陳海華，薛長(zhǎng)湖

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266109；2.中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266003)

魚(yú)糜制品加工過(guò)程中在50～60℃的溫度帶內(nèi)常因肌原纖維蛋白的降解而引起凝膠形成能力下降，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為凝膠劣化[1]。凝膠劣化的產(chǎn)生不僅影響?hù)~(yú)糜制品的彈性，更影響其商品價(jià)值。凝膠劣化現(xiàn)象是由于熱激活蛋白酶作用于肌球蛋白重鏈而引起的[2-3]。引起凝膠劣化的兩種主要的蛋白酶是絲氨酸蛋白酶和熱穩(wěn)定的堿性蛋白酶[4]。通過(guò)添加蛋白酶抑制劑或其他的添加劑，可降低魚(yú)糜制品中組織蛋白酶的活性。非肌肉蛋白如大豆分離蛋白、雞蛋清蛋白、乳清蛋白、豬血漿蛋白、牛血漿蛋白等，能抑制內(nèi)源性熱激活蛋白酶，從而改善各種魚(yú)糜制品的質(zhì)構(gòu)特性[5-16]。大量研究表明非肌肉蛋白對(duì)長(zhǎng)蛇鯔魚(yú)糜、大眼海鱸魚(yú)魚(yú)糜、arro wtoo th flounder、太平洋無(wú)須鱈魚(yú)糜、阿拉斯加狹鱈魚(yú)糜等都有改善作用。非肌肉蛋白對(duì)不同級(jí)別魚(yú)糜的凝膠特性可能影響不同。在高質(zhì)量魚(yú)糜中加入非肌肉蛋白質(zhì)會(huì)降低其凝膠特性，而在低質(zhì)量的魚(yú)糜中加入這些蛋白質(zhì)卻能顯著改善其凝膠特性[17-19]。但是大豆分離蛋白(soybean protein isolation，SPI)、谷朊粉(gluten powder，GP)和花生濃縮蛋白(peanut protein concentration，PPC)對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠化和凝膠劣化的影響研究較少。本研究主要探討SPI、GP和PPC對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠特性的影響，以期為非肌肉蛋白在竹莢魚(yú)魚(yú)糜制品生產(chǎn)中應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

竹莢魚(yú)(0.5kg，－30℃凍藏3個(gè)月) 浙江舟山市。

大豆分離蛋白(蛋白質(zhì)含量≥90%，白度為76)、谷朊粉(蛋白質(zhì)含量≥85%，白度為76) 青島天新食品添加劑有限公司；花生濃縮蛋白(蛋白質(zhì)含量≥72%，白度為73) 青島長(zhǎng)壽食品有限公司；三羥基氨基甲烷(Tris) 天津大茂試劑公司；三氯乙酸(TCA) 天津化學(xué)試劑廠；十二烷基硫酸鈉(SDS)、尿素 中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司；β-巰基乙醇 上?；瘜W(xué)試劑總廠；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)Food Technology公司；WSC-S型色差計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；UMC5型真空斬拌機(jī) 德國(guó)Stephan公司；KYKY-2800B掃描電子顯微鏡 中國(guó)科學(xué)院科學(xué)儀器廠；電熱恒溫水浴鍋金壇市榮華儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 竹莢魚(yú)冷凍魚(yú)糜的制備

取冷凍竹莢魚(yú)于4℃解凍，然后用冰水洗凈后去頭、去皮、去內(nèi)臟、采肉，分別用3倍體積的冰水漂洗3次(每次10min)后脫水，精濾后加入抗凍劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的山梨醇和質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的蔗糖)，每袋500g分裝，并于－20℃貯藏，備用，此為竹莢魚(yú)冷凍魚(yú)糜(水分含量為78%)。

1.3.2 竹莢魚(yú)魚(yú)糜蛋白凝膠的制備

將凍藏的冷凍竹莢魚(yú)魚(yú)糜500g，半解凍后用真空斬拌機(jī)在10℃以下空擂5min，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%的食鹽繼續(xù)鹽擂15min，然后加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0～10%)的非肌肉蛋白進(jìn)一步擂潰5min；將魚(yú)糜充填至直徑為30mm的尼龍腸衣中，先在30℃條件下分別凝膠化0、1、3、5、7、9h，再在90℃加熱20min；加熱后立即置于冰水中冷卻，再將其置于4℃靜置過(guò)夜，待測(cè)。注意在魚(yú)腸加熱前應(yīng)嚴(yán)格控制魚(yú)糜的溫度在10℃以下。

