3種非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜凝膠特性的影響

陳海華，薛長湖

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266109；2.中國海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266003)

魚糜制品加工過程中在50～60℃的溫度帶內(nèi)常因肌原纖維蛋白的降解而引起凝膠形成能力下降，這種現(xiàn)象被稱為凝膠劣化[1]。凝膠劣化的產(chǎn)生不僅影響魚糜制品的彈性，更影響其商品價值。凝膠劣化現(xiàn)象是由于熱激活蛋白酶作用于肌球蛋白重鏈而引起的[2-3]。引起凝膠劣化的兩種主要的蛋白酶是絲氨酸蛋白酶和熱穩(wěn)定的堿性蛋白酶[4]。通過添加蛋白酶抑制劑或其他的添加劑，可降低魚糜制品中組織蛋白酶的活性。非肌肉蛋白如大豆分離蛋白、雞蛋清蛋白、乳清蛋白、豬血漿蛋白、牛血漿蛋白等，能抑制內(nèi)源性熱激活蛋白酶，從而改善各種魚糜制品的質(zhì)構(gòu)特性[5-16]。大量研究表明非肌肉蛋白對長蛇鯔魚糜、大眼海鱸魚魚糜、arro wtoo th flounder、太平洋無須鱈魚糜、阿拉斯加狹鱈魚糜等都有改善作用。非肌肉蛋白對不同級別魚糜的凝膠特性可能影響不同。在高質(zhì)量魚糜中加入非肌肉蛋白質(zhì)會降低其凝膠特性，而在低質(zhì)量的魚糜中加入這些蛋白質(zhì)卻能顯著改善其凝膠特性[17-19]。但是大豆分離蛋白(soybean protein isolation，SPI)、谷朊粉(gluten powder，GP)和花生濃縮蛋白(peanut protein concentration，PPC)對竹莢魚魚糜凝膠化和凝膠劣化的影響研究較少。本研究主要探討SPI、GP和PPC對竹莢魚魚糜凝膠特性的影響，以期為非肌肉蛋白在竹莢魚魚糜制品生產(chǎn)中應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

竹莢魚(0.5kg，－30℃凍藏3個月) 浙江舟山市。

大豆分離蛋白(蛋白質(zhì)含量≥90%，白度為76)、谷朊粉(蛋白質(zhì)含量≥85%，白度為76) 青島天新食品添加劑有限公司；花生濃縮蛋白(蛋白質(zhì)含量≥72%，白度為73) 青島長壽食品有限公司；三羥基氨基甲烷(Tris) 天津大茂試劑公司；三氯乙酸(TCA) 天津化學(xué)試劑廠；十二烷基硫酸鈉(SDS)、尿素 中國醫(yī)藥集團上海化學(xué)試劑公司；β-巰基乙醇 上海化學(xué)試劑總廠；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀 美國Food Technology公司；WSC-S型色差計 上海精密科學(xué)儀器有限公司；UMC5型真空斬拌機 德國Stephan公司；KYKY-2800B掃描電子顯微鏡 中國科學(xué)院科學(xué)儀器廠；電熱恒溫水浴鍋金壇市榮華儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 竹莢魚冷凍魚糜的制備

取冷凍竹莢魚于4℃解凍，然后用冰水洗凈后去頭、去皮、去內(nèi)臟、采肉，分別用3倍體積的冰水漂洗3次(每次10min)后脫水，精濾后加入抗凍劑(質(zhì)量分數(shù)4%的山梨醇和質(zhì)量分數(shù)4%的蔗糖)，每袋500g分裝，并于－20℃貯藏，備用，此為竹莢魚冷凍魚糜(水分含量為78%)。

1.3.2 竹莢魚魚糜蛋白凝膠的制備

將凍藏的冷凍竹莢魚魚糜500g，半解凍后用真空斬拌機在10℃以下空擂5min，添加質(zhì)量分數(shù)2.5%的食鹽繼續(xù)鹽擂15min，然后加入不同質(zhì)量分數(shù)(0～10%)的非肌肉蛋白進一步擂潰5min；將魚糜充填至直徑為30mm的尼龍腸衣中，先在30℃條件下分別凝膠化0、1、3、5、7、9h，再在90℃加熱20min；加熱后立即置于冰水中冷卻，再將其置于4℃靜置過夜，待測。注意在魚腸加熱前應(yīng)嚴格控制魚糜的溫度在10℃以下。

1.3.3 破斷強度測定

將制備好的魚腸從4℃取出，室溫放置，使魚腸溫度平衡至室溫，然后將其切成25mm長的片段，破斷強度和凹陷度直接采用質(zhì)構(gòu)儀測定。采用直徑為5mm的球形探頭，以60mm/s的速度穿刺樣品至20mm，穿刺曲線上的第一個峰即為破斷強度，對應(yīng)的距離為凹陷度。其中破斷強度反映了魚糜凝膠的硬度，凹陷度反映了魚糜凝膠的彈性。二者的乘積即為凝膠強度[7]，其計算如式(1)。每組實驗重復(fù)5次，結(jié)果取其平均值。

