TGase和Ca2＋聯合作用對未經漂洗的革胡子鯰魚魚糜凝膠特性的影響

鮑佳彤,寧云霞,楊淇越,梁麗雅,李 玲,王 洋,馬儷珍,*

(1.天津農學院食品科學與生物工程學院,國家大宗淡水魚加工技術研發分中心,天津市水產品加工及質量安全校企協同創新重點實驗室,天津 300384;2.天津農學院水產學院,水產生態及養殖重點實驗室,天津 300384)

隨著社會經濟的快速發展,人們的消費方式不斷向綠色、營養、健康方向轉變,魚糜制品作為一種低脂肪、高蛋白食品越來越受到消費者的青睞,其產量從2005年的44.63萬 t迅速增加到2017年的154.19萬 t[1]。但近年來,由于海水資源日益匱乏,海水魚的捕獲量逐年下降,致使加工魚糜制品的主要原料——冷凍海水魚糜,價格攀升,所以尋求新的魚糜制品原料迫在眉睫。革胡子鯰魚(Clarias gariepinus)是我國主要的淡水魚品種,其養殖密度高,成本低,且營養豐富、無肌間刺、便于加工,所以特別適合作為淡水魚糜的原料。有研究表明,淡水魚的凝膠形成能力低于海水魚,紅肉魚低于白肉魚[2],而革胡子鯰魚正屬于紅肉魚,因此研究革胡子鯰魚魚糜的凝膠特性是開發革胡子鯰魚魚糜制品的關鍵。本實驗室曾研究過革胡子鯰魚魚肉的脫腥和保鮮工藝[3-5],但目前國內外關于革胡子鯰魚魚糜凝膠性能的研究報道相對較少。常用的提高魚糜凝膠特性的方法有漂洗[3],添加轉谷氨酰胺酶(transglutaminase,TGase)[6]、CaCl2[7]、外源蛋白[8]、水溶性膠體[9]等。傳統的冷凍魚糜制作工藝中是將魚體宰殺、去頭、去內臟后,放入采肉機中采肉,然后經過2～3 次的漂洗和脫水工藝,再進行精濾、擂潰、包裝、速凍等工序處理得到[10]。其中,漂洗是提高魚糜凝膠性能的一種有效方法,通過漂洗可除去魚肉中的色素、部分無機鹽、脂肪和水溶性蛋白等雜質,提高魚糜的凝膠性和白度。然而,漂洗會導致大約20%～30%水溶性蛋白流失[3],同時大量漂洗水還易造成水資源浪費和環境污染[4-5],另一方面在魚糜制品的加工中還常常添加豬背膘或雞皮、鴨皮增加脂肪含量和提高魚糜制品的風味,而未經漂洗的革胡子鯰魚魚肉中本身就含有較高的優質脂肪。介于此,同時考慮到革胡子鯰魚魚肉中無肌間刺,便于直接采肉得到魚肉塊,故本研究欲探究不經過漂洗、脫水工藝得到的冷凍魚糜的凝膠性能以及如何提高其凝膠性。研究報道較多的是在魚糜制品制作過程中添加TGase,以促進ε-(γ-谷氨酰)賴氨酸鍵的形成,改變其蛋白結構和功能性能,從而提高魚糜制品的凝膠性[6,11],并且添加Ca2+可適當起到激活TGase的作用,促進蛋白結構適度伸展[12]。但不同魚種魚糜(尤其是未經過漂洗工藝的革胡子鯰魚魚糜)中最適的Ca2+含量、肌原纖維蛋白特性、TGase添加量等因素均會影響魚糜的凝膠性能。

本研究將革胡子鯰魚魚肉不經過漂洗過程直接制作成革胡子鯰魚魚糜,重點研究TGase和不同含量CaCl2聯合對未經漂洗的革胡子鯰魚魚糜的質構特性(texture profile analysis,TPA)、凝膠特性、持水力、微觀結構等品質特性的影響,本研究不僅可以避免革胡子鯰魚魚糜中蛋白的損失,降低環境污染,同時也為開發新的魚糜制品原料提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

