酚類物質對魚糜蛋白膜性能的影響

聶小華，王寧寧，龔燕丹，許丹

(浙江工業大學海洋學院食品科學與工程系，浙江杭州，310014)

可食性膜是以蛋白質、多糖、脂肪等天然物質通過分子間相互作用形成的多孔網狀薄膜，具有生物降解性、可食性、營養性以及阻油阻氧等良好性能，一直以來成為國內外研究熱點［1］。日本及泰國學者發現，魚糜蛋白可用于制備高性能的可食性膜［2-3］，但與其他蛋白膜相似，魚糜蛋白膜亦存在著機械性能差、阻濕性弱等問題［4］。

近年來，研究工作者開始采用天然酚類物質代替毒性較大的化學交聯劑以改善蛋白膜性能，如單寧酸、咖啡酸可顯著增加豬血漿蛋白膜的抗拉強度和延伸率［5］;氧化單寧酸可與乳清蛋白交聯改善乳清蛋白膜的水蒸氣透過率［6］。同時，酚類物質的添加可增加蛋白膜的抗氧化抗菌等功能［7］。基于此，本文以魚糜蛋白膜為研究對象，考察單寧酸、蘋果多酚、原花青素和茶多酚等酚類物質對魚糜蛋白膜機械性能、水蒸氣透過率、顏色、透光率和蛋白溶出率等的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白鰱魚，市購;單寧酸，天津市博迪化工有限公司;蘋果多酚、原花青素、茶多酚，杭州沁源天然植物科技有限公司;其他試劑均為分析純。

高速冷凍離心機，日本日立公司;T18 BASIS高速分散器，德國IKA公司;紫外可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司;TA．XTPlus食品物性測試儀，英國Stable System公司;色差儀ColorQuest XE，美國Hunter Lab。

1.2 實驗方法

1．2．1 白鰱魚糜蛋白的提取方法

將鰱魚洗凈去頭、去鱗、去內臟、去皮，采其魚肉切碎，然后添加3～5倍0．05 mol/L NaCl溶液，于30 000 r/min下勻漿5 min，紗布過濾除結締組織，冷凍離心，取沉淀物，如上反復處理4次，所得沉淀即為魚糜蛋白。采用凱氏定氮法［8］測定魚糜中蛋白質的含量。

1．2．2 魚糜蛋白膜的制備

配置2%魚糜蛋白濃度，調蛋白溶液pH值至11，按0．3 g/g蛋白的添加量加入甘油，磁力攪拌30 min后，添加酚類物質(添加量以蛋白質計)，70℃下保溫30 min，快速冷卻后低速離心脫氣，將所得成膜溶液倒入有機玻璃槽內，60℃下干燥6 h，揭膜，置于相對濕度(RH)53%、26℃環境中平衡48 h待測。

1．2．3 膜厚度的測定

采用游標卡尺測量。分別選取蛋白膜4個邊緣處和中心處進行測定，取其平均值作為膜厚度。

1．2．4 膜抗拉強度(TS)和延伸率(EAB)的測定

將蛋白膜裁成20 mm×50 mm長條，采用TA．XTPlus食品物性測試儀測定其機械性能［9］。選用A/TG探頭，采用一次壓縮、拉伸模式，設定夾距為30 mm，測試速度為1 mm/s，最小感應力5 g。

1．2．5 膜水蒸氣透過率(WVP)的測定

采用擬杯子法［10］。用石蠟將待測的蛋白膜密封于裝有4 g無水CaCl2的稱量瓶口處，置于相對濕度為100%干燥器中，每24 h稱量1次稱量瓶的質量，持續7 d，通過稱量瓶的增加量確定水蒸汽的透過量。

1．2．6 膜顏色的測定

采用ColorQuest XE色差儀對蛋白膜L、a、b值進行測定［11］。其中L范圍:0(黑)→100(白);a范圍:-80(綠)→100(紅);b范圍:-80(藍)→70(黃)。

1．2．7 膜透光率的測定

將蛋白膜裁成一定大小的長條，緊貼于干燥的比色皿內壁，置于紫外可見分光光度計中，用空白比色皿做對照，于600 nm下測定透光度。

1．2．8 膜蛋白溶出率的測定

取0．1 g蛋白膜，分別添加5 mL去離子水、8 mol/L尿素、8 mol/L尿素(含2% β-巰基乙醇)和0．01 mol/L NaOH，室溫下磁力攪拌24 h，采用考馬斯亮蘭法［12］測定提取液中蛋白含量。蛋白溶出率表示為溶出蛋白量占膜內總蛋白量，其中蛋白膜總蛋白量為1 mol/L NaOH提取的蛋白含量。

2 結果與分析

2.1 酚類物質對魚糜蛋白膜機械性能的影響

酚類物質對魚糜蛋白膜機械性能的影響如表1所示。

表1 不同酚類物質對魚糜蛋白膜機械性能的影響Table 1 Influence of phenolic compounds on mechanical properties of surimi protein-based films

