一种适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂及其应用的制作方法

本发明涉及罗非鱼片的冻藏加工技术，尤其是涉及一种适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂及其应用。

背景技术：

冷冻是水产品常见一种原味加工方法，也是易腐食品长久以来保藏运输的一种重要方法。冷冻不仅能一定程度上保 持水产品保持色、香、味和形，而且能突破时间和空间的局限。一般的不经保水剂处理的鱼片由于冻结和冻藏过程中蛋白质的保水性不可逆地变成脱水性，所以会造成蛋白质冷冻变性，组织结构损伤，冻成长时间长了脂肪氧化酸败还会发生，解冻后鱼片的持水性下降，质构和口感变差，不适的冻藏条件下鱼肉中酶的活动和微生物生长代谢等仍旧会导致鱼片丧失新鲜度直至变质。

在冷冻时经过预处理保水剂的浸渍涂膜是解决上述缺陷的较好的方法，目前应用于水产品的保水剂有很多种，使用较为广泛的是磷酸盐保水剂，常用的有三聚磷酸盐、六偏磷酸盐和焦磷酸钠等。但是如大量使用磷酸盐则会影响产品的品质，高浓度的磷酸盐会使产品出现金属涩味，引起产品的风味恶化，组织结构粗糙，这些都是消费者所不能接受的。更为严重地是膳食中磷酸盐含量过多时，会与肠道中的钙反应成难溶于水的正磷酸盐，阻碍人体对钙的吸收，从而影响人体的钙磷平衡。长此以往会造成人体发育迟缓，骨骼畸形等。因此，既要提高冷冻鱼片的保水性，又要尽量避免在食品中使用含磷保水剂，综合两方面因素考虑，研发无磷保水剂用来代替传统含磷保水剂成为目前水产品工业领域的重要任务。无磷保水剂有糖类，盐类，蛋白及蛋白酶解物等。近年来，许多学者都证明了海藻糖、碳酸氢钠和壳聚糖等无磷保水剂在进行对虾等水产品冻藏中具有较好的保水效果。因此，为了提高冷冻罗非鱼片的保水性，且避免在罗非鱼片中使用含磷保水剂，有必要开发适合罗非鱼片的无磷保水剂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种既能改善罗非鱼片的冻藏品质又能延长其保藏期的无磷保水剂。本发明克服了现有保水剂处理中存在的不足，能够保持罗非鱼片在冻藏过程中的蛋白质的稳定性，提高鱼片的保水率和质构特性及口感。

本发明以海藻糖、碳酸氢钠和壳聚糖的合适的浓度及其配比来进行开发研究，开发适合罗非鱼片的无磷保水剂，并通过在冻结和冻藏罗非鱼片中应用，有效提高冻藏罗非鱼片的综合品质，并延长其有效保藏期。无磷保水剂配方的开发在同类水产品的冻藏加工中还有极大的应用潜力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂，由以下质量百分比的组分组成：海藻糖2%-8%，碳酸氢钾0.5%-2.5%，壳聚糖0.5%-2.5%，余量为水。

优选地，本发明的适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂，由以下质量百分比的组分组成：海藻糖4%，碳酸氢钾1.2%，壳聚糖0.2%，余量为水。

本发明的适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂的应用，其具体应用方法为：

A. 将健康鲜活的罗非鱼宰杀，去头尾、去内脏、去鱼鳞处理，清洗干净后取肉片，修剪为长100±5mm，宽60±5mm，厚10±2mm，重约70 g的鱼片；

B. 按海藻糖2%-8%，碳酸氢钾0.5%-2.5%，壳聚糖0.5%-2.5%的质量百分比的组分或按海藻糖4%，碳酸氢钾1.2%，壳聚糖0.2%的质量百分比的组分进行配制，得到保水剂溶液，置于4℃保存待用；

C. 将已制好的鱼片置入已配制好的保水剂试剂溶液中，进行浸渍1h或涂膜10min处理，取出，在-35~40℃进行冻结，随后在-20℃的恒温冻箱中冻藏。

本发明所用的海藻糖，是由两个葡萄糖分子以1,1-糖苷键构成的非还原性糖。海藻糖对多种生物活性物质具有非特异性保护作用，这因为海藻糖在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等恶劣环境条件下在细胞表面能形成独特的保护膜，有效地保护蛋白质分子不变性失活；同时，海藻糖在防止淀粉老化，抑制脂质氧化变质也有很强大的作用，这使得海藻糖在保持肉类的组织稳定和保鲜作用中有广泛的应用。

