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淀粉对竹荚鱼鱼糜流变性质和凝胶特性的影响

发布日期:2015-06-17 11:42:31
淀粉是鱼糜或鱼糜制品加工中最常用的填充剂,能增强鱼 糜制品的刚性和凝胶强度,改善组织结构,降低生产成本。Ybng 和Park等人 研究发现,淀粉对鱼糜凝胶特性的影响主要4淀 粉的添加量、直链淀粉和支链淀粉的比例有关。淀粉的添加量 为6%,可改善凝胶的口感和咀嚼性;若添加量超过8%,虽然 能提高凝胶的黏着性和硬度,但会降低弹性[2,3)。Park等人W指 出,含貞链淀粉卨的淀粉,如玉米淀粉、小麦淀粉和马铃薯淀 粉等往往使鱼糜形成比较脆的凝胶;而含支链淀粉卨的淀粉, 如木薯淀粉、蜡质玉米淀粉nH吏龟糜形成黏合性强的凝胶^Cim 等人1^通过研究淀粉的流变特性与其对鱼糜凝胶影响之间的关 系发现,随着淀粉保水性和黏度的增加,形成鱼糜凝胶的硬度 和黏着力也增加。他们认为淀粉之所以能改善鱼糜制品的凝胶 特性,是因为在龟糜制品的加工过程中,淀粉主要作为填充剂, 能吸水膨胀,膨胀的淀粉颗粒向凝胶基质施加压力,导致凝胶 强度的增加。
竹荚鱼(Thjc/K/msJfl/wjfcMj),又名刺鲅鱼,属辦形目、 鰺科,近10年来,全世界竹荚鱼的年渔获fi基本上都超过500 万t,产最居世界所有单一渔捞种类的第3位[6^。国外对竹荚 鱼的研究主要集中在储藏过程中蛋ft质的变化,鱼糜方面的研 究较少,尚未有冷冻竹荚隹鱼糜凝胶特性的相关研究报道。国 内对竹荚鱼鱼糜的研究也较少。汪之和等人对僵A期的竹 荚鱼鱼糜加工的漂洗条件和加热条件做了初步的研究,结果表 明竹荚鱼鱼糜的凝胶特性较差。Lin等人[12]考察了冻藏和漂洗 对竹荚龟蛋内质变性和凝胶特性的影响,结果表明随冻藏时间 的延长会导致凝胶特性的降低。由于竹荚鱼鱼糜的凝胶能力较 差,因此提高鱼糜凝胶特性是开发竹荚鱼鱼糜的一个关键点。
目前,关于各种原淀粉对竹荚鱼鱼糜凝胶特性的影响,国
内还未见报道。本文主要探讨原淀粉(绿豆淀粉、马铃薯淀粉、 甘薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉等)对竹荚龟龟糜 流变性质和凝胶特性的影响,探讨最佳的淀粉种类和添加量, 为淀粉在竹荚鱼鱼糜制品生产中的应用提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验材料与仪器
竹荚鱼:浙江舟山,-3(TC冻藏3个月,样品质暈为0.5 kg。 马铃薯淀粉、小麦淀粉:潍坊海达淀粉有限企业;绿豆淀粉、 甘薯淀粉:招远金城股份有限企业;木薯淀粉:广西红枫淀粉 有限企业:玉米淀粉:诸城兴贸玉米开发存限企业。
MCR101流变仪(奥地利安东帕有限企业):TMS-PR0质 构仪(美国福泰企业);WSC-S型色差计(上海精密科学仪器 有限企业);UMC5型真空斩拌机(德国Stephan企业); KYKY-2008B扫描电镜(中国科学院);电热恒温水浴锅(金坛 市荣华仪器制造有限企业)等。
1.2试验方法
1. 2.1竹荚鱼冷冻鱼糜的制备
取冷冻竹荚鱼在4r下解冻,用冰水洗净后去头、去皮、 去内脏、采肉,再分别用3倍体积的冰水漂洗3次(每次10 min) 后脱水,然后精滤并加入抗冻剂,每袋500 g分装,并于_20°C 贮藏,备用。