由表1可知，酚類物質均可明顯增強魚糜蛋白膜的TS，且添加量與膜TS之間呈現正相關，其中原花青素和茶多酚對魚糜蛋白膜TS影響較顯著;當蘋果多酚、原花青素和茶多酚添加量為5%時，魚糜蛋白膜TS 分別增加了23．28、26．98 和23．02%。此外，酚類物質可導致魚糜蛋白膜EAB顯著下降，且添加量與膜EAB呈現負相關。當酚類物質添加量為5%時，魚糜蛋白膜 EAB均降低50%以上。Prodpran等［13］亦報道了相似的研究結果，研究發現咖啡酸、阿魏酸、單寧酸和兒茶素可提高魚肉肌原纖維蛋白膜TS，但降低其EAB。Strauss等［14］推測，蛋白成膜過程中酚類物質及其氧化產物(醌類物質)可能與蛋白多肽鏈上氨基和巰基側鏈交聯生成C—N或C—S非還原性共價鍵，形成高分子共價聚合物，從而使蛋白膜剛性增強，柔韌度減弱。

2.2 酚類物質對魚糜蛋白膜水蒸氣透過率的影響

WVP是反映可食性膜阻濕性的主要指標，WVP越小，膜阻濕效果越好。由圖1可知，空白組魚糜蛋白膜WVP為1．57×10-10g/(m·s·Pa)，與翁武銀等［15］報道相一致;酚類物質的添加可降低魚糜蛋白膜WVP，且添加量與WVP呈現負相關。其中原花青素與茶多酚對魚糜蛋白膜WVP影響較為顯著，當原花青素添加量為5%時，魚糜蛋白膜WVP最小(0．86×10-10g/(m·s·Pa)。結果說明酚類物質可提高蛋白膜阻濕性，這可能是因為酚類物質可與魚糜蛋白分子交聯生成結構致密的高分子聚合物，從而降低了魚糜蛋白膜的水蒸氣透過率。

圖1 不同酚類物質對魚糜蛋白膜水蒸氣透過率的影響Fig．1 Influence of phenolic compounds on water vapor permeability of surimi protein-based films

2.3 酚類物質對魚糜蛋白膜顏色的影響

蛋白膜作為可食性包裝材料，其顏色關系到消費者對產品的選擇性和接受性(表2)。

表2 不同酚類物質對魚糜蛋白膜顏色的影響Table 2 Influence of phenolic compounds on color of surimi protein-based films

由表2可知，空白組魚糜蛋白膜a值和b值與白板較接近，L值降低，在外觀上是無色的。添加酚類物質后魚糜蛋白膜L值、a值和b值與白板相比變化趨勢相同，均增加了魚糜蛋白膜a、b值，降低了其L值。其中添加了單寧酸和茶多酚的魚糜蛋白膜a值較低，b值較高;而添加了蘋果多酚和原花青素的魚糜蛋白膜a值較高，b值較低。魚糜蛋白膜顏色變深、變黃，變紅，這是由于酚類物質本身的顏色所導致的。

2.4 酚類物質對魚糜蛋白膜透光率的影響

由圖2可知，酚類物質可明顯降低魚糜蛋白膜透光率，且添加量與透光率呈現負相關。蘋果多酚本身顏色比其他3種酚類深，因此其對魚糜蛋白膜透光率影響最顯著;當蘋果多酚添加量分別為3．5%時，魚糜蛋白膜透光率僅為28．70和26．17%。茶多酚顏色較淺，其添加量為3．5%時，魚糜蛋白膜顏色淡，透明度相對較高，透光率可達72．60和56．97%。

圖2 不同酚類物質對魚糜蛋白膜透光率的影響Fig．2 Influence of phenolic compounds on light transmission of surimi protein-based films

2.5 酚類物質對魚糜蛋白膜蛋白溶出率的影響

表3顯示，單寧酸、蘋果多酚、原花青素和茶多酚等酚類物質可顯著降低魚糜蛋白膜在不同溶劑中的蛋白溶出率。魚糜蛋白膜在尿素(8 mol/L，含2%β-巰基乙醇)中的蛋白溶出率明顯高于其在尿素(8 mol/L)的蛋白溶出率，這表明成膜過程中魚糜蛋白分子內或分子間形成了二硫鍵。與空白組魚糜蛋白膜相比，添加酚類物質的魚糜蛋白膜蛋白溶出率均發生顯著下降。Nuthong等［16］亦得到了相似的結果。這說明酚類物質可與魚糜蛋白發生更多共價聚合，生成致密穩定的共價結構，提高了蛋白穩定性，阻止了蛋白溶出，這與魚糜蛋白膜抗拉強度和延伸率的結果(表1)一致。

表3 不同酚類物質對魚糜蛋白膜蛋白溶出率的影響Table 3 Influence of phenolic compounds on protein dissolution rate of surimi protein-based films

3 結論

酚類物質可提高魚糜蛋白膜的抗拉強度和降低膜的延展率，當蘋果多酚、原花青素、茶多酚添加量為5% 時，膜抗拉強度分別增加了 23．28、26．98 和23．02%，而膜延伸率降低了50%以上，酚類物質還可減小魚糜蛋白膜水蒸氣透過率和透光率，加深其顏色;酚類物質顯著抑制魚糜蛋白膜中蛋白溶出率，4種多酚中，以蘋果多酚效果最好。

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