夏培浩，薛 勇，王 超，崔宏博，張莉莉

（中國海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島266003）

四種非肌肉蛋白對冷凍竹莢魚魚糜凝膠能力的影響研究

夏培浩，薛 勇*，王 超，崔宏博，張莉莉

（中國海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島266003）

探討了四種常用的非肌肉蛋白對竹莢魚魚糜凝膠特性的影響，對不同魚糜加熱過程中凝膠強(qiáng)度、持水力、白度、SDS-PAGE電泳圖譜以及微觀結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，血漿蛋白對冷凍竹莢魚的蛋白酶有很強(qiáng)的抑制效果，最佳添加量為1%。卵清蛋白及乳清蛋白在5%高濃度時(shí)其凝膠增強(qiáng)效果與1%的血漿蛋白添加效果近似，大豆蛋白的效果較差，四種蛋白對魚糜白度、持水力影響不大。非肌肉蛋白應(yīng)用于竹莢魚魚糜的品質(zhì)改善中，對凝膠劣化有一定的抑制，這對竹莢魚魚糜的品質(zhì)控制具有一定意義。

冷凍竹莢魚，非肌肉蛋白，魚糜，凝膠

竹莢魚（Trachurus trachurus）屬于我國低值水產(chǎn)加工魚類，年捕撈量100萬t左右，其生長快，產(chǎn)量高，外海資源十分豐富，具有良好的商業(yè)價(jià)值[1]。魚糜是將魚肉經(jīng)過采肉、漂洗、擂潰、拌餡、成型、熟制等工藝過程而制成的一種低脂肪、高蛋白、營養(yǎng)豐富的魚肉制品[2]。由于冷凍竹莢魚魚糜內(nèi)源酶活性強(qiáng)，因而其凝膠劣化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，在一定程度上會(huì)對魚糜的品質(zhì)造成影響，所以如何抑制冷凍竹莢魚魚糜的內(nèi)源蛋白酶活性是提高其質(zhì)量的關(guān)鍵。蛋白輔助劑可以有效地提高魚糜的凝膠強(qiáng)度，提高魚糜質(zhì)量，并且有一定的蛋白酶抑制作用，目前應(yīng)用比較多的有卵清蛋白、乳清濃縮蛋白、大豆蛋白及各種動(dòng)物血漿蛋白等。Wasson[3]等發(fā)現(xiàn)豬血漿蛋白和卵清蛋白能提高凝膠強(qiáng)度。Morrissey[4]表明在太平洋牙鱈中豬血漿蛋白比卵清蛋白和馬鈴薯淀粉對蛋白酶的抑制更有效。Akazawa等[5]證明乳清蛋白和馬鈴薯淀粉在高濃度時(shí)其作用效果可達(dá)到豬血漿蛋白的凝膠增強(qiáng)效果。蛋白質(zhì)添加物在竹莢魚魚糜加工中的應(yīng)用研究較少。本文以冷凍竹莢魚為研究對象，采用魚糜的凝膠形成能力、持水率、白度、電鏡掃描為指標(biāo)，探討了卵清蛋白、豬血漿蛋白、大豆蛋白及乳清蛋白四種非肌肉蛋白對其凝膠特性的影響，以期為冷凍竹莢魚魚糜加工生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

冷凍竹莢魚 購自汕頭市展正冷凍有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 魚糜凝膠的制作 將冷凍魚糜樣品在20℃放置1h，半解凍狀態(tài)下切為小塊，空擂2min，然后加入魚糜質(zhì)量2.5%的NaCl，擂勻后加入不同用量的蛋白粉（豬血漿蛋白、卵清蛋白、大豆蛋白及乳清蛋白），在5℃條件下充分擂潰15min，然后進(jìn)行真空脫氣，保證其結(jié)構(gòu)致密，沒有氣泡混入肉糊內(nèi)部。將擂潰好的魚糜灌入直徑3.0cm的塑料腸衣中，加熱成型。加熱后迅速將魚腸置于冰水中冷卻30min，然后置于冰箱中過夜后用于凝膠強(qiáng)度的測量。