革胡子鯰魚(體質量1.5～1.6 k g,體長38～40 cm) 天津市德仁農業發展有限公司;TGase(酶活力100 U/g) 江蘇一鳴生物股份有限公司;復合磷酸鹽、山梨糖醇 江陰連盛化工有限公司;CaCl2(食品級) 天津市光復科技發展有限公司;塑料腸衣 天津市匯潤澤塑料包裝制品有限公司;十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfonate,SDS)(分析純) 美國Sigma公司;氫氧化鈉、磷酸(均為分析純) 天津市北方天醫化學試劑廠;尿素(分析純) 天津市科密歐化學試劑有限公司;硼砂(分析純) 天津市風船化學試劑科技有限公司;鄰苯二甲醛(o-phthalaldehyde,OPA)、牛血清蛋白、考馬斯亮藍(均為分析純) 北京索萊寶科技有限公司;β-巰基乙醇、三氯乙酸(均為分析純) 天津市津科精細化工研究所;無水乙醇(分析純) 天津市津東天正精細化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

CM-14斬拌機 西班牙美卡公司;CM-5色差儀日本Konica Minolta公司;TA-XT plus物性測定儀英國Stable Micro System公司;FA-25勻漿機 上海弗洛克液體機械制造有限公司;PQ-001核磁共振分析儀上海紐邁電子科技有限公司;BZZT-IV-90蒸煮桶 嘉興艾博實業有限公司;IMS-50制冰機 河南兄弟儀器設備有限公司;Research plus移液槍 德國Eppendorf公司;DZF-6020真空干燥箱 上海博迅實業有限公司;BJRJ-82絞肉機 浙江嘉興艾博實業有限公司;TU-1800紫外分光光度計 日本Shimadzu公司;ST-40R冷凍離心機 德國Thermo-Fisher公司;SDX-1全自動風冷速凍箱 天津市特斯達食品機械科技有限公司;Pro臺式掃描電鏡 荷蘭Phenom-world BV公司;Discovery流變儀 美國TA儀器;CLC-B2V-M/ CLC 111-TV恒溫恒濕培養箱 艾力特國際貿易有限公司;LLJ-A10T1攪拌機廣東小熊電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 革胡子鯰魚魚糜的制備

將鮮活革胡子鯰魚,30 min內運輸到學校食品加工廠,立即放入冰水(4～6 ℃)中降溫10～15 min,敲擊頭部擊暈,開膛取內臟,用自來水清洗干凈取去皮魚肉塊,立即放入碎冰中降溫,待魚肉塊溫度降為10 ℃以下,從碎冰中取出,用干凈紗布擦去表面水分,平鋪在不銹鋼盤中,放入全自動風冷速凍箱(-35 ℃)預凍30～50 min,至手感略硬,用溫度計插入革胡子鯰魚魚肉塊,測其中心溫度為-3 ℃時,取出放入絞肉機中絞碎(篩板8 mm),再放入斬拌機中,加入冷凍防護劑(0.25%復合磷酸鹽、0.04%山梨糖醇、5%蔗糖)高速斬拌3～5 min至魚糜細膩有光澤,即為革胡子鯰魚魚糜(經測定,含水量為60.57%)。將其分裝到真空包裝袋中(每袋500 g),放入速凍箱(-35 ℃)中速凍2 h,將得到的革胡子鯰魚冷凍魚糜放入-18 ℃冷庫中貯存,本實驗中所用魚糜樣品冷凍時間為20 d。

1.3.2 革胡子鯰魚魚糜凝膠的制備

取出革胡子鯰魚冷凍魚糜在0～4 ℃冷藏條件下緩慢解凍成半解凍狀態,切成小塊,于斬拌機中空擂1 min,加入質量分數2.2%(革胡子鯰魚魚糜肉質量)的食鹽繼續鹽擂3 min,再加入TGase和CaCl2繼續斬拌4 min,期間不斷加入冰水保持肉餡終溫低于12 ℃,冰水的加入量依據革胡子鯰魚魚糜的水分含量和最終使肉餡的水分質量分數保持在75%計算,實際冰水加入量為12.68%(總革胡子鯰魚魚糜肉質量)。將斬拌好的餡料用手搖灌腸機灌入塑料腸衣(直徑3.5 cm)中,排氣打扣,采用兩段式加熱方式,加熱條件依據相關文獻[13]和前期預實驗,首先40 ℃加熱1 h,后直接放入90 ℃加熱30 min制成革胡子鯰魚魚糜凝膠,在冰水中快速冷卻后,放入4 ℃冷藏庫中冷藏3 d內測定完持水力、白度、蛋白共價交聯、微觀結構和低場核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)、動態流變、掃描電鏡等各項指標;對于凝膠強度和TPA指標,將樣品于20 ℃恒溫恒濕培養箱中放置12 h后測定。