1.2.2不同淀粉添加量的竹荚鱼鱼康蛋白凝肢的制备
取上述冻藏竹荚鱼鱼糜500 g,半解冻后用真空斩拌机在 10"C以下空擂5 min,添加2.5%的食盐继续盐擂15 min,然后 分別加入不同种类的原淀粉(添加量分别为〇、4%、8%、12%、 16%)进一步擂溃5 min,再将鱼糜充填至直径为30 mm的尼 龙肠衣中。
1)一部分样品良接在4_C下冷藏(冷藏时间不超过2 h), 用作流变性质的测定:
2)另一部分用于凝胶性质的测定:采用两段加热法(先在 30_(:下加热511后,再在90'€加热2〇111111),加热后马上将鱼肠 置于冰水中冷却,再将其置于4°C下放置过夜,待测。注意在 加热鱼肠前应严格控制鱼糜的温度在l〇"C以下。
1.2.3竹荚鱼鱼糜动态流变性质的测定
将样品置于校正好的MCR101流变仪的平台上,石蜡密封,
以防止水分挥发。夹具直径为50 mm平行板,平行板的间距为 1mm。在振动模式下和线性黏弹区的范围内,分别进行频率扫 描和温度扫描。
频率扫描的条件:振荡频率范围为0.1?20 Hz,测定频率 扫描过程屮弹性模量G'的变化^
温度扫描的条件:升温扫描范围为20?95°C,并在95t:下 保温20 min,然后降温(95?20°C),变温速率为5.0°C/min, 振荡频率为1 Hz,测定升温和降温过稈中弹性模量G'的变化。 升温过程中弹性模量的最小值记为峰值模量(G„0,此时对应 的温度为峰值系统温度(TJ, 95-C对应的弹性模量记为95-C 弹性模量(G'„),降温过程中20’C对应的弹性模量记为2(TC弹 性模最(G'2())»每个样品至少做3个平行样,结果取平均值。 1.2.4凝胶强度的测定
将制备好的龟肠从4°C取出,室温放置,使鱼肠温度平衡 至室温,然后将其切成厚25 mm的片段,破断强度和凹陷度直 接采用质构仪测定。采用直径为5 mm的球形探头,以60 irnn/s 的速度穿刺样品至20 mm,穿刺曲线上的第一个峰为破断强度, 对应的距离为凹陷度。其屮破断强度反映鱼糜凝胶的硬度,凹 陷度反映龟糜凝胶的弹性。二者的乘积为凝胶强度1131,即:
凝胶强度(N'mm)=破断强度(N)X凹陷度(mm)
每组试验重复5次,试验结果为5次测定结果的平均值。 1.2.5白度的测定
将样品切成厚3 mm的薄片,室温下用WSC-S测色色差计 测定样品的色泽,仪器采用标准白板校正,记录i/、a_、^表 示颜色的坐标,"表示样品的亮度,+,表示样品偏红,-«+表示 样品偏绿;+V表示样品偏黄,表示样品偏蓝。白度fT采用 下面的公式计算1141:
r = 100 - [(100-Z*) + a2+b,2]m(1)
每组试验重复5次,试验结果为5次测定结果的平均值。
1.2.6持水性能的测定
将样品切成厚3 mm的薄片并称质量(% ),下面放3张滤 纸,上面放2张滤纸,用5 kg的®物压制并保持2 min,去掉 滤纸,再将样品称质量(%),失水率按下式计算:
失水率(%) = ■51^1x100(2)
每组试验重复5次,试验结果为5次测定结果的平均值。
1.2.7扫描电镜观察