1.3.3 破斷強(qiáng)度測(cè)定

將制備好的魚(yú)腸從4℃取出，室溫放置，使魚(yú)腸溫度平衡至室溫，然后將其切成25mm長(zhǎng)的片段，破斷強(qiáng)度和凹陷度直接采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定。采用直徑為5mm的球形探頭，以60mm/s的速度穿刺樣品至20mm，穿刺曲線上的第一個(gè)峰即為破斷強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)的距離為凹陷度。其中破斷強(qiáng)度反映了魚(yú)糜凝膠的硬度，凹陷度反映了魚(yú)糜凝膠的彈性。二者的乘積即為凝膠強(qiáng)度[7]，其計(jì)算如式(1)。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次，結(jié)果取其平均值。

式中：GS為凝膠強(qiáng)度/(g·mm)；BF為破斷強(qiáng)度/g；D為凹陷度/mm。

1.3.4 白度測(cè)定

將樣品切成厚3mm的薄片，室溫條件下用色差計(jì)測(cè)定樣品的色澤，儀器采用標(biāo)準(zhǔn)白板校正，記錄L*、a*、b*表示顏色的坐標(biāo)，L*表示樣品的亮度，a*表示樣品偏紅，－a*表示樣品偏綠；b*表示樣品偏黃，－b*表示樣品偏藍(lán)。白度(W)計(jì)算如式(2)[8]。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次，結(jié)果取其平均值。

1.3.5 持水性能測(cè)定

將樣品切成厚3mm的薄片并稱(chēng)其質(zhì)量(m1)，下面放3張濾紙，上面放兩張濾紙，用5kg的重物壓制并保持2min，去掉濾紙，再將樣品稱(chēng)其質(zhì)量(m2)，失水率如式(3)計(jì)算。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次，結(jié)果取其平均值。

1.3.6 掃描電鏡觀察

將魚(yú)糜凝膠樣品切成小塊，用體積分?jǐn)?shù)為3%戊二醛溶液4℃條件下固定24h，再用0.1mol/L磷酸鹽緩沖液(pH7.2)漂洗數(shù)次。然后用體積分?jǐn)?shù)為1%的鋨酸溶液固定2h，再用0.1mol/L磷酸鹽緩沖液(pH7.2)漂洗數(shù)次。依次用體積分?jǐn)?shù)為30%、50%、70%、90%和100%乙醇梯度脫水，最后用醋酸異戊酯脫乙醇，用臨界點(diǎn)干燥儀干燥，再用離子濺射儀噴金后，用掃描電鏡觀察。

1.3.7 非肌肉蛋白對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜蛋白降解的抑制率

按照Visessanguan等[3]的方法檢測(cè)非肌肉蛋白對(duì)魚(yú)糜蛋白降解的抑制能力。取3g冷凍魚(yú)糜，4℃放置2～3h后加入非肌肉蛋白至不同添加量。將魚(yú)糜與非肌肉蛋白的混合物在50℃溫浴1h，以促進(jìn)凝膠劣化的進(jìn)行，然后加入27mL 5g/100mL的冷TCA溶液，11000r/min均質(zhì)處理2min?；旌衔镌?℃靜置15min后，將均質(zhì)液在8000×g離心5min。采用Lowry法檢測(cè)上清液中TCA-溶解肽的含量。根據(jù)式(4)計(jì)算非肌肉蛋白對(duì)魚(yú)糜蛋白降解的抑制率。

式中：Tc為對(duì)照魚(yú)糜(不添加非肌肉蛋白)在50℃溫浴后TCA-溶解肽含量；TI為樣品魚(yú)糜(添加非肌肉蛋白)在50℃溫浴后TCA-溶解肽含量。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 8.0軟件進(jìn)行分析，利用Duncan多重比較對(duì)數(shù)據(jù)之間的顯著性進(jìn)行對(duì)比。

