魔芋粉對鯉魚肌原纖維蛋白凝膠特性的影響

楊 振，孔保華*，夏秀芳，陳 倩，李沛軍

(東北農業(yè)大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

魔芋粉對鯉魚肌原纖維蛋白凝膠特性的影響

楊 振，孔保華*，夏秀芳，陳 倩，李沛軍

(東北農業(yè)大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

從鯉魚背部肌肉中提取肌原纖維蛋白，分別添加0.05、0.10、0.15、0.20g/100mL的魔芋粉，研究其在不同加熱溫度(70、80、90℃)和不同NaCl濃度(0.05、0.10、0.15、0.20mol/L)條件下對肌原纖維蛋白凝膠的硬度、彈性、白度和保水性的影響。結果表明：相同魔芋粉添加量條件下，加熱溫度80℃時形成的肌原纖維蛋白凝膠的硬度和彈性顯著高于70℃和90℃(P＜0.05)；90℃時凝膠白度高于70℃和80℃；90℃時保水性顯著高于70℃時的保水性(P＜0.05)，與80℃的凝膠保水性差異不顯著(P＞0.05)。在此條件下，隨著NaCl濃度增加，凝膠的硬度和彈性增大；肌原纖維蛋白凝膠的保水性顯著提高。同一溫度條件下，添加0.10g/100mL魔芋粉的蛋白凝膠硬度達到最大值，且80℃時硬度最大為129g，凝膠的白度隨著魔芋粉質量濃度增加呈現下降趨勢，保水性隨著魔芋粉質量濃度的增加而增大；添加NaCl可以顯著提高凝膠的白度。

鯉魚；肌原纖維蛋白；魔芋粉；凝膠特性

肌原纖維蛋白的凝膠特性是魚糜制品重要的功能性質，是形成魚糜制品獨特質構、保水性等特性的決定性因素。由于近年來過度海洋捕撈和海洋污染的進一步加劇，海水魚已無法滿足市場的大量需求[1]。而近幾年全球淡水魚養(yǎng)殖產量不斷增加，淡水魚作為原料生產魚糜及魚糜制品將成為魚糜制品加工業(yè)的新趨勢。為了提高魚糜凝膠的質構特性，向魚糜中加入外源成分如菊粉[2]、大豆分離蛋白[3]、淀粉[4]、氧化酚類化合物[5]、磷酸鹽[6]等來提高凝膠強度、彈性和保水性。魔芋粉(konjac flour，KF)是高分子質量(200～2000kD)多糖，是一種葡甘露聚糖，由甘露糖和葡萄糖以1.6:1的比例通過β(1→4)鍵組成的一種線性隨機共聚體[7-8]。KF在人體胃腸道內不能被消化酶水解，因此被認為是沒有能量的難消化的膳食纖維。據報道稱，KF有預防和改善便秘[9]、調整脂類代謝、改善葡萄糖代謝及降低糖尿病和心臟病發(fā)生等功能。KF本身有很強的結合水能力，是食品加工中常用的增稠劑，對肉制品中蛋白質凝膠化以及水分結合表現出協同作用[10-11]，也常用于提高低脂乳化肉類產品的質量[12-13]。但魔芋粉如何影響肌原纖維蛋白凝膠特性的研究則未見報道。本實驗研究在鯉魚肌原纖維蛋白中添加魔芋粉，研究其在不同加熱溫度和NaCl濃度條件下對肌原纖維蛋白凝膠特性和凝膠保水性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮鯉魚(平均質量1.1～1.25kg)，購于農貿市場，用兩倍體積的碎冰保鮮后運到實驗室。經擊暈、殺死并去除魚鱗、內臟和魚皮，放置于4℃完成尸僵成熟，取鯉魚背部肉，切成長1cm3的小塊，混勻，進行肌原纖維蛋白的提取，制備的蛋白密封后放在4℃條件下放置備用。

魔芋粉 汕頭市捷成食品添加劑有限公司；NaCl天津市化學試劑三廠。

1.2 儀器與設備

GL-21M高速冷凍離心機 湖南湘儀科學儀器設備有限公司；日本電色ZE-6000色差儀 上海首立實業(yè)有限公司；TA-XT Plus 型質構分析儀 英國Stable Micro System公司；AL-104型精密電子天平 上海梅特勒-托利多儀器設備有限公司；冷凍離心機 美國Beckman公司。

