检测金属离子营养强化剂对磁场辅助冷冻鱼糜品质的影响

摘 要：为探究金属离子营养强化剂对冷冻鱼糜品质的影响，以草鱼鱼糜为原料，在4 mT磁场环境下辅助冷冻，添加柠檬酸镁、柠檬酸锌和柠檬酸亚铁3种不同金属离子营养强化剂，分析鱼糜冷冻及冻融过程中相对磁导率、水分、质构等品质指标的变化。结果表明，金属离子营养强化剂可改善冷冻鱼糜的品质，与对照组相比，柠檬酸亚铁组的相对磁导率提高13.59%，持水性提高7.08%，硬度提高26.60%。本研究为添加金属离子营养强化剂改善鱼糜冷冻品质提供了理论指导。

关键词：营养强化剂；磁场辅助冷冻；鱼糜；品质改良

Detection of the Effect of Metal Ion Nutrient Fortification on the Quality of Magnetic Field-Assisted Frozen Surimi

MENG Man1， CHEN Xinwen1， LYU Yongqi1， SUN Baolin1， GAO Ying2， YANG Na3*

（1.Licheng Detection amp; Certification Group Co.， Ltd.， Zhongshan 528437， China;"2.College of Light Industry， Liaoning University， Shenyang 110036， China;"3.School of Food Science and Technology， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract： In order to explore the effect of metal ion nutritional fortifiers on the quality of frozen surimi， we used grass carp surimi frozen in a 4 mT magnetic field assisting environment as raw material， added three different metal ion nutrient fortifiers， namely， magnesium citrate， zinc citrate， and ferrous citrate， and analyzed the changes in quality characteristics such as relative magnetic permeability， water holding ability and texture of surimi. The results showed that metal ion nutrient fortification could improve the quality of frozen surimi， and the relative magnetic permeability increased by 13.59%， water holding capacity by 7.08%， and hardness by 26.60% in the ferrous citrate group compared with the control group. This study provides theoretical guidance for the addition of metal ion nutritional enhancers to improve the frozen quality of surimi.

Keywords： nutrient fortification; magnetic field assisted freezing; surimi; quality improvement

鱼糜是一种烹饪简便、口感细腻美味的水产调理原料，常采用冷冻的方法保存[1]。然而，冷冻过程中大冰晶的形成易导致鱼糜组织细胞发生机械损伤，引起营养成分流失。已有研究表明，磁场辅助冷冻可抑制大冰晶的形成，降低食品物料在冷冻过程中的凝固点和相变时间[2]。然而，当食品物料的磁导率过低或磁场分布不均匀时，磁场辅助冷冻对产品品质的改善效果就会减弱。金属离子在磁场作用下的机械运动会破坏晶体-液面临界处的水分子，阻碍异相成核，进而促进过冷。KOBAYASHI等[3]发现向超纯水中添加磁铁矿纳米晶体（Fe­3O4）对消除过冷现象具有显著效果。此外，金属离子还影响冷冻鱼糜的其他品质，钙离子可以提高鱼糜凝胶的破断力[4]，钠离子能够提高鱼糜的持水性和破断强度[5]。

基于添加金属离子可以提高食品物料的磁导率，增强磁场的非热效应的理论，本文探讨了3种不同的金属离子营养强化剂（柠檬酸镁、柠檬酸锌、柠檬酸亚铁）对磁场辅助冷冻鱼糜品质的影响，为改善鱼糜冷冻品质提供了理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

草鱼原料购于欧尚超市；氯化钠、柠檬酸镁、柠檬酸锌、柠檬酸亚铁购于国药集团化学试剂有限公司，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

磁场冷冻冷藏箱MFF10，英都斯特（无锡）感应科技有限公司；ARA520型电子天平，奥豪斯有限公司；Ultra Scan Pro1166型高精度分光测色仪，美国Hunterlab公司；65120B阻抗分析仪，英国Wayne Kerr电子公司；TA.XT Plus型物性分析仪，英国Stable Micro System公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

新鲜草鱼用清水冲洗干净，取白肉部分，用其2倍体积的0 ℃冰水清洗2次。将鱼肉绞碎，用其

5倍体积的10 ℃蒸馏水清洗2次，再用1.5 g·L-1的氯化钠溶液清洗一次，每次清洗过程搅拌5 min，静置3 min。用双层纱布给漂洗好的鱼糜脱水，使其水分含量降至78%。将脱水后的鱼糜分成4等份，分别向其中的3份添加离子浓度均为0.01 mol·kg-1的柠檬酸镁、柠檬酸锌和柠檬酸亚铁。未添加金属离子营养强化剂的为对照组，其余条件和实验组一致。

1.3.2 冷冻处理

设置冷冻温度-18 ℃，将鱼糜放置在25 mL的烧杯中，保鲜膜覆盖，在4 mT恒定磁场下冷冻12 h后将样品置于25 ℃环境下解冻6 h。

1.3.3 相对磁导率的测定

使用阻抗分析仪对样品的相对磁导率进行测定。首先对磁导率探针进行校准：将标准件放在管脚测试夹具1011上，将探针1030与其连接，测试磁路上空气线圈的电阻Rw和电感Lw，完成校正。其中，线圈匝数N=1；校准参数磁环长度L=34.6 mm，磁环横截面积A=45 mm2。完成校准操作后，测定并记录鱼糜的相对磁导率。