1.3.3 實驗分組設計

實驗共分6 組,按照革胡子鯰魚魚糜凝膠制備的方法進行,空白對照組(CK組)只在革胡子鯰魚冷凍魚糜中加入2.2%食鹽和12.68%的冰水,不加入TGase和CaCl2,其余5 個實驗組在CK組的基礎上均加入0.4% TGase,并分別再加入0、20、40、60 mmol/kg和80 mmol/kg的CaCl2,依次記為TC0組、TC20組、TC40組、TC60組、TC80組。

1.3.4 指標測定

1.3.4.1 凝膠特性的測定

將樣品切成高25 mm的圓柱體,使用物性測定儀,P/5S球行探頭,設置測前速率1.00 mm/s、測中速率1.10 mm/s、測后速率10.00 mm/s,位移15 mm,觸發力10 g。測試結果選擇凝膠曲線上第1個峰所在位置的破斷強度,對應的距離為破斷距離,其中破斷強度反映了魚糜凝膠的硬度,破斷距離反映了魚糜凝膠的彈性。二者乘積即為凝膠強度(g·mm)。每個處理組包含10 個平行試樣,結果取平均值。

1.3.4.2 TPA指標的測定

將樣品切成15 mm×15 mm×15 mm的立方體,使用物性測定儀,P/35探頭,設置測試全過程速率為1 mm/s,應變50%,觸發力5 g,測試結果由軟件讀數自動得出。每個處理組包含10 個平行試樣,結果取平均值。

1.3.4.3 持水力測定

將樣品切成厚約3 mm的薄片,稱取樣品質量,記為m1;用濾紙包住樣品放入10 mL離心管中,在15 ℃、2 000×g離心10 min,離心結束后立即取下濾紙,測定離心后樣品的質量,記為m2,每個樣品平行測定3 次。持水力按式(1)計算:

1.3.4.4 白度值測定

樣品置于室溫下平衡溫度2 h后用攪拌機攪碎30 s,采用色度儀測定樣品的L*(透明度),a*(+a*表示樣品偏紅,-a*表示樣品偏綠)和b*(+b*表示樣品偏黃,-b*表示樣品偏藍)值,測定前用標準白板對色差儀進行校正。每個處理組包含3 個平行試樣,結果取3 個試樣的平均值。白度值按式(2)計算:

1.3.4.5 蛋白共價交聯程度測定

采用OPA法測定魚糜和凝膠的自由氨基相對含量,表征魚糜凝膠蛋白的交聯程度。參照Jia Dan[14]和Ma Yaolan[15]等的方法,略作修改。OPA試劑的配制:25 mL 0.1 mol/L硼砂,2.5 mL 20% SDS,40 mg OPA(用1 mL甲醇溶解),100 μL β-巰基乙醇,用蒸餾水定容至50 mL,此試劑需現用現配。稱取2 g樣品加入18 mL硼酸緩沖液(0.070 mol/L SDS,0.002 mol/L硼砂,pH 8.9),均質,75 ℃搖床水浴振蕩15 min,以防止蛋白水解;振蕩結束后于60 ℃水浴2 h,10 000×g離心20 min,取上清液。上清液用1% SDS稀釋10 倍,取200 μL稀釋液加入4 mL OPA試劑,混勻后于室溫下反應2 min,在波長340 nm處測定吸光度,以1% SDS為空白。標準曲線采用L-亮氨酸制作。每個處理組包含4 個平行試樣,結果取4 個試樣的平均值。交聯程度按下式計算:

