超聲處理對鰱魚肉肌原纖維蛋白性質的影響

胡愛軍，盧秀麗，鄭 捷，盧 靜，孫軍燕

(天津科技大學食品工程與生物技術學院，食品營養與安全教育部重點實驗室，天津 300457)

在淡水魚中，鰱魚的產量非常高，是世界上捕撈量最大的十大類魚種之一.鰱魚具有易飼養、成長快、成本低等特點，但由于其肉薄、刺多，而且土腥味重，不及其他淡水魚的口味，消費者對鮮銷的鰱魚可接受程度并不高.因此，如何對淡水魚，尤其是對低價淡水魚如鰱魚進行深加工，已成為亟待解決的問題[1].

蛋白質是食品的重要成分，不但可以提高食品的營養價值、給機體提供必需的氨基酸，而且蛋白質在決定食品的結構、形態、色、香、味等方面也起到重要作用，這些主要取決于各種蛋白質不同的功能性質[2].蛋白質的功能性質也對食品或食品成分在制備、加工或保藏中的理化性質起重要作用[3].鰱魚肌原纖維蛋白是魚肉的重要組成部分，也是魚肉中最主要的蛋白，蛋白質的性質主要是由肌原纖維蛋白所決定.但不少天然蛋白質的功能性質尚不突出，不能滿足現代食品開發與加工的需要，通常通過改性的辦法來提高蛋白質的功能性質.蛋白質經改性后，其功能性質得到了顯著地提高，一方面拓寬了蛋白質的應用領域，另一方面可以作為一些昂貴原材料的替代品，因此在食品工業中具有廣闊的應用前景[4].目前常用的蛋白質改性技術有物理改性、化學改性、酶法改性和基因工程改性等.超聲波技術具有作用時間短、操作簡單、易控制及能耗較低等優點.

到目前為止，還沒有系統地研究超聲處理鰱魚肉肌原纖維蛋白后其性質的文獻.本文在前期研究超聲處理對鰱魚肉蛋白結構和性質影響[5–6]的基礎上，進一步研究超聲處理對鰱魚肉肌原纖維蛋白性質的影響，為超聲技術的應用、魚肉蛋白及蛋白食品的開發利用提供理論及技術參考.

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

鰱魚，天津金元寶濱海農貿市場.

1.1.2 試劑與儀器

鹽酸，分析純，北京化工廠；氫氧化鈉，分析純，天津市化學試劑一廠；氯化鈉，分析純，天津市化學試劑一廠；Tris，分析純，天津市博迪化工有限公司；考馬斯亮藍G-250，天津市科密歐化學試劑開發區中心.

電子天平，深圳華恒儀器有限公司；凱氏定氮儀，天津玻璃儀器廠；pH 計，上海理達儀器廠；MODULYOD–230 型冷凍干燥機，美國熱電公司；752 型紫外可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司；D66–101–1 型電熱鼓風干燥箱，天津市天宇實驗儀器有限公司；TDZ5–WS 多管架自動平衡離心機，湘儀離心機儀器有限公司；HW·SY21–K 型電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫療儀器廠；SRH–S300型均質機，上海世赫機電設備有限公司；三頻超聲波裝置，寧波新芝生物科技有限公司.

1.2 實驗方法

1.2.1 鰱魚肉肌原纖維蛋白的提取

鮮活鰱魚宰殺后，去頭、尾、鱗、皮、內臟，用冰水洗凈，手工剔取白色魚肉，絞碎，取一定質量魚糜與4 倍體積的磷酸鹽緩沖液(pH 7.5)混合，勻漿，3,400,r/min 離心15,min，棄去上清液，所得沉淀再加入上述磷酸鹽緩沖液勻漿、離心，重復3～4 次.將最后的沉淀取出，用一定離子強度的NaCl 溶液(pH 7.5)溶解，于4,℃靜置一定時間后，紗布初濾，濾液經離心后得到上清液即為肌原纖維蛋白溶液；再將其透析、凍干即得肌原纖維蛋白粉.

1.2.2 超聲處理鰱魚肉肌原纖維蛋白

取一定質量的肌原纖維蛋白粉溶于0.5,mol/L、pH 7.5 的NaCl 溶液中，分別在不同頻率超聲條件下超聲0、5、10、15、20、25,min 后取出備用.

