羧甲基壳聚糖与NaCl组合漂洗制备白鲢鱼糜工艺条件优化

李玮，赵思明,*，熊善柏，李宗哲，吴让明，胡杰

（1.华中农业大学食品科技学院，湖北武汉 430070；2.军事经济学院食品营养学专业，湖北武汉 430035）

李玮1，赵思明1,*，熊善柏1，李宗哲2，吴让明2，胡杰2

（1.华中农业大学食品科技学院，湖北武汉 430070；2.军事经济学院食品营养学专业，湖北武汉 430035）

目的：探讨羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan，CBC）与NaCl组合漂洗白鲢鱼糜对凝胶品质、鱼糜收率及蛋白损失率等的影响。方法：以鲜白鲢鱼为原料，分别采用去离子水、0.25%、0.5%、0.75%、1.0%的NaCl溶液，0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的CBC溶液，1.0% CBC＋1.0% NaCl、1.0% CBC＋0.75% NaCl、1.5% CBC＋1.0% NaCl、1.5% CBC＋0.75% NaCl，对鱼糜进行一次漂洗（鱼肉与漂洗液质量比1∶5），测定不同漂洗处理对鱼糜凝胶强度、白度、蛋白质组成及流变特性的影响。结果：单独采用NaCl漂洗时，随着其用量的增大，鱼糜凝胶强度、白度呈现增加趋势（P＜0.05），总蛋白含量呈现先增加后下降的趋势，过高或过低的NaCl质量分数，均不利于提高鱼糜得率。单独采用CBC溶液漂洗时，凝胶强度、白度、水溶性蛋白含量随着CBC质量分数的增大呈上升趋势（P＜0.05）。采用NaCl和CBC组合漂洗时，1.5% CBC＋0.75% NaCl组合得到的鱼糜凝胶强度最高，达232.05 g·cm，显着高于对照的142.22 g·cm（P＜0.01），此时的盐溶性蛋白含量10.53%和水溶蛋白含量4.91%，显着高于空白对照的9.36%（P＜0.05）及4.06%（P＜0.01）。1.5% CBC＋0.75% NaCl组合漂洗，获得良好的鱼糜凝胶强度、白度及粗蛋白含量。结论：采用1.5% CBC＋0.75% NaCl漂洗可以改善鱼糜的凝胶品质，蛋白损失率比对照组降低10.56%，从而提高鱼糜得率，并降低废水排放。

白鲢；鱼糜；漂洗；凝胶强度；羧甲基壳聚糖

鱼糜是以新鲜的海水鱼或淡水鱼为原料，经采肉、漂洗、凝胶化等一系列工艺制备而成的产品，因其高蛋白、低脂肪、口感嫩爽、食用方便等特点，受到国内外消费者广泛欢迎。在鱼糜生产过程中，鱼肉需要经过多次漂洗，用以脱除脂肪、色素、蛋白酶类及无机盐等影响鱼糜凝胶品质的杂质。我国是一个淡水鱼养殖和加工大国，使用淡水鱼代替海水鱼加工生产鱼糜满足紧迫的国内外鱼糜市场需求，不仅是我国淡水鱼工业发展的需要，也符合海洋资源可持续发展的经济策略。但是，与海水鱼鱼糜相比，淡水鱼鱼糜的凝胶品质存在先天劣势，更需要大量的淡水对鱼糜进行多次漂洗来填补淡水鱼糜凝胶品质上缺陷。目前的常规生产中，大多采用两次清水一次盐水（NaCl或柠檬酸钠等），或两次盐水一次清水的漂洗方式，以提高鱼糜的持水性。漂洗次数增加，将不断增加蛋白质损失率。每加工1 t鱼肉（原料），产生漂洗废水15 t。一方面造成鱼肉蛋白资源利用率降低，另一方面造成废水的大量排放，污染环境，增加企业的废水处理成本。因此，迫切需要开发针对淡水鱼糜生产的新型的节水漂洗、节能增效的鱼糜漂洗方法。

羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan，CBC）是高脱乙酰度的可溶性壳聚糖，不仅具有壳聚糖降胆固醇、降血脂[1-3]、增强免疫、抗肿瘤[4-7]等多方面的生理活性，更由于其良好的抗氧化特性[8-11]、成膜性[12-15]及凝胶增强特性[16-17]，在水产品加工过程中得到广泛的应用，在鱼糜加工和冷藏过程中，备受广大学者的关注[18-20]。但是利用CBC的水溶特性用作漂洗剂在鱼糜漂洗工艺中的应用研究鲜见报道，本实验以白鲢鱼为原料，研究水溶性CBC与NaCl组合漂洗，对白鲢鱼糜收率、品质的影响，以及降低废水中蛋白质的含量、减少漂洗废水排放的作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

活鲢鱼（Hypohthalmicthyx titrix）约1 500 g/条，购自华中农业大学菜市场。

NaCl（分析纯）国药集团化学试剂有限公司；CBC（水溶性，相对分子质量约3 100，脱乙酰度85%，分析纯）上海晶纯生化科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

BL-220H电子天平日本岛津公司；BS210Z电子分析天平德国赛多利斯公司；TA-XT Plus质构仪美国Surrey公司；TDL-SA台式离心机上海菲恰尔分析仪器有限公司；HH-6数显恒温水浴锅国华电器有限公司；K600（3205）食品调理机德国博朗电器公司；AR2000ex流变仪美国TA Instruments Lat公司。

1.3 方法

1.3.1 鱼糜凝胶的制备

本研究采用刘茹等[21]的方法制备鱼糜凝胶，并加以改进。鲢鱼去鳞、去头、去内脏，用0 ℃的清水清洗，采肉，分别采用0 ℃去离子水（空白组），0.25%、0.5%、0.75%、1.0%的NaCl溶液、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的CBC溶液，1.0% CBC＋1.0% NaCl、1.0% CBC＋0.75% NaCl、1.5% CBC＋1.0% NaCl、1.5% CBC＋0.75% NaCl，对鱼糜进行一次漂洗（漂洗液与鱼糜质量比为5∶1），经离心机3 000 r/min脱水10 min后，此时鱼糜水分含量约82%，真空斩拌2 min，再加2.5%（占鱼肉质量分数）盐斩拌2 min，灌肠（直径25 mm），封口。40 ℃加热处理1 h，90 ℃加热处理0.5 h，冷却，于4 ℃冷藏24 h，用于测定凝胶强度、白度、水溶性和盐溶性蛋白含量、流变特性等。在采用CBC和NaCl组合漂洗实验时，参照当前鱼糜工业生产的实际作法，增加一个3次漂洗的对照组，即0 ℃去离子水漂洗2次后，用0.5% NaCl溶液漂洗一次（每次漂洗液与鱼糜的质量比为5∶1）。同时测定凝胶强度、白度等指标。

1.3.2 凝胶强度的测定

将鱼糜凝胶切成25 mm长圆柱体，用TA-XT Plus质构仪进行测定样品的破断强度和凹陷深度，参数设定为：探头P/0.25 s，测前速率1 mm/s，测试速率1 mm/s，测后速率1 mm/s，压缩比25%，每个样品重复5 次；破断强度和凹陷深度两者的乘积即为样品的凝胶强度[22]，如式（1）所示：

1.3.3 质构分析（texture profi le analysis，TPA）参数的测定

将鱼糜凝胶切成25 mm长圆柱体，用TA-XT Plus质构仪进行测定样品的硬度、弹性、黏结性、胶黏性、咀嚼性、回复性等指标，质构仪测试的参数：P/36R探头，模式TPA，测试前速率1.0 mm/s，测试中速率1.0 mm/s，测试后速率1.0 mm/s，压缩比25%，每个样品重复5 次。

