食用膠對蝦蛄中磷酸化肌原纖維蛋白凝膠特性的影響

王詩萌，張坤生*，任云霞

（天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津市食品生物技術重點實驗室，天津 300134）

食用膠對蝦蛄中磷酸化肌原纖維蛋白凝膠特性的影響

王詩萌，張坤生*，任云霞

（天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津市食品生物技術重點實驗室，天津 300134）

將魔芋膠、卡拉膠、黃原膠分別添加到蝦蛄磷酸化肌原纖維蛋白中，在不同食用膠、三聚磷酸鈉添加量及不同溫度下形成凝膠，研究食用膠對磷酸化蛋白凝膠特性的影響。結果表明：隨著三聚磷酸鈉添加量的增加，3 種食用膠形成的蛋白凝膠強度和保水性均提高；隨著食用膠添加量的增加，卡拉膠與黃原膠形成的蛋白凝膠強度和保水性提高，魔芋膠添加量為0.1%時，其蛋白凝膠強度最高；隨著溫度的升高，魔芋膠與卡拉膠均對蛋白凝膠強度和保水性有顯著性影響（P＜0.05），但黃原膠對凝膠強度和保水性無顯著影響（P＞0.05）。

肌原纖維蛋白；食用膠；凝膠強度；保水性

近年來，蝦蛄（Oratosquilla oratoria）作為一種營養價值極高的水產品，逐漸走上人們的餐桌，它的蛋白質及維生素含量較高，但季節性強并且不易保存保鮮，將其制成肉糜、火腿等成品能較好地利用蝦蛄中的營養成分［1］。肌原纖維蛋白（myofibril protein，MP）是一種鹽溶性蛋白，它的凝膠特性決定了肉制品的保水性、口感、出品率等。影響MP凝膠強度的因素有很多，如pH值、溫度、蛋白質濃度、離子強度、各種添加劑等［2-6］，三聚磷酸鈉（sodium tripolyphosphate，STP）是一種常見的食品添加劑，越來越多的研究發現將蛋白進行磷酸化處理引入磷酸根，可以有效地改善凝膠強度及保水性［7］，Eilert等［8］研究了磷酸鹽和改性牛肉結締組織在生產低脂、高持水性的法蘭克福香腸中的作用。Robe等［9］研究發現磷酸鹽能夠提高產品的保水性和乳化穩定性、降低產品的蒸煮損失。

食品增稠劑通常是指親水性強，并在一定條件下充分水化形成黏稠滑膩或膠凍液的大分子物質，又稱食品膠或糊精［10］，是一種常見的食品添加劑，在肉制品中可以提高肉制品的口感，增加肉制品的結著性和持水性。已有研究表明在肉糜制品中添加黃原膠可明顯提高其嫩度、色澤和風味，并能提高肉制品的持水性［11-13］；施冰心等［14］發現添加食品增稠劑可提高牛肉持水性；Lin等［15］研究發現，將0.5%的結冷膠與1%的魔芋膠應用于低脂法蘭克福香腸中，可達到與高脂法蘭克福香腸基本一致的感官接受性，同時達到降低產品脂含量的目的。

目前用于食品工業的增稠劑來源大致可分為四類［16］：動物與微生物原料來源、植物原料來源、海藻類來源和以天然物為原料半合成的增稠劑。本實驗研究了不同來源的3 種食品增稠劑對蝦蛄中磷酸化肌原纖維蛋白凝膠特性的影響，旨在為蝦蛄制品的進一步開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蝦蛄，購自天津市北辰區老板娘水產城。

乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA） 天津市佳興化工玻璃儀器工貿有限公司；NaH2PO4、Na2HPO4天津市北方天醫化學試劑廠；NaCl 天津市風船化學試劑科技有限公司；STP 天津市光復精細化工研究所；MgCl2天津市天大化工實驗廠；以上試劑均為分析純；魔芋膠 鄭州世紀美添食化貿易有限公司；黃原膠 新疆綠旗企業（集團）生物科技有限公司；ι-型卡拉膠 哈爾濱億人食品技術研究所；以上試劑均為食品級。

1.2 儀器與設備

STEPHAN UMC5斬拌機 德國Stephan公司；Avanti J-E高效離心機 美國Beckman公司；IKA T10高速組織勻漿機 德國IKA公司；HH-42恒溫水浴鍋常州國華電器有限公司；FA2004A電子天平 上海精天儀器有限公司；SMSTA TA-XT Plus質構儀 英國Stable Micro System公司；UV-7504紫外-可見分光光度計 上海欣茂儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 肌原纖維蛋白提取