式中：GS為凝膠強度/(g·mm)；BF為破斷強度/g；D為凹陷度/mm。

1.3.4 白度測定

將樣品切成厚3mm的薄片，室溫條件下用色差計測定樣品的色澤，儀器采用標準白板校正，記錄L*、a*、b*表示顏色的坐標，L*表示樣品的亮度，a*表示樣品偏紅，－a*表示樣品偏綠；b*表示樣品偏黃，－b*表示樣品偏藍。白度(W)計算如式(2)[8]。每組實驗重復(fù)5次，結(jié)果取其平均值。

1.3.5 持水性能測定

將樣品切成厚3mm的薄片并稱其質(zhì)量(m1)，下面放3張濾紙，上面放兩張濾紙，用5kg的重物壓制并保持2min，去掉濾紙，再將樣品稱其質(zhì)量(m2)，失水率如式(3)計算。每組實驗重復(fù)5次，結(jié)果取其平均值。

1.3.6 掃描電鏡觀察

將魚糜凝膠樣品切成小塊，用體積分數(shù)為3%戊二醛溶液4℃條件下固定24h，再用0.1mol/L磷酸鹽緩沖液(pH7.2)漂洗數(shù)次。然后用體積分數(shù)為1%的鋨酸溶液固定2h，再用0.1mol/L磷酸鹽緩沖液(pH7.2)漂洗數(shù)次。依次用體積分數(shù)為30%、50%、70%、90%和100%乙醇梯度脫水，最后用醋酸異戊酯脫乙醇，用臨界點干燥儀干燥，再用離子濺射儀噴金后，用掃描電鏡觀察。

1.3.7 非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜蛋白降解的抑制率

按照Visessanguan等[3]的方法檢測非肌肉蛋白對魚糜蛋白降解的抑制能力。取3g冷凍魚糜，4℃放置2～3h后加入非肌肉蛋白至不同添加量。將魚糜與非肌肉蛋白的混合物在50℃溫浴1h，以促進凝膠劣化的進行，然后加入27mL 5g/100mL的冷TCA溶液，11000r/min均質(zhì)處理2min。混合物在4℃靜置15min后，將均質(zhì)液在8000×g離心5min。采用Lowry法檢測上清液中TCA-溶解肽的含量。根據(jù)式(4)計算非肌肉蛋白對魚糜蛋白降解的抑制率。

式中：Tc為對照魚糜(不添加非肌肉蛋白)在50℃溫浴后TCA-溶解肽含量；TI為樣品魚糜(添加非肌肉蛋白)在50℃溫浴后TCA-溶解肽含量。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 8.0軟件進行分析，利用Duncan多重比較對數(shù)據(jù)之間的顯著性進行對比。

2 結(jié)果與分析

2.1 非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜蛋白降解抑制率的影響

圖1 添加不同非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜蛋白降解抑制率的影響Fig.1 Inhibition effects of separately added non-muscle proteins against protein degradation in horse-mackerel surimi at 50 ℃

由圖1可以看出，SPI添加量超過1g/100g魚糜時，對竹莢魚魚糜蛋白的降解有一定的抑制作用；隨著SPI添加量的增加，SPI對竹莢魚魚糜蛋白的降解抑制作用逐漸增大；添加量為10g/100g時，其抑制率為23%。隨著GP、PPC添加量的增加，GP、PPC對竹莢魚魚糜蛋白的降解抑制作用均分別在1g/100g時達到最大值，而后變化較小；GP、PPC添加量為10g/100g時，其抑制率均低于10%。

2.2 非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響

圖2 非肌肉蛋白添加量對竹莢魚魚糜凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.2 Effects of separately added non-muscle proteins on textural properties of horse-mackerel surimi gel

從圖2可以看出，添加GP和SPI能提高竹莢魚魚糜凝膠的破斷強度、凹陷度和凝膠強度。從破斷強度看，隨著GP添加量的增加，竹莢魚魚糜凝膠的破斷強度逐漸增強；當添加量為10g/100g時，凝膠的破斷強度為562g，比對照(未添加非肌肉蛋白的樣品)增加了21%。隨著SPI添加量的增加，凝膠的破斷強度逐漸增加，添加量為5g/100g時達到最大值573g，比對照增加了23%；再繼續(xù)添加SPI破斷強度反而降低。從凹陷度看，隨著SPI和GP添加量的增加，凝膠的凹陷度逐漸增大，分別在添加量為5g/100g和10g/100g達到最大值8.23mm和8.83mmm，比對照樣品增加了17%和22%；再繼續(xù)添加SPI，反而導(dǎo)致凹陷度降低。從凝膠強度來看，隨著SPI和GP添加量的增加，凝膠強度逐漸增大，分別在添加量為5g/100g和10g/100g達到最大值4716g·mm和4962g·mm，比對照樣品增加了39%和47%；再繼續(xù)添加SPI或GP，反而導(dǎo)致凝膠強度降低。上述結(jié)果表明，添加SPI和GP可顯著改善竹莢魚魚糜的凝膠特性。這一實驗結(jié)果與國外學(xué)者對某些海水魚糜的研究結(jié)果[9,17-18,20]相似。