1.3.4 解冻失水率的测定

参考ALIZADEH等[6]的方法并稍做修改。鱼糜解冻后用吸水纸将表面的水分吸干，记录质量。根据公式（1）计算鱼糜样品的解冻失水率。

DL=（M0-M1）/M0×100%" （1）

式中：DL为解冻失水率，%；M0为冷冻前的样品质量，g；M1为解冻后的样品质量，g。

1.3.5 持水性的测定

参考VEGA-WARNER等[7]的方法并稍做修改。取鱼糜样品放入105 ℃烘箱干燥至恒重，测定质量、含水量。在离心管中放置一个多孔的圆盘并覆盖两层滤纸，称取5 g鱼糜样品置于圆盘上，离心（离心力2 200×g，温度4 ℃，处理时间10 min）后再次称重。根据公式（2）计算鱼糜样品的持水性。

WHC=[1-（m0-m1）/（m0×mtw）]×100%" （2）

式中：WHC为持水性，%；m0和m1分别表示离心前后样品质量，g；mtw表示原样品含水量，%。

1.3.6 质构的测定

参考DALVI-ISFAHAN等[8]的方法并稍做修改。使用质构分析仪测定鱼糜样品的质构。其中，探头型号为P5/S，环境温度为25 ℃，探头移动速度为

1.0 mm·min-1。根据测定的力-时间曲线，分析鱼糜样品的硬度、弹性、内聚性、回复性和咀嚼性。

1.3.7 数据分析

数据结果的表示为平均值±标准差，使用IBM SPSS Statistic 25软件对所得数据进行显著性差异分析，采用单因素ANOVA的Duncan模型对多组数据进行分析，显著性水平p＜0.05。统计图表使用Origin 2022软件绘制。

2 结果与分析

2.1 不同金属离子对冷冻鱼糜相对磁导率的影响

相对磁导率是表征鱼糜样品导磁能力的重要参数，相对磁导率越高，表明鱼糜样品对外部磁场的响应越明显。如图1所示，添加不同的金属离子营养强化剂对冷冻鱼糜的相对磁导率具有显著影响（p＜0.05）。添加了柠檬酸镁、柠檬酸锌和柠檬酸亚铁的鱼糜样品，其相对磁导率测得值分别为1.11、1.13和1.17，较冷冻鱼糜对照组分别提高了7.77%、9.71%和13.59%。动物细胞组织中含有许多的微量金属元素，但含量较低，在较弱（约0.5 mT）强度的磁场环境下无显著响应[9]，顺磁性金属离子的添加能够显著提高鱼糜样品的相对磁导率，其中柠檬酸亚铁的效果最佳。

2.2 不同金属离子对冷冻鱼糜水分保存的影响

如图2所示，金属离子营养强化剂可显著改善冷冻鱼糜的持水性能（p＜0.05），其中柠檬酸亚铁的效果最好。与对照组相比，柠檬酸镁、柠檬酸锌和柠檬酸亚铁组的持水性分别提升了2.02%、3.22%和7.08%，解冻失水率分别降低了12.63%、24.33%和37.63%。金属离子能够优化鱼糜的持水特性，除了磁场增强抑制了冰晶成长以外，还可能是因为金属离子能与鱼糜蛋白结合，形成盐桥，使蛋白质的结构发生改变。

不同字母标注表示不同样品之间存在显著性差异（p＜0.05）。下同。

2.3 不同金属离子对冷冻鱼糜质构的影响

如表1所示，金属离子营养强化剂对冷冻鱼糜的质构特性有显著影响（p＜0.05）。柠檬酸镁、柠檬酸锌和柠檬酸亚铁能增加鱼糜硬度，相比对照组分别提高了1.81%、8.10%和26.60%。柠檬酸亚铁能够显著改善冷冻鱼糜的内聚性、回复性和咀嚼性，相比对照组分别提高了8.89%、31.83%和21.80%，而柠檬酸镁和柠檬酸锌并无明显效果（p＞0.05）。推测金属离子影响部分质构指标的原因主要是它可以与蛋白质形成交联，或通过离子的疏水相互作用改变蛋白质的形态构象，使其硬度增强，弹性减弱。

3 结论

本文通过实验研究了金属离子营养强化剂对冷冻鱼糜品质的影响，结果表明，柠檬酸亚铁能够显著提高冷冻鱼糜相对磁导率、改善鱼糜的水分保留、优化鱼糜的质构特性，对冷冻鱼糜品质具有改良功能。

参考文献

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[3]KOBAYASHI A，HORIKAWA M，KIRSCHVINK J L，et al.Magnetic control of heterogeneous ice nucleation with nanophase magnetite： biophysical and agricultural implications[J].Proceedings of the National Academy of"Sciences，2018，115（21）：5383-5388.

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[7]VEGA-WARNER V，MERKEL R A，SMITH D M.Composition， solubility and gel properties of salt soluble proteins from two bovine muscle types[J].Meat Science，1999，51（3）：197-203.

[8]DALVI-ISFAHAN M，HAMDAMI N，LE-BAIL A.Effect of freezing under electrostatic field on the quality of lamb meat[J].Innovative Food Science amp; Emerging Technologies，2016，37：68-73.

[9]SUZUKI T，TAKEUCHI Y，MASUDA K，et al.Experimental investigation of effectiveness of magnetic field on food freezing process[J].Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers，2011，26（4）：371-386.

基金项目：国家自然科学基金面上项目（32172353）；江苏省优秀青年基金项目（BK20211582）；江苏省农业科技自主创新资金项目（CX（22）2041）；无锡市科技发展资金项目（G20223003）。

作者简介：孟嫚（1985—），女，河北邢台人，硕士，高级工程师。研究方向：食品检测、食品安全质量管理。

通信作者：杨哪（1982—），男，重庆人，博士，副研究员。研究方向：食品非热加工。E-mail：yangna@jiangnan.edu.cn。