1.2.2 凝膠指標(biāo)測量方法

1.2.2.1 凝膠強(qiáng)度 參考Luo[6]的方法。將竹莢魚腸切為高度3.0cm的小段，采用TMS-PRO型物性分析儀測量凝膠強(qiáng)度。記錄破斷強(qiáng)度和凹陷度，凝膠強(qiáng)度為二者乘積，每組實(shí)驗(yàn)6個(gè)平行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果取平均值。

凝膠強(qiáng)度（g·cm）＝破斷強(qiáng)度（g）×凹陷度（cm）

測定條件為：探頭為直徑5mm的球形探頭，下壓速率為60mm/min。

1.2.2.2 竹莢魚腸白度的測定 用色差計(jì)測定魚腸的L、a、b值。

白度＝100-[（100-L）2+a2+b2]1/2

其中：明度L：黑暗（0）到明亮（100）；a：紅色（60）到綠色（-60）；b：黃色（60）到藍(lán)色（-60）。

1.2.2.3 竹莢魚魚腸持水力的測定[7]采用重物擠壓濾紙吸收法。將切成厚度為5mm薄片的魚腸夾在兩層濾紙中間，然后用重物擠壓一定時(shí)間后，稱量前后質(zhì)量的變化作為持水力的參照[8]。

持水力（%）＝（擠壓后魚腸質(zhì)量/擠壓前魚腸質(zhì)量）×100%

1.2.2.4 竹莢魚魚糜凝膠SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE） 稱取2g魚糜凝膠，加入8mL20mmol/L的Tri-HCl緩沖溶液（pH8.0，含有8mol尿素、2%SDS和2%β-巰基乙醇），均質(zhì)后在沸水浴中加熱5min，然后在室溫條件下磁力攪拌24h使蛋白質(zhì)充分溶解出來。將蛋白質(zhì)溶解液在6000r/min下離心5min，然后取一定量的上清液作為蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行SDS-PAGE。其中濃縮膠濃度為5%，分離膠濃度為9%[9]。

1.2.2.5 魚糜微結(jié)構(gòu)的觀察 參考Benjakul[10]的方法。將凝膠樣品切為厚1mm、寬和長都為5mm左右的小塊，用24%戊二醛固定液固定24h，然后分別在50%、60%、70%、80%、100%的梯度乙醇中脫水10min，最后用醋酸正戊酯浸泡15min，重復(fù)2次。脫水后折斷凝膠樣品，取樣品自然斷面為觀察面，用CO2臨界點(diǎn)干燥儀進(jìn)行干燥，噴金后用KYKY-2800B型掃描電鏡儀觀察凝膠微結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與分析

2.1 四種非肌肉蛋白對魚糜凝膠強(qiáng)度的影響及其作用的最佳濃度

在竹莢魚魚糜中添加不同比例、不同種類的非肌肉蛋白，然后比較凝膠化（30℃，30min）、凝膠劣化（65℃，30min）、直接加熱（90℃，20min）以及30/90℃兩段加熱（30℃30min，90℃20min）這四種加熱方式下蛋白粉對冷凍竹莢魚凝膠形成能力的影響，同時(shí)比較四種蛋白粉的凝膠增強(qiáng)效果，以確定適于冷凍竹莢魚的蛋白粉種類及其最佳添加量。

