趙巖巖，王書(shū)彥，李釗，趙圣明，周威，張浩，*，崔震昆，李紅波，莫海珍2，，胡梁斌

（1.河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003；2.新鄉(xiāng)市水產(chǎn)品加工及安全風(fēng)險(xiǎn)控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南新鄉(xiāng)453003；3.陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

我國(guó)是目前最大的鯉魚(yú)（carp surimi）養(yǎng)殖國(guó)和消費(fèi)國(guó)，年產(chǎn)量302萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量的80%，位列大宗魚(yú)類(lèi)第4位，黃河鯉魚(yú)更是中國(guó)的“國(guó)魚(yú)”。鯉魚(yú)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，人體消化吸收率可達(dá)96%，同時(shí)可提供人體必需的8種氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)、維生素A和維生素D等[1]，具有降低人體膽固醇，防止動(dòng)脈硬化，冠心病等功能，所以鯉魚(yú)被認(rèn)為是健康食品[2-3]。但是鯉魚(yú)由于其肉內(nèi)刺較多且土腥味重，導(dǎo)致其食用品質(zhì)不高且市場(chǎng)價(jià)格低廉[4-5]。而將其進(jìn)一步加工成魚(yú)糜制品，是提升其加工性能和產(chǎn)品附加值的有效途徑。

淡水魚(yú)類(lèi)肌原纖維蛋白的凝膠能力較差，影響其加工制品品質(zhì)。目前主要采用超高壓[6-7]、超聲波[8-9]、電場(chǎng)[10]、電子束[11]等新工藝處理以及添加蛋白類(lèi)[12-13]、多糖類(lèi)[14]和金屬鹽離子[15]等改善魚(yú)糜凝膠的品質(zhì)。以上方法都可以在一定程度上有效的改善魚(yú)糜的凝膠特性。γ-聚谷氨酸是一種由L-谷氨酸和（或）D-谷氨酸縮合成的水溶性、可生物降解的無(wú)毒高分子物質(zhì)[16]，具有促進(jìn)腸道內(nèi)鈣吸收和治療糖尿病等生理功能[17]。γ-聚谷氨酸還具有增稠乳化成膜和粘接等優(yōu)良性能，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、化妝品和食品領(lǐng)域[17-18]。尤其是在食品領(lǐng)域可以作為果汁飲料的增稠劑和穩(wěn)定劑，改善面團(tuán)的流變和質(zhì)地[19]以及改善雞肉的凝膠品質(zhì)[20]等，目前關(guān)于γ-聚谷氨酸對(duì)淡水魚(yú)糜類(lèi)制品的的品質(zhì)影響未見(jiàn)報(bào)道。本文以新鮮的鯉魚(yú)魚(yú)糜為原料，采用兩段式加熱方法，研究γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠品質(zhì)特性和流變學(xué)性質(zhì)的影響，為γ-聚谷氨酸在淡水魚(yú)糜凝膠品質(zhì)改善方面的應(yīng)用提供一定的理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗(yàn)材料

鮮活鯉魚(yú)（體重約800 g）：市售；食品級(jí)γ-聚谷氨酸：南京軒凱生物科技有限公司；食品級(jí)食鹽：市售。

1.1.2 儀器與設(shè)備

UMC-5C斬拌機(jī)：德國(guó)Stephan公司；TA-XT.plus質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó) Stable Micro Systems（SMS）公司；HAAKEMARS流變儀：Thermo scientific公司；CR-400色差計(jì)：美能達(dá)公司（日本）；T25高速勻漿器：IKA公司（德國(guó)）；Sartious電子精密天平：北京賽多利斯天平有限公司；HH-42水浴鍋：國(guó)華電器有限公司（常州）；L-80-XP離心機(jī)：美國(guó)Beckman公司；FE28 PH計(jì)：梅特勒-托利多儀器有限公司（上海）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠的制備

參考呂梁玉等[11]方法略有改進(jìn)。取鮮活鯉魚(yú)，去頭尾、磷和內(nèi)臟后進(jìn)行采肉，用5倍于魚(yú)肉質(zhì)量的冰水漂洗3次，離心脫水后加入2% NaCl斬拌5 min；然后再分別加入不同添加量的γ-聚谷氨酸（0、0.025%、0.05%、0.075%、0.1%、0.125%）斬拌8 min后，采用二段加熱法獲得魚(yú)糜凝膠，先在40℃條件下凝膠化40 min，再90℃加熱30 min，加熱后立即置于冰水中冷卻，然后4℃冷藏24 h后備用。