式中:a為每組革胡子鯰魚魚糜中自由氨基質量濃度/(μg/mL);a’為每組革胡子鯰魚魚糜凝膠中自由氨基質量濃度/(μg/mL)。

1.3.4.6 LF-NMR弛豫時間T2的測定

參照Pan Teng等[16]的方法使用核磁共振分析儀測定,稍作修改。先放入樣品,進行單次采樣,再將樣品放入直徑15 mm核磁管底部,放入分析儀中。采用CPMG序列進行測量。測試參數為:質子共振頻率為22 MHz,90°脈寬為15.00 μs,重復采樣等待時間為4 000 ms,回波時間為0.3 ms,回波個數為2 000,采樣頻率200 Hz,累計采樣,檢測結束后使用儀器自帶Multi Exp InvAnalysis軟件進行反演便可得到樣品的T2弛豫信息和T2橫向弛豫時間波譜圖。每個樣品重復測定3 次,結果取平均值。

1.3.4.7 動態流變學特性的測定

參照Xue Siwen等[17]的方法使用流變儀測定,稍作修改。采用40 mm平板測試,將待測樣品均勻涂布于測試平臺。測試參數:采用溫度掃描模式,振蕩頻率0.1 Hz,應變1.0%,平行板的間距1 mm,升溫掃描范圍20～90 ℃,升溫速率2.0 ℃/min,測定升溫過程中儲能模量(G’)的變化。每個樣品做3 個平行樣,結果取平均值。

1.3.4.8 微觀結構的測定

先將包埋劑滴一滴置于臺式掃描電鏡樣品臺上,再將樣品放在樣品臺,調節樣品臺至低于樣品杯2 mm,設置冷臺溫度為-15 ℃,待溫度降低即可測定。測定參數:加速電壓:高分辨(10 kV);束流強度:能譜點掃;探頭模式:背散射,實時觀察參數684 high,照片存儲參數1 024 high。

1.4 數據處理

運用Microsoft Excel 2003軟件整理實驗數據及分析標準偏差,使用Statistic 8.1軟件進行顯著性分析,使用SigmaPlot 10.0軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 Ca2+含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠特性的影響

圖1 Ca2＋含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠破斷力（A）、破斷距離（B）和凝膠強度（C）的影響Fig. 1 Effect of Ca2+ concentration on breaking force (A), breaking distance (B) and gel strength (C) of surimi gel

由圖1可以看出,Ca2+含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠破斷力、破斷距離和凝膠強度呈現一致的變化規律,隨著Ca2+含量的增加,3 個指標均呈現先升高后降低的變化趨勢,這與劉海梅等[7]的研究結果一致。TC0組較CK組魚糜凝膠的破斷力、破斷距離和凝膠強度分別增強了54.44%、16.45%、79.11%,說明TGase能催化肌球蛋白重鏈上賴氨酸的ε-氨基與谷氨酸的γ-羥酰胺基形成共價鍵,促進蛋白質分子間或分子內的共價交聯[18],使凝膠結構更緊密,提高其彈性和茹聚性,達到提高革胡子鯰魚魚糜凝膠特性的目的。TC20是在TC0的基礎上添加20 mmol/kg CaCl2,其破斷力和破斷距離分別為393.98 g和8.28 mm,凝膠強度達到6 組中的最高值(3 261.97 g·mm),而繼續增加CaCl2的含量,革胡子鯰魚魚糜凝膠的破斷力、破斷距離和凝膠強度反而逐漸下降(P＜0.05),TC80組凝膠強度與CK組差異不顯著(P＞0.05)。出現這一現象的原因可能是較低的Ca2+含量(20 mmol/kg)對革胡子鯰魚魚糜凝膠中的TGase起到了激活作用,而在40 ℃凝膠化過程中TGase又催化了魚肉中肌球蛋白與肌動蛋白之間發生共價交聯作用[19],且低含量Ca2+具有“鹽溶”效應,促進了蛋白質三維結構的伸展,暴露隱蔽在蛋白質內部的功能性基團,使分子間相互作用力增強[20]。而高含量Ca2+則會促進TGase與魚糜凝膠中的蛋白形成過量的交聯結構。

2.2 Ca2+含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠TPA參數的影響

表1 Ca2＋含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠TPA參數的影響Table 1 Effect of Ca2+ concentration on TPA parameters of surimi gel