尤其是，海藻糖作为一种对鱼类产品的低温保护剂特别有效，海藻糖在蛋白质、水界面绝对抑制水的官能度，使鱼类产品的硬度、伸缩性及凝胶力均增加，从而保持鱼类产品的新鲜风味。

本发明所用的碳酸氢钾，易溶于水，因水解而呈弱碱性。碳酸氢钾水溶液中，由H₂CO₃ ^—HCO₃^-—CO₃^2-组成缓冲体系，以抵御大幅度的pH值的变化，用作酸度调节剂。

本发明所用的壳聚糖，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，有较好的抗菌活性，能抑制一些真菌、细菌和病毒的生长繁殖。由于壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上负电荷的相互作用，使细胞内的蛋白酶和其他成分泄漏，从而达到抗菌、杀菌作用。壳聚糖对不饱和脂类化合物的氧化过程具有抑制作用，防止肉类食品腐败变质，从而应用于肉类食品的保鲜。

在前期，发明人对水产品有一定保水效果的多种无磷保水剂进行单因素的指标筛选，最终选定较有效果的3种适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂组分，即海藻糖、碳酸氢钾和壳聚糖三种无磷保水剂组分，然后结合三者的保水性能并将其进行不同浓度和不同种类的正交优化，在品质保持最大的情况下获得最佳组分组合，匹配出效果最好的保水剂组分组合，以达到能最好地保持冻藏罗非鱼片品质的目的。

本发明的这种复合无磷保水剂不仅能够抑制罗非鱼片在冻藏过程中蛋白质的变性，保持鱼片蛋白质的稳定性；同时改善鱼片质构特性，增强咀嚼感，提高鱼片的抗冻性和保水性。

本发明的有益结果是：

（1）匹配出最适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂，能有效避免罗非鱼片冻藏中的高脱水率的技术问题，提高了冻藏后鱼片的Ca²⁺-ATPase活性，提高了解冻后鱼肉的质构特性，增强了鱼片的咀嚼感。

（2）本发明的优良保水剂能促进水分的再分布，半结合水的比率上升，蛋白质的保水性能大大提高，有效避免了冻结过程中对鱼片的损伤、蛋白质冷冻变性和干耗冻藏损失的问题，达到较好的冻藏品质，延长高品质冻藏期。

（3）无磷环保，在保持产品的风味的同时也保证了消费者的健康。

附图说明

图1不同浓度海藻糖对罗非鱼片解冻损失率和持水性的影响

图2不同浓度碳酸氢钾对罗非鱼片浸泡增重率和pH值的影响

图3不同浓度壳聚糖对罗非鱼片涂膜增重率和干耗的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的范围。

实施例1

一种适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂，由以下质量百分比的组分组成：

海藻糖2%，碳酸氢钾0.5%，壳聚糖0.5%，余量为水。

实施例2

一种适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂，由以下质量百分比的组分组成：

海藻糖8%，碳酸氢钾2.5%，壳聚糖2.5%，余量为水。

实施例3

一种适合冻藏罗非鱼片的无磷保水剂，由以下质量百分比的组分组成：

海藻糖4%，碳酸氢钾1.2%，壳聚糖0.2%，余量为水。

一种适合于冻藏罗非鱼片的无磷保水剂的应用，具体应用方法为：

A. 将健康鲜活的罗非鱼宰杀，去头尾、去内脏、去鱼鳞处理，清洗干净后取肉片，修剪为长100±5mm，宽60±5mm，厚10±2mm，重约70 g的鱼片；

B. 按海藻糖2%-8%，碳酸氢钾0.5%-2.5%，壳聚糖0.5%-2.5%的质量百分比的组分或按海藻糖4%，碳酸氢钾1.2%，壳聚糖0.2%的质量百分比的组分进行配制，得到保水剂溶液，置于4℃保存待用；

C. 将已制好的鱼片置入已配制好的保水剂试剂溶液中，进行浸渍1h或涂膜10min处理，取出，在-35~40℃进行冻结，随后在-20℃的恒温冻箱中冻藏。

本发明通过正交优化试验获得无磷保水剂最佳组分组合的试验。

1. 罗非鱼片的处理过程

从市场购置约1.5kg的罗非鱼，将健康鲜活的罗非鱼宰杀，去头尾、去内脏、去鱼鳞处理，清洗干净后取肉片，修剪为长100±5mm，宽60±5mm，厚10±2mm，重约70 g的鱼片。

