜增稠劑的作用,鮑佳彤等[14]發(fā)現(xiàn)添加木薯變性淀粉的革胡子鯰魚魚糜升溫后的G′和G″高于對照組。羥丙基等變性淀粉的添加可以提高白鰱魚魚糜的凝膠強度和G′[6]。

1.2 親水膠體對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

親水膠體是一種高分子聚合物(多糖/蛋白質(zhì)),具有凝膠、增稠、穩(wěn)定等功能,是魚糜制品常見的填充劑,主要從兩個方面改善魚糜的凝膠特性和動態(tài)流變特性,一方面,在魚糜熱誘導(dǎo)形成凝膠的過程中,親水膠體自身會形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);另一方面,親水膠體可以與魚糜蛋白分子相互交聯(lián),增強凝膠網(wǎng)絡(luò)的強度。

親水膠體按照化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為多糖類親水膠體和多肽類親水膠體。其中,多糖類親水膠體作為增稠劑在魚糜中的應(yīng)用范圍比較廣泛。糖單體分子的不同特性都會對多糖類親水膠體產(chǎn)生影響,如種類、鍵與鍵之間的聚合度、排列方式等,都會使這些膠體的特性發(fā)生變化,這些不同特性的親水膠體參與魚糜凝膠形成的機制也各有不同。

可得然膠是一種熱凝膠,在高溫下可以通過分子間的疏水相互作用和蛋白質(zhì)協(xié)同作用形成熱不可逆凝膠,提高魚糜凝膠的熱穩(wěn)定性,改善高溫下魚糜凝膠的動態(tài)流變特性。韓靜文等[15]發(fā)現(xiàn)添加10 g/kg的可得然膠可以使白鰱魚魚糜凝膠的G′(120 ℃)從約4 800 Pa上升至約6 900 Pa,該方法能夠有效增強魚糜凝膠化反應(yīng),使得魚糜強度更高,更能迎合市場需求。Wei等[16]研究也發(fā)現(xiàn),對于經(jīng)過高溫殺菌處理的鱈魚魚糜來說,添加合適的可得然膠可以改善其流變和凝膠特性。

瓜兒豆膠是一種中性的非凝膠多糖,海藻酸鈉是一種陰離子的鈣凝型多糖,二者具有極高的黏度,但對魚糜凝膠的形成無影響[17]。鮑佳彤等[18]也發(fā)現(xiàn)瓜爾豆膠的添加會降低革胡子鯰魚魚糜凝膠強度,同時,瓜兒豆膠組的G′和G″與對照組相比差異并不顯著。

魔芋膠是一種水溶性膳食纖維,其膠凝性與所處體系的酸堿度有關(guān),處于中性條件時,形成熱可逆凝膠,而在堿性條件下,魔芋膠分子間的部分乙?;诹u基的作用下被脫去,進而形成氫鍵,分子間的作用力進而增強,最終形成了熱不可逆的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。于加美等[19]發(fā)現(xiàn)高脫乙酰程度的魔芋膠會改善魚糜凝膠的動態(tài)流變特性,高脫乙酰度魔芋膠的添加使鰱魚魚糜最終G′高于對照組,并顯著提高了魚糜的硬度、彈性、咀嚼性。通過調(diào)節(jié)體系的pH值來對魔芋膠進行改性也是一個研究熱點,不同pH值下魔芋膠的脫乙酰程度不同。王良玉等[20]利用Ca(OH)2調(diào)節(jié)魔芋膠體系的pH值,發(fā)現(xiàn)pH值在9.7時,凝膠強度、持水性最佳,升溫后的帶魚魚糜的G′和G″也是最高的。

卡拉膠、瓊膠和羧甲基纖維素均屬于陰離子多糖,具有冷致凝膠的特點,膠體受熱在水中溶解,冷卻后,通過分子間相互交聯(lián)形成凝膠。這些冷致凝膠的添加對魚糜凝膠的動態(tài)流變特性也具有明顯的改善作用。鮑佳彤等[18]則利用該特點,先使魚糜在90 ℃環(huán)境下均勻受熱,而后置于冰水中冷卻形成凝膠。結(jié)果顯示,革胡子鯰魚魚糜在添加卡拉膠后,利用其冷卻凝膠的特點,能夠顯著改善G′、G″和凝膠特性。