由表1可以看出,TC0組較CK組的硬度、茹聚性、膠著度、咀嚼度和回復性均顯著提高(P＜0.05),這是因為TC0組添加了TGase所起到的蛋白交聯作用,與凝膠破斷力、破斷距離和凝膠強度結果一致(圖1)。在TC0～TC60組之間,TGase存在條件下,隨著Ca2+含量的增加,革胡子鯰魚魚糜凝膠的硬度、膠著度、咀嚼度4 個參數升高趨勢不顯著(P＞0.05),而茹聚性和回復性均呈先上升后下降的趨勢(P＜0.05)。其中,TC20組的硬度(2 232.75 g)、彈性(0.92)、茹聚性(0.81)、膠著度(1 796.94)、咀嚼度(1 664.77 g)和回復性(0.47)與未經超高壓處理的帶魚魚糜凝膠的TPA數值[21]在大致相同范圍內。而當Ca2+含量增加到80 mmol/kg時,TPA各參數均顯著降低(P＜0.05)。

結合以上凝膠特性和TPA參數變化結果說明,未經過漂洗處理的革胡子鯰魚魚糜,同時添加0.4% TGase和20 mmol/kg CaCl2,可以提高革胡子鯰魚魚糜的凝膠特性,適合作為魚糜制品的原料,這可能與革胡子鯰魚魚糜本身肌肉蛋白的結構與功能特性有關。

2.3 Ca2+含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠持水性的影響

圖2 Ca2＋含量對革胡子鯰魚魚糜持水力的影響Fig. 2 Effect of Ca2+ concentration on water-holding capacity of surimi gel

凝膠持水性與凝膠的結構有關,形成的凝膠越致密、均勻,則其失水率越低,持水性就越好[22]。由圖2可以看出,革胡子鯰魚魚糜凝膠的持水力呈先上升后降低的趨勢,但TC80組的持水力(74.86%)仍高于CK組(73.43%)(P＜0.05),由此可說明添加TGase和CaCl2能有效增強革胡子鯰魚的持水力,但隨著Ca2+含量的增加,Ca2+和Cl-的“鹽析”作用增強,蛋白聚集速率過快,使凝膠網絡結構呈現出較大且不均勻孔洞,進而降低其持水性[23]。實驗發現,革胡子鯰魚魚糜凝膠持水力最高的TC20組(76.32%)仍明顯低于鳶烏賊魚糜凝膠持水性(失水率14.71%～21.54%)[24]。究其原因,一是革胡子鯰魚魚糜未經過漂洗工藝,鳶烏賊魚糜則經過漂洗工藝,而漂洗時水分子經離子化后會和蛋白質分子之間發生相互作用[25];二是由于添加的CaCl2中的Ca2+和Cl-能夠結合革胡子鯰魚魚糜蛋白質表面帶相反電荷的基團,影響了魚糜凝膠的水分分布[13]。從持水性結果看,添加0.4% TGase和20 mmol/kg CaCl2的革胡子鯰魚魚糜凝膠持水性相對較高。

2.4 Ca2+含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠白度的影響

圖3 Ca2＋含量對革胡子鯰魚魚糜白度的影響Fig. 3 Effect of Ca2+ concentration on whiteness of surimi gel

由圖3可以看出,在添加TGase和Ca2+后,革胡子鯰魚魚糜凝膠的白度呈先下降再逐漸上升的趨勢。其中TC0組比CK組降低了0.98(P＜0.05),這也許是受TGase本身顏色偏黃的影響,Rawdkuen等[26]研究發現添加物本身的顏色和添加量會影響到魚糜的色澤,會使其黃度值增加,白度值降低。繼續增加Ca2+含量,革胡子鯰魚魚糜凝膠的白度又呈現上升的趨勢,其中TC80組白度值最高,為71.55,但仍低于同為淡水魚的白鰱魚糜凝膠(79.11～83.80)[13]和竹莢魚魚糜蛋白凝膠(82.32)[27]的白度值。其原因有兩點,一是革胡子鯰魚魚糜屬于紅肉魚,經過測定其紅度值較高(1.20～1.90);二是本實驗是將革胡子鯰魚去皮、取肉塊后,不經過漂洗工藝直接制成冷凍革胡子鯰魚魚糜,而漂洗可以去除魚肉中的脂肪和色素,從而提高魚糜制品的白度。

