曾少葵，吳文龍，章超樺，王瑤珠，蘇偉明

金鯧魚(yú)皮明膠流變性質(zhì)

曾少葵1,2,3，吳文龍1,2,3，章超樺1,2,3，王瑤珠1，蘇偉明1,2,3

（1. 廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院/2. 廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/3. 水產(chǎn)品深加工廣東普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524088）

研究金鯧魚(yú)()魚(yú)皮明膠流變性質(zhì)。利用氨基酸分析儀測(cè)定明膠的氨基酸組成，并對(duì)66.7 g·L-1明膠凝膠的動(dòng)態(tài)粘彈性進(jìn)行分析比較。金鯧魚(yú)皮明膠氨基酸組成中每1 000總氨基酸殘基中甘氨酸為334個(gè)，亞氨基酸脯氨酸和羥脯氨酸共184個(gè)，凝膠強(qiáng)度為342 g； 66.7 g·L-1金鯧魚(yú)皮明膠溶液粘度為7.13 cp，凝膠溫度及熔膠溫度分別為20.4 ℃和28.3 ℃，乳化性及乳化穩(wěn)定性分別為8.32 m2/g、34 min。金鯧魚(yú)皮明膠凝膠強(qiáng)度優(yōu)于牛骨明膠，凝膠溫度、熔膠溫度低于牛骨明膠，更適合應(yīng)用于要求低溫貯藏的可食膜或微膠囊基料。

金鯧魚(yú)皮；明膠；氨基酸組成；流變性質(zhì)

明膠是一種不可逆的膠原蛋白水解物，已被作為一種天然的增稠劑、乳化劑、膠凍劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、分散劑及澄清劑，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品制造等領(lǐng)域。通常，明膠以陸上動(dòng)物的豬皮、牛皮或牛骨為提取原料。近年來(lái)，由于口蹄疫和瘋牛病等疾病的爆發(fā)，使哺乳動(dòng)物明膠的安全性備受人們的關(guān)注。目前，從水產(chǎn)動(dòng)物組織中提取明膠已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。Zeng等[1-2]對(duì)羅非魚(yú)皮、魚(yú)鱗明膠的理化性質(zhì)進(jìn)行了分析；鄭雅爻等[3]對(duì)鰱魚(yú)皮明膠提取方法及谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶改性對(duì)明膠結(jié)構(gòu)和膜性能的影響進(jìn)行了探討；沙小梅等[4]對(duì)草魚(yú)魚(yú)鱗明膠進(jìn)行糖基化反應(yīng)，研究糖基化魚(yú)鱗明膠消化后多肽的抗氧化活性。金鯧魚(yú)()，學(xué)名卵形鯧鲹，分布于印度洋、印度尼西亞、澳洲、日本、美洲的熱帶及溫帶的大西洋海岸及中國(guó)黃海、渤海、東海、南海。目前，廣東、福建已實(shí)現(xiàn)網(wǎng)箱養(yǎng)殖。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)金鯧魚(yú)產(chǎn)量約為10萬(wàn)t[5]，近年產(chǎn)量逐年增加，2018年，僅廣西鐵山港區(qū)深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱養(yǎng)殖示范區(qū)內(nèi)的金鯧魚(yú)產(chǎn)量就達(dá)到了4.4萬(wàn)t[6]。金鯧魚(yú)的魚(yú)皮含有豐富的膠原蛋白[7]，適合于提取明膠。因此，本研究利用酸堿二元法提取金鯧魚(yú)皮明膠，并對(duì)其流變性質(zhì)及功能性質(zhì)進(jìn)行探討，旨在為金鯧魚(yú)皮高值化利用提供一條行之有效途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮活金鯧魚(yú)購(gòu)自湛江昌大昌超級(jí)購(gòu)物廣場(chǎng)有限公司，運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室手工宰殺后，除去內(nèi)臟、取皮、清洗后冷凍至-18 ℃?zhèn)溆?；牛骨明膠(150AB8)購(gòu)買(mǎi)于羅賽洛(廣東)明膠有限公司。

1.2 儀器

TMS-pro質(zhì)構(gòu)儀為Food Technology Corperation (U·S·A)產(chǎn)品，835-50 氨基酸分析儀為日本HITACHI 公司產(chǎn)品，HAAKE MARSⅢ模塊化高級(jí)流變儀為德國(guó)賽默飛世爾科技公司產(chǎn)品，UV-756MC紫外分光光度計(jì)為日本島津公司產(chǎn)品。