1.3.4 白度的测定

[21]的方法测定鱼糜凝胶白度。

1.3.5 水溶性和盐溶性蛋白含量的测定

称取2 g鱼糜样品，分别用低盐磷酸缓冲液（0.05 mol/L KCl-0.01 mol/L NaH2PO4-0.03 mo1/L Na2HPO4）和高盐磷酸缓冲液（0.5 mol/L KCl-0.0l mol/L NaH2PO4-0.03 mo1/L Na2HPO4）于4 ℃条件下浸提4 h和 20 h，4 000 r/min离心20 min，然后取上清液用凯氏定氮法测定蛋白含量[22]。低盐磷酸缓冲液提取得到的蛋白为水溶性蛋白，高盐磷酸缓冲液与低盐磷酸缓冲液提取得到的蛋白含量之差即为盐溶性蛋白的含量。数据中粗蛋白、盐溶性蛋白和水溶性蛋白的含量是漂洗后鱼糜中各成分所占的百分比。

1.3.6 鱼糜流变特性的测定

将样品置于校正好的AR2000ex流变仪平台上，石蜡密封防止样品水分挥发，夹具直径选择50 mm平行板，平行板间距1 mm，进行温度扫描。升温范围为20～90 ℃，并在90 ℃保温20 min，然后降温至20 ℃，升温速率5 ℃/min，振荡频率为1 Hz，测定升温和降温过程中储能模量（G’）和弹性模量（G”）随温度的变化[22]。

1.3.7 鱼糜得率的测定

分别称量漂洗前和漂洗后鱼糜的总质量（干基），记为m1和m2，则鱼糜得率的计算如式（2）所示：

1.3.8 漂洗前后蛋白损失率的测定

分别测定漂洗前后鱼糜中粗蛋白的含量，记为m1和m2，则鱼糜蛋白损失率的计算如式（3）所示：1.4 数据处理

所有实验无特殊说明均重复3 次，采用Excel 2007和SAS 8.0软件进行数据处理，结果取±s，Duncan分析用来评价不同处理条件下各指标之间的差异性。

2 结果与分析

2.1 漂洗液对鱼糜各项指标的影响

2.1.1 CBC漂洗对鱼糜各项指标的影响

如表1所示，以清水漂洗（空白组）一次制备的鱼糜凝胶强度为145.21 g·cm，随着CBC质量分数逐渐提高，鱼糜凝胶强度逐渐增大，最大值为195.21 g·cm（P＜0.01）。对应地，鱼糜白度逐渐提高，最大值为71.99，显着高于空白组的65.89（P＜0.05），证明CBC有改善色度的作用。当CBC质量分数增大时，粗蛋白含量由17.14%不断增加至17.84%。其中，盐溶性蛋白含量变化不明显，水溶性蛋白含量则呈现升高的趋势，当CBC质量分数达到2%时，水溶性蛋白含量为5.41%，与空白对照有显着差异（P＜0.05）。随着CBC质量分数提高，鱼糜得率增加（P＜0.01），蛋白损失率降低。

表1 CBC漂洗对鱼糜凝胶特性和蛋白组成的影响（ =5）Table1 Effects of rinsing with carboxymethyl chitosan on surimi gel properties and protein content ( = 5)

表2 CBC漂洗鱼糜凝胶制品的TPA参数（ =5）Table2 TPA parameters of surimi gel products by rinsing with carboxymethyl chitosan ( = 5)

鱼糜制品的弹性是硬度、弹性以及咀嚼度的综合体现，主要取决于鱼糜中蛋白质的凝胶情况[28]。由表2可知，随着水溶性CBC质量分数的增加，鱼糜制品的硬度随之增大，咀嚼性、胶黏性呈增大趋势，1.5% CBC达到最大值，咀嚼性1 273g、胶黏性1 166 g（P＜0.05），但随着CBC质量分数增加到2.0%，咀嚼性、胶黏性略有下降。各组弹性和回复性无显着变化。

2.1.2 NaCl漂洗对鱼糜各项指标的影响

表3 NaCl漂洗对鱼糜凝胶特性和蛋白组成的影响（ =5）Table3 Effects of NaCl rinsing on surimi gel properties and protein content ( = 5)