K+、Na+、Ca2+等陽離子會引起卡拉膠構(gòu)象的變化從而對其膠凝性產(chǎn)生影響??ɡz是從紅海藻中提取的多糖,主要以3種形式存在:κ-卡拉膠、λ-卡拉膠、ι-卡拉膠[21]。K+使κ-卡拉膠形成更加硬且脆的凝膠,提高魚糜的G′。κ-卡拉膠添加量相同時,添加了KCl的魚糜G′在凝膠形成過程中始終高于對照組[22]。但也有研究[23]表明,KCl對魚蛋白的影響比對卡拉膠的影響更大,雖然與其他鹽(NaCl和CaCl2)相比,KCl促進了G′的增加,但是不能最大限度地發(fā)揮卡拉膠對魚蛋白凝膠G′的貢獻。Ca2+則可以與帶有負離子的ι-卡拉膠反應(yīng),改善魚糜的凝膠和動態(tài)流變特性。于楠楠[24]68-69發(fā)現(xiàn)ι-卡拉膠和Ca2+的復(fù)配處理降低了魚糜的疏水作用,減少了蛋白的聚集程度,使得魚糜的G′和G″在凝膠過程中始終大于對照組。

1.3 蛋白類物質(zhì)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

作為魚糜填充劑的蛋白類物質(zhì)一般分為兩類,一類是酶類物質(zhì),另一類是非酶類蛋白質(zhì)。魚糜加工中應(yīng)用最廣泛的酶類物質(zhì)主要是轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(TGase)。非酶類蛋白質(zhì)主要有動植物蛋白和堿性氨基酸,堿性氨基酸作為低鹽魚糜制品的鹽替代物近年來也有報道。

1.3.1 酶類物質(zhì)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(TGase)可以通過?;D(zhuǎn)移反應(yīng)、蛋白交聯(lián)反應(yīng)和脫酰胺基反應(yīng)來改善蛋白的持水特性、凝膠特性以及乳化特性。在魚糜凝膠形成過程中,TGase可以通過蛋白交聯(lián)反應(yīng)催化肌球蛋白重鏈上的賴氨酸的ε-氨基基團與谷氨酰胺的γ-羧基基團形成ε-(γ-Gln)-Lys鍵,提高魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)的強度[25]。由于魚肉中內(nèi)源性的TGase含量較少,TGase一般通過外源添加物的形式添加。當(dāng)TGase添加量為28.08 U/100 g,鳙魚魚糜的最終G′達到最大值,凝膠強度最高、蒸煮損失最低[26]。TGase可以提高魚糜蛋白的熱穩(wěn)定性,減少蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的破壞。研究[27]發(fā)現(xiàn),在121 ℃殺菌處理過程中,添加了0.5% TGase的白鰱魚魚糜的G′在120 ℃時為8 453.4 Pa,是空白組的1.8倍。一些金屬離子會影響TGase與蛋白的交聯(lián)作用,Ca2+是TGase的活性劑,合適的濃度范圍內(nèi),可以增強TGase的活力。鮑佳彤等[28]發(fā)現(xiàn)在TGase添加量為0.4%,CaCl2添加量為20 mmol/kg時,革胡子鯰魚魚糜的G′增速快于對照組,質(zhì)構(gòu)特性也得到了明顯改善。

1.3.2 非酶蛋白類物質(zhì)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響 魚糜制品中最常使用的植物蛋白添加劑是大豆蛋白。大豆分離蛋白填充在魚糜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙中,改善魚糜的凝膠和流變特性。革胡子魚魚糜中添加7%的大豆分離蛋白后,革胡子魚魚糜的G′、G″、持水性和凝膠強度均得到了明顯提高[29]。經(jīng)過預(yù)熱處理的大豆蛋白對魚糜的動態(tài)流變性的改善效果更加明顯。合適溫度的預(yù)熱處理可以使大豆蛋白的疏水基團展開,進一步增強其與魚糜蛋白分子基團的結(jié)合作用。杜洪振等[30]通過改變大豆分離蛋白的添加量、預(yù)熱溫度等條件發(fā)現(xiàn),經(jīng)過合適的預(yù)熱溫度處理的大豆蛋白能夠有效改善鯉魚蛋白的凝膠和流變特性,具有良好的市場前景和應(yīng)用價值。

