引言

       帶魚營養(yǎng)豐富、美味可口，是我國捕撈量Zda的海產(chǎn)魚類，但帶魚脂肪含量高、肌原纖維蛋白含量低，導致其外觀較差、成膠能力低。馬鈴薯淀粉(ps)作為一種外源添加劑，可用于改善帶魚魚糜品質(zhì)。

       國內(nèi)外對帶魚糜凝膠特性的研究較多，但對其流變特性和水分分布的研究較少。目前，低場核磁共振( LF-NMR)和磁共振成像( MRI)作為一種快速無損的技術(shù)已廣泛用于食品中水分狀態(tài)和分布的研究。

       本研究分別利用LF-NMR和MRI研究馬鈴薯淀粉(PS)含量對凝膠流動性和水分分布的影響。此外，還介紹了帶魚糜凝膠特性與流變性能的關(guān)系，從而提高帶魚糜凝膠特性，促進ps在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

實驗介紹

       冷凍帶魚魚糜在4°C 下解凍，然后放入真空切碎機中切碎，以4%為梯度加入一定量的 ps（Z高濃度20%）。

       采用蘇州紐邁分析儀器股份有限公司生產(chǎn)的MesoMR23-060H-I NMR分析儀對樣品進行LF-NMR和MRI測量，并對樣品質(zhì)構(gòu)、凝膠強度、持水力、色差、動態(tài)流體等指標進行測試。

實驗結(jié)果

LF-NMR和MRI分析

01 LF-NMR 弛豫分析

       T₂弛豫時間與氫質(zhì)子的結(jié)合力和自由度有關(guān)，反映了樣品中氫質(zhì)子的化學環(huán)境。束縛氫質(zhì)子越多或自由度越小，T₂弛豫時間越短，T₂譜峰越左。

       由圖1a可得，在0.01-10000 ms弛豫時間內(nèi)，魚糜凝膠T₂出現(xiàn)四個峰。**個峰T₂₁(0-1ms)，第二個峰T₂₂(1-17ms)。第三個峰T₂₃在20 ~ 235ms之間，歸屬于不易流動水，它與單層水分子緊密結(jié)合。第四個峰T₂₄(> 200 ms)反映的是游離水。T₂₃是魚糜凝膠中的主要水分，而T₂₁和 T₂₂只占水的一小部分。且隨ps含量的增加，T₂₃左移，說明ps可以增加魚糜凝膠對水的結(jié)合力，降低水的自由度，且T₂₃的幅值顯著降低，但添加量Z高時(20%)除外。表明，隨ps含量的增加，水的流動性降低，這與魚糜凝膠含量的增加有關(guān)。

       不同狀態(tài)水在魚糜凝膠中的相對含量如圖1b所示。隨ps的加入，水在凝膠中的分布狀態(tài)發(fā)生了變化，其中固定化水是主要的水，占總水量的95%。而游離水含量Zdi。 此外，隨ps含量的增加，魚糜凝膠中的部分游離水轉(zhuǎn)變?yōu)槭`水，這可能與凝膠的凝膠強度和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)。

圖1：馬鈴薯淀粉對帶魚糜凝膠弛豫時間(a)和不同狀態(tài)水相對含量(b)的影響

       對凝膠性能與核磁共振參數(shù)進行相關(guān)性分析。如圖2所示，T_2b (T₂₁和T₂₂之和)與TPA參數(shù)、凝膠強度、 WHC、G′和G”呈顯著正相關(guān)，而T₂₄與這些參數(shù)呈顯著負相關(guān)。對于T₂₃，凝膠特性與核磁共振參數(shù)之間沒有顯著的正相關(guān)。結(jié)果表明，T_2b 是影響魚糜凝膠質(zhì)量的主要因素?？傮w來說，結(jié)合水比例的增加意味著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊密，對應(yīng)著良好的凝膠特性，表明LF-NMR是分析凝膠特性的有效方法。