如表3所示，以一次清水漂洗（空白组）制备的鱼糜的凝胶强度为142.22 g·cm，当NaCl质量分数提高时，鱼糜凝胶强度逐渐增加，对应地，鱼糜白度从对照组的65.21提高到72.40（P＜0.05），此时盐溶性蛋白所占比例下降，水溶性蛋白呈现先升高后降低的趋势，在不同质量分数NaCl处理组别中，0.5% NaCl获得较高的水溶性蛋白含量4.31%。过高或过低的NaCl质量分数，均不利于提高鱼糜得率。

表4 NaCl漂洗鱼糜凝胶制品TPA参数（ =5）Table4 TPA parameters of surimi gel products by NaCl rinsing ( = 5)

由表4可知，随着NaCl质量分数的增加，鱼糜制品的硬度呈现先增大后下降的趋势， 0.50% NaCl达到最大值1 682 g（P＜0.01），咀嚼性无显着差异，NaCl质量分数在0.5%～1.0%，鱼糜制品均得到较高的胶黏性，0.5% NaCl有最大胶黏值1 325 g（P＜0.01）。各组弹性和回复性无显着差异。

2.2 CBC与NaCl组合漂洗对鱼糜各项指标的影响

由2.1节分析，在1.0%和1.5%两个质量分数梯度的CBC对鱼糜凝胶强度和得率都有显着的提高，且随着CBC质量分数的增大而趋于稳定（与空白组、0.5% CBC相比）；而过高或过低质量分数的NaCl溶液不利于鱼糜的得率。采用不同质量分数CBC（1.0%、1.5%）和不同质量分数NaCl（0.75%、1.0%），进行两因素两水平组合漂洗实验，结果见表5。

表5 CBC与NaCl组合漂洗对鱼糜凝胶特性和蛋白组成的影响（n =5）Table5 Effects of rinsing with carboxymethyl chitosan/NaCl combination on surmi gel properties and color (n = 5)

NaCl及CBC组合漂洗鱼糜时，1.0% CBC＋0.75% NaCl凝胶强度为163.56 g·cm，1.5% CBC＋1.0% NaCl凝胶强度为193.21 g·cm，以1.0% CBC＋1.0% NaCl组合较高，为208.7 g·cm。1.5% CBC＋0.75% NaCl组合得到的鱼糜凝胶强度最高，达232.05 g·cm，极显着高于空白组的142.22 g·cm（P＜0.01）。也比单独采用不同质量分数NaCl漂洗（表3）或单独采用不同质量分数CBC漂洗（表1）高。

1.0 % CBC＋1.0% NaCl组合到较高的盐溶性蛋白含量10.45%，仅次于1.5% CBC＋0.75% NaCl的 10.53%，高于其他各处理组，显着高于空白组的9.36%（P＜0.05）。

1.0 % CBC＋1.0% NaCl组合水溶性蛋白含量较高，为4.73%，1.5% CBC＋0.75% NaCl水溶蛋白值最高4.91%，均极显着高于空白对照的4.06%（P＜0.01）。组合漂洗处理鱼糜得率显着高于空白组和常规漂洗（对照组），1.5% CBC＋0.75% NaCl蛋白损失率8.78%，比对照组降低10.56%（P＜0.01）。

表6 CBC与NaCl组合漂洗鱼糜凝胶制品TPA参数（n=5）Table6 TPA parameters of surimi gel products by rinsing withcarboxymethyl chitosan/NaCl combination ( n= 5)

由表6可知，CBC和NaCl组合漂洗所得鱼糜硬度、咀嚼性、胶黏性显着高于空白组，1.5% CBC＋0.75% NaCl组合鱼糜硬度1 964g、咀嚼性1 445g、胶黏性1 322g（P＜0.01）。

2.3 CBC和NaCl组合漂洗对鱼糜流变特性的影响

图1 CBC与NaCl组合漂洗鱼糜流变特性曲线Fig.1 Rheological properties of surimi by rinsing with carboxymethyl chitosan/NaCl combination

鱼糜肌原纤维蛋白凝胶的流变学性能可以表征肌原纤维蛋白在加热过程中分子形态和性质的变动。通过流变学性质可以预测产物的质构以及品质，并为产品配方、加工工艺、设备选型和质量检测等提供依据[23]。本研究详细测定了不同用量的NaCl与CBC组合漂洗对鱼糜流变特性的影响，结果通过G’和G”表示（图1）。