2 結(jié)果與分析

2.1 非肌肉蛋白對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜蛋白降解抑制率的影響

圖1 添加不同非肌肉蛋白對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜蛋白降解抑制率的影響Fig.1 Inhibition effects of separately added non-muscle proteins against protein degradation in horse-mackerel surimi at 50 ℃

由圖1可以看出，SPI添加量超過(guò)1g/100g魚(yú)糜時(shí)，對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜蛋白的降解有一定的抑制作用；隨著SPI添加量的增加，SPI對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜蛋白的降解抑制作用逐漸增大；添加量為10g/100g時(shí)，其抑制率為23%。隨著GP、PPC添加量的增加，GP、PPC對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜蛋白的降解抑制作用均分別在1g/100g時(shí)達(dá)到最大值，而后變化較?。籊P、PPC添加量為10g/100g時(shí)，其抑制率均低于10%。

2.2 非肌肉蛋白對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響

圖2 非肌肉蛋白添加量對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.2 Effects of separately added non-muscle proteins on textural properties of horse-mackerel surimi gel

從圖2可以看出，添加GP和SPI能提高竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的破斷強(qiáng)度、凹陷度和凝膠強(qiáng)度。從破斷強(qiáng)度看，隨著GP添加量的增加，竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的破斷強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)；當(dāng)添加量為10g/100g時(shí)，凝膠的破斷強(qiáng)度為562g，比對(duì)照(未添加非肌肉蛋白的樣品)增加了21%。隨著SPI添加量的增加，凝膠的破斷強(qiáng)度逐漸增加，添加量為5g/100g時(shí)達(dá)到最大值573g，比對(duì)照增加了23%；再繼續(xù)添加SPI破斷強(qiáng)度反而降低。從凹陷度看，隨著SPI和GP添加量的增加，凝膠的凹陷度逐漸增大，分別在添加量為5g/100g和10g/100g達(dá)到最大值8.23mm和8.83mmm，比對(duì)照樣品增加了17%和22%；再繼續(xù)添加SPI，反而導(dǎo)致凹陷度降低。從凝膠強(qiáng)度來(lái)看，隨著SPI和GP添加量的增加，凝膠強(qiáng)度逐漸增大，分別在添加量為5g/100g和10g/100g達(dá)到最大值4716g·mm和4962g·mm，比對(duì)照樣品增加了39%和47%；再繼續(xù)添加SPI或GP，反而導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度降低。上述結(jié)果表明，添加SPI和GP可顯著改善竹莢魚(yú)魚(yú)糜的凝膠特性。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果與國(guó)外學(xué)者對(duì)某些海水魚(yú)糜的研究結(jié)果[9,17-18,20]相似。

從圖2還可以看出，添加PPC降低了竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的破斷強(qiáng)度、凹陷度和凝膠強(qiáng)度，并且隨著添加量的增加，凝膠特性降低的越顯著。這可能是由于PPC本身的凝膠特性較差，添加到魚(yú)糜中干擾了魚(yú)糜蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而導(dǎo)致其凝膠特性變差。

圖3 凝膠化時(shí)間對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠破斷強(qiáng)度、凹陷度和凝膠強(qiáng)度的影響Fig.3 Effects of setting time on breaking force, deformation and gel strength of horse-mackerel surimi gel

從圖3可以看出，與對(duì)照樣品(未添加非肌肉蛋白的樣品)相比，添加SPI和GP延長(zhǎng)了竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的破斷強(qiáng)度、凹陷度、凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大值所需的時(shí)間。添加量為1g/100g時(shí)，達(dá)到最大破斷強(qiáng)度所需的時(shí)間分別為7h和7h；達(dá)到最大凹陷度所需的時(shí)間分別為5h和5h；達(dá)到最大凝膠強(qiáng)度所需的時(shí)間分別為5h和7h。繼續(xù)延長(zhǎng)凝膠化時(shí)間，則會(huì)導(dǎo)致破斷強(qiáng)度、凹陷度、凝膠強(qiáng)度顯著降低。從圖3還可以看出，隨著凝膠化時(shí)間的延長(zhǎng)，添加PPC樣品的破斷強(qiáng)度、凹陷度、凝膠強(qiáng)度基本保持不變。