參照Paek等［17］的方法并改進，蝦蛄去頭去尾去殼取肉，加入4 倍體積的蛋白提取液（0.1 mol/L NaCl、 0.002 mol/L MgCl2、0.001 mol/L EDTA、0.1 mol/L NaH2PO4/Na2HPO4（pH 7.0）），高速勻漿25 s，高速冷凍離心機離心（5 000 r/min，15 min，4 ℃），棄上清液留沉淀，再加入蛋白提取液重復上述操作兩次得粗蛋白，將所得粗蛋白與4 倍體積的0.1 mol/L NaCl溶液混合，高速勻漿25 s，冷凍離心（5 000 r/min，15 min，4 ℃）3 次，最后一次離心前將混合液的pH值調至6.25，棄上清，沉淀為蝦蛄肌原纖維蛋白。用0.1 mol/L的NaCl溶液將蛋白稀釋至60 mg/mL。

1.3.2 不同STP添加量處理

將STP添加到肌原纖維蛋白中，添加量分別為蛋白含量的0%、3%、6%、9%、12%，攪拌均勻后在30 ℃水浴中加熱2 h，冷卻至室溫，分別向STP含量不同的蛋白中加入魔芋膠，加入量為蛋白含量的5%，充分攪拌至魔芋膠分散均勻，每份取20 mL置于40 mL的小燒杯中，在20 ℃水浴鍋中以1 ℃/min的速率梯度升溫加熱至70 ℃，迅速從水浴鍋中將試樣取出，快速冷卻至4 ℃并在4 ℃冰箱中存放8～12 h，進行相關指標測試，重復上述操作3 次。

將魔芋膠分別換做卡拉膠、黃原膠，重復上述操作。

1.3.3 不同食用膠添加量處理

將STP添加到肌原纖維蛋白中，添加量為蛋白含量的3%，攪拌均勻后在30 ℃水浴中加熱2 h，冷卻至室溫，分別向磷酸化蛋白中加入魔芋膠，加入量分別為MP含量的0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，充分攪拌至魔芋膠分散均勻，每份取20 mL置于40 mL的小燒杯中，在20 ℃水浴鍋中以1 ℃/min的速率梯度升溫至70 ℃，迅速從水浴鍋中將試樣取出，快速冷卻至4 ℃并在4 ℃冰箱中存放8～12 h，進行相關指標測試，重復上述操作3 次。

將魔芋膠分別換做卡拉膠、黃原膠，重復上述操作。

1.3.4 不同溫度處理

將STP添加到肌原纖維蛋白中，添加量為蛋白含量的3%，攪拌均勻后在30 ℃水浴中加熱2 h，冷卻至室溫，分別向磷酸化的蛋白中加入魔芋膠，加入量為蛋白含量的0.2%，充分攪拌至魔芋膠分散均勻，每份取20 mL置于40 mL的小燒杯中，在20 ℃水浴鍋中以1 ℃/min的速率梯度升溫分別至50、60、70、80、90 ℃，迅速從水浴鍋中將試樣取出，快速冷卻至4 ℃并在4 ℃冰箱中存放8～12 h，進行相關指標測試，重復上述操作3 次。

將魔芋膠分別換做卡拉膠、黃原膠，重復上述操作。

1.4 檢測方法

1.4.1 蛋白質的含量測定

參照才衛川等［18］的方法，利用考馬斯亮藍法測定肌原纖維蛋白含量。

1.4.1.1 標準曲線的制作

配制系列質量濃度標準蛋白溶液，均勻混合后放置10 min，用紫外分光光度計在595 nm波長處分別測定不同質量濃度標準蛋白溶液的吸光度。以蛋白質質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，得到回歸方程為：y=0.087x-0.027（R2=0.998）。

1.4.1.2 樣品蛋白含量的測定

取3 支試管，均加入9 mL蒸餾水并分別標號為1、2、3，吸取蛋白原液1 mL于1號試管，從1號試管中取溶液1 mL于2號試管中，從2號試管中取1 mL于3號試管。取1支比色管，加入5 mL考馬斯亮藍溶液與1 mL蒸餾水混合作為空白，另取3 支比色管，分別加入5 mL考馬斯亮藍溶液與分別從1、2、3號試管中取出1 mL蛋白溶液混合，每份樣品做3 組平行。搖勻放置20 min后，在595 nm波長處測定吸光度。利用繪制出的標準曲線回歸方程計算出樣品蛋白含量。

1.4.2 凝膠強度的測定

將凝膠樣品取出，在室溫下放置20 min，用TA-XT Plus型質構分析儀測試凝膠的強度。探頭型號：P/0.5；測前速率：1.0 mm/s；測試速率：0.5 mm/s；測后速率：1.0 mm/s；測試距離：7.0 mm；觸發類型：自動；觸發力：5.0 g，每個樣品做3 組平行。

