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淀粉對(duì)竹莢魚魚糜流變性質(zhì)和凝膠特性的影響

發(fā)布日期:2015-06-17 11:42:31
淀粉是魚糜或魚糜制品加工中最常用的填充劑,能增強(qiáng)魚 糜制品的剛性和凝膠強(qiáng)度,改善組織結(jié)構(gòu),降低生產(chǎn)成本。Ybng 和Park等人 研究發(fā)現(xiàn),淀粉對(duì)魚糜凝膠特性的影響主要4淀 粉的添加量、直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例有關(guān)。淀粉的添加量 為6%,可改善凝膠的口感和咀嚼性;若添加量超過8%,雖然 能提高凝膠的黏著性和硬度,但會(huì)降低彈性[2,3)。Park等人W指 出,含貞鏈淀粉卨的淀粉,如玉米淀粉、小麥淀粉和馬鈴薯淀 粉等往往使魚糜形成比較脆的凝膠;而含支鏈淀粉卨的淀粉, 如木薯淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉nH吏龜糜形成黏合性強(qiáng)的凝膠^Cim 等人1^通過研究淀粉的流變特性與其對(duì)魚糜凝膠影響之間的關(guān) 系發(fā)現(xiàn),隨著淀粉保水性和黏度的增加,形成魚糜凝膠的硬度 和黏著力也增加。他們認(rèn)為淀粉之所以能改善魚糜制品的凝膠 特性,是因?yàn)樵邶斆又破返募庸み^程中,淀粉主要作為填充劑, 能吸水膨脹,膨脹的淀粉顆粒向凝膠基質(zhì)施加壓力,導(dǎo)致凝膠 強(qiáng)度的增加。
竹莢魚(Thjc/K/msJfl/wjfcMj),又名刺鲅魚,屬辦形目、 鰺科,近10年來,全世界竹莢魚的年漁獲fi基本上都超過500 萬t,產(chǎn)最居世界所有單一漁撈種類的第3位[6^。國外對(duì)竹莢 魚的研究主要集中在儲(chǔ)藏過程中蛋ft質(zhì)的變化,魚糜方面的研 究較少,尚未有冷凍竹莢隹魚糜凝膠特性的相關(guān)研究報(bào)道。國 內(nèi)對(duì)竹莢魚魚糜的研究也較少。汪之和等人對(duì)僵A期的竹 莢魚魚糜加工的漂洗條件和加熱條件做了初步的研究,結(jié)果表 明竹莢魚魚糜的凝膠特性較差。Lin等人[12]考察了凍藏和漂洗 對(duì)竹莢龜?shù)皟?nèi)質(zhì)變性和凝膠特性的影響,結(jié)果表明隨凍藏時(shí)間 的延長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致凝膠特性的降低。由于竹莢魚魚糜的凝膠能力較 差,因此提高魚糜凝膠特性是開發(fā)竹莢魚魚糜的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
目前,關(guān)于各種原淀粉對(duì)竹莢魚魚糜凝膠特性的影響,國
內(nèi)還未見報(bào)道。本文主要探討原淀粉(綠豆淀粉、馬鈴薯淀粉、 甘薯淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉、玉米淀粉等)對(duì)竹莢龜龜糜 流變性質(zhì)和凝膠特性的影響,探討最佳的淀粉種類和添加量, 為淀粉在竹莢魚魚糜制品生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料與儀器
竹莢魚:浙江舟山,-3(TC凍藏3個(gè)月,樣品質(zhì)暈為0.5 kg。 馬鈴薯淀粉、小麥淀粉:濰坊海達(dá)淀粉有限公司;綠豆淀粉、 甘薯淀粉:招遠(yuǎn)金城股份有限公司;木薯淀粉:廣西紅楓淀粉 有限公司:玉米淀粉:諸城興貿(mào)玉米開發(fā)存限公司。
MCR101流變儀(奧地利安東帕有限公司):TMS-PR0質(zhì) 構(gòu)儀(美國福泰公司);WSC-S型色差計(jì)(上海精密科學(xué)儀器 有限公司);UMC5型真空斬拌機(jī)(德國Stephan公司); KYKY-2008B掃描電鏡(中國科學(xué)院);電熱恒溫水浴鍋(金壇 市榮華儀器制造有限公司)等。
1.2試驗(yàn)方法
1. 2.1竹莢魚冷凍魚糜的制備
取冷凍竹莢魚在4r下解凍,用冰水洗凈后去頭、去皮、 去內(nèi)臟、采肉,再分別用3倍體積的冰水漂洗3次(每次10 min) 后脫水,然后精濾并加入抗凍劑,每袋500 g分裝,并于_20°C 貯藏,備用。
