海藻糖对冷冻鱼面冻融稳定性的影响

（1.中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙 410004；2.北卡罗来纳州立大学食品与营养系，美国北卡罗来纳罗利 27695）

摘要：为提高冷冻鱼面的品质，研究海藻糖对冷冻鱼面冻融稳定性的影响。采用质构仪研究了海藻糖对冻融循环过程中冷冻鱼面品质的影响，采用低场核磁共振测定了冷冻鱼面冻融过程中水分迁移、分布状态，研究了海藻糖改善冷冻鱼面冻融稳定性的机制。结果显示，添加2%海藻糖（m/m）使鱼面的拉断力从110.7 g提高到133.9 g；反复冻融4 次后空白鱼面拉断力降低了35.0 g，添加2%海藻糖（m/m）鱼面的拉断力降低了21.1 g，其拉断力仍与新鲜空白对照鱼面的拉断力相当；海藻糖可以调整鱼面中水分状态，使结合水含量增加，自由水含量减少；海藻糖还能有效抑制水分从表面向鱼面芯部迁移，因此有利于保留鱼面“筋道”的口感。综上，海藻糖可显著改善冷冻鱼面的冻融稳定性，最佳添加量是2%。

关键词：冷冻鱼面；海藻糖；拉断力；低场核磁共振；水分分布；冻融稳定性

鱼面是中国的传统名优水产食品之一，在沿江、东南沿海地区有悠久的生产历史。鱼面是将鱼加工成鱼糜后，再加面粉、食盐以及调味剂加工而成，是我国的传统鱼糜食品，因其独特风味及营养价值而深受消费者的欢迎 [1]。鱼肉与面粉加工形成鱼面，使面条中氨基酸的组成更加合理，因为面粉蛋白质中缺乏苏氨酸、赖氨酸等人体必需氨基酸，与富含苏氨酸和赖氨酸的鱼蛋白质混合后，鱼面的蛋白质消化率和可利用赖氨酸的比率等营养指标均明显提升。此外，鱼面含有来源于鱼肉中的牛磺酸、磷脂、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等多种营养成分，比传统面条营养更丰富 [2]。

目前市场上鱼面产品主要以干面形式销售，存在干燥时间长、产量低、烘房占用面积大、成本高、产品正品率低等缺点 [3]。而且由于鱼面含多不饱和脂肪酸，干燥、贮藏过程中极易发生脂肪氧化，使鱼面风味变差，营养价值降低。为此，杨杰静等 [4]开发了鲜湿鱼面，鲜湿鱼面不经过干燥，采用低温冷藏，减缓了脂肪氧化且较大程度上保留了鱼面的营养成分；但湿面水分含量高，微生物极易繁殖，产品保质期很短。

冷冻食品易保藏，可防止食品腐败变质，具有营养、卫生、方便的特点。冷冻面条具有鲜湿面条的口感，采用冷冻贮藏，不需添加防腐剂 [5-6]。但是，冰晶膨胀压对面条组织结构及淀粉颗粒的破坏造成冷冻鱼面在冻藏过程中品质下降：面条黏弹性下降，淀粉更易溶出，造成混汤 [7]。此外，面条在冻藏过程中的水分迁移也是品质下降的重要原因，面条在煮熟后，面条内外有一定的水分梯度，外面水分含量高，中心水分含量低，这是面条具有韧性及“筋道”口感的重要原因，但冻藏过程中，外部水分会逐渐向内部扩散，面条失去韧性，复热后变得软烂 [8]；面条表面在冻藏过程中会失水，失水部位失去透明感而呈现白色斑点，复热时这些部位会引起夹生的口感 [8]。所以，增加鱼面中不可冻结水的含量、减少冰晶数量、限制冻藏过程中水分迁移是避免冷冻鱼面品质下降的关键 [7]。

海藻糖具有优良冷冻保护作用，在冷冻鱼糜制品中有明显效果 [9-10]。本实验研究了海藻糖对冷冻鱼面冻融稳定性的影响，并采用低场核磁共振（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技术从水分状态分布、水分迁移的角度研究了其机制，以期为提高冷冻鱼面的品质提供理论参考。

1 材料与方法

新鲜草鱼，约2 kg/尾购于长沙市中南林业科技大学世纪联华超市；面粉湖南天人谷业有限公司；海藻糖（食品级）郑州鸿瑞食品配料有限公司。

TA.XT Plus质构仪英国Stable Micro System有限公司；NMI20 NMR成像分析仪上海纽迈电子科技有限公司；722型可见分光光度计上海精密科学仪器有限公司。