配制2%、5%和8%浓度的海藻糖溶液，0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%的KHCO₃溶液，0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%的壳聚糖溶液，配制得到单组分保水剂和复配保水剂，均置于4℃冰箱下保存待用。

将已制好的鱼片置入已配制好的保水剂试剂溶液中，进行浸渍1h或涂膜10min处理，取出，经处理过的罗非鱼片均单独装入聚乙烯密封袋中，在-35℃冷冻箱内进行冻结，随后在-20℃的恒温冻箱中冻藏，3个月后取出，对鱼片进行解冻。

2. 测定解冻后的罗非鱼片相应的品质指标

（1）单组分保水剂对罗非鱼片冻藏品质的影响

对解冻后的罗非鱼片进行检测，测定浸泡增重率、解冻损失率、pH值和干耗等指标，分别考察不同浓度海藻糖、碳酸氢钾、壳聚糖对罗非鱼片品质的影响，确定各自最适宜的浓度范围。

① 不同浓度海藻糖对罗非鱼片解冻损失率和持水性的影响

由图1可知，随着海藻糖浓度的增加，鱼片的解冻损失率逐渐减小，由9.18%降低到6.60%；而鱼片的持水性逐渐增加，但无统计差异。综上可知，海藻糖浓度在2%~8%浓度范围内能保持较多的水分，而5%和8%海藻糖在减小罗非鱼片的解冻损失率效果更明显。

② 不同浓度碳酸氢钾对罗非鱼片浸泡增重率和pH值的影响

由图2可知，不同浓度的KHCO₃能够显著影响浸泡增重率和pH值的变化(p<0.05)。具体分析可知，随着KHCO₃浓度的不断增大，鱼片浸泡增重率呈现先略微上升后下降的趋势，1.0% KHCO₃能增加鱼片重量3.41%，而后增重率逐渐下降。由pH值基本上是随着KHCO₃浓度的增大而增大，即鱼片的保水性逐渐增大，KHCO₃浓度为2.0%时，pH值最大为7.71，效果显著(p<0.05)。一方面要提高pH值，增大保水性，另一方面还有考虑到浸泡后鱼片增重率，KHCO₃浓度在1.0%-1.5%之间较为适宜。但是当浓度大于1.0%时，熟制的产品会有涩味，对产品风味产生不良的影响，综合考虑以上因素，单组分的KHCO₃保水剂选择浓度为1.0%保水效果最好。

③ 不同浓度壳聚糖对罗非鱼片涂膜增重率和干耗的影响

由图3可知，随着壳聚糖浓度的增大，鱼片的涂膜增重率逐渐减小，0.5%壳聚糖显著大于其他实验组(p<0.05)，增重率达到1.66%；2.5%壳聚糖组鱼片的涂膜增重率-0.32%，罗非鱼片在在-20℃条件下贮藏3个月后，鱼片质量整体下降，干耗为5.10%-9.29%，其中0.5%壳聚糖涂膜的鱼片干耗为5.10%，显著低于其他实验组(p<0.05)，与涂膜增重率最大的结果相符，即本实验中0.5%壳聚糖能较大程度地阻止鱼片的干耗，涂膜效果最好。

④ 不同浓度保水剂组分对对罗非鱼片中不同状态水分百分比的影响

表1不同浓度保水剂组分对罗非鱼片中不同状态水分百分比的影响

由表1 可以看出，5%和8%海藻糖处理的鱼肉不易流动水的含量A21较2%海藻糖大（p<0.05），自由水含量A22较小（p<0.05），即5%-8%海藻糖可使肌原纤维蛋白结合较多的水分，提高持水性。随着KHCO3浓度的增大，A21由93.81%降低到85.97%（p<0.05），与之相对的A22由6.19%增加到14.03%（p<0.05），即蛋白质网状结构内部的水分逐渐向外迁移。然而0.5%和1.0%KHCO3处理之间无显著差异（p>0.05），不易流动水含量较高，0.5-1.0%KHCO3为较佳选择。不同浓度的壳聚糖对鱼肉A21和A22影响不显著（p>0.05），组间无差异。但整体看来壳聚糖涂膜后鱼肉蛋白质内部水分含量均较高，结合前面实验结果和节约实验成本，0.5%壳聚糖即为最佳。