1.3 方法

1.3.1 明膠提取 金鯧魚(yú)皮明膠提取參照Z(yǔ)ENG等方法[1]進(jìn)行。將洗凈后金鯧魚(yú)皮剪碎，按料液比1∶10（g·mL-1）于3.0 g·L-1NaOH溶液中浸泡160 min，每隔40 min更換1次NaOH溶液，以除去非膠原成分，然后洗滌至中性后瀝干，浸于0.7‰ HCl溶液（料液比1∶10, g·mL-1）160 min，每隔40 min換1次溶液，使黑膜基本脫凈，再洗滌至中性，按魚(yú)皮重1.5倍加入水，在50 ℃熬膠，然后用200目篩過(guò)濾得到澄清膠液，再在5 000 r/min下離心15 min，將上清液60 ℃真空濃縮至10 brix后，置于65 ℃恒溫干燥，得到成品。

明膠得率=干明膠質(zhì)量/魚(yú)皮原料質(zhì)量，（1）

蛋白質(zhì)回收率= 明膠得率×明膠粗蛋白含量/

魚(yú)皮粗蛋白質(zhì)含量。 （2）

1.3.2 基本成分測(cè)定 水分測(cè)定采用常壓干燥法[8]；粗蛋白測(cè)定采用半微量凱氏定氮法[9]；粗脂肪測(cè)定采用索氏抽提法[10]；總糖測(cè)定采用硫酸-苯酚法[11]；灰分測(cè)定采用高溫灼燒法[12]。

1.3.3 氨基酸分析 明膠經(jīng) 6 mol·L-1HCl 110 ℃水解 24 h，將水解液過(guò)濾，濾液蒸干除去HCl，然后用1 mL（pH 2.2）檸檬酸鈉緩沖液溶解，定容后過(guò)濾，用日立835-50型高速氨基酸分析儀測(cè)定氨基酸。

1.3.4 膠原蛋白含量測(cè)定 采用分光光度法測(cè)定羥脯氨酸[13]，按下式計(jì)算膠原蛋白含量。

膠原蛋白含量=羥脯氨酸含量×11.1。 （3）

1.3.5 凝膠強(qiáng)度測(cè)定 根據(jù)MUYONGA方法[14]測(cè)定凝膠強(qiáng)度并進(jìn)行校正。將明膠于60 ℃水中溶解成66.7 g·L-1溶液，于（10 ± 1）℃凝膠16～18 h后，在TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀上用直徑12.7 mm的平頭圓柱探頭以0.5 mm/s速度測(cè)定，壓入凍膠表面4 mm處所承受的最大力為（g）。凝膠強(qiáng)度按下式校正：

凝膠強(qiáng)度 =×[/(100 –-) ]2，（4）

式中、及分別為明膠的粗蛋白、水分及灰分含量。

1.3.6 透射比測(cè)定 參照GB 6783-2013[15]方法，在45 ℃下，采用分光光度計(jì)測(cè)定66.7 g·L-1明膠溶液在波長(zhǎng)620 nm下的透射比。

1.3.7 流變性質(zhì)測(cè)定 將明膠在60 ℃溶解制成66.7 g·L-1溶液，采用同心圓筒探頭，設(shè)置1.9 mm間隙、40 ℃、控制應(yīng)力3 Pa及速率100.0 s-1在HAAKE MARSⅢ模塊化高級(jí)流變儀測(cè)定4 min的粘度[16]。

將66.7 g·L-1明膠溶液冷卻至7 ℃凝膠16~18 h，根據(jù)Gudmundsson方法[17]，測(cè)定以0.75 ℃/min降溫及升溫過(guò)程明膠凝膠的動(dòng)態(tài)粘彈性變化?！錇閺椥阅Ａ浚鍨檎承阅Ａ?，損耗角正切tan″/′。從35 ℃至15 ℃降溫時(shí)，′與″相交處（即tan1）對(duì)應(yīng)的溫度為凝膠溫度，從15 ℃至35 ℃升溫時(shí)′與″相交處對(duì)應(yīng)的溫度即為熔膠溫度。