新鲜草鱼→预处理→采肉→漂洗→脱水→添加食盐擂溃→加入面粉→揉和→压面→切面→煮面→烘干表面水分→冻藏→冷冻鱼面

预处理：手工去头、去皮、去内脏，清洗干净；漂洗：碎鱼肉置于容器内，加入3 倍冷水（4 ℃），搅拌后静置5 min，将上层水倒出，然后用纱布挤压脱水；漂洗3 次，最后一次采用0.5 g/100 mL的冷食盐水漂洗；擂溃：往鱼糜中加入食盐（3 g/100 g）进行擂溃，至鱼肉变成黏稠的糊状物，得鱼糜，用于鱼面加工。漂洗到斩拌的整个过程要保持物料温度在10 ℃以下；面团制备：鱼面物料配方：面粉60.5 g、鱼糜32.5 g、水7.0 g、海藻糖（分别添加0、1、2、3、4 g，即添加质量分数0 、1%、2%、3%、4%）。将面粉少量多次加入鱼糜中，混合均匀，揉成面团，用塑料薄膜包裹静置熟化10 min；压面、切条：把面团压成表面平整光滑，薄厚均匀的面带，最后将面带切成宽4 mm、厚1 mm的面条；熟化：放入沸水中煮3 min，捞出；烘干面条表面水分：鼓风干燥机温度为80 ℃，干燥时间为5 min，面条烘到表面不互相黏连，不黏手；冻藏：在－18 ℃条件下冻藏。

采用反复冻融法评价冻藏稳定性。冷冻鱼面－18 ℃冻藏23 h后，室温（25 ℃）静置1 h解冻，取一部分用于第1次测试，其余鱼面再置于－18 ℃冻藏，23 h后取一部分进行第2次测试。如此循环。

参考冯俊敏等 [7]的方法。先把鱼面放入沸水中煮3 min然后捞出，立刻用滤纸吸干表面水分，之后用于测试。将面条固定在质构仪A/SPR探头上，向上拉伸面条，直至面条被拉断，对每个样品做10 次平行实验。数据处理采用去掉最大值和最小值，再求平均值的方法进行。质构仪参数设定：测试前速率2.0 mm/s，测试速率3.3 mm/s，测试后速率10 mm/s，引发力5 g，测试距离50 mm。

参考任欣等 [13]的方法。称取10 g面条样品在80 mL沸蒸馏水中煮3 min，捞出面条，取煮沸后的面汤，在460 nm波长处检测其吸光度，以蒸馏水为参比，以面汤的吸光度表示该面条的蒸煮损失。面汤的吸光度越大，表示蒸煮损失越大，鱼面品质越差。

把冷冻鱼面室温条件下解冻1 h，截出2 cm左右的小段放入样品管用于测试。参考吴酉芝 [11]、薛雅萌 [14]等的方法，用NMR仪测定其T 2，测试温度为32 ℃。参数设置如下：采样点数为363 214，回波个数NECH为8 000，重复扫描次数为8，重复采样的时间间隔为2 000 ms；使用分析软件及CPMG序列采集面条T 2信号，每个样品重复测量3 次；得到的图为指数衰减图形，采用T 2反演程序得出弛豫时间T 2的分布情况。

2 结果与分析

生鱼面拉断力较小（（44.2±1.4） g），煮熟后拉断力明显增大（（91.3±2.0） g），通过鼓风干燥箱进行适当干燥处理后再煮制得到的鱼面拉断力又有所增加（（110.7±3.2） g）。在普通面条的面团制备过程中，加水和面、搅拌等操作使面团中面筋蛋白充分吸水形成完善的三维网络结构，淀粉颗粒分散在网络中，生面条具有一定的弹性和韧性 [15]。

在鱼面的面团制备过程中，面粉中的面筋蛋白充分吸水形成完善的三维网络结构，淀粉颗粒分散在网络中，鱼糜蛋白是热诱导胶凝蛋白，此时未形成凝胶网络结构，所以，与纯面团相比，鱼面面团的面筋蛋白相对含量下降，强度也下降，生鱼面拉断力较小。普通面条煮熟后，面筋网络加强，盐溶蛋白（清蛋白＋球蛋白）含量下降，而面筋蛋白含量则明显上升，其中，醇溶蛋白含量下降，谷蛋白和谷蛋白大聚合体含量大幅度增加 [16]，因此煮熟后面条拉断力明显增大。对鱼面而言，鱼糜蛋白是热诱导胶凝蛋白，煮熟过程中，鱼糜中的肌球蛋白变性、展开、相互交联，也形成三维空间网络结构 [12]；鱼面中肌球蛋白与面筋蛋白可能形成互穿型双连续网络，面条拉断力增强。表面干燥过程中，部分水分蒸发，相当于蛋白相对含量增加，面条蛋白质网络结构得到浓缩加强，所以拉断力进一步升高 [17-19]。

冷冻前，鱼面在烘箱中进行适当干燥处理是本研究鱼面加工工艺的特色之一。合适的干燥处理使鱼面中自由水含量降低，减少冷冻过程中冰晶的形成量；干燥处理还使鱼面内外水分梯度减小，避免冻藏过程中表面水分迁移到面条芯部，因芯部水分较高的冷冻面条复热后往往口感软烂。

