袁程程，張坤生*，任云霞

(天津商業(yè)大學 生物技術與食品科學學院，天津市食品生物技術重點實驗室，天津，300134)

沙蒿膠對蝦蛄肌原纖維蛋白乳化和理化特性的影響

袁程程1，張坤生1*，任云霞2

(天津商業(yè)大學 生物技術與食品科學學院，天津市食品生物技術重點實驗室，天津，300134)

為豐富蝦蛄肉糜類制品，對蝦蛄肌原纖維蛋白乳化及理化性質進行了研究。從蝦蛄中提取肌原纖維蛋白，對其進行不同沙蒿膠添加量、NaCl濃度、溫度的處理，考察其乳化性質，包括乳化活性和乳化穩(wěn)定性。同時測定其理化性質，包括表面疏水性和黏度。結果表明：在相同的NaCl濃度條件下，隨著沙蒿膠添加量的增加，蝦蛄肌原纖維蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性先升高后降低，黏度增大；添加0.6%～0.8%沙蒿膠的實驗組與對照組相比差異均顯著(P<0.05)；添加0.4%～0.6%的沙蒿膠能顯著提高肌原纖維蛋白的表面疏水基含量(P<0.05)。NaCl濃度為0.4 mol/L時，乳化活性值最大；濃度為0.5 mol/L時濁度值最低，增大NaCl濃度會減小肌原纖維蛋白黏度。隨著溫度升高，肌原纖維蛋白乳化活性值和濁度變大，乳化穩(wěn)定性先增大后減小，黏度降低。研究結果為進一步研究沙蒿膠在蝦蛄制品中的應用提供了一定的基礎。

蝦蛄；沙蒿膠；肌原纖維蛋白；理化性質；乳化性

蝦蛄(Oratosquillaoratoria)為多年生大型甲殼類[1]，因體部干重蛋白質含量高達72%，氨基酸含量全面且易于體內消化吸成為倍受人們喜愛的海味食品。但蝦蛄飼養(yǎng)具有季節(jié)性，夏季的資源密度最大，冬季最低[2]，所以將蝦蛄加工成為成品或半成品可以較好地開發(fā)和利用蝦蛄。蝦蛄肉中的肌原纖維蛋白是鹽溶性蛋白，其乳化和理化特性直接影響著乳化肉制品的質構、黏著性、保油保水性和出品率等[3]。影響肌原纖維蛋白功能特性的因素很多，如溫度、pH值、離子強度、蛋白質濃度和各種添加劑等。其中，通過外源添加物來改善肉類食品的功能特性是研究的一大熱點[4-8]。

沙蒿膠(Artemisia sphaerocephala Krasch gum, ASK gum)是一種常見的高保水性食品添加劑，作為增稠保鮮劑用于肉類食品中，不僅能改善其保水、保油特性，還有助于保存保鮮，提高肉制品的成品率[9-11]。

王詩萌等人分別研究了魔芋膠、黃原膠、卡拉膠對蝦蛄中磷酸化肌原纖維蛋白凝膠特性的影響，得到3種食用膠均能不同程度的提高凝膠保水性[12]。楊明等將轉谷酰胺酶和馬鈴薯淀粉添加到鯉魚肌原纖維蛋白中，研究得出二者可有效改善肌原纖維蛋白的功能特性[13]。喬亮等得出在乳化腸里添加一定量的沙蒿膠可以有效提高其黏著性[14]。但沙蒿膠對蝦蛄肌原纖維蛋白乳化和理化性質影響的研究未見報道，使沙蒿膠在肉類制品中的應用缺乏理論基礎。本文以蝦蛄肌原纖維蛋白為研究對象，探究在不同加熱溫度和NaCl濃度條件下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液乳化能力、表面疏水性、濁度和黏度的影響，旨在為蝦蛄肉制品的深加工提供理論和技術依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蝦蛄，于5月旺季購自天津市北辰區(qū)老板娘水產(chǎn)城，-18 ℃以下凍藏，使用前于4 ℃下解凍。