1.3.8 pH測(cè)定 將明膠于60 ℃水中溶解成10.0 g·L-1明膠溶液，用pH儀測(cè)定其pH。

1.3.9 氮溶解指數(shù)測(cè)定 明膠的氮溶解指數(shù)(Soluble nitrogen in-dex, NSI)是指明膠中水溶解性氮占總氮百分率。將明膠于60 ℃溶解成20.0 g·L-1溶液，采用福林酚法[18]測(cè)定其上清液中蛋白質(zhì)含量，按下式計(jì)算氮溶解指數(shù)。

氮溶解指數(shù)=溶液蛋白質(zhì)含量/明膠粗蛋白含量。（5）

1.3.10 乳化性和乳化穩(wěn)定性測(cè)定 參照Pearce方法[19]測(cè)定明膠乳化性（Emulsifying activity，EAI）和乳化穩(wěn)定性（Emulsion stability，ESI）。將2 mL花生油與6 mL 20.0 g·L-1明膠溶液混合，20 000 r/min均質(zhì)10 min，在混合0 min和10 min后從容器底部吸取乳液1 mL，用0.1%SDS稀釋100倍后于渦旋振蕩器混合10 s，分別測(cè)定500 nm處光密度值0、10。乳化性和乳化穩(wěn)定性按下式計(jì)算：

= (2 × 2.303 ×0× 100) / (× c × θ)， （6）

=0/(0-10）× △。 （7）

其中，,分別為乳化性（m2/g）及乳化穩(wěn)定性（min），0、10分別為0、10 min乳液光密度值，為光路（0.01 m），為蛋白濃度（g/m3），為分散相體積分?jǐn)?shù)（0.25），△為時(shí)間間隔（10 min）。

1.3.11 持水性和吸油性測(cè)定 將一定量明膠置于離心管中，加入50 mL蒸餾水或10 mL花生油，每15 min用渦旋振蕩器混合5 s， 1 h后離心（3 000 r/min，20 min），除去上清液，將離心管傾斜45度角于濾紙上繼續(xù)排水或油30 min后，稱量吸水或油后明膠和離心管的總質(zhì)量[20]。

持水性(或吸油性) =（T-0）/g， （8）

其中，T為吸水或吸油后明膠和離心管總質(zhì)量，0為離心管質(zhì)量，g為明膠質(zhì)量。

1.3.12 數(shù)據(jù)處理 采用IBM? SPSS? Statistics V19和Microsoft? Excel 2013對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，采用LSD檢驗(yàn)組間的差異，< 0.05作為差異顯著的標(biāo)志。

2 結(jié)果

2.1 魚(yú)皮基本成分

金鯧魚(yú)魚(yú)皮經(jīng)去鱗、清洗、剪碎、瀝干后測(cè)定其基本成分及膠原蛋白含量，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 基本成分及膠原蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)

注: 粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×5.51。

Note: The conversion factor for calculating the content of crude protein is 5.51.

由表1可知，金鯧魚(yú)皮中粗蛋白含量豐富，與羅非魚(yú)皮（33.14 %）、黃鰭金槍魚(yú)皮（32.66%）基本持平，高于軍曹魚(yú)皮（28.53 %）[21]。金鯧魚(yú)皮膠原蛋白含量約占其粗蛋白84%，可見(jiàn)是提取明膠的良好原料。

2.2 明膠得率及基本成分

按1.3.1方法提取金鯧魚(yú)皮明膠得率為19.43% （以濕基計(jì)）。測(cè)定所得明膠基本成分，并與牛骨明膠進(jìn)行比較，結(jié)果如表2所示。

表2 明膠基本成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

注: 粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×5.51

Note: The conversion factor for calculating the content of crude protein is 5.51.

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，明膠水分含量應(yīng)小于或等于14%，灰分含量不高于2%[15]。由表2可知，金鯧魚(yú)皮明膠這2項(xiàng)含量均較低，而粗蛋白含量為94.5 %（以干基計(jì)），比商品牛骨明膠高。此外，粗蛋白回收率高達(dá)52.24%，由此可見(jiàn)，本研究提取明膠的方法是有效的。

2.3 氨基酸組成

金鯧魚(yú)皮與牛骨明膠的氨基酸組成見(jiàn)表3。

表3 金鯧魚(yú)皮明膠和牛骨明膠氨基酸組成

注：每1 000個(gè)總氨基酸殘基中的殘基數(shù)