蛋清蛋白和乳清蛋白是魚糜制品中常見的動物蛋白添加劑。蛋清蛋白和乳清蛋白不僅可以與魚糜蛋白分子相互交聯(lián)形成更為堅固的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),還可以抑制導(dǎo)致魚糜發(fā)生凝膠劣化的內(nèi)源酶活性。鮑佳彤等[29]發(fā)現(xiàn)蛋清蛋白和乳清蛋白處理組的革胡子鰱魚魚糜G′和G″始終高于對照組,同時,這兩種蛋白的添加也改善了魚糜的白度。

動物血漿蛋白也可以作為魚糜制品的添加劑,血漿蛋白通過非二硫共價鍵、氫鍵、疏水作用等分子作用力,使魚糜凝膠結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固,血漿蛋白中含有的半胱氨酸也具有抑制魚糜蛋白降解的作用。羊血漿蛋白添加量為0.5%~3.0%時,鰱魚魚糜凝膠的G′和G″顯著升高,硬度、咀嚼性都得到改善[31-32]。添加了豬血漿蛋白的鰱魚魚糜的氫鍵含量升高,疏水鍵含量降低,豬血漿蛋白通過分子間的作用力促使魚糜形成更致密、穩(wěn)固的凝膠[33]。然而不是所有的血漿蛋白的添加對魚糜凝膠的動態(tài)流變特性都是有利的。根據(jù)Fowler等[34]的報道,太平洋鱈魚魚糜的最大彈性模量(G′)隨著添加更多的鮭魚血漿蛋白而降低,血漿蛋白具有不同于魚肌肉蛋白的熱穩(wěn)定性和凝膠特性,兩種不同性質(zhì)的凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成導(dǎo)致G′減少。

堿性氨基酸是指等電點大于7的氨基酸,常用作低鹽食品添加劑的堿性氨基酸包括精氨酸(Arg)和賴氨酸(Lys)。堿性氨基酸通過提高體系的pH值,抑制肌球蛋白的聚集,增強分子間的作用力這3個方面改善低鹽魚糜凝膠過程中的動態(tài)流變特性[35-36]。關(guān)宏等[37]發(fā)現(xiàn)添加0.65%L-精氨酸的草魚魚糜中的最終G′達2.5×104Pa,高于對照組的,而經(jīng)過HCl調(diào)節(jié)的精氨酸處理組的最終G′和G″遠低于對照組的,這也證明了L-精氨酸可以通過自身的強堿性調(diào)節(jié)體系的pH值從而改善魚糜的動態(tài)流變特性。低鹽條件下,L-精氨酸和L-賴氨酸的添加可以提高魚糜肌球蛋白的溶解度,起到增溶作用,形成性能較好的凝膠。朱潘紅[38]發(fā)現(xiàn)低離子強度下精氨酸和賴氨酸處理的羅非魚肌球蛋白的溶解度、疏水作用、巰基含量、儲能和損耗模量明顯增加。

1.4 其他物質(zhì)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

除了淀粉、親水膠體、蛋白類物質(zhì)這幾大類外源添加物外,還有一些研究表明鹽類物質(zhì)、脂類物質(zhì)、膳食纖維,也可以對魚糜凝膠過程中動態(tài)流變特性產(chǎn)生影響。

1.4.1 鹽類物質(zhì)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

在魚糜制品加工中,NaCl是最不可或缺的,NaCl可以使魚糜中的鹽溶性蛋白溶出,并在加熱過程中形成凝膠。鹽濃度的高低會對魚糜凝膠的動態(tài)流變特性產(chǎn)生影響,低濃度的鹽會使肌原纖維蛋白不能充分溶出,高濃度的鹽使肌球蛋白尾部發(fā)生變性,削弱了預(yù)凝膠結(jié)構(gòu)的彈性成分,對動態(tài)流變性產(chǎn)生不利影響。氯化物類替代鹽也可以發(fā)揮NaCl的作用,常見的商用氯化物類替代鹽有CaCl2、MgCl2和KCl。其中,KCl由于理化性質(zhì)與NaCl極為相近,是最常使用的鹽替代物。0.17 mmol的NaCl和KCl處理的阿拉斯加鱈魚魚糜的最終G′均大于對照組,且其G′曲線十分相似,都是典型的肌動球蛋白的動態(tài)流變曲線[39]。一些二價金屬離子的添加如Ca2+、Mg2+也會改變魚糜蛋白的構(gòu)象,這些離子會結(jié)合蛋白質(zhì)多肽鏈上的負電荷,使蛋白質(zhì)分子之間的靜電相互作用被減弱,蛋白質(zhì)分子間的非共價作用以及水合作用也因此發(fā)生變化[40]。于楠楠[24]31-39發(fā)現(xiàn)Ca2+的添加使白鰱魚魚糜凝膠過程中的G′曲線發(fā)生顯著性變化,表征肌球蛋白輕鏈變性的臨界溫度因CaCl2的加入明顯降低,由于Ca2+的添加,氫鍵、二硫鍵含量開始升高,疏水作用增強,促進了蛋白的變性聚集,對魚糜凝膠的動態(tài)流變特性產(chǎn)生顯著影響。