沙蒿膠(食品級)，河北百味生物科技有限公司；NaCl、Na2HPO4、NaH2PO4、H3PO4(分析純)，天津市贏達稀貴化學試劑廠；MgCl2(分析純)，天津市天大化工實驗廠；牛血清蛋白(BSA)，Sigma試劑公司；考馬斯亮藍G250，天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心；95%乙醇，天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.2 儀器與設備

IKA T10高速組織勻漿機，德國IKA公司；Avanti J-E高效離心機，美國BECKMAN公司；HW-S24型電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科學儀器有限公司；UV-7504紫外可見分光光度計，上海欣茂儀器有限公司；FA2004A電子天平，上海精天儀器有限公司；Hunter Lab 色差儀，美國Hunter Lab 公司；SMSTA TA-XT plus質構儀，英國Stable Micro System公司。

1.3 方法

1.3.1 蝦蛄肌原纖維蛋白的提取

參考XIONG[15]和王詩萌[16]的方法。去殼取得蝦蛄肉，加入4倍體積的蛋白提取液(0.1 mol/L NaCl、0.002 mol/L MgCl2、0.001 mol/L EDTA、0.1 mol/L Na2HPO4/NaH2PO4pH=7.0)，30 s高速勻漿，在5 000 r/min，15 min，4 ℃條件下高速冷凍離心，取沉淀，再重復2次，之后加入4倍體積的0.1 mol/L NaCl溶液，30 s高速勻漿，在5 000 r/min，15 min，4 ℃條件下高速冷凍離心，再重復2次后將混合液的pH調至6.25，離心(5 000 r/min，15 min，4 ℃)，最后所得沉淀即為肌原纖維蛋白。

1.3.2 不同溫度處理

用0.3 mol/L NaCl將肌原纖維蛋白稀釋到10 mg/mL，沙蒿膠的添加量為0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，充分攪拌至沙蒿膠分散均勻，在15、25、35、45、55 ℃水浴鍋中加熱30 min，備用，進行相關指標測試。

1.3.3 不同NaCl濃度處理

用0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol/L NaCl將肌原纖維蛋白稀釋到10 mg/mL，沙蒿膠的添加量為0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，充分攪拌至沙蒿膠分散均勻，在25 ℃水浴鍋中加熱30 min，備用，進行相關指標測試。

1.4 檢測方法

1.4.1 蛋白質含量的測定

參照才衛(wèi)川[17]的方法，利用考馬斯亮藍法測定肌原纖維蛋白含量。

1.4.2 乳化活性和乳化穩(wěn)定性的測定

參考AGYARE等[18]的方法，取16 mL稀釋蛋白液與4 mL大豆油混合放入50 mL燒杯中高速勻漿2 min，分別在0與10 min時從底部吸取100 μL，加入到10 mL 0.1% SDS溶液中，振蕩混勻后在500 nm處測定吸光度(0.1% SDS溶液為空白)。乳化活性EAI(m2/g)和乳化穩(wěn)定性ESI(%)分別由下面的公式來表示：

(1)

(2)

式中：A0為乳狀液在0 min的吸光度；A10為乳狀液在10 min的吸光度；n為稀釋倍數(shù)；C為蛋白質質量濃度，(g/mL)；φ為油相體積分數(shù)(φ= 0.2)。

1.4.3 表面疏水性的測定

參考CHELH等[19]的方法并稍作修改，方法如下：取2 mL稀釋蛋白液加入400 μL 1 mg/mL的溴酚藍溶液，充分混合，相應的磷酸緩沖液為空白，4 000 r/min離心20 min后，在595 nm處測定上清液的吸光度。表面疏水基含量按公式(3)計算。

(3)

式中：A對照為對照組的吸光值，A樣品為處理組的吸光值。

1.4.4 濁度的測定

參考BENJAKUL等[20]的方法，取5 mL稀釋蛋白液放入試管中，分別在不同溫度的水浴鍋中水浴30 min后取出，冷卻，在600 nm處測定吸光度(不加蛋白的溶液為空白)。

1.4.5 黏度的測定

用MCR 301旋轉流變儀測定取3 mL的稀釋蛋白液均勻涂布于測試平臺。使用直徑為40 mm的平行板，設定平行板間空隙為0.5 mm，剪切速率為25 1/s。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS 19.0、Originpro 9.0、Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理。