2.1.1 卵清蛋白對魚糜凝膠強(qiáng)度的影響 在竹莢魚魚糜中加入不同濃度的卵清蛋白，其對不同加熱條件下竹莢魚魚糜凝膠效果的影響如圖1所示。從圖可見，冷凍竹莢魚的劣化凝膠（65℃）、一段加熱凝膠（90℃）及兩段加熱凝膠（30/90℃）的硬度（破斷力）都隨著卵清蛋白添加量的增大而升高，而凝膠化凝膠（30℃）的硬度在較低的卵清蛋白添加范圍內(nèi)（0～2%）隨著卵清蛋白添加量的增大而升高，但當(dāng)卵清蛋白添加量超過2%時(shí)，反而引起凝膠化凝膠硬度的下降。從凹陷度變化的圖中可見，無論何種加熱方式，添加低濃度卵清蛋白（0～2%）均可增強(qiáng)凝膠的凹陷度。但高濃度卵清蛋白對于凝膠化凝膠凹陷度有不利影響，這是因?yàn)檫^多的外加蛋白在魚糜自身的蛋白網(wǎng)絡(luò)體系中會(huì)阻礙魚糜蛋白質(zhì)之間交聯(lián)，從而影響凝膠化效果。由于卵清蛋白本身在60℃以上的高溫下也可以形成凝膠，所以經(jīng)過高溫加熱的魚糜其凝膠硬度都是隨卵清蛋白添加量的增大而增大。

圖1 卵清蛋白對冷凍竹莢魚魚糜的凝膠形成能力的影響Fig.1 Effect of egg white protein on the gel-forming ability of surimi from frozen horse mackerel

添加5%的卵清蛋白使30/90℃兩段加熱下魚糜的凝膠強(qiáng)度比對照組提高了86.75%，并且有效抑制了魚糜凝膠的劣化現(xiàn)象，劣化溫度65℃下魚糜凝膠強(qiáng)度都可以達(dá)到700g·cm左右。可見卵清蛋白有效抑制了冷凍竹莢魚中的起劣化作用的蛋白酶，且隨卵清蛋白濃度的增加，抑制效果增加。除此之外，低濃度的卵清蛋白對魚糜的凝膠化效果也有提高作用，說明卵清蛋白是一種蛋白凝膠增強(qiáng)劑。

2.1.2 豬血漿蛋白對魚糜凝膠強(qiáng)度的影響 由圖2可以看出，豬血漿蛋白添加量在0～1%的范圍內(nèi)，四種加熱方式下凝膠的破斷力和凹陷度均與添加量成正相關(guān)，當(dāng)添加量大于1%時(shí)，隨著豬血漿蛋白含量的增加，破斷力和凹陷度都會(huì)有不同程度的下降。這是由于豬血漿蛋白本身沒有凝膠效果，它的凝膠增強(qiáng)作用是由于其對蛋白酶抑制作用而產(chǎn)生的[11-12]。血漿蛋白在適當(dāng)?shù)臐舛认驴梢源龠M(jìn)蛋白之間的交聯(lián)，從而增強(qiáng)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但當(dāng)血漿蛋白添加量超過其最佳作用值時(shí)，血漿蛋白的存在會(huì)導(dǎo)致肌肉蛋白的稀釋，干擾肌原纖維蛋白形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[13-14]。

圖2 豬血漿蛋白對冷凍竹莢魚魚糜的凝膠形成能力的影響Fig.2 Effect of pork plasma protein on the gel-forming ability of surimi from frozen horse mackerel

在凝膠劣化溫度65℃下添加豬血漿蛋白使其凝膠強(qiáng)度最大提高了12.48倍，可見豬血漿蛋白有效抑制了竹莢魚中起裂化作用的蛋白酶。而且，由于豬血漿蛋白中含有少量的TGase[15-17]，在30/90℃兩段加熱的情況下，其對魚糜凝膠強(qiáng)度的提高程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于卵清蛋白的作用效果，并且隨血漿蛋白濃度的增加，抑制效果不呈直線增加，最佳濃度在1%左右。