1.2.2 蒸煮得率的測(cè)定

參考王春彥等[21]方法，將過(guò)夜冷卻的熟魚(yú)肉糜從離心管中取后，吸水紙除去魚(yú)肉糜外部的滲出液，然后對(duì)不同處理的熟魚(yú)肉糜分別進(jìn)行稱(chēng)重，蒸煮得率按照以下公式計(jì)算，平行測(cè)定5次。

式中：M1為熟魚(yú)肉糜質(zhì)量，g；M2為生魚(yú)肉糜質(zhì)量，g。

1.2.3 保水性的測(cè)定

將魚(yú)糜凝膠切成約2 mm的薄片，準(zhǔn)確稱(chēng)量1.0 g左右，用濾紙包好置于離心管中，5 000 r/min、4℃條件下離心10 min，離心后樣品質(zhì)量（W2）占離心前樣品質(zhì)量（W1）的百分比為保水性。每組樣品平行測(cè)定5次。

1.2.4 色澤的測(cè)定

采用CR-400色差計(jì)測(cè)定魚(yú)糜凝膠的L*值、a*值和b*值[22]。采用標(biāo)準(zhǔn)比色板進(jìn)行校正，標(biāo)準(zhǔn)比色板為L(zhǎng)*=97.22，a*=-0.14，b*=1.82。其中 L*表示亮度值，a*表示紅度值，b*表示黃度值，每個(gè)樣品選取5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定

參考王希希等[23]方法略作修改。將制作完成的魚(yú)糜凝膠樣品置于4℃冰箱冷藏過(guò)夜后用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定凝膠強(qiáng)度。將其切成2.5 cm長(zhǎng)的圓柱，每組樣品做5次平行，結(jié)果取平均值。采用直徑為5 mm的球形探頭（P/0.5），測(cè)前速度：2.0 mm/s，測(cè)試速度：1.0 mm/s，測(cè)后速度：10 mm/s，下壓距離 15 mm，觸發(fā)值 10 g，數(shù)據(jù)采集速度為每秒100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

1.2.6 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

參考Zhao等[24]方法略作修改。將鯉魚(yú)肉糜凝膠制成20 mm×20 mm×10 mm的長(zhǎng)方體，質(zhì)構(gòu)測(cè)定參數(shù)為：質(zhì)地多面分析（texture profile analysis，TPA）模式，選用P/36R探頭；測(cè)試前速度2.0 mm/s，測(cè)試速度2.0 mm/s，測(cè)試后速度5.0 mm/s，壓縮形變?yōu)?0%，測(cè)定間隔時(shí)間5 s，觸發(fā)力5 g，觸發(fā)類(lèi)型為自動(dòng)。

1.2.7 流變學(xué)性質(zhì)的測(cè)定

參考Kang等[25]方法略作修改。將不同處理組的鯉魚(yú)肉糜樣品均勻涂抹于兩個(gè)50 mm圓形平板探頭之間，間隙為0.5 mm，為防止水分蒸發(fā)，外周涂一層薄薄的硅油。參數(shù)設(shè)置：起始溫度為20℃，保持10 min，之后以2℃/min的升溫速率上升至90℃，同時(shí)，頻率固定為0.1 Hz對(duì)樣品進(jìn)行連續(xù)剪切，測(cè)定儲(chǔ)能模量（G'）隨溫度的變化情況。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行分析，所有試驗(yàn)重復(fù)3次，試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，顯著性分析采用Duncan檢驗(yàn)。并用Origin 2017軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠蒸煮得率的影響

γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠蒸煮得率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 γ-聚谷氨酸添加量對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠蒸煮得率的影響Fig.1 Effect of γ-polyglutamate content on the gelatin cooking yield of carp surimi

由圖1可知，隨著γ-聚谷氨酸添加量的增加鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠蒸煮得率呈先增加后減少的趨勢(shì)，與對(duì)照組相比，當(dāng)γ-聚谷氨酸的添加量為0.1%時(shí)蒸煮得率最高，提高了8.89%，當(dāng)添加量為0.125%時(shí)蒸煮得率有所下降，與對(duì)照組相比，所有處理組蒸煮得率均顯著提高（P＜0.05）。蒸煮得率的提高可能是由于γ-聚谷氨酸結(jié)構(gòu)中存在大量的羧基與蛋白結(jié)合形成長(zhǎng)分子鏈，鎖住了部分水分[26]；而γ-聚谷氨酸添加量過(guò)高時(shí)，蒸煮得率出現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是因?yàn)橐坏│?聚谷氨酸濃度過(guò)高時(shí)，γ-聚谷氨酸結(jié)構(gòu)中的大量游離羧基與蛋白質(zhì)親水基團(tuán)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力減弱，從而導(dǎo)致蒸煮得率下降。