将鱼糜凝胶样品切成小块,用3%戊二醛溶液4"C下固定 24 h,再用0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(PH7.2)漂洗数次。然后 用1%的锇酸溶液固定2 h,再用0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(pH 7.2)漂洗数次。依次用30%、50%、70%、90%和100%乙醇梯 度脱水,最后用醋酸异戊酯脱乙醇,用临界点干燥仪干燥,再 用离子溅射仪喷金后,用扫描电镜观察,加速电压为10 kV。 1.3统计分析方法
所有试验数据用SAS8.0进行分析,采用Duncan多重比较 对数据之间的显著性进行对比。
2结果与分析
2.1淀粉对竹荚鱼鱼糜动态黏弹性的影响
淀粉的种类影响竹荚鱼负糜的弹性模量G'。由图1可以看 出,在相同的振荡频率下,添加各种淀粉的龟糜样品的G'均M 著高于对照样品。在相N的添加量下,添加绿#淀粉的鱼糜 最大,其次是小麦淀粉,添加马铃薯淀粉和玉米淀粉的鱼糜的 G'最小。这主要与淀粉中直链淀粉的含量有关[151。绿#淀粉中 直链淀粉的含量最卨,淀粉分子相互缠绕形成的网络结构最牢 固,样品的G1最大。马铃薯淀粉和玉米淀粉中直链淀粉的含量 均较低,淀粉分子相互缠绕形成的网络结构较弱,样品的以也 较小。
淀粉的添加量影响竹荚鱼鱼糜的弹性模最Gf。由图2可以 看出,在相N的振荡频率下,随着马铃薯淀粉或木薯淀粉的添 加量增加,鱼糜的G'逐渐增加,并显著高子对照样品(不添加 淀粉的样品),这主要是因为添加的淀粉能够吸水膨胀,淀粉分 子间相互缠绕,加强了鱼糜蛋白分了-的凝胶N络结构,具有较 强的黏弹性[1]。
图2淀粉添加量对竹荚鱼鱼糜弹性模量G'的影响 Fig.2 Effect of starch addition amount on the G' of horse-mackerel surimi
2.2温度对竹荚鱼动态流变学性质的影响
2.2.1升温过程中竹荚鱼鱼糜的动态黏弹性的变化
由图3可以看出,在升温过程中,竹荚鱼鱼糜的G'经历了
两个阶段的变化。随着温度的升高,竹荚鱼龟糜的G'逐渐降低, G'在57°C左右达到最小值,接着在57?80°C之间快速上升, 之后达到一个平衡。升温过程屮,G'的变化主要与肌球蛋白的 不N组分具有+间的变性温度有关,从内轻链亚基解离,引起分子“流动性”(即黏性)的增强,从而 导致G'的降低【16,171。当温度超过57C,主要是由于肌球蛋白 重链的变性以及肌动球蛋白的变性形成了致密、热不可逆的凝 胶网络[18,19^从而导致G'的增加。
随着淀粉添加量的增加,鱼糜的G' 逐渐增加,并显著高于对照样品的G'。这主要是因为在升温过 程中,淀粉分T糊化,分子间相缠绕形成网络结构,加固了 鱼糜蛋白分子的网络结构[1],使体系的弹性模量增大。淀粉的 添加量也影响鱼糜蛋白质的变性,淀粉的添加量越多,蛋白质 变性的温度(即r„)越高。这主要是因为在升温过程淀粉分子 吸水膨胀,淀粉分子占有的体积增大[1],阻碍蛋白质分+的伸 展,因此蛋ft质变性的温度延后。
淀粉的种类影响竹荚鱼鱼糜升温过程的流变参数。由表2 可以看出,与对照相比,添加淀粉能显著提卨负糜体系的弹性 模最峰值<?„'、'峰值系统温度7'„和95°(:弹性模fi(795',其中 绿豆淀粉的作用效果最M著,其次是小麦淀粉和木薯淀粉,马 铃薯淀粉的作用效果最差。这可能与各种原淀粉中直链淀粉含 量有关[15],自:链淀粉含最越高(如绿豆淀粉),在升温过程中, 淀粉分子缠绕的越剧烈,M络结构的强度也就越大。