2.1.3 乳清蛋白對魚糜凝膠強(qiáng)度的影響 由圖3可見，添加濃縮乳清蛋白對于30℃下的凝膠化效果無改善作用，這一方面是由于濃縮乳清蛋白的反應(yīng)溫度為70℃左右[18]，高于竹莢魚肌肉蛋白的凝膠化溫度（30℃左右）；另一方面是由于添加乳清蛋白稀釋了肌原纖維蛋白，導(dǎo)致30℃下凝膠的破斷力及凝膠強(qiáng)度隨乳清蛋白添加量的增加而降低。

圖3 乳清濃縮蛋白對冷凍竹莢魚魚糜的凝膠形成能力的影響Fig.3 Effect of whey protein concentrate on the gel-forming ability of surimi from frozen horse mackerel

65℃凝膠的破斷力、凹陷度及凝膠強(qiáng)度都隨WPC添加量（0～5%）增加而呈顯著上升。說明WPC（乳清蛋白）對于竹莢魚魚糜中的蛋白酶有抑制作用。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，WPC含有絲氨酸和半胱氨酸蛋白酶抑制因子[19]。

30/90℃兩段加熱和90℃高溫一段加熱的魚糜凝膠的破斷力、凹陷度及凝膠強(qiáng)度都隨WPC濃度的增加而增加（1%～5%）。這是由于WPC除了具有蛋白酶抑制劑的作用外，自身也具有凝膠作用，所以對高溫加熱魚糜的凝膠強(qiáng)度和彈性都有提高作用。

2.1.4 大豆蛋白對魚糜凝膠強(qiáng)度的影響 從圖4可見，隨大豆蛋白添加量增加，凝膠化凝膠（30℃）的破斷力增加不大，而且在添加量大于0.5%以后就不再增加，但凹陷度在0～5%這個(gè)添加范圍內(nèi)一直隨添加量增加而增加，這與太平洋鱈魚的變化相似[19]。而對于成型凝膠，無論是90℃一段加熱還是30/90℃兩段加熱，其凝膠強(qiáng)度都在大豆蛋白添加量為2%時(shí)達(dá)到最大值，繼續(xù)增加大豆蛋白添加量則會(huì)引起凝膠的破斷力、凹陷度及凝膠強(qiáng)度輕微的下降，這可能與大豆蛋白本身凝聚效果有關(guān)。

圖4 大豆蛋白對冷凍竹莢魚魚糜的凝膠形成能力的影響Fig.4 Effect of soy protein on the gel-forming ability of surimi from frozen horse mackerel

由于大豆蛋白中含有胰蛋白酶抑制劑[20]，再加上它本身的凝膠形成能力，65℃劣化凝膠的破斷力、凹陷度及凝膠強(qiáng)度都有所改善，在添加量為1%時(shí)，各個(gè)指標(biāo)就都達(dá)到了最大值，不再隨大豆蛋白添加量的增加而增加，這說明大豆蛋白不是冷凍竹莢魚最佳的蛋白酶抑制劑。

綜上所述，四種非肌肉蛋白對于冷凍竹莢魚的魚糜劣化現(xiàn)象都有改善作用，其中豬血漿蛋白的蛋白酶抑制作用最強(qiáng)，其次是卵清蛋白、乳清蛋白，而大豆蛋白的蛋白酶抑制效果一般，這與魚糜本身所含蛋白酶的種類及活性有關(guān)。四種蛋白中除血漿蛋白外，其他三種都有自身凝膠能力，但由于血漿蛋白中含有TGase，所以在相同的低添加量下凝膠提高效果還是血漿蛋白作用最好。卵清蛋白在高添加量下的凝膠增強(qiáng)作用效果可與血漿蛋白近似。

2.2 30/90℃兩段加熱下非肌肉蛋白對魚糜凝膠持水性的影響

持水性能是魚糜制品品質(zhì)的另一個(gè)重要指標(biāo)。持水性能好的魚糜制品，內(nèi)含水分不易外滲，因而測得的壓出水分較小。

最大的水分損失發(fā)生在蛋白濃度最小的時(shí)候，因?yàn)闆]有足量的蛋白不能形成結(jié)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)，不能形成有效的縫隙用來保留大量水分[21]。