2.3 非肌肉蛋白對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠白度的影響

表1 非肌肉蛋白添加量對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠白度的影響Table1 Effects of separately added non-muscle proteins on whiteness of horse-mackerel surimi gel

從表1可以看出，在竹莢魚(yú)魚(yú)糜中加入SPI、GP和PPC等非肌肉蛋白對(duì)其凝膠的顏色會(huì)產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致最終制品的白度下降，且添加量越大，白度下降越多。這表明添加上述3種非肌肉蛋白對(duì)魚(yú)糜凝膠的白度會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。這可能是由于這3種非肌肉蛋白本身的白度均低于竹莢魚(yú)魚(yú)糜的白度所致。從表1還可以看出，當(dāng)添加量相同時(shí)，不同種類(lèi)的非肌肉蛋白對(duì)魚(yú)糜凝膠白度沒(méi)有顯著影響。由于白度是魚(yú)糜制品的重要質(zhì)量指標(biāo)之一，因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，上述3種非肌肉蛋白的添加量均不應(yīng)太高。

2.4 非肌肉蛋白對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠失水率的影響

圖4 非肌肉蛋白添加量對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠失水率的影響Fig.4 Effects of separately added non-muscle proteins on water-loss rate of horse-mackerel surimi gel

從圖4可以看出，添加SPI和GP均可降低竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的失水率，且添加量越大，失水率相應(yīng)越低，這表明上述兩種非肌肉蛋白可提高竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的持水性，竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠失水率的變化與其凝膠特性的變化基本是一致的。當(dāng)添加量相同時(shí)，添加GP的凝膠失水率最低，其次是添加SPI的凝膠。由圖4還可以看出，添加PPC的凝膠失水率與對(duì)照(未添加非肌肉蛋白的樣品)相比無(wú)顯著差異。

2.5 非肌肉蛋白對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖5 非肌肉蛋白對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 Effects of non-muscle protein on microstructure of horsemackerel surimi gel

從圖5可以看出，添加非肌肉蛋白對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響。與對(duì)照相比(圖5a)，添加SPI和GP的魚(yú)糜凝膠(圖5b、5c)在結(jié)構(gòu)上較對(duì)照要致密、均勻，這從微觀結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步說(shuō)明了添加上述兩種非肌肉蛋白可改善竹莢魚(yú)魚(yú)糜的凝膠質(zhì)構(gòu)，從而使其具有較高的破斷強(qiáng)度、凹陷度和凝膠強(qiáng)度，并有利于水分的保持。添加PPC的魚(yú)糜凝膠(圖5d)在結(jié)構(gòu)上較對(duì)照樣品要粗糙，凝膠表面有較多的大小不一的孔洞，這從微觀結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步說(shuō)明了PPC對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的質(zhì)構(gòu)無(wú)改善作用，并導(dǎo)致其破斷強(qiáng)度、凹陷度和凝膠強(qiáng)度下降，水分不易保持等。

綜上所述，添加SPI和GP延長(zhǎng)了竹莢魚(yú)魚(yú)糜達(dá)到最佳程度凝膠化的時(shí)間，這主要是因?yàn)镾PI和GP在竹莢魚(yú)魚(yú)糜中是一種外源添加物，因此阻礙了竹莢魚(yú)魚(yú)糜的凝膠進(jìn)程，SPI和GP對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠特性的改善主要源于其本身能夠形成凝膠的性質(zhì)。添加PPC對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠化進(jìn)程沒(méi)有改善。

3 結(jié) 論

SPI對(duì)竹莢魚(yú)魚(yú)糜蛋白的降解有抑制作用。添加GP和PPC對(duì)抑制竹莢魚(yú)魚(yú)糜蛋白降解的影響較小。添加GP和SPI能提高竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的破斷強(qiáng)度、凹陷度和凝膠強(qiáng)度，GP和SPI的添加量分別為10g/100g和5g/100g時(shí)，竹莢魚(yú)魚(yú)糜的凝膠特性達(dá)到最大值。添加PPC則降低了竹莢魚(yú)魚(yú)糜凝膠的破斷強(qiáng)度、凹陷度和凝膠強(qiáng)度。

[1] MORRISSEY M T, WU J W, LIN D D, et al.Effect of food grade protease inhibitor on autolysis and gel strength of surimi[J].Journal of Food Science, 1993, 58: 1050-1054.