降温过程是体系屯新快速有序化的过程。由图4可以看 出,随着体系温度的降低,体系的G'逐渐增大,肌球蛋白形 成的凝胶网络结构随着温度的降低不断加固,形成的凝胶强度 也越大。与对照相比,添加巧铃薯淀粉或木薯淀粉能提高竹荚 鱼龟糜在降温过程屮的这主要是因为在降温过程中, 方面鱼肉肌球蛋白能形成凝胶网络结构,另一方面淀粉分子间 通过氢键相t?:缠绕形成凝胶网络,使得鱼糜体系的G'增加, 高于对照样品。
添加不同种类的淀粉均能显著提高鱼糜 体系的G',其中绿豆淀粉的作用效果最好,其次是木薯淀粉和 小麦淀粉,马铃薯淀粉和玉米淀粉的作用效果最差。这主要与 不同种类的淀粉中A:链淀粉的含量有关,直链淀粉含量越高, 在冷却过程屮,直链淀粉分子相互缠绕和交联的程度越卨 形成的凝胶网络结构越牢固,加固了鱼糜蛋甶质的凝胶N络结 构,形成的凝胶强度人。
2.3淀粉对竹荚鱼鱼糜的凝胶特性的影响
淀粉的种类影响竹荚龟鱼糜的凝胶强度。从图5可以看出, 与对照样品(不添加淀粉的样品)相比,各种淀粉均能较大程 度地提高竹荚鱼鱼糜的凝胶强度。在相同的添加量时,添加木 薯淀粉、小麦淀粉对提高竹荚鱼鱼糜的凝胶强度的效果最为突 出,添加量为16%时,凝胶强度分别比对照样品提高了 261% 和255%。在较低添加量时,凝胶强度也有显箸提高,分别添加 4%绿豆淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉时,凝胶强度分别比对照提 高了 146%、158%、155%〇木薯淀粉和小麦淀粉对竹荚龟鱼糜 凝胶特性的改善效果相似,无显著差异。其次是甘薯淀粉,添 加量为16%时,凝胶强度比对照样品提高了 190%。玉米淀粉 和马铃薯淀粉虽然也能改善竹荚鱼鱼糜的凝胶特性,怛效果远' 差于上述的4种淀粉。
淀粉的添加量影响竹荚鱼鱼糜的凝胶强度。从图5也可以 看出,对于同一种淀粉,随着添加量的增加,竹荚龟鱼糜凝胶 强度显著提高。
综合考虑各种因素,添加木薯淀粉、小麦淀粉对改善竹荚 鱼鱼糜凝胶品质的效果最好,其次是绿豆淀粉和甘薯淀粉,马 铃薯淀粉和玉米淀粉的效果最差。这一结果与Park141和刘海梅[^ 等人的研究结果相似^
2.4淀粉添加量对竹荚鱼鱼糜凝胶的持水性的影响
持水性能好的鱼糜制品,内部水分不易外渗,因而压出水 分少,失水率低。添加淀粉影响竹荚鱼鱼糜凝胶的持水性。从 图6可以看出,添加各种淀粉的龟糜凝胶的持水性均显著高于 对照(不添加淀粉)。这主要是因为在加热过稈中,除了鱼糜蛋 白与水相4作用形成凝胶网络外,淀粉在受热糊化过程屮也会 吸水膨胀,冷却后形成淀粉凝胶,因此,添加淀粉能提高竹荚 鱼鱼糜凝胶的持水性能。从图6还可以看出,在相同的添加量 时,木薯淀粉和小麦淀粉对提高竹荚负负糜凝胶的持水性的效 果最好,薯淀粉、绿豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉对改善 竹荚负鱼糜凝胶的持水性无显著差别。
2.5淀粉对竹荚鱼鱼糜凝胶的白度的影响