1.3 方法

1.3.1 肌原纖維蛋白提取方法

根據Jiang Xinjing等[14]的方法，并稍加修改。將魚肉攪碎，加入4倍體積的0.02mol/L、pH7.5的冰磷酸鹽緩沖溶液勻漿60s，勻漿液用冷凍離心機4℃、8000×g離心15min后，除去上清液。沉淀物中再加入磷酸鹽緩沖溶液后重復勻漿、離心的過程，重復3次，最后一次勻漿液用3層紗布過濾，所得濾液離心，然后用一定濃度的冰NaCl溶液洗，離心后所得沉淀物即為肌原纖維蛋白。鯉魚肌原纖維蛋白的提取過程在4℃條件下操作。

1.3.2 凝膠的制備

將提取的肌原纖維蛋白溶于蒸餾水，配成40mg/mL，攪拌均勻后置于直徑30mm、高度50mm的玻璃杯中。魔芋粉添加量分別為0、0.05、0.10、0.15、0.20g/100mL，先將魔芋粉用水溶解均勻后再加入蛋白凝膠中，用磁力攪拌器混合均勻。將玻璃杯置于水浴鍋分別在70、80、90℃條件下加熱30min，冰液中冷卻，然后貯存在2～4℃的冰箱中備用。制備好的凝膠在每次分析前要在室溫(18～20℃)條件下放置30min。

1.3.3 凝膠質構的測定

將待測樣品置于測定平臺上固定好，室溫條件下利用物性分析儀進行測量。以質構剖面分析方法(texture profile analyses，TPA) 測定凝膠的硬度和彈性等，選用的參數分別為：SMSP/0.5探頭，測前速率5mm/s，測試速率1mm/s，觸發(fā)力1g，壓縮距離50%。

1.3.4 凝膠白度的測定

使用色差計測定凝膠的L*、a*、b*。L*值代表亮度，刻度從0～100((黑色到白色)；a*值代表紅度，a*值為正值表示紅色，a*值為負值表示綠色；b*值表示黃度，b*值為正值表示黃色，b*值為負值表示藍色。所有樣品做3次平行實驗，結果取平均值。根據Park[15]的方法計算白度(whiteness)。

1.3.5 凝膠保水性的測定

根據Xia Xiufang[16]的方法。取約5g凝膠樣本放入直徑30min的離心管中，4℃、1000×g離心10min，除離心出的水分，測定離心前后凝膠的質量。根據公式(2)計算凝膠保水性。

式中：m0為離心管質量/g；m1為離心前離心管和凝膠質量/g；m2為離心后離心管和凝膠質量/g。

1.3.6 統計分析

每個實驗重復3次，數據統計分析采用Statistix 8.1 軟件包中Linear Models程序進行，差異顯著性(P＜0.05)或差異極顯著性(P＜0.01)分析使用Turkey HSD程序，采用Sigmaplot11.0 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 肌原纖維蛋白凝膠質構的變化分析

2.1.1 不同加熱溫度條件下魔芋粉添加量對肌原纖維蛋白凝膠硬度和彈性的影響

圖1 不同溫度條件下魔芋粉添加量對肌原纖維蛋白凝膠硬度和彈性的影響Fig.1 Effect of konjac flour on the hardness and springiness of myofibrillar protein gels formed at different temperatures

由圖1可知，在相同的溫度條件下，魔芋粉添加量為0.10g/100mL時肌原纖維蛋白凝膠的硬度最大，且80℃時為最大值129g，比70℃時凝膠硬度高約20g；當魔芋粉的添加量繼續(xù)增大時，肌原纖維蛋白凝膠的硬度減小。相同魔芋粉添加量條件下，80℃時肌原纖維蛋白凝膠的硬度顯著高于70℃和90℃時形成凝膠的硬度(P＜0.05)；肌原纖維蛋白在80℃條件下形成的凝膠彈性顯著高于70℃時形成的凝膠彈性(P＜0.05)，但是與90℃條件下形成的凝膠彈性無顯著差異。在相同溫度條件下，隨著魔芋粉添加量的增加，凝膠的彈性也是逐漸增強的，70℃時凝膠的彈性由初始的0.8191增大到0.9571，80℃、魔芋粉添加量為0.20g/100mL時，凝膠的彈性提高了約初始值的9%。以上結果表明：80℃時，添加0.10g/100mL的魔芋粉與對照組相比能顯著(P＜0.05)提高凝膠的硬度，但增大魔芋粉的質量濃度反而使肌原纖維蛋白凝膠的硬度降低，可能是因為較高質量濃度的魔芋粉阻礙肌原纖維蛋白之間交聯，影響凝膠形成。隨著魔芋粉添加量的增大，彈性逐漸增強，可能是因為魔芋粉溶于水后與蛋白質交聯，并且本身魔芋粉溶于水后成膠，質量濃度越大形成的凝膠的彈性就越大。80℃條件下肌原纖維蛋白凝膠硬度和彈性最佳，可能因為肌動蛋白和肌球蛋白等內部各亞基更充分暴露，蛋白亞基之間重新相互作用形成蛋白凝膠的網絡結構。在70℃時蛋白沒有充分到達其變性溫度，一部分蛋白沒有充分變性和相互之間交聯；在90℃肌原纖維蛋白由于高溫未能在變性后相互之間充分聚合形成三維的蛋白網絡結構，凝膠的硬度和彈性也就相對較低[17]。

