不同熱加工方式對卵形鯧鲹肌肉蛋白及品質的影響

熊添，吳燕燕，陳勝軍，胡曉，楊賢慶，王悅齊，楊少玲

1(中國水產科學研究院南海水產研究所，農業農村部水產品加工重點實驗室，廣東 廣州，510300) 2(中國海洋大學 食品科學與工程學院，山東 青島，266000) 3(湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所，湖北省農業科技創新中心農產品加工分中心，湖北 武漢，430064)

卵形鯧鲹(Trachinotusovatus)又名金鯧魚，廣泛分布于我國四大海域，是我國近年來新增的養殖海洋經濟魚種，在華南沿海地區被大量養殖。因肉質細嫩、味道鮮美，且兼具極佳的保健及綜合利用開發的價值，卵形鯧鲹備受消費者青睞，其在中國內陸、甚至日本、韓國、歐盟等地區的銷量逐年遞增[1]，具有很強的發展潛力。隨著卵形鯧鲹育種和養殖技術的不斷突破[2-4]，國內養殖產量現已突破10萬t大關，產業結構開始升級轉型，有關卵形鯧鲹的加工方向的研究也在逐步充實和發展。王娜[5]探究了加工工藝及對卵形鯧鲹魚糜凝膠的影響并對現有的工藝進行優化。劉洪霞等[6]、曹璇等[7]學者則專注于卵形鯧鲹內臟、魚皮、魚骨等副產物的加工綜合利用。FENG等[8]、QIU等[9]、鞏濤碩等[10]等研究人員做了大量卵形鯧鲹保鮮、凍結加工等方面的工作，而有關卵形鯧鲹熱加工的研究報導相對較少。

熱加工是水產品加工過程中非常重要的一環，熱加工不僅賦予水產品特殊的色澤、風味和質地，還可以可起到殺菌作用，增強食品安全性，使蛋白質變性，提高蛋白質的消化吸收率。目前關于熱加工對水產品品質影響的研究多集中在脂質、揮發性成分、食用安全性等方面[11-14]，而熱加工方式對水產品蛋白質的影響及其品質變化的關聯性分析研究鮮有報道。

本文擬將卵形鯧鲹背部肌肉用蒸制、微波、油炸和烤制這4種常用中式熱加工方式加工，以期探究熱加工方式對卵形鯧鲹魚肉蛋白及品質變化的影響，分析其間的相互關聯，為卵形鯧鲹即食小塊魚的合理加工提供理論依據，也為其他海水魚的熱加工工藝參數選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

卵形鯧鲹：鮮活，質量為(455.38±44.21) g，全長(28.58±2.03) cm，雄性，20條；于2018年3月至12月購于廣州市下渡大街農貿市場。將卵形鯧鲹活魚放在裝有海水的塑料容器保存，30 min內運回實驗室。

Na2HPO4、KH2PO4、石油醚、H2SO4、K2SO4、CuSO4、H3BO3、HCl、HNO3、NaCl、MgCl2、氯仿、無水乙醇、甲醇、三氯乙酸、正己烷等試劑全部為國產分析純，廣州化學試劑公司；總巰基測定試劑盒，南京建成生物工程研究所；SDS-PAGE試劑盒、SDS-PAGE蛋白上樣緩沖液(2X)及BeyoColorTM彩色預染蛋白，上海碧云天生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

DZ-400/2L多功能真空包裝機，江蘇南通彩星工貿有限公司；MILLI-Q超純水機，美國Millipore公司；3K30型臺式冷凍離心機，德國Sigma公司；T50型均質機，德國IKA公司；Sunrise-basic吸光酶標儀，瑞士TECAN公司；Titrando 809型自動電位滴定儀，瑞士萬通公司； TDZ5-WS臺式低速離心機，湖南長沙湘儀離心機儀器有限公司；BS124S型電了天平，德國Sartorius公司；Powerpac@ Basic基礎電泳儀， 美國Bio-rad公司；Tanon 1600凝膠成像系統，上海天能科技有限公司；G80F23型微波爐，廣東格蘭仕公司；C21-WK2102型電磁爐，廣東美的公司；835-50型高速氨基酸自動分析儀，日本日立公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品制備