1.2.2不同淀粉添加量的竹莢魚魚康蛋白凝肢的制備
取上述凍藏竹莢魚魚糜500 g,半解凍后用真空斬拌機(jī)在 10"C以下空擂5 min,添加2.5%的食鹽繼續(xù)鹽擂15 min,然后 分別加入不同種類的原淀粉(添加量分別為〇、4%、8%、12%、 16%)進(jìn)一步擂潰5 min,再將魚糜充填至直徑為30 mm的尼 龍腸衣中。
1)一部分樣品良接在4_C下冷藏(冷藏時(shí)間不超過2 h), 用作流變性質(zhì)的測(cè)定:
2)另一部分用于凝膠性質(zhì)的測(cè)定:采用兩段加熱法(先在 30_(:下加熱511后,再在90'€加熱2〇111111),加熱后立即將魚腸 置于冰水中冷卻,再將其置于4°C下放置過夜,待測(cè)。注意在 加熱魚腸前應(yīng)嚴(yán)格控制魚糜的溫度在l〇"C以下。
1.2.3竹莢魚魚糜動(dòng)態(tài)流變性質(zhì)的測(cè)定
將樣品置于校正好的MCR101流變儀的平臺(tái)上,石蠟密封,
以防止水分揮發(fā)。夾具直徑為50 mm平行板,平行板的間距為 1mm。在振動(dòng)模式下和線性黏彈區(qū)的范圍內(nèi),分別進(jìn)行頻率掃 描和溫度掃描。
頻率掃描的條件:振蕩頻率范圍為0.1?20 Hz,測(cè)定頻率 掃描過程屮彈性模量G'的變化^
溫度掃描的條件:升溫掃描范圍為20?95°C,并在95t:下 保溫20 min,然后降溫(95?20°C),變溫速率為5.0°C/min, 振蕩頻率為1 Hz,測(cè)定升溫和降溫過稈中彈性模量G'的變化。 升溫過程中彈性模量的最小值記為峰值模量(G„0,此時(shí)對(duì)應(yīng) 的溫度為峰值系統(tǒng)溫度(TJ, 95-C對(duì)應(yīng)的彈性模量記為95-C 彈性模量(G'„),降溫過程中20’C對(duì)應(yīng)的彈性模量記為2(TC彈 性模最(G'2())»每個(gè)樣品至少做3個(gè)平行樣,結(jié)果取平均值。 1.2.4凝膠強(qiáng)度的測(cè)定
將制備好的龜腸從4°C取出,室溫放置,使魚腸溫度平衡 至室溫,然后將其切成厚25 mm的片段,破斷強(qiáng)度和凹陷度直 接采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定。采用直徑為5 mm的球形探頭,以60 irnn/s 的速度穿刺樣品至20 mm,穿刺曲線上的第一個(gè)峰為破斷強(qiáng)度, 對(duì)應(yīng)的距離為凹陷度。其屮破斷強(qiáng)度反映魚糜凝膠的硬度,凹 陷度反映龜糜凝膠的彈性。二者的乘積為凝膠強(qiáng)度1131,即:
凝膠強(qiáng)度(N'mm)=破斷強(qiáng)度(N)X凹陷度(mm)
每組試驗(yàn)重復(fù)5次,試驗(yàn)結(jié)果為5次測(cè)定結(jié)果的平均值。 1.2.5白度的測(cè)定
將樣品切成厚3 mm的薄片,室溫下用WSC-S測(cè)色色差計(jì) 測(cè)定樣品的色澤,儀器采用標(biāo)準(zhǔn)白板校正,記錄i/、a_、^表 示顏色的坐標(biāo),"表示樣品的亮度,+,表示樣品偏紅,-«+表示 樣品偏綠;+V表示樣品偏黃,表示樣品偏藍(lán)。白度fT采用 下面的公式計(jì)算1141:
r = 100 - [(100-Z*) + a2+b,2]m(1)
每組試驗(yàn)重復(fù)5次,試驗(yàn)結(jié)果為5次測(cè)定結(jié)果的平均值。
1.2.6持水性能的測(cè)定
將樣品切成厚3 mm的薄片并稱質(zhì)量(% ),下面放3張濾 紙,上面放2張濾紙,用5 kg的®物壓制并保持2 min,去掉 濾紙,再將樣品稱質(zhì)量(%),失水率按下式計(jì)算:
失水率(%) = ■51^1x100(2)
每組試驗(yàn)重復(fù)5次,試驗(yàn)結(jié)果為5次測(cè)定結(jié)果的平均值。
1.2.7掃描電鏡觀察
將魚糜凝膠樣品切成小塊,用3%戊二醛溶液4"C下固定 24 h,再用0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(PH7.2)漂洗數(shù)次。然后 用1%的鋨酸溶液固定2 h,再用0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH 7.2)漂洗數(shù)次。依次用30%、50%、70%、90%和100%乙醇梯 度脫水,最后用醋酸異戊酯脫乙醇,用臨界點(diǎn)干燥儀干燥,再 用離子濺射儀噴金后,用掃描電鏡觀察,加速電壓為10 kV。 1.3統(tǒng)計(jì)分析方法