由图1可以看出，随着海藻糖添加量（0、1%、2%、3%、4%）的增加，冷冻鱼面的拉断力先上升，而面条蒸煮损失先下降，在海藻糖添加量为2%时拉断力达到最大值133.9 g，而未添加海藻糖的鱼面拉断力为110.7 g，前者较后者提高了20.96%。冷冻鱼面中添加适量的海藻糖提高了鱼面的品质，但是当添加量过多时，海藻糖与面筋网络之间对水分的竞争加剧，使较多水分从面筋网络中离析出来，破坏面筋网络结构，使面条整体品质下降。故海藻糖的最佳添加量为2%。Giannou等 [20]在研究中也发现，面团中添加200 mg/kg海藻糖显著提高了拉断力。

图1 海藻糖添加量对冷冻鱼面品质的影响
Fig. 1 Effect of trehalose addition on the quality of frozen fsh noodles

图2 冻融次数对冷冻鱼面拉断力的影响
Fig. 2 Effect of number of freeze-thaw cycles on the breaking strength of frozen fsh noodles

由图2可知，随着冻融次数的增加，鱼面的拉断力均不断下降；添加海藻糖的鱼面拉断力始终大于空白对照组；空白对照组鱼面拉断力下降速度较快，反复冻融4 次后，其拉断力降低了35.0 g，而含2%海藻糖的鱼面的拉断力降低了21.1 g，即（112.8±2.3） g，与新鲜空白对照鱼面的拉断力（（110.7±3.2） g）相当。由此可见，海藻糖对鱼面具有明显的冷冻保护作用，可以改善冷冻鱼面的冻融稳定性。

冻结过程中，可冻结水形成冰晶后体积增加，挤压破坏蛋白质的三维网络结构 [7]；冻融循环过程中，重结晶导致冰晶的数量减少，但直径增大 [21-22]，进一步破坏面条微结构，造成面条拉断力下降；Tadanori等 [23]通过原位观察证明海藻糖能有效抑制冰晶的增长速率，有利于形成小冰晶及抑制重结晶时冰晶直径增大，从而对冷冻面条的微结构起到保护作用。

图3 冷冻鱼面中水分T 2弛豫时间图谱
Fig. 3 Typical distribution of T 2relaxation time in frozen fsh noodles

鱼面的横向T 2分布图见图3。鱼面的T 2在0.01～10 000 ms有3 个峰，T 21（＜1 ms）对应的是与蛋白质中氨基、羰基、羧基等以氢键相结合的单层水，这种水结合十分紧密，流动性很差，即使在－18 ℃条件下这部分水也不形成冰晶；T 22（1～10 ms）这部分水与弛豫时间为T 21的水分特性相同，水的结合力都很强 [24]，但T 22的结合力比T 21稍弱，这部分水与蛋白质中的酰胺基、淀粉中的羟基形成氢键，其结合强度比单分子层水要略差些 [11,25]。T 23（＞10 ms）被认为是在面条三维网状结构中的物理截留水，在贮藏过程中最易流失 [26]。T 21、T 22、T 23各峰与横坐标面积百分比为各组分水所占百分含量，分别记为P 21、P 22、P 23（表1）。

表 1 冷冻鱼面中水的存在形态分析
Table 1 Percentages of four states of water in fsh noodles

海藻糖添加量/%冻融次数P 21/%P 22/%P 23/% 0 04.837.2987.96 13.108.3588.55 2 0.0010.7889.22 30.0010.3489.66 4 0.009.1290.88 2 06.928.0285.06 1 4.259.5286.22 22.0810.0187.91 3 0.2411.4688.30 40.1510.5589.30

从表1可以看出，随着冻融次数的增加，P 21一直减少，P 22先增加后减少，P 23一直增加。可见，冷冻鱼面在冻藏过程中，其水分状态的变化规律是：结合水先转变为弱结合水，弱结合水再转变为自由水。冷冻浓缩效应使蛋白质分子所处的微环境（pH值、离子强度、水分活度等）发生显著变化，导致蛋白构象发生变化 [27]；蛋白内部疏水基团暴露，蛋白表面疏水性提高，蛋白质与水的结合能力下降，结合水的含量减少，水分从面筋网络结构中离析出来，转变为自由水 [28-29]，可冻结水的含量增加，冷冻后，鱼面中冰晶的含量增加。

鲜鱼面（冻融0 次）中，海藻糖使结合水含量P 21从4.83%增加到6.92%。未添加海藻糖的鱼面，冻融2 次后，P 21即降为0；添加2%海藻糖后，鱼面冻融4 次后，P 21为0.15%；这表明海藻糖可调整鱼面中水分存在状态，使性质稳定的结合水含量增加，从而在冷冻条件下性质更加稳定。