對鮮活卵形鯧鲹進行去頭、去骨、去皮、去魚鰭和去內臟處理后清洗數次。取背部肌肉切成2 cm×2 cm×1 cm的魚片樣品備用。樣品被隨機分成5組，每組20個魚片，對應被分配到不同的烹飪方法和作為參考的新鮮原料組。

用于分析蛋白質氨基酸組成的樣品需進行手工去骨，并在廚房攪拌機中研磨，以確保用于分析的樣品均勻且具有代表性。所有樣品均用真空密封袋包裝，在超低溫條件(-80 ℃)下保存至分析，保存時間不超過5 d。

1.3.2 熱加工方式

本研究以蒸、炸、微波、烘烤4種國內常用烹調方法來處理魚片，在保證魚塊烹飪至可食用的前提下，通過調整工藝參數來控制烹飪時間保持一致，通過預實驗獲得以下4種烹飪條件。

蒸制：出現水蒸汽后，將魚肉放入蒸籠在約100 ℃(蒸汽溫度)下進行1.5 min；

油炸：以葵花油為油炸介質，采用家用1.5 L容量的油炸鍋，在180 ℃左右的溫度下油炸1.5 min；

微波：在微波爐的微波模塊中，用500 W微波加熱1.5 min；

烤制：在微波爐的燒烤(光波)模塊中烘烤1.5 min。

每種烹飪方式重復3次，每次烹飪一式3份。

1.3.3 水分含量的測定

按照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》(直接干燥法)測定水分含量。

1.3.4 加熱失重率的測定

烹飪前，用濾紙擦拭魚片表面并稱重。烹飪后，冷卻至室溫，用濾紙吸干魚片表面并再次稱重。依據魚片樣品在烹飪前后的質量變化計算失重率[15]。

1.3.5 粗蛋白及蛋白質各組分含量的測定

蛋白測定方法參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》(凱氏定氮法)。魚肉蛋白分離參照VISESSANGUAN等[16]的方法進行，所使用的堿溶液是0.1 mol/L NaOH，溶解時間為2 h。

1.3.6 肌原纖維蛋白的提取

參考CHIN等[17]的方法并略作修改，提取肌原纖維蛋白。按照南京建成生物工程研究所總蛋白定量檢測試劑盒所提供的方法(BCA法)，配合使用酶標儀測定蛋白濃度。

1.3.7 總巰基含量的測定

參考YONGSAWATDIGUL等[18]的方法，作適當修改，使用南京建成生物工程研究所總巰基測定試劑盒及酶標儀測量肌原纖維蛋白的總巰基含量。

1.3.8 肌原纖維蛋白的SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳

參照李娜等[19]的方法，作適當修改進行測定。按照試劑盒配方配制濃度12%的分離膠，濃度5%的濃縮膠。

1.3.9 魚肉的氨基酸組成測定及營養評價標準

參照GUO等[20]的方法，稍作調整后進行樣品前處理，采用全自動氨基酸分析儀測定。根據FAO/WHO(1973)建議的每克氮氨基酸評分模式和雞蛋蛋白氨基酸評分模式對比分析[21]。

1.3.10 數據分析方法

所有實驗至少進行3次重復，數據以平均值±標準差(mean±SD)表示。實驗數據處理采用Microsoft Excel進行整理， SPSS 19.0分析數據，Origin作圖，方差分析(ANOVA，P<0.05)和Duncan的多重檢驗用于確定樣本之間差異的顯著性。