所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SAS8.0進(jìn)行分析,采用Duncan多重比較 對(duì)數(shù)據(jù)之間的顯著性進(jìn)行對(duì)比。
2結(jié)果與分析
2.1淀粉對(duì)竹莢魚魚糜動(dòng)態(tài)黏彈性的影響
淀粉的種類影響竹莢魚負(fù)糜的彈性模量G'。由圖1可以看 出,在相同的振蕩頻率下,添加各種淀粉的龜糜樣品的G'均M 著高于對(duì)照樣品。在相N的添加量下,添加綠#淀粉的魚糜 最大,其次是小麥淀粉,添加馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的魚糜的 G'最小。這主要與淀粉中直鏈淀粉的含量有關(guān)[151。綠#淀粉中 直鏈淀粉的含量最卨,淀粉分子相互纏繞形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最牢 固,樣品的G1最大。馬鈴薯淀粉和玉米淀粉中直鏈淀粉的含量 均較低,淀粉分子相互纏繞形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較弱,樣品的以也 較小。
淀粉的添加量影響竹莢魚魚糜的彈性模最Gf。由圖2可以 看出,在相N的振蕩頻率下,隨著馬鈴薯淀粉或木薯淀粉的添 加量增加,魚糜的G'逐漸增加,并顯著高子對(duì)照樣品(不添加 淀粉的樣品),這主要是因?yàn)樘砑拥牡矸勰軌蛭蛎?,淀粉?子間相互纏繞,加強(qiáng)了魚糜蛋白分了-的凝膠N絡(luò)結(jié)構(gòu),具有較 強(qiáng)的黏彈性[1]。
圖2淀粉添加量對(duì)竹莢魚魚糜彈性模量G'的影響 Fig.2 Effect of starch addition amount on the G' of horse-mackerel surimi
2.2溫度對(duì)竹莢魚動(dòng)態(tài)流變學(xué)性質(zhì)的影響
2.2.1升溫過程中竹莢魚魚糜的動(dòng)態(tài)黏彈性的變化
由圖3可以看出,在升溫過程中,竹莢魚魚糜的G'經(jīng)歷了
兩個(gè)階段的變化。隨著溫度的升高,竹莢魚龜糜的G'逐漸降低, G'在57°C左右達(dá)到最小值,接著在57?80°C之間快速上升, 之后達(dá)到一個(gè)平衡。升溫過程屮,G'的變化主要與肌球蛋白的 不N組分具有+間的變性溫度有關(guān),從內(nèi)輕鏈亞基解離,引起分子“流動(dòng)性”(即黏性)的增強(qiáng),從而 導(dǎo)致G'的降低【16,171。當(dāng)溫度超過57C,主要是由于肌球蛋白 重鏈的變性以及肌動(dòng)球蛋白的變性形成了致密、熱不可逆的凝 膠網(wǎng)絡(luò)[18,19^從而導(dǎo)致G'的增加。
隨著淀粉添加量的增加,魚糜的G' 逐漸增加,并顯著高于對(duì)照樣品的G'。這主要是因?yàn)樵谏郎剡^ 程中,淀粉分T糊化,分子間相纏繞形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),加固了 魚糜蛋白分子的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[1],使體系的彈性模量增大。淀粉的 添加量也影響魚糜蛋白質(zhì)的變性,淀粉的添加量越多,蛋白質(zhì) 變性的溫度(即r„)越高。這主要是因?yàn)樵谏郎剡^程淀粉分子 吸水膨脹,淀粉分子占有的體積增大[1],阻礙蛋白質(zhì)分+的伸 展,因此蛋ft質(zhì)變性的溫度延后。
淀粉的種類影響竹莢魚魚糜升溫過程的流變參數(shù)。由表2 可以看出,與對(duì)照相比,添加淀粉能顯著提卨負(fù)糜體系的彈性 模最峰值<?„'、'峰值系統(tǒng)溫度7'„和95°(:彈性模fi(795',其中 綠豆淀粉的作用效果最M著,其次是小麥淀粉和木薯淀粉,馬 鈴薯淀粉的作用效果最差。這可能與各種原淀粉中直鏈淀粉含 量有關(guān)[15],自:鏈淀粉含最越高(如綠豆淀粉),在升溫過程中, 淀粉分子纏繞的越劇烈,M絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也就越大。
