——锦州医科大学食品科学与工程学院
张一鸣 硕 士
尚宏丽 副教授
研究背景
加热处理是鱼糜制品重要的加工步骤，鱼糜加热成鱼糜凝胶的过程中，蛋白质在凝胶形成过程中分为两个阶段，即为凝胶化阶段和凝胶劣化阶段。低于50 ℃是鱼糜凝胶化阶段，又称为低温凝胶化，肌原纤维蛋白在盐分的作用下溶出，形成松散的网状结构，蛋白从溶胶变为凝胶；50~70 ℃时是凝胶劣化的阶段，鱼糜中蛋白质可以被内源性组织蛋白酶所降解，迫使鱼糜中蛋白质网络断裂，从而造成凝胶劣化。因此，在鱼糜生产过程中要尽量避开这个温度段，降低凝胶劣化的程度，当温度达到85 ℃以上后，进入鱼糕化阶段，凝胶变成有序、非透明状，鱼糜凝胶强度明显增大。因此加热的方式可直接影响鱼糜凝胶的形成。传统的水浴加热、高温蒸汽加热、微波加热、超高压熟制等都是应用范围较广的鱼糜加热方式。其中，微波加热因具有加热时间短、加热速度快的特点，可以快速经过鱼糜凝胶劣化区间，能够有效改善鱼糜的凝胶特性，但同时因为快速经过鱼糜凝胶的阶段，会影响肌原纤维蛋白的展开以及后续的交联。所以在原有基础上采用将水浴与微波相结合的水浴微波联用法比单独的微波加热法制备的混合鱼糜制品既可以在40 ℃低温凝胶状态下保持稳定又可以快速经过凝胶劣化阶段。目前，在鱼糜的加热选择中，大多还是选择水浴二段加热法，也有研究者研究出不同的加热方式，用来弥补水浴二段加热法的不足，但是不同研究人员认为的好坏加热方式也不一样，所以在此研究基础上将不同加热方式进行比较。
尚宏丽团队选择外源添加马铃薯淀粉、谷氨酰胺转氨酶（TGase）以及蛋清蛋白的鲢鱼与鳕鱼的混合鱼糜为原料，研究5种不同加热方式（水浴二段加热、微波加热、水浴微波联用、蒸汽加热、高压熟制）对混合鱼糜凝胶特性的影响，结合质构仪、SDS-PAGE凝胶电泳和扫描电镜技术分析，选取适合的加热方式为产出品质优质的混合鱼糜制品提供一定的理论依据。
1 不同加热方式对混鱼糜凝胶强度的影响
凝胶强度即凝胶破断力和破断距离的乘积，是反映复合鱼糜凝胶性能的一个重要指标。由图1可知，不同加热方式对混合鱼糜凝胶强度影响力不同，水浴微波联用法加热的混合鱼糜凝胶强度显著（P<0.05）高于其余四种方法制备的混合鱼糜凝胶强度。水浴微波联用的混合鱼糜凝胶强度相比于传统水浴二段法增强了22.4%，较单独微波加热法增强了14.8%，与高压熟制法相比增强了34.9%，比蒸汽加热法增强了43.9%，而凝胶强度增强是由于混合鱼糜在经过40 ℃水浴1 h的低温凝胶化后，再用微波炉快速加热使混合鱼糜快速经过凝胶劣化阶段，进而改善混合鱼糜凝胶强度，使混合鱼糜凝胶强度达到最优值。
2 不同加热方式对混合鱼糜凝胶持水性的影响
混合鱼糜凝胶持水性是指鱼糜凝胶经过重力压制前后能将水分保持在其微观结构中的能力，是判断混合鱼糜凝胶优劣的一个重要参数，较高的持水性是优质混合鱼糜的重要特点，其值越高表示凝胶中游离水份越少。通过图2可以明显看出，加热方式显著影响（P<0.05）混合鱼糜凝胶的持水性，根据朱玉安等研究表明，微波加热法制备的鱼糜在蒸制和煮制中持水性最大，而本文在此基础上选择五种加热方式，并将水浴和微波联用，此时水浴微波联用组制备的混合鱼糜凝胶持水性高于其他四组加热方式。水浴微波联用法制备的混合鱼糜持水性高是因为鱼糜从溶胶变为凝胶的过程中，鱼糜中肌原纤维蛋白在前期低温水浴过程中充分展开，有助于后期微波加热中蛋白间的交联作用，相对于其他四种加热方式，水浴微波联用加热可以使鱼糜凝胶结构更为紧密（图5c）将鱼糜凝胶中的水分保留的更高。
3 不同加热方式对混合鱼糜凝胶白度的影响
由图3看出，不同加热方式下加热的混合鱼糜凝胶白度有所不同，水浴微波联用法制备的混合鱼糜凝胶白度值显著（P<0.05）高于水浴二段加热、微波加热、蒸汽加热以及高压法。因为高温处理不仅影响混合鱼糜凝胶中水分子的重新排列，而且破坏蛋白质分子间的非共价键，影响共价键的破坏和形成，两者都会改变凝胶的白度。陈海华等研究指出鱼糜凝胶的白度变化与蛋白变性的程度有关，而水浴微波联用法法可以使混合鱼糜凝胶快速经过凝胶劣化温度段，减小蛋白质变性，所以白度也会高于其他加热方法。
4 不同加热方式对混合鱼糜凝胶质构的影响