圖5說明在這幾種條件下制品都具有較高的彈性和凝膠強(qiáng)度，魚糜形成了致密均勻的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使水分有效地保留在凝膠網(wǎng)絡(luò)中。盡管添加各種蛋白都會(huì)提高魚糜的凝膠強(qiáng)度，但是對持水力并沒有顯著影響。這是由于在30/90℃兩段的加熱條件下冷凍竹莢魚的魚糜可形成較好的凝膠，凝膠的持水力已達(dá)到最佳值，難有進(jìn)一步的提高。

圖5 蛋白添加劑對魚糜凝膠持水性的影響Fig.5 Effect of protein addition agent on the water-holding ability of surimi gel

2.3 30/90℃兩段加熱下非肌肉蛋白對魚糜凝膠白度的影響

圖6 蛋白添加劑對魚糜凝膠白度的影響Fig.6 Effect of protein addition agent on the whiteness of surimi gel

卵清蛋白、大豆蛋白及乳清蛋白，三者本身的顏色與魚糜成品的顏色差別不是很大，1%左右的添加量不會(huì)對魚糜凝膠的白度產(chǎn)生明顯的影響，但添加量大于2%時(shí)，魚糜凝膠的白度略有下降。血漿蛋白顏色較深，添加量為1%時(shí)，對魚糜白度無明顯影響，但添加量超過2%時(shí)會(huì)導(dǎo)致魚糜制品的白度明顯下降。

白度是魚糜制品的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。以上分析表明，這四種非肌肉蛋白在抑制竹莢魚魚糜凝膠劣化，增強(qiáng)魚糜制品彈性、硬度的同時(shí)，不會(huì)對魚糜制品的白度造成不良影響。因此這四種蛋白都可以作為竹莢魚魚糜制品的彈性增強(qiáng)劑。

2.4 非肌肉蛋白對魚糜凝膠劣化溫度下蛋白SDSPAGE圖譜的影響

添加不同濃度卵清蛋白和血漿蛋白的劣化凝膠SDS-GAGE圖譜如圖7所示，從圖中可見，這兩種蛋白都有抑制魚糜內(nèi)源酶降解肌球蛋白重鏈（MHC）的作用，并且1%濃度的血漿蛋白還有促進(jìn)MHC交聯(lián)的效果，MHC是肌球蛋白分子參與凝膠的最主要的部分。盡管一些研究認(rèn)為卵清蛋白對魚糜凝膠特性的改良作用是通過其自身凝膠化而起作用[22]，但本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明對于冷凍竹莢魚，卵清蛋白不但通過自身凝膠來起作用，同時(shí)也有蛋白酶抑制效果。

圖7 蛋白添加劑對魚糜凝膠SDS-PAGE圖譜的影響Fig.7 Effect of different protein concentrations on the SDSPAGE of surimi gels

對比卵清蛋白和血漿蛋白可發(fā)現(xiàn)，血漿蛋白在起蛋白酶抑制劑效果的同時(shí)也有凝膠促進(jìn)效果，這很可能是由于其所含的內(nèi)源TGase在起作用。在添加血漿蛋白凝膠的電泳圖譜中可見在2%的添加濃度下出現(xiàn)X條帶，5%添加量下此條帶更加明顯，分子量在60ku左右，對比文獻(xiàn)[23]描述可以認(rèn)定為血漿蛋白的一個(gè)主要成分。X條帶的出現(xiàn)從機(jī)理方面解釋了高濃度血漿蛋白的凝膠增強(qiáng)效果不如低濃度的原因，一定量的血漿蛋白可以和魚肉蛋白結(jié)合成為一個(gè)整體，起到抑制蛋白酶活，促進(jìn)MHC交聯(lián)的效果，而過多的血漿蛋白難以和魚肉蛋白形成統(tǒng)一的整體，反而影響了凝膠效果。