2.2 γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠保水性的影響

保水性是衡量肉品品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，保水性越好，說(shuō)明肉類(lèi)中的蛋白質(zhì)與水分的結(jié)合能力越強(qiáng)，肉的品質(zhì)越好。γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠保水性的影響見(jiàn)圖2。

圖2 γ-聚谷氨酸添加量對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠蒸煮得率的影響Fig.2 Effect of γ-polyglutamate content on the water holding capacity of carp surimi

由圖2可知，隨著γ-聚谷氨酸添加量的增加鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠保水性呈先增加后減少的趨勢(shì)，與對(duì)照組相比，當(dāng)γ-聚谷氨酸的添加量為0.075%時(shí)保水性最好，達(dá)到了98.34%，當(dāng)添加量為0.1%和0.125%時(shí)保水性有所下降，與對(duì)照組相比，所有處理組保水性均顯著性提高（P＜0.05）。保水性的提高可能是由于γ-聚谷氨酸帶有大量的負(fù)電荷，隨著添加量增加會(huì)導(dǎo)致靜電斥力增加，最終增加了蛋白質(zhì)分子間的距離，從而提高凝膠的保水性[27]；而當(dāng)γ-聚谷氨酸添加量過(guò)高時(shí)，保水性出現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是因?yàn)橐坏│?聚谷氨酸濃度過(guò)高會(huì)影響蛋白質(zhì)分子與水分子之間的作用力，最終造成凝膠保水能力變差。

2.3 γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠色澤的影響

色澤是消費(fèi)者評(píng)價(jià)產(chǎn)品外觀的一個(gè)重要指標(biāo)。γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠色澤的影響見(jiàn)表1。

表1 γ-聚谷氨酸添加量對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠色澤的影響Table 1 Effect of γ-polyglutamate content on the color of carp surimi

由表1可知，隨著γ-聚谷氨酸添加量的增加鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠L*值呈下降趨勢(shì)，b*值呈升高趨勢(shì)，a*值呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，當(dāng)γ-聚谷氨酸添加量為0.025%和0.05%時(shí)，L*值和b*值無(wú)顯著性差異變化（P＞0.05），a*值顯著降低（P＜0.05）。當(dāng) γ-聚谷氨酸添加量為0.075%、0.1%和0.125%時(shí)，L*值顯著降低（P＜0.05），a*值顯著增加（P＜0.05），b*顯著降低（P＜0.05）。鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠L*下降可能是因?yàn)棣?聚谷氨酸在加熱過(guò)程中發(fā)生美拉德反應(yīng)[28]，生成有色物質(zhì)，導(dǎo)致凝膠亮度下降。

2.4 γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度的影響

γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖3。

圖3 γ-聚谷氨酸添加量對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of γ-polyglutamate content on the gel strength of carp surimi

由圖3可知，隨著γ-聚谷氨酸添加量的增加鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度呈先增加后降低的趨勢(shì)，與對(duì)照組相比，當(dāng)γ-聚谷氨酸的添加量為0.075%時(shí)凝膠強(qiáng)度最好，達(dá)到了757.35 g·cm，當(dāng)添加量為0.1%和0.125%時(shí)凝膠強(qiáng)度有所下降，與對(duì)照組相比，所有處理組凝膠強(qiáng)度均顯著提高（P＜0.05）。凝膠強(qiáng)度的提高可能是因?yàn)棣?聚谷氨酸與蛋白質(zhì)分子間的相互作用增強(qiáng)，同時(shí)熱處理導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子高級(jí)結(jié)構(gòu)變化內(nèi)部暴露，從而使凝膠強(qiáng)度增加；而當(dāng)γ-聚谷氨酸添加量過(guò)高時(shí)，凝膠強(qiáng)度出現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是因?yàn)棣?聚谷氨酸濃度過(guò)高時(shí)會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子間過(guò)度交聯(lián)，無(wú)法形成穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因而導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度變差。

2.5 γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響

γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響見(jiàn)表2。

表2 γ-聚谷氨酸添加量對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響Table 2 Effect of γ-polyglutamate content on the texture of carp surimi