由表3可知，金鯧魚(yú)皮明膠氨基酸組成中甘氨酸約占總氨基酸含量的1/3，符合膠原蛋白氨基酸組成Gly-X-Y的特征。每1 000個(gè)總氨基酸殘基含184個(gè)亞氨基酸，即脯氨酸和羥脯氨酸，高于牛骨明膠及羅非魚(yú)鱗明膠（173個(gè)）[2]，略低于羅非魚(yú)皮明膠（185個(gè)）[1]。丙氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸及脯氨酸等疏水性氨基酸占總氨基酸的32.9%。據(jù)報(bào)道，明膠的亞氨基酸及疏水性氨基酸含量與其凝膠強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性等性質(zhì)有關(guān)[22]。

2.4 理化性質(zhì)

金鯧魚(yú)皮明膠及牛骨明膠的凝膠強(qiáng)度、透射比及pH測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 明膠理化性質(zhì)

注：同一列標(biāo)記相同字母即為差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

Note: Same letters in the same column indicated no significant difference.

由表4可知，金鯧魚(yú)皮明膠的凝膠強(qiáng)度優(yōu)于牛骨明膠、羅非魚(yú)皮明膠（260 g）[1]及鰱魚(yú)皮的明膠（70 g）[3]，但低于豬皮明膠（367 g）[1]。明膠的凝膠強(qiáng)度大小與其蛋白質(zhì)分子量大小、分布、氨基酸組成有關(guān)，受提取過(guò)程中酸堿處理的濃度及時(shí)間影響[23]。

另外，金鯧魚(yú)皮明膠在620 nm的透射比低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的50%[15]，工業(yè)化生產(chǎn)可以采用活性炭吸附法來(lái)改善明膠透射比[24]。

2.5 流變性

2.5.1 動(dòng)態(tài)粘彈性 測(cè)定66.7 g·L-1金鯧魚(yú)皮及牛骨明膠凝膠的動(dòng)態(tài)粘彈性，彈性模量′、粘性模量″在降溫及升溫過(guò)程的變化規(guī)律如圖１、圖２所示。

彈性模量′、粘性模量″是表征高分子濃溶液動(dòng)態(tài)粘彈性的參數(shù)。從圖1、圖2可以知道，在15 ℃時(shí)，金鯧魚(yú)皮及牛骨明膠凝膠的彈性模量′約是它們粘性模量″的100倍?！湓酱螅瑒t明膠彈性越大，tan越小，體系彈性成分占優(yōu)勢(shì)，則表現(xiàn)固體特征[25]。在升溫過(guò)程中，金鯧魚(yú)皮明膠與牛骨明膠的凝膠均表現(xiàn)熱可逆行為，這是由于明膠絲連接區(qū)交聯(lián)與離解作用所需的能量不同所致[26]。隨著溫度升高，′和″下降，但2種明膠的變化幅度有顯著差異（< 0.05），損耗角正切tan增加。金鯧魚(yú)皮明膠凝膠的′隨著溫度升高呈下降趨勢(shì)，″無(wú)顯著變化，在溫度28 ℃附近，′迅速下降，當(dāng)tan= 1時(shí)的溫度為熔膠溫度[17]。在降溫過(guò)程，金鯧魚(yú)和牛骨明膠凝膠的′、″的變化趨勢(shì)及幅度差異不顯著（﹥0.5），當(dāng)′ =″即tan= 1的溫度，為凝膠溫度。

2.5.2 凝膠溫度、熔膠溫度及粘度 流變儀測(cè)定66.7 g·L-1明膠溶液的粘度及從凝膠動(dòng)態(tài)粘彈性圖得到的凝膠溫度及熔膠溫度見(jiàn)表5。

表5 明膠流變性質(zhì)

注: 同一列標(biāo)記相同字母即為差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

Note: Same letters in the same column indicated no significant difference.

從表5可知，金鯧魚(yú)皮明膠的凝膠溫度及熔膠溫度均低于牛骨明膠，高于羅非魚(yú)皮（18 ℃，22.4 ℃）[1]及斑鱵（）皮明膠（19.5 ℃，25 ℃）[27]?？梢?jiàn)，水生動(dòng)物明膠的熱穩(wěn)定性不如陸生動(dòng)物明膠，適合用于作為冷凍食品的微膠囊化或可食膜開(kāi)發(fā)的基料。

粘度反映親水性，與明膠分子量大小、分散性及凝膠強(qiáng)度有直接關(guān)系。金鯧魚(yú)皮明膠粘度略低于牛骨明膠，但高于Mirzapour-Kouhdasht等[23]從鯉魚(yú)下腳料提取的明膠（6.77）。由此可推測(cè)，金鯧魚(yú)皮明膠成膜性略低于牛骨明膠，優(yōu)于鯉魚(yú)下腳料明膠。

2.6 明膠的溶解性

測(cè)定金鯧魚(yú)皮明膠及牛骨明膠在25 ℃及60 ℃的氮溶解指數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 明膠不同溫度下的氮溶解指數(shù)

注：同一列或行標(biāo)記相同字母即為差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

Note：Same letters in the same column or line indicated no significant difference.