2.5 非肌肉蛋白對魚糜劣化溫度下凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖8 65℃30min加熱得到的魚糜微觀結(jié)構(gòu)圖Fig.8 Scanning electron microscopic observation of surimi heated at 65℃30min

在四種非肌肉蛋白中分別選取抑制效果最好和抑制力稍低的蛋白各一種，即血漿蛋白和大豆蛋白，取其最佳濃度下得到的劣化溫度下加熱得到的魚糜凝膠，進(jìn)行電鏡觀察，以探求非肌肉蛋白對劣化的魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響。

從圖8中可見，未添加樣品出現(xiàn)了明顯的劣化現(xiàn)象，而添加蛋白粉的樣品形成了結(jié)構(gòu)致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。盡管大豆蛋白的抑制效果不如血漿蛋白，但由于其自身凝膠作用起到了一種有效的魚糜制品填充劑的效果[24]，所以在其最佳濃度下也可以協(xié)助魚糜在劣化溫度下形成結(jié)構(gòu)致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論

本文對四種非肌肉蛋白對冷凍竹莢魚魚糜凝膠能力的影響作了系統(tǒng)的討論，結(jié)果表明，卵清蛋白、豬血漿蛋白、大豆蛋白及乳清蛋白對改良冷凍竹莢魚的魚糜制品品質(zhì)都有幫助。

血漿蛋白對冷凍竹莢魚的蛋白酶有很強(qiáng)的抑制效果。在1%的添加量下就可以很好地抑制魚糜的劣化現(xiàn)象，并且對魚糜制品的品質(zhì)也有提高作用。而添加過多時(shí)會(huì)稀釋肌原纖維蛋白，阻礙蛋白交聯(lián)，其最佳用量為1%。

卵清蛋白及乳清蛋白作用效果近似，對于冷凍竹莢魚魚糜而言，這兩種蛋白都有一定的蛋白酶抑制作用，但作用效果要稍低于豬血漿蛋白，5%添加量的抑制效果與豬血漿蛋白1%添加量的效果近似。由于這兩種蛋白有自身凝膠作用及填充作用，所以整體上魚糜的凝膠強(qiáng)度是隨其添加量增大而增加的。

大豆蛋白對冷凍竹莢魚魚糜凝膠的增強(qiáng)效果是這四種蛋白里最差的，這可能與大豆蛋白中蛋白酶抑制劑種類及含量都比較低有關(guān)，其最佳添加量是2%。

四種非肌肉蛋白在2%的添加量下對魚糜制品的白度、持水力無明顯影響，所以四種非肌肉蛋白可以用在冷凍竹莢魚的魚糜制品過程中以提高其品質(zhì)。

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Study on effect of four non-muscle protein on surimi gelation from frozen horse mackerel

XIA Pei-hao，XUE Yong*，WANG Chao，CUI Hong-bo，ZHANG Li-li
（College of Food Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266003，China）

To improve the surimi gel from frozen horse mackerel，the addition of some protein additives（egg white protein，pork plasma protein，soybean protein and whey protein concentrate）was evaluated by texture analysis，water-holding ability，whiteness，SDS-PAGE，scanning electron microscopic observation.The results showed addition of pork plasma protein reduced the extent of gel weakening caused by the proteases.The effect of 5%addition of EW and WPC on the gel improvement was equal to 1%PPP and the effect of soybean protein was weak.The effects of proteins on water-holding ability and whiteness were weak.The above results showed that these four additives were good quality-enhancing compounds for frozen horse mackerel surimi，which could be used in practical applications.

frozen horse mackerel；non-muscle protein；surimi；gel

TS201.7

A

1002-0306（2012）05-0123-05

2011－03－31 *通訊聯(lián)系人

夏培浩（1988-），男，碩士研究生，研究方向：食品工程。

海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201105029）；國際科技合作項(xiàng)目（2010DFA31330）；泰山學(xué)者建設(shè)工程專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)。