本實驗革胡子鯰魚魚糜凝膠的白度盡管低于經過漂洗的冷凍魚糜制品,但肉眼觀察在可接受范圍內,符合SC/T 3701—2003《凍魚糜制品》中較好的要求。在實際應用中也可以考慮將革胡子鯰魚魚糜作為包餡魚糜制品的內包餡原料,因為內包餡對于顏色不作為重要的品質指標考察,更為重要的價值在于不經過漂洗,在減少可溶性肌漿蛋白和營養物質流失的同時,降低了魚糜加工成本,降低環保壓力,這對于實際生產具有重要的意義。

2.5 Ca2+含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠共價交聯程度的影響

圖4 Ca2＋含量對革胡子鯰魚糜蛋白共價交聯程度的影響Fig. 4 Effect of Ca2+ concentration on degree of protein covalent crosslinking in surimi

由圖4可以看出,CK組的魚糜凝膠蛋白交聯程度較低僅為4.00%,而TC0組和TC20組的蛋白交聯程度較CK組迅速升高,分別為22.38%和19.76%,這說明添加TGase或CaCl2能有效提高革胡子鯰魚魚糜凝膠的共價交聯程度。適當的Ca2+含量有利于蛋白結構展開,暴露TGase的催化底物(谷氨酸和賴氨酸殘基),并與之發生共價交聯,形成分子質量更大的肽鏈,使之不易被β-巰基乙醇解離,從而提高蛋白共價交聯程度[28]。但隨著Ca2+含量的升高,TC60組和TC80組的蛋白共價交聯程度又低于CK組(P＜0.05),分別降至1.31%和1.27%,這主要是因為革胡子鯰魚魚糜中添加了過高含量的Ca2+,使凝膠中的蛋白質聚集速度過快[11],導致TGase的催化底物沒有充分接觸形成共價交聯鍵。Kishi等[29]報道完全激活白鰱中的TGase所需的Ca2+含量為5 mmol/kg,而王金余等[30]通過研究結果表明當CaCl2的含量添加量大于18 mmol/kg后,其對白鰱魚糜肌球蛋白重鏈的交聯程度則無顯著變化。實驗發現,革胡子鯰魚魚糜凝膠蛋白交聯的峰值點(22.38%)低于白鰱魚糜凝膠的交聯程度峰值點(33.32%)[13],這可能是因為白鰱魚糜經過漂洗工藝,而革胡子鯰魚魚糜未經漂洗,沒有除去魚肉中的水溶性蛋白,使其肌球蛋白、肌動蛋白等起共價交聯作用的蛋白含量較白鰱魚糜低的緣故。

2.6 Ca2+含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠橫向弛豫時間T22的影響

LF-NMR技術依據樣品中水分子的橫向弛豫時間T2不同,對樣品中不同狀態的水分進行檢測,T2越短表明水與底物結合越緊密,T2越長表明水分越自由,因此T2可以表征水分的自由度[31]。從圖5可以看出,革胡子鯰魚魚糜凝膠存在4 個T2區間,分別為T21-1(0.1～1 ms)、T21-2(1～10 ms)、T22(20～300 ms)、T23(300～3 000 ms),其中由T22代表被凝膠微觀結構束縛的不易流動水[32]占革胡子鯰魚魚糜凝膠總水分的比例最大,是魚糜凝膠中最主要的水分,這與李睿智等[33]對白鰱魚凝膠中水分分布的研究結果一致。

圖5 Ca2＋含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠橫向弛豫時間T2波譜圖Fig. 5 Transverse relaxation time (T2) spectrum of surimi gel at different Ca2+ concentrations

表2 Ca2＋含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠橫向弛豫時間T22的影響Table 2 Effect of Ca2+ concentration on T22 of surimi gel

由表2可以得出,TC20組(150.39 ms)的T22值較CK組顯著降低(P＜0.05),說明TC20組的魚糜凝膠中水分與底物的結合度更為緊密,水分的自由度降低,與前期指標測定得出的較低含量Ca2+(20 mmol/kg)能有效增強革胡子鯰魚魚糜凝膠強度、持水力結果一致;而TC40、TC60和TC80組的T22較TC20組均顯著上升(P＜0.05),這說明較高含量的Ca2+,反而使魚糜凝膠中的水與底物結合不夠緊密,增大水分的自由度。這與凝膠強度、持水力、蛋白共價交聯等指標的變化結果一致,均表示添加過量的Ca2+會降低革胡子鯰魚的凝膠特性。