2 結果與分析

2.1 熱加工方式對卵形鯧鲹肌肉外觀的影響

肌肉加熱后的失重率和水分含量是指示肌肉持水能力的重要指標。肌肉水分中的固定化水存在于肌原纖維和肌膜之間，依賴于肌原纖維蛋白的空間結構，是決定肌肉持水性的主要因素。當蛋白質處于緊密狀態時，網絡空間縮小，肌肉持水性較弱。當蛋白質處于擴張狀態時，網絡空間增大，肌肉持水性也變強[22]。結合圖1和圖2結果來看，熱加工后的卵形鯧鲹樣品的外形發生不同程度收縮，失重率均增大。造成這種現象的主要原因是熱處理過程中肌肉收縮，蛋白質網絡空間結構改變，肌肉持水性下降，一部分蛋白質、脂肪、水分隨汁液流失，其中水分損失帶來的影響最為嚴重。本研究制備的烤制樣品組，加熱強度大，由光電和微波協同作用，對肌肉結構破壞嚴重水分損失嚴重，失重率[(62.28±0.77)%]最高，水分含量[(36.68±3.13)%]最低，即烤制樣品的肌肉持水性最差。蒸制樣品由于加熱強度較低，蛋白凝膠網絡結構保存較完整。再加上加熱過程中魚肉表面水蒸氣的不斷補充，肌肉失水損失少，失重率[(14.81±1.45)%]最低，水分含量[(71.21±0.24)%]最高，與新鮮魚肉水分含量[(71.65±0.55)%]非常接近，肌肉持水性最強[23]。就本研究選用對4種熱加工方式對卵形鯧鲹持水性的影響程度而言：烤制>油炸>微波>蒸制，與加熱強度呈負相關。國外的學者在研究烹飪方法和冷凍貯藏對鯉魚魚片品質特性影響時也發現了類似的結果[24]。

圖1 不同熱加工方式下卵形鯧鲹肌肉的外觀變化
Fig.1 Changes ofTrachinotusovatusmuscle appearance under different thermal processing methods

圖2 不同熱加工方式下卵形鯧鲹肌肉水分和 失重率的變化
Fig.2 Changes of water content and weight loss rate inTrachinotusovatusmuscle under different thermal processing methods

2.2 熱加工方式對卵形鯧鲹肌肉中蛋白質含量及組成的影響

卵形鯧鲹在熱加工過程中會發生汁液流失和蛋白質變性，導致總蛋白、堿溶性蛋白、堿不溶性蛋白和非蛋白氮含量的升高，鹽溶性蛋白和水溶性蛋白含量下降。如表1所示，經4種熱加工處理后卵形鯧鲹肌肉的蛋白總量均顯著上升(P<0.05)，蛋白含量烤制>微波>油炸>蒸制。從圖3各類蛋白質的組成分布來看，非蛋白氮所占的比重在熱加工前后始終穩定在10%左右，推測這幾種熱加工方式對蛋白質的一級結構影響較小，分子質量較大的蛋白經熱加工后沒有或者極少量被降解成非蛋白氮，因而蛋白質組成中非蛋白氮的所占的比重維持穩定，僅有非蛋白氮含量因肌肉質量損失發生變化。游離氨基酸，核苷酸及小分子多肽等既是非蛋白氮的組成成分，也是肉類的主要呈味物質。新鮮卵形鯧鲹肌肉非蛋白氮含量為(1.87±0.04) mg/g，油炸和烤制魚肉非蛋白氮含量相對增長最多，分別為(4.26±0.15) mg/g和(3.39±0.21)mg/g。一般而言，非蛋白氮含量越高對應的風味組分的含量更高，這說明烤制和油炸魚肉風味要優于微波和蒸制魚肉。

其他四類蛋白質所占比重經4種熱加工方式處理后差異巨大。新鮮卵形鯧鲹水溶蛋白約占蛋白總量的1/4，而經蒸制、微波、油炸、烤制處理后降低到2%～4%，加熱過程中部分水溶性蛋白會隨汁液流失，水溶性蛋白含量的變化與肌肉中水分的含量存在一定的相關性，蒸制魚肉的持水性最強，因而水溶性蛋白相對保存較好，水溶性蛋白所占比重相對油炸、烤制、微波組更高。新鮮卵形鯧鲹中占到蛋白總量一半以上的鹽溶性蛋白，經熱加工后所占比重均下滑到10%以下， 同樣是蒸制組鹽溶性蛋白所占比重相對更高。堿溶性蛋白和堿不溶性蛋白總量所占的比重由熱加工前的14%上升到80%以上。產生這些變化的原因是蛋白質在熱加工的過程中發生變性，空間結構發生改變，鹽溶性和水溶性蛋白部分轉化為不溶性蛋白。

表1 不同熱加工方式下卵形鯧鲹肌肉中各類蛋白質含量的變化 單位：mg/g

注：同一列不同小寫字母表示具有顯著性差異(P<0.05)