2 結果與分析

2.1 蛋白質含量標準曲線繪制

標準方程：Y=0.008 42X-0.005 95；相關系數(shù)R2=0.998 7。

圖1 蛋白質標準曲線Fig.1 BSA standard curve

2.3 肌原纖維蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性

2.3.1 不同NaCl濃度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響

乳化特性是蛋白質主要的功能特性之一，乳化活性和乳化穩(wěn)定性是評價蛋白質乳化特性的常用指標。由圖2、圖3可知，在相同的NaCl濃度條件下，蝦蛄肌原纖維蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性隨著沙蒿膠添加量的增加整體呈先上升后下降的趨勢，添加0.6%～1.0%沙蒿膠的實驗組與對照組相比差異均顯著(P<0.05)。這可能是因為沙蒿膠是交聯(lián)結構的多糖物質，多糖能與肌原纖維蛋白相互作用，提高蛋白的持水、持油能力，從而形成穩(wěn)定的乳化體系[18]。但當沙蒿膠的添加量過大時，使乳化膜厚度增大成為整個溶液，在乳化液中不溶性的多糖使乳化微粒距離變小，乳化活力和乳化穩(wěn)定性降低[20]。

在相同的沙蒿膠添加量條件下，隨著NaCl濃度的增大，肌原纖維蛋白的乳化活性呈先增大后降低趨勢，在濃度為0.4 mol/L時達到最大值，顯著高于0.1、0.2 mol/L NaCl實驗組(P<0.05)。乳化穩(wěn)定性呈逐漸上升趨勢。在NaCl濃度為0.1 mol/L時，肌原纖維蛋白的乳化穩(wěn)定性最差。乳化穩(wěn)定性是評價蛋白質保持乳化體系油水界面的能力的重要指標，增大NaCl濃度會減少蛋白從油水界面向水相體系的通過量，使乳狀液油滴表面電位下降，乳狀液體系的斥力電位上升，更易使油滴之間發(fā)生聚集，從而提高了乳化穩(wěn)定性[21]。但濃度過大會可能會使蛋白發(fā)生鹽析效應，乳化活性和穩(wěn)定性均降低[22]。

圖2 不同NaCl濃度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液乳化活性的影響Fig.2 Effect of ASK gum on the emulsifying activity of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

圖3 不同NaCl濃度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液乳化穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of ASK gum on the emulsion stability of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

2.3.2 不同溫度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響

由圖4、圖5可知，在相同的溫度條件下，蝦蛄肌原纖維蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性隨著沙蒿膠添加量的增加呈先升高后下降的趨勢，在沙蒿膠添加量為0.6%時乳化活性達到最大值，45 ℃時乳化活性由對照組的9.24 m2/g提高到13.33 m2/g，繼續(xù)添加乳化活性值下降。在相同的沙蒿膠添加量條件下，隨著溫度的升高，乳化活性呈逐漸上升趨勢，溫度為55 ℃時達到最大值且顯著高于15、25和35 ℃實驗組的乳化活性值(P<0.05)，與45℃實驗組相比差異不顯著(P>0.05)。乳化穩(wěn)定性呈先升高后下降的趨勢，15～35 ℃實驗組的穩(wěn)定性值逐漸增大，繼續(xù)升高溫度穩(wěn)定性開始下降。這可能是由于溫度升高，肌原纖維蛋白的分子構象適當展開，促進了油體分子與蛋白分子的相互作用，增強了蛋白質界面上的吸附性，從而使蛋白的乳化活性增加。但溫度過高會引起蛋白分子變性，也能降低吸附在界面上的蛋白質膜的粘度和硬度，使乳化穩(wěn)定性降低[23]。

圖4 不同溫度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液乳化活性的影響Fig.4 Effect of ASK gum on the emulsifying activity of myofibrillar proteins at different temperatures

圖5 不同溫度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液乳化活性的影響Fig.5 Effect of ASK gum on the emulsion stability of myofibrillar proteins at different temperatures