2.1.2 不同鹽濃度條件下魔芋粉添加量對肌原纖維蛋白凝膠硬度和彈性的影響

由圖2可知，相同魔芋粉添加量條件下，隨著NaCl濃度的提高，凝膠的硬度隨之增強，當魔芋粉添加量為0.20g/100mL，NaCl的濃度達到0.20mol/L時，凝膠的硬度顯著增強(P＜0.05)，為對照組的約2.1倍；凝膠的彈性隨著NaCl濃度的提高而增大，在0.05mol/L NaCl時，彈性變化顯著，比對照組提高了約的18%。在相同的NaCl濃度條件下，凝膠的硬度隨著魔芋粉添加量的增加而增強，凝膠的彈性隨著魔芋粉添加量的增加而增大，但是凝膠彈性在NaCl濃度為0.20mol/L時變化不顯著，在NaCl濃度為0.05mol/L時變化顯著。彈性的增加可能是因為魔芋粉溶于水后形成魔芋膠，增大了凝膠的彈性，另一種可能是魚肉中含有大量的轉谷氨酰胺酶，魔芋粉和轉谷氨酰胺酶在低離子強度下可能有協同作用。在多糖/蛋白質混合體系中這種影響可能是化學(如氫鍵)和物理(分子纏結)作用的結果[18]。

圖2 不同鹽濃度條件下魔芋粉對肌原纖維蛋白凝膠硬度和彈性的影響Fig.2 Hardness and springiness of gel added with both konjac flour and NaCl

2.2 肌原纖維蛋白凝膠白度的變化

2.2.1 不同加熱溫度條件下魔芋粉添加量對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響

圖3 不同溫度條件下魔芋粉添加量對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響Fig.3 Effect of konjac flour on the whiteness of myofibrillar protein gels formed at different temperature

由圖3可知，同一溫度下，肌原纖維蛋白凝膠白度隨著魔芋粉添加量的增加而降低，在魔芋粉質量濃度為0.15g/100mL時，肌原纖維蛋白凝膠白度最低，隨著魔芋粉質量濃度的繼續(xù)增大白度略有增加。80℃肌原纖維蛋白凝膠白度顯著低于70℃和90℃條件下的凝膠白度(P＜0.05)，為77.54。在90℃時，肌原纖維蛋白凝膠隨著魔芋粉質量濃度的增大下降明顯，而在70℃和80℃時，肌原纖維蛋白凝膠白度隨著魔芋粉質量濃度的增大下降趨勢相對緩慢。由于魔芋粉本身黃色較淺，因此不會對凝膠的色度產生顯著影響。

2.2.2 不同鹽濃度條件下魔芋粉添加量對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響

圖4 不同鹽濃度條件下魔芋粉添加量對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響Fig.4 Effect of konjac flour on the whiteness of myofibrillar protein gels added with different concentration of salt

由圖4可知，相同魔芋粉添加量條件下，隨著NaCl濃度的增加，肌原纖維蛋白凝膠的白度上升。同一NaCl濃度條件下，凝膠的白度隨著魔芋粉添加量的增加而下降。不添加NaCl組，凝膠的白度下降緩慢，這說明NaCl濃度對白度影響較大。并且NaCl濃度為0.20mol/L時，肌原纖維蛋白凝膠的白度顯著高于其他幾組凝膠的白度。在添加NaCl后，鈉離子可以促進蛋白凝膠的形成，同時鈉離子可以和蛋白內部的氨基酸結合，阻礙果糖與蛋白發(fā)生美拉德反應，因此添加較大濃度的NaCl的凝膠的白度高于其他組的白度[19]。