圖3 不同熱加工方式下卵形鯧鲹肌肉蛋白質組成的變化
Fig.3 Changes of protein compositions inTrachinotusovatusmuscle under different thermal processing methods

2.3 熱加工方式對卵形鯧鲹肌原纖維蛋白的影響

肌原纖維蛋白是組成肌肉中肌原纖維的蛋白質，是魚肉蛋白的重要組成部分，所占的比重在50%以上，主要包括原肌球蛋白、肌球蛋白、肌原蛋白、肌動球蛋白等幾類。其中肌球蛋白占肌原纖維蛋白總量的50%～55%，肌動蛋白占肌原纖維蛋白總量的20%～25%，此外還有少量功能不明的調節性結構蛋白質。肌動蛋白與肌球蛋白可結合形成的不溶于水的肌動球蛋白，肌動球蛋白與肌肉收縮有關，是橫紋肌纖維中肌原纖維的主要成分。卵形鯧鲹在加熱的過程中肌原纖維蛋白結構和性質發生改變，聚合形成凝膠，影響著肌肉的品質。

圖4 不同熱加工方式下卵形鯧鲹肌原纖維蛋白 總巰基含量的變化
Fig.4 Changes of total sulfhydryl content inTrachinotusovatusmyofibrillar protein under different thermal processing methods

巰基和二硫鍵對蛋白質結構的穩定性、易變性和酶的催化作用有一定的影響，測量巰基在熱加工過程中的含量的變化可以用來指示蛋白的變性程度。卵形鯧鲹肌肉經4種熱加工方式處理后，肌原纖維蛋白總巰基含量由新鮮魚肉的(29.08±1.04) μmol/g降低至(8.63～12.21) μmol/g，從高到低排序依次為：蒸制>烤制>油炸>微波。微波處理組的總巰基含量相對最低，換言之，微波對肌原纖維蛋白變性程度影響更大，產生的破壞作用也越強。

圖5 不同熱加工方式下卵形鯧鲹肌原纖維蛋白 的SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳圖
Fig.5 SDS-PAGE pattern ofTrachinotusovatusmyofibrillar protein under different thermal processing methods

如圖5所示，經過4種熱加工方式處理后，130 kDa～270 kDa的大分子蛋白明顯變淺，這表明了肌球蛋白重鏈(myosin heavy chain，MHC)發生明顯變化。蛋白條帶色澤由深到淺分別是油炸、烤制、蒸制和微波，油炸和烤制處理后大分子蛋白條帶加深可能是由于熱加工溫度過高而使肌原纖維蛋白發生了過度聚合變性，產生了聚集現象，形成聚集體[25]。微波處理后的條帶最淺的實驗結果也出現在王振宇等[26]研究不同加工方式對豬肉的肌原纖維蛋白的電泳分析圖譜中，推測微波處理肉樣能加速蛋白質的瓦解。分子質量約為45 kDa的肌動蛋白條帶僅在新鮮組出現，因高溫處理導致肌動蛋白變性，結構發生改變，不再溶于用來提取肌原纖維蛋白的鹽溶液，故各熱加工組均未見該條帶。在各熱處理組中都能略微看到分子質量約為37 kDa的肌鈣蛋白(troponin，Tn)條帶，而該分子質量的蛋白也在HU等[27]和SHERIKAR等[28]的研究中被證明是具有熱穩定性。

2.4 熱加工方式對卵形鯧鲹氨基酸組成的影響

新鮮和烹飪后卵形鯧鲹氨基酸組成變化如表2所示。由于這4種熱加工方式均導致樣品中水分含量減少，蛋白質含量上升，烹飪后卵形鯧鲹樣品氨基酸含量不同程度增長，這與陳惠等[29]研究熱加工對草魚的氨基酸組成影響的結果相類似。蒸制、微波、油炸、烤制樣品的氨基酸總量(total amino acids，TAA)由熱處理前18.09 mg/100mg分別增加到20.80 mg/100mg，24.50 mg/100mg，26.58% mg/100mg和31.13 mg/100mg。而對照組和處理組的必需氨基酸(essential amino acid，EAA)與氨基酸總量(total amino acid，TAA)的比值(EAA/TAA)差異基本可以忽略，均在41.35%～41.99%，EAA/NEAA均大于70%。盡管鮮味氨基酸(delicious amino acids，DAA) 與TAA的比值在加熱前后基本無異，但加熱后，油炸和烤制組的DAA含量增加量較蒸制和微波組有較大提升，其中烤制的樣品DAA含量最高，為11.98 mg/100mg?？偟膩碚f熱加工處理方式對氨基酸組成比例的影響不大，但對各氨基酸的含量有一定影響。