降溫過程是體系屯新快速有序化的過程。由圖4可以看 出,隨著體系溫度的降低,體系的G'逐漸增大,肌球蛋白形 成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隨著溫度的降低不斷加固,形成的凝膠強(qiáng)度 也越大。與對(duì)照相比,添加巧鈴薯淀粉或木薯淀粉能提高竹莢 魚龜糜在降溫過程屮的這主要是因?yàn)樵诮禍剡^程中, 方面魚肉肌球蛋白能形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),另一方面淀粉分子間 通過氫鍵相t?:纏繞形成凝膠網(wǎng)絡(luò),使得魚糜體系的G'增加, 高于對(duì)照樣品。
添加不同種類的淀粉均能顯著提高魚糜 體系的G',其中綠豆淀粉的作用效果最好,其次是木薯淀粉和 小麥淀粉,馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的作用效果最差。這主要與 不同種類的淀粉中A:鏈淀粉的含量有關(guān),直鏈淀粉含量越高, 在冷卻過程屮,直鏈淀粉分子相互纏繞和交聯(lián)的程度越卨 形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越牢固,加固了魚糜蛋甶質(zhì)的凝膠N絡(luò)結(jié) 構(gòu),形成的凝膠強(qiáng)度人。
2.3淀粉對(duì)竹莢魚魚糜的凝膠特性的影響
淀粉的種類影響竹莢龜魚糜的凝膠強(qiáng)度。從圖5可以看出, 與對(duì)照樣品(不添加淀粉的樣品)相比,各種淀粉均能較大程 度地提高竹莢魚魚糜的凝膠強(qiáng)度。在相同的添加量時(shí),添加木 薯淀粉、小麥淀粉對(duì)提高竹莢魚魚糜的凝膠強(qiáng)度的效果最為突 出,添加量為16%時(shí),凝膠強(qiáng)度分別比對(duì)照樣品提高了 261% 和255%。在較低添加量時(shí),凝膠強(qiáng)度也有顯箸提高,分別添加 4%綠豆淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉時(shí),凝膠強(qiáng)度分別比對(duì)照提 高了 146%、158%、155%〇木薯淀粉和小麥淀粉對(duì)竹莢龜魚糜 凝膠特性的改善效果相似,無顯著差異。其次是甘薯淀粉,添 加量為16%時(shí),凝膠強(qiáng)度比對(duì)照樣品提高了 190%。玉米淀粉 和馬鈴薯淀粉雖然也能改善竹莢魚魚糜的凝膠特性,怛效果遠(yuǎn)' 差于上述的4種淀粉。
淀粉的添加量影響竹莢魚魚糜的凝膠強(qiáng)度。從圖5也可以 看出,對(duì)于同一種淀粉,隨著添加量的增加,竹莢龜魚糜凝膠 強(qiáng)度顯著提高。
綜合考慮各種因素,添加木薯淀粉、小麥淀粉對(duì)改善竹莢 魚魚糜凝膠品質(zhì)的效果最好,其次是綠豆淀粉和甘薯淀粉,馬 鈴薯淀粉和玉米淀粉的效果最差。這一結(jié)果與Park141和劉海梅[^ 等人的研究結(jié)果相似^
2.4淀粉添加量對(duì)竹莢魚魚糜凝膠的持水性的影響
持水性能好的魚糜制品,內(nèi)部水分不易外滲,因而壓出水 分少,失水率低。添加淀粉影響竹莢魚魚糜凝膠的持水性。從 圖6可以看出,添加各種淀粉的龜糜凝膠的持水性均顯著高于 對(duì)照(不添加淀粉)。這主要是因?yàn)樵诩訜徇^稈中,除了魚糜蛋 白與水相4作用形成凝膠網(wǎng)絡(luò)外,淀粉在受熱糊化過程屮也會(huì) 吸水膨脹,冷卻后形成淀粉凝膠,因此,添加淀粉能提高竹莢 魚魚糜凝膠的持水性能。從圖6還可以看出,在相同的添加量 時(shí),木薯淀粉和小麥淀粉對(duì)提高竹莢負(fù)負(fù)糜凝膠的持水性的效 果最好,薯淀粉、綠豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉對(duì)改善 竹莢負(fù)魚糜凝膠的持水性無顯著差別。
2.5淀粉對(duì)竹莢魚魚糜凝膠的白度的影響