2.4 肌原纖維蛋白表面疏水性

2.4.1 不同NaCl濃度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白表面疏水性的影響

表面疏水性對蛋白質的功能特性產(chǎn)生重要的影響。由圖6可知，在相同的NaCl濃度條件下，隨著沙蒿膠添加量的增加，肌原纖維蛋白的表面疏水基含量整體呈先上升后下降趨勢，0.4%～1.0%實驗組間雖有差異，但差異不顯著(P>0.05)，添加0.4%～0.6%的沙蒿膠與對照組相比能顯著提高肌原纖維蛋白的表面疏水基含量(P<0.05)。在相同的沙蒿膠添加量條件下，隨著NaCl濃度的增加，肌原纖維蛋白表面疏水基含量呈下降趨勢。這可能是因為肌原纖維蛋白是鹽溶性的蛋白，當NaCl濃度較高時，可使蛋白質周圍的親水基團結合大量水分子，將蛋白質的疏水基團部分包埋在分子內部，暴露程度逐漸降低，肌原纖維蛋白的表面疏水性減小[24]。

圖6 不同NaCl濃度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液表面疏水性的影響Fig.6 Effect of ASK gum on the surface hydrophobicity of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

2.4.2 不同溫度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白表面疏水性的影響

蛋白質的表面疏水性反映了蛋白質分子表面疏水性氨基酸的相對含量。由圖7可知，在相同的溫度條件下，隨著沙蒿膠添加量的增加，肌原纖維蛋白的表面疏水基含量呈先增大后減小態(tài)勢，結果表明在一定范圍內，加入沙蒿膠對肌原纖維蛋白的表面疏水性有增加作用。在相同的沙蒿膠添加量條件下，隨著溫度升高，肌原纖維蛋白的表面疏水基含量先增加后降低，在35～45 ℃時表面疏水基含量較高，繼續(xù)升高溫度，表面疏水基含量有所下降，結果表明在25～55 ℃范圍內，各實驗組差異不顯著(P>0.05)，但與15 ℃相比差異顯著(P<0.05)。這可能是因為蝦蛄肌原纖維蛋白在升溫的過程中，蛋白內部展開，利于沙蒿膠與蛋白發(fā)生反應，使蛋白的疏水基團暴露[25]。

圖7 不同溫度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液表面疏水性的影響Fig.7 Effect of ASK gum on the surface hydrophobicity of myofibrillar proteins at different temperatures

2.5 肌原纖維蛋白濁度

2.5.1 不同NaCl濃度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白濁度的影響

濁度通常作為判斷蛋白聚集的指標，反映蛋白溶液中懸浮粒子的數(shù)量和大小。由圖8可知，在相同NaCl濃度下，隨著沙蒿膠添加量的增加，濁度整體呈上升趨勢。同一沙蒿膠添加量條件下，隨著NaCl濃度的增加，濁度明顯下降。這可能是由于肌原纖維蛋白的鹽溶性，隨著溶液中NaCl濃度增大，蛋白更容易溶解分散，從而導致吸光度下降，濁度減小。當NaCl濃度達到0.5 mol/L時，蛋白質得到溶解度最好，濁度最小。

圖8 不同NaCl濃度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液濁度的影響Fig.8 Effect of ASK gum on the turbidity of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

2.5.2 不同溫度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白濁度的影響

如圖9可知，同一溫度條件下，隨著沙蒿膠添加量的增加，濁度呈逐漸上升趨勢。沙蒿膠添加量從0%增加到0.4%濁度值變化不顯著(P>0.05)，在55 ℃時，當沙蒿膠添加量進一步增大，肌原纖維蛋白的濁度呈顯著增加趨勢(P<0.05)。在相同的沙蒿膠添加量條件下，隨溫度的升高，濁度增大。這可能是由于溫度的升高導致肌原纖維蛋白凝聚，蛋白分子直徑變大，使光發(fā)生了散射從而使得溶液濁度升高[26]。

圖9 不同溫度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液濁度的影響Fig.9 Effect of ASK gum on the turbidity of myofibrillar proteins at different temperatures