由表2可知，五种不同的加热方式对混合鱼糜凝胶的硬度、弹性、胶粘性、咀嚼性和内聚性等质构特性有显著（P<0.05）影响。对于不同加热方式下的混合鱼糜凝胶的硬度值，由大到小排列为：水浴微波联用>微波加热>高压熟制>水浴二段加热>蒸汽加热，且水浴微波联用法制备的混合鱼糜凝胶硬度显著（P<0.05）高于其他方法。水浴微波联用法中先在40 ℃水浴下1 h，这一阶段添加物谷氨酰胺转氨酶（TGase）催化鱼糜蛋白分子之间形成 ε-（γ-谷氨酰胺）赖氨酸共价交联键，随后因为微波加热时间快速的特点使形成的ε-（γ-谷氨酰胺）赖氨酸共价交联键不易被分解，可以让混合鱼糜形成稳定且致密的三维网状结构（如图5c所示），增强其持水性进而增强混合鱼糜凝胶硬度。而不同加热方式下的混合鱼糜凝胶的弹性、胶粘性、咀嚼性的值由大到小排列为：水浴微波联用>微波加热>水浴二段法加热>高压熟制>蒸汽加热，且水浴微波联用下混合鱼糜凝胶的弹性、胶粘性、咀嚼性显著（P<0.05）高于其他加热方式，这可能使由于微波加热可以使混合鱼糜快速经过凝胶阶段，减少劣化现象，所以微波方式在加热过程中可以在短时间内制备出凝胶特性较好的混合鱼糜凝胶。对于鱼糜的内聚性，不同加热方式的混合鱼糜凝胶没有显著性变化（P>0.05）。
5 不同加热方式的混合鱼糜凝胶SDS-PAGE凝胶电泳
由图4可知，水浴微波联用混合鱼糜凝胶（第1道）和水浴二段加热混合鱼糜凝胶（第2道）其肌球蛋白重链（MHC）条带明显细于微波加热，因为微波加热速度快的特点，使鱼糜快速通过凝胶化，而水浴二段法和水浴微波联用法都会使鱼糜在40 ℃下MHC充分交联，MHC的数量会随着低温凝胶化时间的延长而减少，形成 MHC聚集体，MHC聚集体因分子过大而无法进入分离胶。但是蒸汽加热混合鱼糜凝胶（第4道）和高压熟制混合鱼糜凝胶（第5道）的MHC完全消失，说明这两种方法制备得混合鱼糜凝胶蛋白质发生了降解现象。水浴微波联用法制备的混合鱼糜凝胶（第1道）其肌动蛋白（Actin）含量显著多于其他四种加热方式，在鱼糜肌原蛋白中，肌球蛋白和肌动蛋白含量占75%，肌球蛋白重链（由肌球蛋白和肌动蛋白组成）是与鱼糜凝胶化过程相关的重要蛋白质,由以上结论可得出水浴和微波联用法制备的混合鱼糜凝胶蛋白质保留程度显著高于其他四组加热方式。
6 不同加热方式的鱼糜凝胶扫描电镜微观结构观察
由图5a可知，传统水浴加热的混合鱼糜凝胶网状结构较为稀疏，有较大的孔洞且空隙较大，这样的网络结构不牢固，不能抵抗外界施加的力，造成持水能力减弱，而图5d中通过蒸汽加热法制备的混合鱼糜凝胶的凝胶结构呈现出大小不一的凝胶孔洞，凝胶网络的致密性下降，且可以观察到部分组织有断裂的现象，使得混合鱼糜凝胶的持水力、凝胶强度、弹性等下降。图5e中混合鱼糜凝胶在高压条件下，混合鱼糜凝胶网状结构较为致密，但是表面较为粗糙，有少许孔隙，这可能由于水分状态和蛋白质结构在高压处理后的鱼糜中发生了变化的结果，这与前面持水性结果吻合。由图5b和图5c可以看出，单独微波和水浴微波联用下的混合鱼糜凝胶孔隙较小结构较为紧密，可以形成均一稳定的结构，这可能是因为快速微波加热产生的热效应使聚集的蛋白质发生膨胀，这样可以让鱼糜吸收足够热量，显著提高了断裂力和形变力，但是两种微波加热方法中，水浴微波联用法制备的混合鱼糜凝胶相对于单独微波加热表面较为平滑，结构更为紧密，这可能是因为前期1 h的低温凝胶化阶段，有效提高混合鱼糜凝胶的质构特性。通过观察混合鱼糜凝胶微观结构，水浴微波联用法凝胶结构最致密，可以制备出凝胶特性强的混合鱼糜凝胶。
7 结论
在5种不同加热方式中，水浴微波联用法制得的混合鱼糜制品持水力为94.33%，白度为83.75，凝胶强度为2979.47 g·cm，硬度为21.50 N，弹性4.30 mm，胶粘性20 N，咀嚼性49.27 mJ均显著（P<0.05）高于其他加热方式所制得的混合鱼糜凝胶，并通过扫描电镜图显示水浴微波联用法制备的混合鱼糜凝胶三维网状结构紧密，凝胶孔洞较小且表面平滑，结合SDS-PAGE凝胶电泳分析得出，水浴微波联用法制得的混合鱼糜凝胶主要蛋白质成分保留较好。在五种加热方式中水浴微波联用法可以制备出品质优良的混合鱼糜凝胶制品，可为混合鱼糜制品的改良提供参考。
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