由表2可知，隨著γ-聚谷氨酸添加量的增加鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠的硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性均呈先增加后減少的趨勢(shì)，與對(duì)照組相比，添加一定比例的γ-聚谷氨酸后，鯉魚(yú)肉糜凝膠的質(zhì)構(gòu)均有不同程度的改善，當(dāng)γ-聚谷氨酸添加量為0.075%時(shí)，鯉魚(yú)肉糜凝膠的硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性均顯著增加（P＜0.05）。

硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性的分別達(dá)到了（2 559.63±26.34）g、1.02±0.03、0.71±0.01 和 1 684.85±49.88。變化趨勢(shì)與保水性的結(jié)果基本一致，康壯麗等[29]研究發(fā)現(xiàn)肉糜的硬度和保水性有關(guān)，保水性升高，硬度也會(huì)升高。γ-聚谷氨酸與蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)，促進(jìn)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，使凝膠結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。而硬度升高，彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性等也會(huì)隨之升高。

2.6 γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠存儲(chǔ)模量（G'）的影響

肉糜凝膠升溫過(guò)程中的流變學(xué)性質(zhì)變化主要與肉糜中肌原纖維蛋白變性影響凝膠形成有關(guān)[30]。在動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)定過(guò)程中，存儲(chǔ)模量（G'）可以作為反映鯉魚(yú)肉糜凝膠強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)，G'值越高表明凝膠強(qiáng)度越好。γ-聚谷氨酸對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜G'的影響見(jiàn)圖4。

圖4 γ-聚谷氨酸添加量對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠存儲(chǔ)模量（G'）的影響Fig.4 Effect of γ-polyglutamate content on the storage modulus of carp surimi

由圖4可知，與對(duì)照組相比，添加不同比例γ-聚谷氨酸處理組的G'均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，整體呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，這與凝膠強(qiáng)度的變化基本相吻合。隨溫度升高加入不同比例γ-聚谷氨酸的鯉魚(yú)魚(yú)糜G'變化主要分為3個(gè)階段：第一階段（20℃～53℃），G'隨溫度的升高逐漸上升，在48℃～53℃時(shí)對(duì)照組和不同處理組分別出現(xiàn)一個(gè)高峰值，可能因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)，肌球蛋白結(jié)構(gòu)開(kāi)始發(fā)生變化，蛋白質(zhì)分子間頭部與頭部發(fā)生聚集[31]，開(kāi)始交聯(lián)形成彈性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與對(duì)照組相比，添加不同比例γ-聚谷氨酸的處理組出現(xiàn)峰值更早，表明γ-聚谷氨酸有助于促進(jìn)鯉魚(yú)肉糜凝膠的形成。第二階段（53℃～65℃），G'隨著溫度的升高急速下降，G'的降低可能是因?yàn)樵诖藴囟确秶鷥?nèi)，內(nèi)源蛋白酶的活性升高，導(dǎo)致凝膠出現(xiàn)劣化[32]，也可能是因?yàn)闇囟仍龈邔?dǎo)致蛋白質(zhì)變性，肌球蛋白的α-螺旋結(jié)構(gòu)解螺旋，導(dǎo)致蛋白流變性增強(qiáng)[33]。但是添加不同比例γ-聚谷氨酸處理組的G'最小值要顯著高于對(duì)照組的G'最小值。第三階段（65℃～90℃），G'隨溫度的升高急速升高，可能因?yàn)樵诙蜴I和疏水作用下，蛋白質(zhì)發(fā)生大量聚集，沉積于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中形成了不可逆彈性凝膠[34]。與對(duì)照組相比，添加不同比例γ-聚谷氨酸的處理組出現(xiàn)最大峰值更早，表明添加γ-聚谷氨酸有助于提高鯉魚(yú)肉糜的凝膠強(qiáng)度。

3 結(jié)論

γ-聚谷氨酸作為一種食品級(jí)凝膠增強(qiáng)劑，少量添加于鯉魚(yú)魚(yú)糜中即可對(duì)其凝膠品質(zhì)和流變性具有顯著影響（P<0.05）。當(dāng)γ-聚谷氨酸的添加量為0.1%時(shí)，鯉魚(yú)魚(yú)糜的蒸煮得率最高；當(dāng)γ-聚谷氨酸添加量在0.075%時(shí)，鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠的蒸煮得率、保水性、硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性達(dá)到最好，且對(duì)鯉魚(yú)魚(yú)糜的色澤影響較小；G'曲線(xiàn)變化表明γ-聚谷氨酸可以有效促進(jìn)鯉魚(yú)魚(yú)糜凝膠的形成。因此，γ-聚谷氨酸作為一種安全的凝膠增強(qiáng)劑在提高淡水魚(yú)魚(yú)糜制品品質(zhì)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。