2.6 肌原纖維蛋白黏度

2.6.1 不同NaCl濃度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白黏度的影響

黏度可作為較可靠的指標用來判斷魚肉蛋白質質量，比蛋白質的溶解性和乳化性有更高的可信度[27]。由圖10可知，在沙蒿膠添加量相同的條件下，隨著NaCl濃度的增加，黏度呈上升趨勢。這可能是因為在不同NaCl濃度下，肌原纖維蛋白分子有不同的排列方式而引起的，當濃度為0.5 mol/L時，黏度最大。在同一NaCl濃度下，肌原纖維蛋白黏度隨著沙蒿膠添加量的增加而顯著增大。這可能是因為沙蒿膠溶液具有很高的黏度，且隨濃度的增加而迅速增加。在低剪切速率下，也呈現(xiàn)較大黏度，是由于沙蒿膠具有弱的分子間力而又穩(wěn)定的高分子呈剛性的復合團聚體[28]。

圖10 不同NaCl濃度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液黏度的影響Fig.10 Effect of ASK gum on the viscosity of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

2.6.2 不同溫度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白黏度的影響

由圖11可知，在相同沙蒿膠添加量條件下，隨著溫度的升高，黏度逐漸降低且下降的較為緩慢。這可能是因為溫度的升高使得肌原纖維蛋白聚集變性從而影響其黏度。在同一溫度下，隨著沙蒿膠添加量的增加，肌原纖維蛋白黏度整體呈上升趨勢，當添加量為1.0%時，黏度最大。

圖11 不同溫度下添加沙蒿膠對肌原纖維蛋白溶液黏度的影響Fig.11 Effect of ASK gum on the viscosity of myofibrillar proteins at different temperatures

3 結論

沙蒿膠添加量在0.6%～0.8%時乳化活性最佳，55 ℃時乳化活性值最大但穩(wěn)定性有所下降；在NaCl濃度為0.4 mol/L時乳化活性值最大，但濃度過高會使乳化活性和穩(wěn)定性均降低。45 ℃時，沙蒿膠添加量為0.6%，表面疏水性最大；隨著NaCl濃度的增加，蛋白表面疏水性減弱。隨著沙蒿膠添加量的增加，肌原纖維蛋白濁度和黏度均增大；NaCl濃度的增加會使?jié)岫戎禍p小，黏度增大；溫度升高會使?jié)岫仍龃?，黏度減小。因此，添加適量的沙蒿膠并結合控制體系中的NaCl濃度和溫度更有助于改善蝦蛄肌原纖維蛋白的乳化和理化特性。

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Effect of Artemisia sphaerocephala Krasch gum on emulsifying and physicochemical properties of Mantis shrimp myofibrillar protein

YUAN Cheng-cheng1， ZHANG Kun-sheng1*， REN Yun-xia2

(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,College of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

In order to enrich mantis shrimp emulsion products, study was carried out to explore the emulsifying and physicochemical properties of myofibrillar protein from mantis shrimp. Extracted from Mantis shrimp, the myofibrillar protein and the different the amount of Artemisia sphaerocephala Krasch gum(ASK gum), NaCl concentration, temperature as well as the effects of emulsifying properties, including emulsifying activity and emulsion stability were tested. At the fixed concentration of NaCl, with the increase of ASK gum, Mantis shrimp protein emulsifying activity and emulsion stability increased first and then decreased, the viscosity also increased; with 0.6%-0.8% ASK gum, the difference between the experimental group and the control group was significant (P<0.05); 0.4%-0.6% of ASK gum could significantly enhance the surface hydrophobic content of myofibrillar protein (P<0.05). The emulsifying activity was at the maximum at NaCl 0.4 mol/L; the turbidity was the lowest at 0.5 mol/L NaCl, NaCl concentration increase will decrease the viscosity of myofibrillar protein. With the increase of temperature, myofibrillar protein emulsifying activity and emulsion turbidity increased, stability increased first and then decreased, and viscosity decreased. The results provide a basis for the further research on the application of ASK gum in mantis shrimp products.

squilla; Artemisia sphaerocephala Krasch gum; myofibrillar protein; emulsifying properties; physicochemical properties

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201704012

碩士研究生(張坤生教授為通訊作者，E-mail：zhksheng@tjcu.edu.cn)。

國家自然科學基金面上項目(31671873)

2016-08-13，改回日期：2016-10-20