2.3 肌原纖維蛋白凝膠保水性的變化

2.3.1 不同加熱溫度條件下魔芋粉對肌原纖維蛋白凝膠保水性的變化

由圖5可知，同一溫度下，隨著魔芋粉添加量的增加肌原纖維蛋白凝膠的保水性呈上升的趨勢。80℃和90℃時相同魔芋粉添加量的凝膠的保水性相比差異不顯著(P＞0.05)，70℃凝膠保水性與80、90℃凝膠保水性相比差異顯著(P＜0.05)。在魔芋粉添加量為0.20g/100mL時，7℃凝膠保水性從對照組的92.46%提高到97.14%。這說明添加魔芋粉對肌原纖維蛋白凝膠的保水性有顯著影響，但與80、90℃時凝膠保水性相比，70℃條件下肌原纖維蛋白凝膠的保水性最低。由于魔芋粉本身有很強的結合水的能力[20]，魔芋粉質量濃度增加，能夠結合的水分也就越多，凝膠的保水性就越大。

圖5 不同溫度條件下魔芋粉添加量對肌原纖維蛋白凝膠保水性的影響Fig.5 Effect of konjac flour on the water-holding capacity of myofibrillar protein gels formed at different temperatures

2.3.2 不同鹽濃度下魔芋粉添加量引起肌原纖維蛋白凝膠保水性的變化

圖6 不同鹽濃度下魔芋粉添加量對肌原纖維蛋白凝膠保水性的影響Fig.6 Effect of konjac flour on the water-holding capacity of myofibrillar protein gels added with different concentrations of salt

由圖6可知，同一魔芋粉添加量下時，隨著NaCl濃度的增加，肌原纖維蛋白凝膠保水性增強；同一NaCl濃度下，隨著魔芋粉添加量的增加，凝膠的保水性呈上升的趨勢。NaCl濃度為0.20mol/L時，加入0.20g/100mL的魔芋粉保水性由對照組的91.90%提高到98.90%。因為加入一定濃度的NaCl后，蛋白溶液有一定的離子強度，使得蛋白質的溶解性增強，從而促進凝膠化和與水分結合的能力。有研究表明，在較低的鹽濃度條件下，肌原纖維蛋白和魔芋粉不是互溶的，肌原纖維蛋白在底部，魔芋粉在頂部[20]，但是這兩種膠體相會隨著鹽濃度的提高而消失。

3 結 論

本研究表明加熱80℃時形成的肌原纖維蛋白凝膠的硬度和彈性最好，添加魔芋粉可顯著提高肌原纖維蛋白凝膠的硬度、彈性和保水性，但是對白度不會產生顯著影響。添加NaCl可顯著提高使凝膠的硬度、彈性、保水性和白度。

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Influence of Konjac Flour on Gel Properties of Myofibrillar Proteins from Common Carp

YANG Zhen，KONG Bao-hua*，XIA Xiu-fang，CHEN Qian，LI Pei-jun
(College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

In this study, myofibrillar proteins were extracted from the back muscle of common carp and the influence of konjac flour(0.05, 0.10, 0.15, 0.20 g/100 mL), temperature (70, 80, 90 ℃) and NaCl (0.05, 0.10, 0.15, 0.20 mol/L on gel properties of the proteins, including hardness, springiness, whiteness and water-holding capacity, was investigated. Generally, the hardness and springiness of myofibrillar protein gels formed in the presence of konjac flour were higher at 80 ℃ than at 70 ℃ and 90 ℃(P ＜0.05). Gel hardness and springiness also increased due to the addition of NaCl. Myofibrillar protein gels exhibited a higher whiteness at 90 ℃ compared with 70 ℃ and 80 ℃. The water-holding capacity at 90 ℃ was significantly higher than that at 70 ℃(P＜0.05), but showed no significant difference from that at 80 ℃ (P＞ 0.05). A significant increase in water-holding capacity was found with increasing NaCl addition. In addition, when konjac flour was added at a concentration of 0.10 g/100 mL, the highest gel strength was achieved for myofibrillar protein gels formed at the same temperature and reached 129 g at 80 ℃. As the concentration of konjac flour increased, gel whiteness decreased, while water-holding capacity increased. Moreover, the addition of NaCl resulted in a significant increase in gel whiteness.

common carp；myofibrillar protein；konjac flour；gel properties

TS201.1

A

1002-6630(2012)11-0116-05

2011-06-15

東北農業(yè)大學創(chuàng)新團隊項目(CXZ011)；黑龍江省教育廳海外學人科研資助項目(12511053)

楊振(1986—)，女，碩士研究生，研究方向畜產品加工。E-mail：yangzhen960@163.com

*通信作者：孔保華(1963—)，女，教授，博士，研究方向畜產品加工。E-mail：kongbh@163.com