表2 不同熱加工方式下卵形鯧鲹肌肉的氨基酸酸組成 單位：mg/100mg

以FAO/WHO聯合的推薦的標準氨基酸評分模式和全雞蛋模式來評價不同熱加工方式下卵形鯧鲹肌肉中的必需氨基酸，結果見表3。熱處理后卵形鯧鲹的必需氨基酸評分(amino acid score，AAS)和化學評分(chemical score，CS)均出現了小幅度的波動變化。以AAS、CS評分可知，熱加工處理后卵形鯧鲹的第一限制氨基酸與加熱前一致，均為含硫氨基酸(蛋氨酸+胱氨酸)。而第二限制氨基酸在以AAS評分時均是纈氨酸，以CS評分時，蒸制、油炸和烤制樣品的是苯丙氨酸+酪氨酸，微波和新鮮樣品則依然是纈氨酸。卵形鯧鲹肌肉的賴氨酸含量非常高，其在4種熱加工方式下的AAS和CS評分均為首位，是FAO/WHO模式和全雞蛋模式相應含量的1.82～1.85倍和1.41～1.42倍，增加攝入量可用于改善日常因食用谷物食品較多而導致的賴氨酸不足，也可以進一步加工成優質的催乳劑和嬰幼兒補充食品[30]。按照全雞蛋模式計算必須氨基酸指數(essential amino acid index，EAAI)，熱加工后卵形鯧鲹的EAAI除烤制樣品外均有不同程度的增長，微波樣品的EAAI值最高，相對而言蛋白的均衡性更好，更利于人體消化吸收。

表3 不同熱加工方式下卵形鯧鲹肌肉必需氨基酸組成評價Table 3 Evaluation of essential amino acid compositions in Trachinotus ovatus under different thermal processing methods

注：*第一限制氨基酸,**第二限制氨基酸

3 結論

由于不同的熱加工方式的升溫速率和加熱強度存在差異，本研究所采用的蒸制、微波、油炸和烤制這4種熱加工方式對卵形鯧鲹肌肉蛋白和品質的影響存在差異性。熱處理過程中肌肉收縮，蛋白質網絡空間結構發生改變，肌肉持水性下降，一部分蛋白質隨汁液流失，一部分蛋白質性質發生改變，單位質量魚肉的蛋白質組成和含量均發生顯著變化。

相同質量加工制品中的蛋白含量：烤制>油炸>微波>蒸制，與產品的含水量呈負相關。熱加工過程中蛋白質組分中鹽溶性和水溶性蛋白會部分轉化為不溶性蛋白，因而含量下降。4種熱加工方式均對卵形鯧鲹的結構蛋白具有極大的破壞作用，致使肌原纖維蛋白總巰基含量顯著下降， SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳中130 kDa～270 kDa的大分子蛋白明顯變淺，肌球蛋白重鏈被降解。熱加工處理方式對氨基酸組成比例無顯著的影響，但經熱處理后，單位質量肌肉各類氨基酸的含量有所上升。

綜合評價本文選用的4種熱處理方式對卵形鯧鲹蛋白和品質的影響及其關聯性：(1)蒸制魚肉由于加熱強度相對溫和，蛋白質凝膠結構穩定性強，肌肉的持水性和水分含量相對較高，鹽溶性蛋白和水溶性蛋白在蛋白質組分中所占的比例更高，魚肉外觀和結構保存最完整。(2)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳圖譜顯示微波這一加工方式對蛋白質的破壞作用最強，經氨基酸分析發現微波處理組的氨基酸評分最高，微波處理魚肉更利于人體消化吸收。(3)經烤制和油炸后，卵形鯧鲹肌肉的非蛋白氮含量和呈味氨基酸含量均是最高，因此風味要優于其他2組。