2.7 Ca2+含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠流變學特性的影響

圖6 Ca2＋含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠流變學特性的影響Fig. 6 Effect of Ca2+ concentration on rheological properties of surimi gel

G’反映的是蛋白凝膠網絡結構的形成情況,表明樣品的彈性特征,也稱彈性模量[34]。結合各項指標的分析結果,CK組、TC0組和TC20組三者之間變化較為明顯,所以以三者凝膠形成之前的魚糜肉餡為分析對象,進行動態流變學特性分析。由圖6可知,3 組在20～90 ℃加熱過程中,G’均呈現增加的趨勢,但增幅程度不同。從動態流變學曲線可以看出,革胡子鯰魚魚糜凝膠形成過程大致可分為3 個階段:在40～50 ℃之間,3 組革胡子鯰魚魚糜的G’均呈小幅度增加,其中TC0組和TC20組的G’高于CK組,這主要是由于肌球蛋白輕鏈發生解離,而TGase和Ca2+能促進蛋白之間的交聯,從而使G’增加[35];在50～60 ℃之間,3 組革胡子鯰魚魚糜的G’均出現小范圍的下降,這說明這一溫度是魚糜凝膠的劣變溫度,因此在熱凝膠的形成過程中應盡可能快速通過這一溫度范圍。相比較而言,TC0組和TC20組的G’在50～60 ℃范圍的下降程度較弱;在60～90 ℃之間,隨著溫度的上升G’大幅增加,增幅速度依次為TC20＞TC0＞CK,其原因可能是魚糜中蛋白質除了以二硫鍵和疏水相互作用等形成穩定的網絡結構[35]外,TGase催化肌球蛋白重鏈形成ε-(γ-谷氨酰)賴氨酸鍵在魚糜凝膠網絡形成過程中起主導作用,適當的Ca2+又可起到激活TGase的作用,從而促使更加穩定的網絡結構的形成。這一研究結果與凝膠強度、持水力和共價交聯程度等指標的分析結果一致。

2.8 Ca2+含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠微觀結構的影響

圖7 Ca2＋含量對革胡子鯰魚魚糜凝膠微觀結構的影響Fig. 7 Effect of Ca2+ concentration on microstructure of surimi gel

由圖7可看出,革胡子鯰魚魚糜凝膠在放大1 000 倍后,CK組所形成的凝膠網絡結構比較松散,空洞較多;而添加了TGase和CaCl2后,魚糜凝膠網絡結構逐漸緊密。TC20組的革胡子鯰魚魚糜凝膠網絡結構較CK組和TC0組更為緊密、均勻,空洞較少。這進一步從微觀結構上說明添加TGase和20 mmol/kg CaCl2有利于革胡子鯰魚魚糜凝膠網絡結構的形成,能有效增強革胡子鯰魚魚糜凝膠特性。

3 結 論

本實驗以革胡子鯰魚為原料,取肉塊后不經過漂洗工藝直接制成革胡子鯰魚魚糜,采用TPA、凝膠強度、共價交聯、動態流變學特性、掃描電鏡等分析方法,研究TGase和不同含量Ca2+聯合作用對未經漂洗的革胡子鯰魚魚糜凝膠特性的影響。研究結果表明,添加0.4% TGase能有效增強革胡子鯰魚魚糜凝膠特性,在此基礎上再添加不同含量的Ca2+(20～80 mmol/kg)則對魚糜凝膠特性影響很大。在較低的Ca2+含量(20 mmol/kg,TC20組)下,Ca2+能起到激活TGase的作用,增強革胡子鯰魚魚糜凝膠的凝膠強度(3 261.97 g·mm)、彈性(0.92)、茹聚性(0.81)、回復性(0.47)、持水力(76.32%),并且弛豫時間T22縮短,G’顯著高于CK組和TC0組,微觀結構較緊密、均勻,空洞較少;而過高的Ca2+含量(40～80 mmol/kg),則會促進TGase與魚糜凝膠中的蛋白形成過量的交聯結構,使其凝膠強度、彈性下降,硬度增加,弛豫時間T22延長,持水力和蛋白共價交聯程度降低。因此,對于未漂洗的革胡子鯰魚魚糜,添加0.4% TGase和20 mmol/kg CaCl2可顯著提高革胡子鯰魚魚糜的凝膠特性,并對指導實際生產具有重要的意義。