图1表示在升温过程中G’和G”随温度的变化，鱼糜的G’和G”从35 ℃开始增加，一直到40 ℃达到最大，之后急剧下跌，在45 ℃降至最低；在随后的加热过程中G’、G”又稳步上升。这种流变学的转变在肌原纤维蛋白和肌球蛋白加热凝胶的过程中可以被广泛地观察到，目前被普遍接受的解释是40 ℃时白鲢鱼糜G’、G”的增大来自于肌球蛋白头部的接合，随着温度的进一步升高，肌球蛋白尾部会逐渐展开，导致肌球蛋白的头部结合崩溃瓦解，致使G’下降；在温度超过50 ℃后，随着蛋白的变性，凝胶网络再次形成，G’持续增加[21]。由图1可以看出，当用1.5% CBC＋0.75% NaCl组合漂洗时，鱼糜的G’和G”在40 ℃具有良好的峰值，且比其他组对应的G’和G”要大。

3 讨论与结论

CBC和NaCl组合漂洗白鲢鱼糜，有利于促进蛋白的絮凝，从而提高鱼糜收率。应用CBC对鱼糜蛋白的絮凝和回收的研究鲜见报道，在现有国内外的文献中，CBC是作为一种天然生物调节剂对蛋白质含量较低的作物有很好的调节作用，利用CBC对提高农作物中蛋白含量的研究有很多。高绘菊等[24]研究用CBC对离体桑叶及家蚕的影响发现，CBC可降低桑叶在贮藏过程中蛋白质的损失率。师素云等[25]以CBC处理玉米开花期果穗，降低了蛋白酶的活性，CBC对鱼糜凝胶强度的增加，也可能是CBC降低了鱼肉组织蛋白酶的活性，从而减轻了鱼糜凝胶裂化的程度。对于CBC在水产品中的作用多偏重于利用其成膜特性的保鲜杀菌作用[15-18]，本研究将CBC和NaCl组合漂洗白鲢鱼糜，1.5% CBC＋0.75% NaCl处理鱼糜得率显着提高，蛋白损失率8.78%，比对照组降低10.56%（P＜0.01），同时改善鱼糜制品白度。

目前对于壳聚糖促进鱼糜蛋白絮凝作用的机理还缺乏系统的研究，Kataoka等[26]认为在鱼糜凝胶网络的形成过程中，CBC中的羧基能加速鱼肉蛋白中肌球蛋白重链的聚集。Li等[27]研究发现添加1%的水溶性壳聚糖能增大鱼糜凝胶的破断力，高脱乙酰度的壳聚糖容易生成蛋白与壳聚糖的结合物。Kim[28]和Ahn[29]等研究认为鱼糜中蛋白-壳聚糖与蛋白-蛋白百分比含量决定了鱼糜的凝胶强度。本研究发现一定用量CBC能促进鱼糜凝胶品质和外观品质的改良。当CBC用量继续增大时，高质量分数的壳聚糖不利于鱼糜凝胶的形成，这也与Mu等[30]的研究结论相符，随着壳聚糖分子质量的增大，其凝胶强度随之增强。因此，CBC的絮凝作用是与鱼糜中的蛋白相互结合，形成蛋白-壳聚糖-蛋白结合物而产生的。

CBC和NaCl组合漂洗比单独使用CBC或NaCl所得到的鱼糜制品具有较高的凝胶强度和白度，证明在鱼糜漂洗的过程中，CBC和NaCl能起到很好的协同作用，有利于提高鱼糜的漂洗效果，这可能是因为NaCl能促进CBC在水溶液中的分散作用，使鱼糜蛋白在水中与CBC的结合更稳定。正常鱼糜制品应该具有较高的白度，但脂质氧化能使产品色泽变暗，这是因为鱼肉中肌红蛋白被氧化生成褐色的高铁肌红蛋白，导致肉色变暗，品质下降[31]。CBC可以改善产品白度，主要是CBC能够螯合金属离子并阻止催化氧化；其次CBC中存在大量氢键，可形成透明的具有多孔结构的薄膜，能有效降低鱼糜凝胶中氧含量，控制肌红蛋白的氧合和氧化，对鱼糜凝胶色度起到一定的调节作用[32]。