添加淀粉影響竹莢魚魚糜凝膠的白度。由表3可以看出, 與對(duì)照樣品相比,添加小麥淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、綠豆 淀粉、甘薯淀粉、馬鈴薯淀粉均顯箸提高了竹莢魚魚糜凝膠的 白度。這可能足因?yàn)楫?dāng)?shù)矸垲w粒吸水膨脹時(shí),有更多的光透過 淀粉顆粒,使凝膠更加透明,白度增加[1\在相同的添加量下, 添加不同種類的淀粉的竹莢魚魚糜凝膠之間的白度差別不顯 著。對(duì)于同一種淀粉,添加量超過4%后,隨著添加fi的提高, 竹莢龜龜糜凝膠之間的A度略有增加,但差別不顯著。從表3 還可以看出,在相同的添加fi下,不同種類的淀粉對(duì)竹莢魚魚 龐凝膠白度的影響不M著。上述結(jié)果表明,添加淀粉能改善竹 莢隹魚糜凝膠的色澤,提高竹莢魚魚糜凝膠的白度,但淀粉的 種類和添加量對(duì)魚糜凝膠色澤的影響不顯著。
淀粉對(duì)竹莢魚魚糜凝膠的微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響。由圖7a可 以看出,對(duì)照樣品的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為松散,其表面粗糙,孔洞大 且不均勻。與對(duì)照樣品相比,添加木薯淀粉(圖7b)的樣品形 成了高度致密、均勻、有序的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),孔洞的大小、形 狀和分布比較均勻,因此添加木薯淀粉的魚糜的流變特性和凝 膠特性最佳,顯著高于對(duì)照樣品。與對(duì)照樣品相比,添加馬鈴 薯淀粉(圖7c)的樣品的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為致密,其凝膠表面 存在一定數(shù)量的大小不一的孔洞,因此馬鈴薯淀粉能顯著改善 對(duì)魚糜的流變特性和凝膠特性,但其改善效果比添加木薯淀粉 的效果差。微觀結(jié)構(gòu)表明添加上述的這幾種淀粉形成的凝膠網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)加固了竹莢魚負(fù)糜蛋白形成的凝膠N絡(luò)結(jié)構(gòu),因此添加 這幾種淀粉的魚糜凝膠的流變特性和凝膠特性均好于對(duì)照樣 品,同時(shí)凝膠的持水力和白度也相;、V:增強(qiáng)。但是添加不同淀粉 的魚糜凝膠的M絡(luò)結(jié)構(gòu)的致密程度存在一定的差別,凝膠表面 孔洞的大小和分布的均勻性存在差異,所以導(dǎo)致添加不N淀粉 的魚糜凝膠之間的流變特性和凝膠特性+同。 
 
圖7添加淀粉對(duì)竹莢魚魚糜凝肢微觀結(jié)構(gòu)的影響 Fig,7 Effect of starch addition on the micro structure of horse-mackerel surimi 
3結(jié)論
1)竹莢角龜糜在加熱過程中,彈性模量G'經(jīng)歷了兩個(gè)階 段的變化,第一階段是在20?57°C,由于肌球蛋白輕鏈亞基的 解離,造成G'逐漸降低;第二階段是在57?8(TC,由于肌球 蛋白重鏈的變性以及肌動(dòng)球蛋白的變性形成了致密、熱不可逆 的凝膠網(wǎng)絡(luò),從而導(dǎo)致G'的增加。添加淀粉顯著影響竹莢魚魚 糜在升溫和降溫過程中的彈性模量G'的變化,淀粉屮直鏈淀粉 含量越卨,淀粉分子纏結(jié)越劇烈,竹莢魚魚糜的凝膠強(qiáng)度越火,
也越大。
2)添加淀粉能夠提高竹莢魚龜糜的凝膠強(qiáng)度。其中,添加 木薯淀粉、小麥淀粉對(duì)改善竹莢魚魚糜凝膠的品質(zhì)的效果最好, 其次是綠豆淀粉和甘薯淀粉,馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的效果最 差。其主要原因是淀粉中的直鏈淀粉含量越高,越容易吸水膨 脹,淀粉糊化的峰值黏度也越卨,纏繞作用越劇烈,形成的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度就越人,但彈性差。
3)添加淀粉能提高竹莢魚負(fù)糜凝膠的持水性。在相同的添 加量時(shí),木薯淀粉和小麥淀粉對(duì)提高竹莢魚魚糜凝膠的持水性 的效果最好。添加淀粉能顯著提高竹莢龜魚糜凝膠的白度。但 淀粉的種類和添加量對(duì)魚糜凝膠的色澤影響顯著。