TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠特性影響

于楠楠，王衛東，陳學紅，馬利華，戴曉娟，張建萍*

徐州工程學院食品（生物）工程學院（徐州 221018）

魚糜制品因其蛋白質含量高，脂肪、膽固醇含量低且食用方便深受消費者歡迎，是一種具有良好發展前景的現代水產加工食品[1]。魚糜制品多以冷凍或冷藏為主，流通和食用形式較單一，高溫殺菌處理能夠實現魚糜制品的常溫貯藏。然而高溫殺菌會造成蛋白質主要二級結構的破壞，肌球蛋白重鏈完全消失，肌動蛋白含量顯著下降，造成凝膠劣化，導致凝膠強度降低[2]。

TG酶（谷氨酰胺轉氨酶）是一種新型食品添加劑，能催化賴氨酸ε-氨基基團與谷氨酰胺上γ-羧基酰胺基生成ε-（γ-Gln）-Lys鍵，可以改善魚糜制品的凝膠特性[3]。Kamath等[4]研究發現TG酶可以促進肌球重鏈蛋白發生交聯，形成共價鍵，促進凝膠形成。

國內外關于TG酶在高溫條件下對白鰱魚糜凝膠特性影響的研究較少，因此，以白鰱魚糜為原料，研究TG酶對高溫殺菌淡水魚糜凝膠品質的影響，以期為生產具有較好凝膠品質的常溫淡水魚糜制品提供理論支持和加工依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 主要材料與試劑

白鰱冷凍魚糜（AAA，湖北井力水產食品有限公司）；TG酶（酶活200 U/g，江蘇一鳴生物股份有限公司）；食鹽（江蘇省鹽業集團有限責任公司）。

1.1.2 主要儀器與設備

料理機（JYL-D020型，九陽股份有限公司）；數顯電子恒溫水浴鍋（HH-4型，常州國華電器有限公司）；物性分析儀（TMS-PRO型，美國FTC儀器公司）；流變儀（MCR302型，奧地利安東帕有限公司）；分光測色儀（WS70C型，深圳威福光電科技有限公司）；紅外光譜儀（TENSOR27型，德國布魯克公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 魚糜凝膠的制備

根據Zhang等[5]的試驗方法略作修改。將冷凍白鰱魚糜置于4℃冰箱中解凍12 h，將解凍后的魚糜切塊，稱重。將一定質量的魚糜塊置于料理機中斬拌5 min，使組織充分破碎。向其中添加2%食鹽，斬拌5 min，加入0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%的TG酶，繼續斬拌3 min。斬拌過程控制溫度低于10℃。將斬拌好的肉泥擠入腸衣中，用棉線封口。將魚糜放入恒溫水浴鍋中，使用兩段加熱法熟制，在40℃下加熱30 min，隨后90℃下20 min。將成型的魚糜凝膠取出，放入高溫滅菌鍋中，于121℃滅菌10 min，加熱完成后于冰水中冷卻至室溫，在4℃冰箱中放置過夜，以備后續試驗使用。

1.2.2 質構測定

將待測樣品取出恢復至室溫，剝去腸衣，切成長2.5 cm、直徑2.5 cm圓柱形。使用TMS-PRO物性分析儀對魚糜凝膠進行質地多面剖析。TPA測試：選取P/0.5平底圓柱形探頭，設置測試條件為起始力0.1 N；測試速度60 mm/min；形變量40%；探頭回升到樣品表面上的高度30 mm；力量感應元量程250 N。每組試驗重復6次，取平均值。

1.2.3 白度測定

采用色差儀進行白度的測定，儀器采用標準白板校正。把魚糜樣品切成厚5 mm的薄片，測定其L*、a*、b*值，每個樣品測3次，取平均值。白度按式（2）計算。

式中：L*為樣品亮度；a*為樣品偏紅程度；b*為樣品偏黃程度。

1.2.4 持水性測定

稱取10 g左右魚糜制品，取10 g左右樣品至50 mL離心管中，準確稱質量W1（g），將離心管置于冷凍離心機中以10 000×g離心10 min。取出后將離心管倒置棄去水溶液，用濾紙將殘余水分吸干，準確稱質量，記為W2（g）。離心管的質量為W0（g）。每份樣品重復測定3次，取平均值。持水性按式（3）計算。

1.2.5 流變特性測定

根據Hu等[6]的方法，采用MCR302流變儀對魚糜的儲能模量（G’）進行測定。將樣品置于底部平臺，采用直徑20 mm平行板，狹縫1 mm，應變1%，頻率1 Hz。進行動態溫度掃描，升溫速率2℃/min，升溫范圍25～120℃；應變掃描確定應變1%，頻率1 Hz位于線性黏彈區間。為防止水分蒸發，在測試時采用硅油封住樣品。

1.2.6 紅外光譜檢測

參照馬玉嬋等[7]的方法，把魚糜樣品切成碎片，置于培養皿中，覆上保鮮膜，表面戳洞，置于冷凍干燥機中進行冷凍干燥，稱取1 mg樣品與1 g純KBr混合，用研缽研磨均勻，在油壓機上用5×107～10×107Pa壓力壓成透明薄片，室內溫度25℃，掃描范圍400～4 000 cm-1，掃描次數16，分辨率4 cm-1。