圖2：帶魚糜凝膠的凝膠特性、流變特性與和核磁共振參數(shù)之間的相關(guān)性分析

02 MRI分析

       MRI作為一種快速、無損、準確的食品分析工具，不僅決定了水的存在量，還決定了水的動態(tài)結(jié)構(gòu)特性。質(zhì)子密度圖可以直觀地看到樣品中的水分分布。一般來說，如果在給定區(qū)域內(nèi)有更多的氫質(zhì)子，則其質(zhì)子密度圖和偽彩圖就會分別更亮和更紅。

       不同ps添加量的魚糜凝膠的質(zhì)子密度圖如圖3所示。由圖可知，對照組水分分布不均勻，樣品表面含水量少于中間部分。但添加ps后，魚糜凝膠體系中的水分分布更加均勻。此外，MRI可以突出來自組織中不同水相的信號。一般來說，高信號強度和明亮的區(qū)域代表束縛或固定水，反之是自由水。隨 ps 添加量的增加，魚糜凝膠的信號強度增加，表明結(jié)合水和固定水的比例增加。此外，添加16%ps組顯示出Z高的信號強度，與WHC和LF-NMR 結(jié)果一致?？偟膩碚f，添加ps可以增加凝膠水或固定化水的比例，促進魚糜凝膠體系中水分的均勻分布。

圖3：馬鈴薯淀粉添加量對魚糜凝膠中水質(zhì)子的影響的偽彩圖

TPA,凝膠強度等指標分析

01 TPA

       由圖4可知，與對照組相比，添加ps后魚糜凝膠的彈性、凝聚性、咀嚼性和硬度均有顯著提高(p<0.05) ，說明ps對魚糜凝膠有較強的誘導作用，適宜添加量約為16%。

圖4：馬鈴薯淀粉對帶魚魚糜質(zhì)構(gòu)性能的影響

02 凝膠強度與WHC

       如圖5所示，隨ps添加量的增加，5個PS組的凝膠強度均顯著增加。ps添加量為16% 時，凝膠強度Z高。

       除圖5所示的20%組外，魚糜凝膠的WHC隨ps含量的增加顯著增加。添加16%ps后，WHC從67.38%提高到81.66%。

圖5：馬鈴薯淀粉對帶魚糜凝膠強度和WHC的影響

圖6：馬鈴薯淀粉對帶魚糜凝膠白度的影響

       由圖6可知，對照組的魚糜凝膠L*值Z高，為73.91。a*、b*和白度均隨 ps 含量的增加而降低。

03 動態(tài)流變特性

       由圖7可得，G’的**個峰值和Zdi值分別出現(xiàn)在約30°C和47°C，后再次增加。通過G”還可以觀察到不同ps 含量的魚糜凝膠的流變學變化，它反映了所形成的網(wǎng)絡(luò)的粘度特性。G”的變化與G '相似。此外，在凝膠形成的整個加熱過程中，魚糜的G”值都低于G '值，說明在淀粉體系中彈性響應(yīng)大于粘性響應(yīng)。ps 對G”和G '的影響一致。

圖7：馬鈴薯淀粉添加量對魚糜凝膠體系的熱機械光譜的影響

結(jié)論

       本研究結(jié)合流變學、核磁共振弛豫及磁共振成像等方法對帶魚糜與馬鈴薯淀粉的凝膠特性進行了研究。結(jié)果表明，馬鈴薯淀粉能夠增強凝膠性能。魚糜淀粉體系的彈性響應(yīng)大于粘性響應(yīng)，其良好質(zhì)構(gòu)特性與較高的 G′和G′′呈正相關(guān)。馬鈴薯淀粉的加入降低了弛豫時間(T₂)和幅值，還能促進帶魚糜中水分的均勻分布。總的來說，低場核磁共振和成像是評價凝膠特性的有效技術(shù)，而馬鈴薯淀粉是一種低成本、安全、有效的魚糜凝膠增強劑。

參考文獻：Huabin Luo,Chenxu Guo,Lu Lin.Combined Use of Rheology, LF-NMR, and MRI for Characterizing the Gel Properties of Hairtail Surimi with Potato Starch[J]. Food and Bioprocess Technology