從圖2還可以看出，添加PPC降低了竹莢魚魚糜凝膠的破斷強度、凹陷度和凝膠強度，并且隨著添加量的增加，凝膠特性降低的越顯著。這可能是由于PPC本身的凝膠特性較差，添加到魚糜中干擾了魚糜蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而導(dǎo)致其凝膠特性變差。

圖3 凝膠化時間對竹莢魚魚糜凝膠破斷強度、凹陷度和凝膠強度的影響Fig.3 Effects of setting time on breaking force, deformation and gel strength of horse-mackerel surimi gel

從圖3可以看出，與對照樣品(未添加非肌肉蛋白的樣品)相比，添加SPI和GP延長了竹莢魚魚糜凝膠的破斷強度、凹陷度、凝膠強度達到最大值所需的時間。添加量為1g/100g時，達到最大破斷強度所需的時間分別為7h和7h；達到最大凹陷度所需的時間分別為5h和5h；達到最大凝膠強度所需的時間分別為5h和7h。繼續(xù)延長凝膠化時間，則會導(dǎo)致破斷強度、凹陷度、凝膠強度顯著降低。從圖3還可以看出，隨著凝膠化時間的延長，添加PPC樣品的破斷強度、凹陷度、凝膠強度基本保持不變。

2.3 非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜凝膠白度的影響

表1 非肌肉蛋白添加量對竹莢魚魚糜凝膠白度的影響Table1 Effects of separately added non-muscle proteins on whiteness of horse-mackerel surimi gel

從表1可以看出，在竹莢魚魚糜中加入SPI、GP和PPC等非肌肉蛋白對其凝膠的顏色會產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致最終制品的白度下降，且添加量越大，白度下降越多。這表明添加上述3種非肌肉蛋白對魚糜凝膠的白度會產(chǎn)生負面影響。這可能是由于這3種非肌肉蛋白本身的白度均低于竹莢魚魚糜的白度所致。從表1還可以看出，當添加量相同時，不同種類的非肌肉蛋白對魚糜凝膠白度沒有顯著影響。由于白度是魚糜制品的重要質(zhì)量指標之一，因此，在實際應(yīng)用時，上述3種非肌肉蛋白的添加量均不應(yīng)太高。

2.4 非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜凝膠失水率的影響

圖4 非肌肉蛋白添加量對竹莢魚魚糜凝膠失水率的影響Fig.4 Effects of separately added non-muscle proteins on water-loss rate of horse-mackerel surimi gel

從圖4可以看出，添加SPI和GP均可降低竹莢魚魚糜凝膠的失水率，且添加量越大，失水率相應(yīng)越低，這表明上述兩種非肌肉蛋白可提高竹莢魚魚糜凝膠的持水性，竹莢魚魚糜凝膠失水率的變化與其凝膠特性的變化基本是一致的。當添加量相同時，添加GP的凝膠失水率最低，其次是添加SPI的凝膠。由圖4還可以看出，添加PPC的凝膠失水率與對照(未添加非肌肉蛋白的樣品)相比無顯著差異。

2.5 非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖5 非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 Effects of non-muscle protein on microstructure of horsemackerel surimi gel

從圖5可以看出，添加非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜凝膠的微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響。與對照相比(圖5a)，添加SPI和GP的魚糜凝膠(圖5b、5c)在結(jié)構(gòu)上較對照要致密、均勻，這從微觀結(jié)構(gòu)上進一步說明了添加上述兩種非肌肉蛋白可改善竹莢魚魚糜的凝膠質(zhì)構(gòu)，從而使其具有較高的破斷強度、凹陷度和凝膠強度，并有利于水分的保持。添加PPC的魚糜凝膠(圖5d)在結(jié)構(gòu)上較對照樣品要粗糙，凝膠表面有較多的大小不一的孔洞，這從微觀結(jié)構(gòu)上進一步說明了PPC對竹莢魚魚糜凝膠的質(zhì)構(gòu)無改善作用，并導(dǎo)致其破斷強度、凹陷度和凝膠強度下降，水分不易保持等。

綜上所述，添加SPI和GP延長了竹莢魚魚糜達到最佳程度凝膠化的時間，這主要是因為SPI和GP在竹莢魚魚糜中是一種外源添加物，因此阻礙了竹莢魚魚糜的凝膠進程，SPI和GP對竹莢魚魚糜凝膠特性的改善主要源于其本身能夠形成凝膠的性質(zhì)。添加PPC對竹莢魚魚糜凝膠化進程沒有改善。

3 結(jié) 論

SPI對竹莢魚魚糜蛋白的降解有抑制作用。添加GP和PPC對抑制竹莢魚魚糜蛋白降解的影響較小。添加GP和SPI能提高竹莢魚魚糜凝膠的破斷強度、凹陷度和凝膠強度，GP和SPI的添加量分別為10g/100g和5g/100g時，竹莢魚魚糜的凝膠特性達到最大值。添加PPC則降低了竹莢魚魚糜凝膠的破斷強度、凹陷度和凝膠強度。

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