2 結果與討論

2.1 TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠質構特性的影響

如表1所示，與對照組相比，隨著TG酶添加量增加，高溫處理魚糜制品的硬度逐漸增大，當TG酶添加量為0.5%時，魚糜凝膠硬度和彈性最大，與對照組相比分別增加41.2%和14.7%。添加TG酶可顯著增加魚糜凝膠內聚性，膠黏性和咀嚼性具有與硬度相似的變化趨勢。高溫加熱條件下，組成魚糜凝膠網絡結構的肌球蛋白和肌動蛋白等被降解，三維網絡結構被破壞，導致凝膠劣化。而TG酶的添加則有利于在高溫條件下加熱時，形成熱不可逆凝膠。

表1 TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠質構的影響

凝膠強度是反映魚糜制品凝膠品質的重要指標之一。由圖1可知，高溫殺菌魚糜制品的凝膠強度隨著TG酶添加量增加而逐漸增大，當添加量為0.5%時，凝膠強度比對照組增加61.5%。這是因為TG酶的加入催化形成更多ε-（γ-谷氨酸）-賴氨酸鍵，使蛋白質分子間共價交聯作用增強，加強凝膠網絡結構的形成。于繁千惠等[8]認為，TG酶的添加能夠增強120℃高溫處理魚糜凝膠的破斷力、破斷距離，顯著增加魚糜制品的凝膠強度。馬玉嬋等[7]的研究也發現在魚糜凝膠制作過程中添加TG酶可顯著增強魚糜制品凝膠強度。

圖1 TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠強度的影響

2.2 TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠持水性的影響

由圖2可知，與對照組相比，TG酶的添加顯著增加高溫殺菌魚糜凝膠的持水性。這是由于TG酶促進魚肉中肌原纖維蛋白之間交聯，形成的凝膠網絡更加牢固，鎖住大量自由水，因此高溫殺菌后水分損失較少。當TG酶添加量為0.4%時，持水性最大，隨著TG酶添加量增加，持水性變化不顯著。才衛川等[9]研究同樣發現在雞肉糜制品加工過程中，TG酶的添加能顯著提高產品保水率。

2.3 TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠白度的影響

白度是魚糜制品品質的重要評價指標之一。高溫殺菌處理會引起魚糜制品種水分子重新排列，此外還會導致蛋白質的非共價鍵被破壞，蛋白質發生變性，引起魚糜凝膠白度降低[10]。由圖3可知，TG酶的加入能顯著提高魚糜制品白度，隨著TG酶添加量的逐漸增大，魚糜制品白度呈緩慢增長趨勢。說明加入TG酶后，大量自由水被保留在凝膠網絡中，較好地保持魚糜制品透明度，提高魚糜制品白度。

圖2 TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠持水性的影響

圖3 TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠白度的影響

2.4 TG酶對高溫殺菌魚糜流變特性的影響

流變特性用來分析魚糜凝膠的非破斷凝膠特性。對魚糜樣品在線性黏彈區內進行溫度掃描，結果如圖4所示。結果表明，流變曲線呈現與肌球蛋白相似的典型四階段變化[11]。隨著溫度增加，樣品的G’略微升高，隨后迅速降低至最小值，升高溫度，G’逐漸升高。當溫度低于40℃時，加入0.2% TG酶的魚糜具有較高的儲能模量，空白組最低。當溫度高于55℃時，隨著溫度升高，TG酶添加量越大，樣品的儲能模量增加越快。隨著TG酶含量增加，魚糜儲能模量逐漸增大。當溫度升高到120℃時，添加0.5% TG酶的彈性模量為8 453.4 Pa，是空白組的1.8倍。加熱過程中，肌球蛋白輕鏈發生變性，引起蛋白溶膠G’減小，進而形成熱不可逆的凝膠[12]。Carlos等[13]研究發現在加熱過程中，TG酶添加能提高儲能模量。

2.5 TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠紅外光譜的影響

酰胺I區的譜帶（1 600～1 700 cm-1）可用來表征蛋白質的二級結構，主要包括C＝O的伸縮振動、N—H平面內彎曲振動、C—C—N彎曲振動和C—N伸縮振動[14]。酰胺I區通常由α-螺旋（1 645～1 657 cm-1）、β-折疊（1 665～1 680 cm-1）、β-轉角（1 680 cm-1附近）和無規則卷曲（1 660～1 665 cm-1）組成[15]。由圖5可以看出，空白組在1 645 cm-1附近出現吸收峰，經過高溫殺菌處理后，添加TG酶的樣品在1 649 cm-1附近出現吸收峰，說明高溫殺菌魚糜制品蛋白中α-螺旋含量較高。添加TG酶后，催化形成更多無規則卷曲結構，形成更多的ε-（γ-谷氨酸）-賴氨酸鍵，促進蛋白質分子間凝膠網絡的形成，改善魚糜凝膠品質。

圖4 TG酶對高溫殺菌魚糜流變特性的影響

圖5 TG酶對高溫殺菌魚糜凝膠紅外光譜的影響

3 結論

添加TG酶可以改善高溫殺菌淡水魚糜的凝膠品質。TG酶能夠提高殺菌魚糜凝膠的凝膠強度、硬度和彈性，增加持水性、白度及儲能模量，維持蛋白質α-螺旋結構的穩定。當TG酶添加量為0.5%時，所制得高溫殺菌魚糜凝膠具有較好的熱穩定性。因此，TG酶的加入能減少高溫殺菌魚糜凝膠品質劣化。