1.4.2 脂類物質(zhì)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

由于魚糜漂洗會帶走魚糜大量的油脂,在后續(xù)斬拌過程中,添加一些油脂可以改善魚糜的風(fēng)味。油脂對魚糜凝膠的動態(tài)流變特性的影響是雙向的,這與油脂、蛋白之間的比例有關(guān)。一方面,油脂的添加降低了魚糜蛋白的相對濃度。另一方面,乳化的油滴被肌原纖維蛋白包圍并占據(jù)了蛋白質(zhì)的疏水區(qū),可以允許有效地形成共價鍵。同時,油脂可能起到填充魚糜肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)空隙的共聚物的作用。李慧等[41]發(fā)現(xiàn)分別添加了豬油、大豆油、橄欖油的蝦糜在凝膠過程中的G′低于對照組,凝膠強度、持水性也隨著油脂添加量的增加而降低。油脂代替了水的部分作用,使得蛋白變性需要更少的水,蛋白質(zhì)被多余的水稀釋,蛋白濃度降低,模量下降。Pietrowski等[42]為了消除油脂的添加使得蛋白質(zhì)濃度下降帶來的不利影響,通過調(diào)節(jié)水分含量來保證各組之間蛋白濃度的一致,發(fā)現(xiàn)分別添加了玉米油、亞麻籽油、鯡魚油、磷蝦油和藻油的阿拉斯加鱈魚魚糜的最終G′均高于空白對照組。在保持蛋白濃度一致時,油脂對魚糜凝膠的動態(tài)流變特性是有改善作用的。肌原纖維蛋白層面上的研究也證明了這一點。王莉莎[43]發(fā)現(xiàn)添加了玉米油和橄欖油的金槍魚肌原纖維蛋白G′在凝膠形成過程中始終高于對照組。油脂添加到魚糜中,不僅改善了風(fēng)味,還增加了營養(yǎng),但為了避免對魚糜凝膠的動態(tài)流變特性及凝膠特性產(chǎn)生不利影響,在魚糜及其制品生產(chǎn)過程中,要確定好油脂添加量。

1.4.3 膳食纖維對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

膳食纖維指的是不能被人體消化吸收的碳水化合物的總稱,可以從兩個方面改善魚糜的動態(tài)流變特性:一方面,膳食纖維會滯留水分,導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)脫水,蛋白質(zhì)濃度升高,更容易形成凝膠;另一方面,添加的膳食纖維在蛋白質(zhì)凝膠基質(zhì)中形成了子網(wǎng)絡(luò)。不溶性膳食纖維添加量在2%~6%時,阿拉斯加鱈魚魚糜的G′隨著膳食纖維添加量的增加而呈比例增加[44]。與常見的淀粉類、親水膠體類、蛋白類外源添加物不同,膳食纖維和肌原纖維蛋白不會發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),兩者在熱力學(xué)上是不相容的體系。莊昕波等[45]則發(fā)現(xiàn)這一特點,改性甘蔗膳食纖維并不會影響蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),只是簡單地以填充方式存在其縫隙中。對膳食纖維改性獲得不同溶解度或粒徑的膳食纖維也是近年來的一個研究熱點,但不同粒徑或溶解度的膳食纖維對魚糜凝膠的動態(tài)流變特性和凝膠特性的影響機制還需要進一步闡述,這可能是未來的一個研究方向[46]。

2 輔助加工技術(shù)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

近年來,一些新型輔助加工技術(shù)如超聲處理、電子束輻照、超高壓技術(shù)被廣泛應(yīng)用于魚糜制品加工中,這些技術(shù)也會對魚糜制品的凝膠和動態(tài)流變特性產(chǎn)生影響。