[2] JIANG S T.Enzymes and their effects on seafood texture[M]//HAARD N F, SIMPSON B K.Seafood enzyme: Utilization and influence on postharvest seafood quality.New York: Marcel Dekker, 2000: 411-450.

[3] VISESSANGUAN W, AN H.Effects of proteolysis and mechanism of gel weakening in heat-induced gelation of fish myosin[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2000, 48(4): 1024-1032.

[4] AN H, PETERS M Y, SEYMOURS T A.Roles of endogenous enzymes in surimi gelation[J].Trends in Food Science and Technology,1996, 7(10): 321-327.

[5] AKAZAWA H, MIYAUCHI Y, SAKURADA K, et al.Evaluation of protease inhibitors in Pacific whiting surimi[J].Journal of Aquatic Food Product Technology, 1994, 2(3): 79-95.

[6] BENJAKUL S, VISESSANGUAN W.Pig plasma protein: potential use as proteinase inhibitor for surimi manufacture; inhibitory activity and the active components[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2000, 80(9): 1351-1356.

[7] BENJAKUL S, VISESSANGUAN W, SRIVILA C.Gel properties of bigeye snapper (Priacanthus tayenus) surimi as affected by setting and porcine plasma proteins[J].Journal of Food Quality, 2001, 24(5): 453-472.

[8] BENJAKUL S, VISESSANGUAN W, TUEKSUBAN J, et al.Effect of some protein additives on proteolysis and gel-forming ability of lizardfish(Saurida tumbil)[J].Food Hydrocolloids, 2004, 18(3): 395-401.

[9] CHANG-LEE M V, LAMPILA L E, CRAWFORD D L.Yield and composition of surimi from Pacific whiting (Merluccius productus) and the effect of various protein additives on gel strength[J].Journal of Food Science, 1990, 55(1): 83-86.

[10] KANG I S, LANIER T C.Bovine plasma protein functions in surimi gelation compared with cysteine protease inhibitors[J].Journal of Food Science, 1999, 64(5): 842-846.

[11] LEE J J, TZENG S S, WU J, et al.Inhibition of thermal degradation of mackerel surimi by pig plasma protein andL-kininogen[J].Journal of Food Science, 2000, 65(7): 1124-1129.

[12] RAWDKUEN S, BENJAKUL S.Whey protein concentrate: Autolysis inhibition and effects on the gel properties of surimi prepared from tropical fish[J].Food Chemistry, 2008, 106(3): 1077-1084.

[13] RAWDKUEN S, BENJAKUL S, VISESSANGUAN W, et al.Chicken plasma protein: Proteinase inhibitory activity and its effect on surimi gel properties[J].Food Research International, 2004, 37(2): 156-165.

[14] REPPOND K D, BABBITT J K.Protease inhibitors affect physical properties of arrowtooth flounder and walleye pollock surimi[J].Journal of Food Science, 1993, 58(1): 96-98.

[15] SEYMOUR T A, PETERS M Y, MORRISSEY M T, et al.Surimi gel enhancement by bovine plasma proteins[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1997, 45(8): 2919-2923.

[16] WASSON D H, REPPOND K D, BABBITT J K, et al.Effects of additives on proteolytic and functional properties of arrowtooth flounder surimi[J].Journal of Aquatic Food Product Technology, 1992, 1(3/4):147-165.

[17] PARK J W.Functional protein additives in surimi gels[J].Journal of Food Science, 1994, 59(3): 525-527.

[18] GOMEZ-GUILLEN M C, BORDERIAS A J, MONTERO P.Rheological properties of gels made from high- and low-quality sardine mince with added non-muscle proteins[J].Jounral of Agricultural and Food Chemistry, 1996, 44(3): 746-750.

[19] LUO Y K, PAN D D, JI B P.Gel properties of surimi from bighead carp(Aristichthys nibilis): influence of setting and soy protein isolate[J].Journal of Food Science, 2004, 69(8): E374-E378.

[20] 周愛(ài)梅.淡水魚(yú)糜抗凍性能及凝膠特性改良的研究[D].廣州: 華南理工大學(xué), 2005.