图4 海藻糖对冷冻鱼面在冻融过程中水分迁移的影响
Fig. 4 Effect of trehalose addition on water translocation in frozen noodles during freeze-thaw cycles

鱼面LF-NMR成像见图4，鱼面图片主要有3 种颜色：黑、白、灰，其所代表的水分含量依次减少。从图4可以看出，鱼面外层水分含量高，内部水分含量低，存在水分梯度，刚加工好的熟鱼面（C0、T0）水分梯度最大，这是面条具有“筋道”口感的原因之一。随着冻融次数的增加，鱼面内外水分含量差异逐渐减小，这表明在冻融过程中，在鱼面内外水分梯度的驱动下，外层水分向鱼面内部迁移。海藻糖可明显减缓这一迁移过程，未添加海藻糖的鱼面冻融4 次后（C4），鱼面内外水分含量基本一致，这种鱼面复热后口感软烂 [29-30]；添加了海藻糖的鱼面冻融4 次后（T4），鱼面内外水分梯度保持较好，有利于保持鱼面“筋道”的口感。所以，海藻糖能有效降低鱼面中水分迁移速率，这是因为海藻糖具有较高的玻璃态转变温度，海藻糖通过大量氢键与周边其他分子形成网络结构，使黏度明显增加，水分子运动性被显著限制 [9]。从图4还可以看出，鱼面表层由于水分含量高，在冻结过程中，形成的冰晶会最多，所以在鱼面中被冰晶损害最严重的将是表层结构。

3 结论

本研究以草鱼鱼糜、面粉等为主要原料，开发了冷冻熟鱼面这一新产品，并研究了海藻糖对冷冻鱼面冻藏过程中质构和蒸煮品质的影响，主要结论如下：随着海藻糖添加量的增加，鱼面的拉断力逐渐增大，而面汤吸光度不断减小，即品质不断提高，随后随着添加量的增加品质均不断下降，海藻糖的最佳添加量为2%。海藻糖可有效改善鱼面在冻藏过程中的品质，添加2%海藻糖的鱼面反复冻融4 次后，其拉断力仍与新鲜空白对照鱼面的拉断力相当。适量海藻糖添加到鱼面中可以调整鱼面中水分状态分布及迁移，使结合水含量增加而自由水含量减少，并能明显抑制水分从表面向鱼面芯部迁移。

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LIU Weicong 1, JIN Li 1, FU Xiangjin 1,2,*, TYRE Lanier 2, YANG Yingjie 1
(1. College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China; 2. Department of Food, Bio-processing and Nutrition Sciences, North Carolina State University, Raleigh 27695, USA)

Abstract：In order to improve the quality of frozen fsh noodles, the effect of trehalose on the texture changes of frozen fsh noodles during freeze-thaw cycles was investigated. Meanwhile, the mechanism of action of trehalose for improving the stability of frozen fsh noodles was explored by monitoring moisture migration and distribution with low feld nuclear magnetic resonance (LF-NMR). Texture analysis showed that breaking force (BF) of fsh noodles increased from 110.7 g to 133.9 g by adding 2% trehalose (m/m). After four freeze-thaw cycles, BF decreased by 35.0 g and 21.1 g for fsh noodles without and with 2% trehalose added, respectively, reaching similar values. The LF-NMR results showed that trehalose could adjust the water status in noodles, increasing the content of binding water and decreasing the content of free water. Also it was indicated that trehalose could effectively inhibit water migration from the surface to the core of the noodles, thereby being benefcial to preserve their chewiness. In conclusion, trehalose can improve the freeze-thaw quality of frozen fsh noodles and the best effect can be obtained upon addition of 2% trehalose.

Key words：frozen fish noodle; trehalose; breaking force; low field nuclear magnetic resonance (LF-NMR); water distribution; freeze-thaw stability

刘薇丛, 金丽, 付湘晋, 等. 海藻糖对冷冻鱼面冻融稳定性的影响[J]. 食品科学, 2017, 38(1): 154-158. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201701025. http://www.spkx.net.cn

LIU Weicong, JIN Li, FU Xiangjin, et al. Effect of trehalose on freeze-thaw stability of frozen fsh noodles[J]. Food Science, 2017, 38(1): 154-158. (in Chinese with English abstract)

基金项目：国家留学基金项目（201408430270）；湖南省2011协同创新中心项目（湘教通〔2013〕448号）

作者简介：刘薇丛（1993—），女，硕士研究生，研究方向为食品安全。E-mail：454825832@qq.com

*通信作者：付湘晋（1980—），男，副教授，博士，研究方向为水产品深加工及食品安全。E-mail：drxjfu@163.com

海藻糖对冷冻鱼面冻融稳定性的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结 论

3 结论