由表6可知，常溫下牛骨明膠的氮溶解指數(shù)高于金鯧魚(yú)皮明膠，然而在60 ℃時(shí)金鯧魚(yú)皮明膠比牛骨明膠更容易溶解，這可能與明膠的氨基酸組成有關(guān)。從表3可知，金鯧魚(yú)皮明膠氨基酸組成中，疏水性氨基酸所占百分比高于牛骨明膠，因而在常溫下兩者的溶解性有顯著差異（< 0.05）。

2.7 明膠的功能性質(zhì)

測(cè)定金鯧魚(yú)皮明膠乳化性、穩(wěn)定性、吸水性及吸油性，并與商品牛骨明膠進(jìn)行比較，結(jié)果如表7所示。

表7 明膠功能性質(zhì)

注：同一列標(biāo)記相同字母即為差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

Note: Same letters in the same column indicated no significant difference.

表7結(jié)果表明，金鯧魚(yú)皮明膠的乳化性、乳化穩(wěn)定性以及吸油性與商品牛骨明膠沒(méi)有顯著差異（﹥0.5），但吸水性差異明顯。這可能與加工明膠的方法尤其是干燥方法有關(guān)，可通過(guò)噴涂卵磷脂或用水解明膠以薄膜包覆明膠改善其吸水性[28]。

3 結(jié)論

（1）金鯧魚(yú)皮中膠原蛋白占其粗蛋白比例高，可以用作提取明膠的原料。

（2）金鯧魚(yú)皮明膠凝膠強(qiáng)度高于牛骨明膠，凝膠溫度、熔膠溫度低于牛骨明膠，適合用于作為熱敏性物質(zhì)的微膠囊化基料。

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Research on the Rheological Properties of Skin Gelatin from Golden Pomfret ()

ZENG Shao-kui1,2,3, WU Wen-long1,2,3, ZHANG Chao-hua1,2,3,WANG Yao-zhu1, SU Wei-ming1,2,3

（1.,524088,//2.,524088,//3.,524088,）

The rheological properties of golden pomfret () skin gelatin were researched.The amino acid composition of gelatin was determined by amino acid analyzer. And the dynamic viscoelasticity of 66.7 g·L-1gelatin gel was analyzed.In amino acid composition of golden pomfret skin gelatin, there are 334 glycine and 184 imino acids including proline and hydroxyl-proline residues per 1000 total amino acid residues, respectively. The gel strength of golden pomfret skin gelatin was 342 g. Rheological behaviors indicated that viscosity of the 66.7 g·L-1solution was 7.13 cp. The gelling and melting points were 20.4 and 28.3 ℃, respectively. The emulsion activity and emulsion stability were 8.32 m2/g and 34 min, respectively.The gel strength of the golden pomfret skin gelatin was better than that of bovine bone gelatin. The gelling and melting points were lower than those of bovine bone gelatin. Therefore, the gelatin extracted from golden pomfret skin is suited to use as material to make microcapsules or edible films in low temperature.

golden pomfretskin; gelatin; amino acid composition; rheological property

TS254.9

A

1673-9159（2019）06-0108-07

10.3969/j.issn.1673-9159.2019.06.014

2019-07-19

廣東普通高等學(xué)校水產(chǎn)品高值化加工與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（GDOU10106030503）；2016 年廣東省應(yīng)用型科技研發(fā)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（2016B020235002）

曾少葵（1963－），女，碩士，教授，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品高值化加工與利用。E-mail: zsk1105@126.com

章超樺，E-mail：chz2382@126.com

曾少葵，吳文龍，章超樺，等. 金鯧魚(yú)皮明膠流變性質(zhì)[J].廣東海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，39（6）：108-114.

（責(zé)任編輯：劉嶺）