添加淀粉影响竹荚鱼鱼糜凝胶的白度。由表3可以看出, 与对照样品相比,添加小麦淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、绿豆 淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉均显箸提高了竹荚鱼鱼糜凝胶的 白度。这可能足因为当淀粉颗粒吸水膨胀时,有更多的光透过 淀粉颗粒,使凝胶更加透明,白度增加[1\在相同的添加量下, 添加不同种类的淀粉的竹荚鱼鱼糜凝胶之间的白度差别不显 著。对于同一种淀粉,添加量超过4%后,随着添加fi的提高, 竹荚龟龟糜凝胶之间的A度略有增加,但差别不显著。从表3 还可以看出,在相同的添加fi下,不同种类的淀粉对竹荚鱼鱼 庞凝胶白度的影响不M著。上述结果表明,添加淀粉能改善竹 荚隹鱼糜凝胶的色泽,提高竹荚鱼鱼糜凝胶的白度,但淀粉的 种类和添加量对鱼糜凝胶色泽的影响不显著。
淀粉对竹荚鱼鱼糜凝胶的微观结构有显著影响。由图7a可 以看出,对照样品的网络结构较为松散,其表面粗糙,孔洞大 且不均勻。与对照样品相比,添加木薯淀粉(图7b)的样品形 成了高度致密、均匀、有序的凝胶网络结构,孔洞的大小、形 状和分布比较均匀,因此添加木薯淀粉的鱼糜的流变特性和凝 胶特性最佳,显著高于对照样品。与对照样品相比,添加马铃 薯淀粉(图7c)的样品的凝胶网络结构较为致密,其凝胶表面 存在一定数量的大小不一的孔洞,因此马铃薯淀粉能显著改善 对鱼糜的流变特性和凝胶特性,但其改善效果比添加木薯淀粉 的效果差。微观结构表明添加上述的这几种淀粉形成的凝胶网 络结构加固了竹荚鱼负糜蛋白形成的凝胶N络结构,因此添加 这几种淀粉的鱼糜凝胶的流变特性和凝胶特性均好于对照样 品,同时凝胶的持水力和白度也相;、V:增强。但是添加不同淀粉 的魚糜凝胶的M络结构的致密程度存在一定的差别,凝胶表面 孔洞的大小和分布的均匀性存在差异,所以导致添加不N淀粉 的鱼糜凝胶之间的流变特性和凝胶特性+同。 
 
图7添加淀粉对竹荚鱼鱼糜凝肢微观结构的影响 Fig,7 Effect of starch addition on the micro structure of horse-mackerel surimi 
3结论
1)竹荚角龟糜在加热过程中,弹性模量G'经历了两个阶 段的变化,第一阶段是在20?57°C,由于肌球蛋白轻链亚基的 解离,造成G'逐渐降低;第二阶段是在57?8(TC,由于肌球 蛋白重链的变性以及肌动球蛋白的变性形成了致密、热不可逆 的凝胶网络,从而导致G'的增加。添加淀粉显著影响竹荚鱼鱼 糜在升温和降温过程中的弹性模量G'的变化,淀粉屮直链淀粉 含量越卨,淀粉分子缠结越剧烈,竹荚鱼鱼糜的凝胶强度越火,
也越大。
2)添加淀粉能够提高竹荚鱼龟糜的凝胶强度。其中,添加 木薯淀粉、小麦淀粉对改善竹荚鱼鱼糜凝胶的品质的效果最好, 其次是绿豆淀粉和甘薯淀粉,马铃薯淀粉和玉米淀粉的效果最 差。其主要原因是淀粉中的直链淀粉含量越高,越容易吸水膨 胀,淀粉糊化的峰值黏度也越卨,缠绕作用越剧烈,形成的网 络结构的强度就越人,但弹性差。
3)添加淀粉能提高竹荚鱼负糜凝胶的持水性。在相同的添 加量时,木薯淀粉和小麦淀粉对提高竹荚鱼鱼糜凝胶的持水性 的效果最好。添加淀粉能显著提高竹荚龟鱼糜凝胶的白度。但 淀粉的种类和添加量对鱼糜凝胶的色泽影响显著。
 
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