1.4.3 凝膠保水性測定

根據Foegeding［19］的方法，取20 g凝膠在10 000 r/min、4 ℃離心3 min后按照如下公式計算凝膠的保水性，每個樣品做3 組平行。

式中：m為離心管質量/g；m1為離心后離心管與離心去掉水后凝膠質量和/g；m2為離心前離心管與凝膠質量和/g。

1.5 數據處理方法

采用SPSS 19.0、Excel 2007、Origin Pro 8.5軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 不同STP添加量對蛋白凝膠強度的影響

由圖1可知，添加STP均可以不同程度地提高蛋白凝膠強度。添加魔芋膠的蛋白凝膠強度在STP添加量超過3%后上升較緩慢，對照組的凝膠強度為17.512 g，添加3% STP的蛋白凝膠強度為43.712 g，凝膠強度增大了26.200 g，添加12% STP的蛋白凝膠強度為55.843 g，相比3% STP添加量，凝膠強度只增加了12.131 g。添加卡拉膠的蛋白隨STP添加量的增加其凝膠強度開始的增幅比較小，隨后增幅變大，當STP添加量超過6%時，凝膠強度增加趨勢比較平緩。STP添加量從0%增加到6%，蛋白凝膠強度增加了28.162 g，而STP添加量從6%增加到12%，蛋白凝膠強度僅增加了8.175 g。添加黃原膠的蛋白凝膠強度隨STP添加量增加而增大，且增幅較趨于直線趨勢，只有STP添加量在9%～12%之間，趨勢比較平緩。

2.2 不同食用膠添加量對蛋白凝膠強度的影響

由圖2可知，添加食用膠可以提高蛋白凝膠強度。魔芋膠添加量為蛋白含量的0.1%時，其凝膠強度最大，達到43.712 g，這與楊振等［20］的研究結果一致，而后隨著魔芋膠添加量的繼續增加，蛋白凝膠強度呈減小趨勢，當添加量為0.4%時的凝膠強度為29.834 g，比不添加魔芋膠的蛋白凝膠強度高7.322 g；隨著卡拉膠添加量的增多，蛋白凝膠強度增大，幾乎呈線性關系，可能是卡拉膠能有效地將蛋白結合在卡拉膠形成的膠體體系中，使得凝膠特性呈良好趨勢；而隨著黃原膠添加量的增加，蛋白凝膠強度先增大后減小而后又有所增加，這可能是由于黃原膠可以螯合Ca2+，可能促使肌細胞中的Ca2+轉入肌漿中，由此激活肌漿中的鈣激活酶，促進肌肉蛋白質的水解［21］。當黃原膠添加量為0.2%時，蛋白凝膠強度最大為60.913 g，隨后稍微降低至54.781 g，當添加量為0.4%時，蛋白凝膠強度與同一水平添加量下的蛋白凝膠強度基本一致。

2.3 不同凝膠溫度對蛋白凝膠強度的影響

由圖3可知，隨著凝膠溫度的升高，添加黃原膠的蛋白凝膠強度無顯著性變化（P＞0.05），這是因為黃原膠的黏度在-4～93 ℃范圍內變化很小，是增稠劑中的特例［22］。而添加魔芋膠和卡拉膠的蛋白凝膠強度均隨著凝膠溫度的升高而增加，當溫度低于70 ℃時，添加卡拉膠的樣品組其蛋白凝膠強度并沒有顯著性的變化（P＞0.05），而當溫度高于70 ℃時，卡拉膠顯著提高了蛋白凝膠強度（P＜0.05），上升幅度非常明顯；對于添加魔芋膠的蛋白，當溫度為80 ℃時，蛋白凝膠強度最大為52.917 g，而90 ℃形成的凝膠與80 ℃形成的凝膠其強度并沒有多大變化。隨著溫度的升高，添加卡拉膠更能夠提高蛋白的凝膠強度。

2.4 不同STP添加量對蛋白凝膠保水性的影響

由圖4可知，STP的添加均可以增加蛋白凝膠的保水性。添加魔芋膠的蛋白其保水性在低STP添加量時的增幅較大，而STP的添加量超過6%時，增幅并不是很明顯，未添加魔芋膠蛋白凝膠保水性為43.832%，添加6%的STP蛋白凝膠保水性為83.829%，添加12%的STP蛋白凝膠保水性為99.375%；添加卡拉膠的蛋白其保水性隨STP添加量增加的變化趨勢同添加魔芋膠的蛋白樣品組是一致的，而添加黃原膠的蛋白其凝膠保水性增加幅度較緩和，且趨于直線。但當STP添加量為12%時，3 種處理所得的蛋白凝膠保水性無顯著性差異（P＞0.05）。