2.1 超聲輔助加工技術(shù)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

超聲波是指頻率范圍可達20~1 000 kHz的聲波,在固體介質(zhì)中傳播可產(chǎn)生空穴效應(yīng)[47-48]。超聲輔助加工處理一般用在魚糜加熱前處理或一段加熱過程中,低頻高強度超聲具有較高的能量,對物料具有明顯的改善作用[49]。超聲處理過程中,魚糜內(nèi)部瞬時產(chǎn)生數(shù)量少且大的氣泡,這種“空穴效應(yīng)”使魚糜蛋白二級結(jié)構(gòu)中的α-折疊轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)更為舒展的無規(guī)則卷曲和β-折疊,活性基團暴露與水分子相互結(jié)合,增強分子間的作用力[50]。超聲處理的時間和強度會對物料以及超聲效果產(chǎn)生影響,超聲強度太低,則蛋白質(zhì)不能充分展開,強度過大的超聲處理會降解部分肌球蛋白,對肌球蛋白動態(tài)流變特性產(chǎn)生不利影響。謝亞如等[51]發(fā)現(xiàn)150 W的超聲處理下可以使鰱魚肌球蛋白的最終G′達到最大,凝膠形成能力也得到了改善。馮佳雯等[52]發(fā)現(xiàn)360 W下處理12 min的鱸魚肌原纖維蛋白的動態(tài)流變特性最佳。因此,在生產(chǎn)過程中選擇合理的超聲強度和時間是十分必要的。

2.2 電子束輻照輔助加工技術(shù)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

電子束輻照技術(shù)是一種新興的食品殺菌技術(shù),常用于食品的保鮮[53]。電子束輻照對魚糜品質(zhì)也有改善作用,一方面,電子束輻照可以破壞魚肉內(nèi)源組織蛋白酶結(jié)構(gòu),減輕其對鹽溶蛋白的降解作用。羅華彬等[54]的研究也證實了這一點,通過電子束輻照,抑制了對帶魚魚糜凝膠過程影響最大的酶的活力,從而提高了帶魚魚糜品質(zhì)。另一方面,電子束輻照使得魚糜蛋白中的活性基團充分暴露,增強分子間的作用力。張晗等[55]發(fā)現(xiàn)鱸魚肌原纖維蛋白經(jīng)電子束輻照后,二硫鍵含量上升、疏水作用增加,二級結(jié)構(gòu)中的α-螺旋向結(jié)構(gòu)更為舒展的β-折疊轉(zhuǎn)變,分子間作用力增強。

2.3 超高壓輔助加工技術(shù)對魚糜凝膠動態(tài)流變中溫度掃描的影響

超高壓處理能夠使蛋白的二級結(jié)構(gòu)展開,分子間的相互作用力增強,可以保留食物大部分的營養(yǎng)和風(fēng)味。李釗等[56]發(fā)現(xiàn)200 MPa處理的鯉魚魚糜G′和凝膠強度始終高于100 MPa和300 MPa處理組的,300 MPa處理組的G′曲線無特征峰,魚糜中的部分肌原纖維蛋白在過高的壓力下發(fā)生變性,對魚糜凝膠化過程產(chǎn)生不利影響。

3 總結(jié)與展望

魚糜凝膠形成是熱誘導(dǎo)的過程,升溫過程中儲能模量和損耗模量的變化可以反映魚糜凝膠形成過程中黏彈性的變化,動態(tài)地反映魚糜凝膠形成過程中品質(zhì)的變化。目前改善魚糜凝膠和動態(tài)流變特性的方法主要是傳統(tǒng)的外源添加物以及采用一些新型輔助加工技術(shù)處理魚糜。研究綜述了淀粉類、親水膠體和蛋白類等外源添加物及常見的新型輔助加工技術(shù)對魚糜凝膠過程中儲能模量和損耗模量的影響,從動態(tài)流變學(xué)角度,更好地闡述了魚糜凝膠形成的機制。

未來的研究方向可以集中在以下方面:① 開拓新型的外源添加物。如多酚類物質(zhì)不僅有保鮮功能,還可以改善魚糜的凝膠和流變特性,目前關(guān)于多酚類物質(zhì)改善魚糜流變特性的研究還是比較少的。② 注重新型輔助加工技術(shù)的應(yīng)用,如3D打印技術(shù)、食品擠壓技術(shù)、高密度CO2誘導(dǎo)技術(shù),在工業(yè)上具有很大潛力。③ 低鹽魚糜制品是未來的發(fā)展方向,將外源添加物與輔助加工技術(shù)相結(jié)合,可以更好地改善低鹽魚糜制品的質(zhì)地。

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