1.2.3 鰱魚肌原纖維蛋白溶解度的測定

取一定量的肌原纖維蛋白粉溶解在含有40,mmol/L Tris-HCl(pH 7.5)的0.5,mol/L NaCl 溶液中，使蛋白質的最終質量濃度為1,mg/mL，均質，3,400,r/min 離心15,min，取上清液.蛋白質的質量濃度用考馬斯亮藍法測定[7].

溶解度＝(上清液蛋白質質量/樣品總蛋白質質量)×100%

1.2.4 鰱魚肌原纖維蛋白起泡性及泡沫穩定性的測定

取一定量的肌原纖維蛋白粉溶解在含有40,mmol/L Tris-HCl(pH 7.5)的 0.5,mol/L NaCl 溶液中均質1,min，記錄均質停止時泡沫和蛋白溶液的總體積，靜置30,min 后再記錄泡沫和蛋白溶液的總體積.

起泡性＝(泡沫的初體積/蛋白溶液的總體積)×100%

泡沫穩定性＝(靜置30,min 后的泡沫體積/泡沫初體積)×100%

1.2.5 鰱魚肌原纖維蛋白乳化性及乳化穩定性的測定

取一定量的肌原纖維蛋白粉溶解在含有40,mmol/L Tris-HCl(pH 7.5)的0.5,mol/L NaCl 溶液中均質1,min，1,800,r/min 離心5,min，分別測量離心管中的液體總高度和乳化層高度.將上述離心管置于 60,℃水浴鍋中加熱 30,min，冷卻至室溫后，1,800,r/min 離心5,min，分別測量仍保持乳化狀態的液層高度和液體總高度.

乳化性＝(乳化層高度/液體總高度)×100%

乳化穩定性＝(仍保持乳化狀態的液層高度/液體總高度)×100%

1.2.6 鰱魚肌原纖維蛋白熱穩定性的測定

參照Fujiwara 等[8]的方法，取一定量的肌原纖維蛋白粉溶解在含有40,mmol/L Tris-HCl(pH 7.5)的0.5,mol/L NaCl 溶液中，然后均質，3,400,r/min 離心15,min，取上清液63,℃水浴加熱30,min，冰水中冷卻后再離心，分別測定熱處理前后上清液中蛋白質的含量.

熱穩定性＝(熱處理后上清液中蛋白質含量/熱處理前上清液中蛋白質含量)×100%.

2 結果與分析

2.1 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白溶解度的影響

將配制好的肌原纖維蛋白溶液分別用不同頻率(25、40、80,kHz)超聲處理0、5、10、15、20、25,min后，測定肌原纖維蛋白的溶解度，其結果如圖1所示.

圖1 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白溶解度的影響Fig.1 Effects of ultrasonic on the solubility of the myofibrillar protein of silver carp

在不同頻率超聲作用下，隨著超聲時間的增加，不同處理條件下的肌原纖維蛋白溶解度均先增加后減少.當超聲時間為15,min 時，不同處理條件下的蛋白溶解度均達到最高，其中80,kHz 作用下的蛋白溶解度最好，比未經超聲處理的蛋白溶解度提高了37.59%.可能的原因是：隨著超聲時間和超聲頻率的增加，超聲處理使蛋白分子展開，結構變得疏松，溶解度增加；但超聲時間進一步增加，會使蛋白發生變性和聚集，因而使溶解度降低.

2.2 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白起泡性及泡沫穩定性的影響

將配制好的肌原纖維蛋白溶液分別用不同頻率(25、40、80,kHz)超聲處理0、5、10、15、20、25,min后，測定肌原纖維蛋白的起泡性和泡沫穩定性，其結果如圖2、圖3 所示.

在不同頻率超聲作用下，隨著超聲時間的延長，鰱魚肌原纖維蛋白起泡性和泡沫穩定性先增加后減少.80,kHz 的起泡性和泡沫穩定性比未經超聲處理組提高了59.16%和56.09%，而經25,kHz 處理的蛋白起泡性和泡沫穩定性變化較小，僅提高了7.29%和8.40%.這可能是因為超聲處理先增大了蛋白的溶解度，后減小了蛋白的溶解度.蛋白溶解度大，有利于在氣–水界面展開，易形成泡沫.超聲使蛋白分子伸展，適度伸展的蛋白分子間能夠形成更為穩定的網絡結構和界面膜，增強了泡沫穩定性.隨著超聲時間的增加或頻率增大，蛋白溶解度降低，分子間相互作用形成了穩定網絡結構和界面膜遭到破壞，產生的泡沫界面膜易破裂，因而起泡性和泡沫穩定性降低.