本研究采用的1.5% CBC＋0.75% NaCl组合漂洗方法，能显着改善鱼糜品质，提高鱼糜强度及白度，与现有实际生产过程使用的两次清水一次盐水（或两次盐水一次清水）“三漂法”相比，鱼糜得率显着提高，蛋白损失率8.78%，降低10.56%（P＜0.01），废水排放降低66.6%，获得的鱼糜产品的凝胶品质（凝胶强度、白度）等显着优于空白对照。

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Optimization of Processing Conditions of Silver Carp Surimi Prepared by Combined Carboxymethyl Chitosan/Sodium Chloride Rinsing

LI Wei1, ZHAO Siming1,*, XIONG Shanbai1, LI Zongzhe2, WU Rangming2, HU Jie2
(1. College of Food Science, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2. Department of Nutrition and Food Research, Military Economy College, Wuhan 430035, China)

Objective: To investigate the effects of combined rinsing with carboxymethyl chitosan (CBC) and sodium chloride on gel quality, yield and protein loss of silver carp surimi. Methods: Fresh silver carp meat was rinsed with deionized water, 0.25%, 0.5%, 0.75%, and 1.0% NaCl solution, 0.5%, 1.0%, 1.5%, and 2.0% CBC solution, 1.0% CBC + 1.0% NaCl, 1.0% CBC + 0.75% NaCl, 1.5% CBC + 1.0% NaCl, and 1.5% CBC + 0.75% NaCl, respectively (fi sh meat: rinsing liquid = 1:5, m/m). Surimi gel strength, whiteness, protein composition and rheological properties were measured. Results: As NaCl concentration (when used solely) increased, the surimi gel strength and whiteness showed signifi cantly increasing trends (P ＜ 0.05) and total protein content increased fi rst and then decreased. Both excessively high and excessively low NaCl concentration had adverse effects on surimi gel yield. Increasing CBC concentration, when used alone, signifi cantly increased the gel strength, whiteness, water-soluble protein content of surimi (P ＜ 0.05). When minced fi sh was rinsed with a combination of CBC and NaCl, the highest gel strength of 232.05 g·cm was obtained using 1.5% CBC + 0.75% NaCl, which was signifi cantly higher than that (142.22 g·cm) of the blank (P ＜ 0.01). Rinsing with CBC and NaCl in combination was better than either of them alone. Rinsing with 1.5% CBC + 0.75% NaCl, salt soluble protein content of 10.53%, and watersoluble protein content of 4.91% were obtained, which were signifi cantly higher than those (9.36% (P ＜ 0.05) and 4.06% (P ＜ 0.01)) of the blank, respectively. Rinsing with 1.5% CBC + 0.75% NaCl, salt soluble protein content of 10.53%, and water soluble protein content of 4.91% were obtained, which were signifi cantly higher than those (9.36% (P ＜ 0.05) and4.06% (P ＜ 0.01)) of the blank, respectively. Moreover good surimi gel strength, whiteness and crude protein content were obtained. Conclusion: Rinsing with a combination of 1.5% CBC + 0.75% NaCl can improve gel strength of silver carp surimi and reduce the loss of protein by 10.56%, consequently increasing surimi yield and lowering wastewater production.

silver carp; surimi; washing; gel strength; carboxymethyl chitosan (CBC)

TS254

1002-6630（2015）20-0026-06

10.7506/spkx1002-6630-201520005

2015-02-03

国家现代农业（淡水鱼）产业技术体系建设专项（CAR-46-23）

李玮（1985—），男，博士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：wesleyi@163.com

*通信作者：赵思明（1964—），女，教授，博士，研究方向为粮油及农产品加工。E-mail：zsmjx@mail.hzau.edu.cn