2.5 不同食用膠添加量對蛋白凝膠保水性的影響

由圖5可知，食用膠的添加均可以顯著增加蛋白的保水性，并且隨著食用膠添加量的增多，保水性呈上升趨勢。當魔芋膠添加量超過0.1%時，蛋白凝膠保水性幾乎呈線性升高；當卡拉膠添加量為0.3%以上時，蛋白凝膠的保水性高于90%，最高達到99.65%。其原因可能是卡拉膠的分子結構中含有強陰離子性硫酸酯基團，能和游離水形成額外的氫鍵，增強了吸水性［23］。當黃原膠添加量高于0.2%時，蛋白凝膠的保水性均高于90%，最高達到了99.85%。這可能是由于黃原膠是親水性膠體，另外，黃原膠與Ca2+、Mg2+等鹽類有相容性，使蛋白質的—COO端暴露而帶有較多的負電荷，促進肌球蛋白的溶出，使之轉變為游離態，有利于肌原纖維蛋白的溶解［24］，提高了蛋白凝膠的保水性。

2.6 不同溫度對蛋白凝膠保水性的影響

由圖6可知，隨著溫度的升高，蛋白凝膠的保水性均呈上升趨勢。添加魔芋膠的蛋白在低于80 ℃時，蛋白凝膠保水性隨溫度的升高幾乎呈線性趨勢，當溫度為80 ℃時，蛋白凝膠保水性為94.834%，當溫度為90 ℃時，蛋白凝膠保水性為98.375%，升高并不明顯，這與楊振等［20］的研究結果一致；當溫度由50 ℃升高至70 ℃時，添加卡拉膠并不能顯著提高蛋白凝膠的保水性（P＞0.05），而當溫度升高至80 ℃時，其保水性急劇升高（P＜0.05），升高了16.25%，可能是卡拉膠要在溫度超過70 ℃才能發揮其蛋白反應性、持水性等功能。添加黃原膠的實驗組雖隨溫度的升高蛋白凝膠保水性呈上升趨勢，但并不顯著（P＞0.05），蛋白凝膠保水性均在90%以上，這與圖3中隨凝膠溫度的升高，凝膠強度的變化趨勢基本一致。

3 結 論

三聚磷酸鈉的添加能夠提高蝦蛄中肌原纖維蛋白的凝膠強度和凝膠保水性，STP添加量偏高時，添加卡拉膠能更好地提高蛋白凝膠強度，而添加魔芋膠對凝膠保水性較好。隨食用膠添加量的增加，3 種食用膠處理所得的凝膠保水性均增加，且最終均能達到98%以上，添加黃原膠和卡拉膠的蛋白其凝膠強度也隨食用膠添加量的增加呈上升趨勢，但添加魔芋膠卻是先增加后減弱，在添加量為0.1%時，出現了凝膠強度的峰值。隨著溫度的升高，魔芋膠與卡拉膠的添加能夠顯著提高凝膠強度和保水性（P＜0.05），而黃原膠的添加對蛋白凝膠強度和保水性無顯著性影響（P＞0.05），但添加黃原膠的凝膠保水性比其他兩種食用膠的處理組都要高。

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Effect of Food Thickener on Gelation Properties of Squilla Myofibrillar Protein Induced by Phosphorylation

WANG Shimeng， ZHANG Kunsheng*， REN Yunxia
（Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology， College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce， Tianjin 300134， China）

Konjac glucomannan， carrageenan and xanthan gum were individually mixed into a mixture of sodium tripolyphosphate and squilla myofibrillar protein （STP-MP） to investigate their effects on heat-induced protein gelation properties as a function of STP concentration and heating temperature. The results showed that the gel strength and waterholding capacity of heat-induced MP gels with the addition of each of the above three food thickeners increased with increasing concentration of STP. Gel strength and water-holding capacity were increased by the addition of carrageenan and xanthan gum in a concentration-dependent manner， and the highest water-holding capacity was observed by the addition of 0.1% konjac glucomannan. Gel strength and water-holding capacity of MP gels induced by elevated temperature were significantly affected by the addition of konjac glucomannan and carrageenan （P < 0.05） but not xanthan gum （P > 0.05）.

myofibrillar protein； food thickener； gel strength； water-holding capacity

10.7506/spkx1002-6630-201609011

TS251.1

A

1002-6630（2016）09-0056-05

王詩萌， 張坤生， 任云霞. 食用膠對蝦蛄中磷酸化肌原纖維蛋白凝膠特性的影響［J］. 食品科學， 2016， 37（9）： 56-60. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609011. http：//www.spkx.net.cn

WANG Shimeng， ZHANG Kunsheng， REN Yunxia. Effect of food thickener on gelation properties of squilla myofibrillar protein induced by phosphorylation［J］. Food Science， 2016， 37（9）： 56-60. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/ spkx1002-6630-201609011. http：//www.spkx.net.cn

2015-04-26

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD37B06-07）

王詩萌（1991—），女，碩士研究生，研究方向為食品加工與貯藏。E-mail：wsm6523@163.com

*通信作者：張坤生（1957—），男，教授，博士，研究方向為食品加工與貯藏。E-mail：zhksheng@tjcu.edu.cn