圖2 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白起泡性的影響Fig.2 Effects of ultrasonic on the foaming activity of the myofibrillar protein of silver carp

圖3 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白泡沫穩定性的影響Fig.3 Effects of ultrasonic on the foaming stability of the myofibrillar protein of silver carp

2.3 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白乳化性及乳化穩定性的影響

將配制好的肌原纖維蛋白溶液分別用不同頻率(25、40、80,kHz)超聲處理0、5、10、15、20、25,min后，測定肌原纖維蛋白的乳化性及乳化穩定性，其結果如圖4、圖5 所示.

不同頻率超聲作用下的肌原纖維蛋白的乳化性和乳化穩定性隨時間的延長先增加后減小.其中80,kHz 作用下的蛋白在15,min 時乳化性和乳化穩定性均達到最高，比未經超聲處理的蛋白分別提高了51.11%和53.84%.原因可能是隨著超聲時間和頻率的增加，使蛋白質的分子展開，結構變得疏松，疏水基團朝向脂質而極性部分朝向水相，當蛋白聚集于油–水界面，使其表面張力降低，促進形成油–水乳化液，因此可以防止油滴的集結和乳化狀態的破壞，提高了乳化性和乳化穩定性.但隨著超聲作用進一步增強，高能量的機械振蕩會使原來分散的蛋白空間結構發生改變，蛋白變性程度增大，使其乳化性和乳化穩定性降低.

圖4 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白乳化性的影響Fig.4 Effects of ultrasonic on the emulsifying activity of the myofibrillar protein of silver carp

圖5 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白乳化穩定性的影響Fig.5 Effects of ultrasonic on the emulsifying stability of the myofibrillar protein of silver carp

2.4 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白熱穩定性的影響

將配制好的肌原纖維蛋白溶液分別用不同頻率(25、40、80,kHz)超聲處理0、5、10、15、20、25,min后，測定肌原纖維蛋白的熱穩定性，其結果如圖6所示.

圖6 超聲對鰱魚肌原纖維蛋白熱穩定性的影響Fig.6 Effects of ultrasonic on the thermal stability of the myofibrillar protein of silver carp

不同頻率超聲作用下的肌原纖維蛋白的熱穩定性隨時間的延長先增大后減小.其中80,kHz 作用10,min 時的蛋白熱穩定性達到最高，比未經超聲處理的蛋白熱穩定性提高了32.59%.超聲波作用使蛋白分子發生了機械性振蕩，可能破壞了蛋白分子的空間結構，使蛋白分子展開，內部疏水基團暴露，提高了靜電斥力，使蛋白熱穩定性提高.隨著超聲作用進一步增強，蛋白變性程度增大，聚集沉淀，熱穩定性降低.

3 結論

經超聲處理的鰱魚肉肌原纖維蛋白的溶解度、起泡性及泡沫穩定性、乳化性及乳化穩定性、熱穩定性在一定條件下都有不同程度的提高，超聲時間和頻率均對鰱魚肉肌原纖維蛋白的性質有一定的影響.其原因可能是超聲作用改變了蛋白的空間結構，進而使蛋白的性質發生改變.

［1］張愛榮.糖基化反應改善鰱魚肉肌原纖維蛋白功能特性的研究[D].北京：中國農業大學，2005.

［2］戴瑞彤，楊龍江.肉蛋白質的功能特性及其在肉品加工中的作用[J].肉類工業，2000(11)：17-19.

［3］Remignon H，Molette C，Babile R，et al.Current advances in proteomic analysis and its use for the resolution of poultry meat quality problems [J].World's Poultry Science Journal，2006，62(1)：123-129.

［4］莫文敏，曾慶孝.蛋白質改性研究進展[J].食品科學，2000，21(6)：6-10.

［5］胡愛軍，陳瓊希，鄭捷，等.超聲波處理對鰱魚魚肉蛋白性質的影響[J].食品工業，2012(2)：47-49.

［6］胡愛軍，盧秀麗，鄭捷，等.超聲處理對鰱魚魚肉蛋白結構的影響[J].現代食品科技，2012，28(8)：894-897.

［7］Bradford M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J].Analytical Biochemistry，1976，72：248-254.

［8］Fujiwara K，Oosawa T，Saeki H.Improved thermal stability and emulsifying properties of carp myofibrillar proteins by conjugation with dextran[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1998，46(4)：1257-1261.