（2）复配保水剂对罗非鱼片冻藏品质的正交试验结果

根据海藻糖、碳酸氢钾和壳聚糖的单因素试验得知，海藻糖的最适添加浓度为5%-8%，碳酸氢钾最佳浓度为1.0%，壳聚糖的最适浓度为0.5%，复配保水剂的因素水平表如下表2。考虑到海藻糖、碳酸氢钾和壳聚糖三者两两搭配对指标可能产生影响，即有交互作用，故采用L₈(2⁷)的正交试验表，按照交互作用列表进行安排，即A海藻糖与B碳酸氢钾的交互作用为A×B，同理另外两组分别为A×C和B×C，具体试验安排及结果见表3。

表2复配保水剂正交试验因素水平表

以冻藏罗非鱼片的Ca²⁺-ATPase活性、咀嚼性和浸泡增重率为测定指标，以便综合评价不同添加剂效果的优劣。复配保水剂的正交试验结果及其极差分析结果见表3。

表3 复配保水剂的正交实验极差分析结果

以Ca²⁺-ATPase活性为指标，由极差R_j得知各因素对罗非鱼片的抗冻保护效果大小依次为：A> A×B>B> A×C>C> B×C，最优组合为A₁B₁C₁。根据表3方差分析知，F检验（p<0.05水平）结果表明：A、B因素和交互作用A×B显著，C因素、A×C和B×C交互作用均不显著。因为A因素重要性大于交互作用A×B，故应优先考虑A的优水平，即为A₁。

以咀嚼性为指标，各因素对提高冻藏罗非鱼片的质构特性大小依次为：A×B>A>B> B×C >A×C>C，最优组合为A₂B₁C₂。根据表3方差分析知，F检验结果表明：A因素和交互作用A×B显著，B、C因素、A×C和B×C交互作用均不显著。因为交互作用A×B显著且重要性大于A，应对A与B的水平组合进行多重比较，以选出A与B的最优水平组合，经t检验最优水平组合结果为A₂B₂。

以浸泡增重率为指标，各添加剂对罗非鱼片的增重效果大小依次为：A>A×B>C>B> A×C> B×C，最优组合为A₁B₂C₂。根据表3方差分析知，F检验结果表明：A因素和交互作用A×B显著，B、C因素、A×C和B×C交互作用均不显著。因为A因素重要性大于交互作用A×B，故应优先考虑A的优水平，即为A₁。

综上所述，同时考虑Ca²⁺-ATPase活性、咀嚼性和浸泡增重率三个指标，且C因素对结果影响均不显著，可从降低成本和方便操作等方面考虑选为C₁。因此，添加剂的最优水平组合应选为A₁B₂C₁，即4%海藻糖+1.2%碳酸氢钾+0.2%壳聚糖。

（2）复配保水剂对罗非鱼片冻藏品质的验证试验及结果

为了验证所获得的复配保水剂对冻藏罗非鱼片的综合品质的提升效果。

将健康鲜活的罗非鱼宰杀，去头尾、去内脏、去鱼鳞处理，清洗干净后取肉片，修剪为长100±5mm，宽60±5mm，厚10±2mm，重约70 g的鱼片，平均分成两份。

其中的一份罗非鱼片不对其做保水剂浸渍或涂膜处理，作为空白对照组；

另一份按下述方法进行处理，作为实验组：

按海藻糖4%，碳酸氢钾1.2%，壳聚糖0.2%的质量百分比的组分进行配制，得到保水剂溶液，置于4℃保存待用；将已制好的鱼片置入已配制好的保水剂试剂溶液中，进行浸渍1h处理，取出。

空白对照组合实验组的罗非鱼片均在-35℃下进行冻结，随后在-20℃的恒温冻箱中冻藏。3个月后取出，对鱼片进行解冻。

以Ca²⁺-ATPase活性、咀嚼性为指标，结合LF-NMR分析鱼肉内部水分变化，空白对照组和实验组的罗非鱼片理化品质指标测定结果如表4所示：

表4 不同处理组对冻藏罗非鱼片理化品质指标的测定结果

* 表示空白对照组和实验组二者之间在p<0.05水平上差异显著。

A_2b：结合水含量

A₂₁：不易流动水的含量

A₂₂：自由水的含量

由上表可知，复配保水剂处理的实验组的冻藏的罗非鱼片与空白对照组相比，其Ca²⁺-ATPase活性提高了39%，咀嚼性提高了80%，水分存在的形式发生了改变，不易流动水的含量A₂₁上升12.5%，持水率也提高了。能较好地保持冻藏罗非鱼片的品质。