谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶及輔料對珍珠蚌肉糜凝膠性質(zhì)的影響

王伯華龍嬌麗 雷 頌涂慶會 段蘭鑫 楊品紅

(1. 湖南文理學院生命科學學院，湖南 常德 415000；2. 水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 常德 415000；3. 環(huán)洞庭湖水產(chǎn)健康養(yǎng)殖及加工湖南省重點實驗室，湖南 常德 415000)

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谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶及輔料對珍珠蚌肉糜凝膠性質(zhì)的影響

王伯華1,2,3龍嬌麗1,2,3雷 頌1,2,3涂慶會1,2,3段蘭鑫1,2,3楊品紅1,2,3

(1. 湖南文理學院生命科學學院，湖南 常德 415000；2. 水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 常德 415000；3. 環(huán)洞庭湖水產(chǎn)健康養(yǎng)殖及加工湖南省重點實驗室，湖南 常德 415000)

以采珠后的蚌肉為試驗對象，研究谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(TG酶)及輔料對蚌肉肉糜凝膠硬度、內(nèi)聚性和彈性質(zhì)構(gòu)特性的影響。結(jié)果表明：TG酶改善蚌肉糜凝膠性的最佳作用條件為：酶的添加量2%，pH 7，45 ℃反應1.0 h。蚌肉肉糜凝膠性得到了良好的改善，該條件下的硬度為5 910.647 g，內(nèi)聚性為0.820，彈性為0.914。輔料的添加也能改善蚌肉糜凝膠性質(zhì)，馬鈴薯淀粉、蛋清蛋白和大豆分離蛋白的最佳添加量分別為6%，6%和9%。為蚌肉糜制品的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

蚌肉糜；谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶；輔料；質(zhì)構(gòu)特性

中國淡水珍珠產(chǎn)量很大，但采珠后的珍珠蚌肉未得到有效開發(fā)利用，常處理成飼料或廢棄掉，造成了資源浪費。蚌肉富含人體生長發(fā)育所需各種營養(yǎng)元素，據(jù)本草綱目記載[1]，蚌肉還有明目滋陰等功效。然而蚌肉韌性較強，鮮食口感差，凝膠性能也較海水魚差，制約了其加工與推廣[2]。

凝膠特性決定著肉糜制品的口感與質(zhì)量，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶能夠促進肌球蛋白分子內(nèi)與分子間形成大量的共價交聯(lián)，進而提高產(chǎn)品的各項質(zhì)構(gòu)指標[3-5]，肉糜制品還常通過添加大豆分離蛋白、蛋清蛋白、淀粉等輔料來提高產(chǎn)品的凝膠性能[6]。目前還未見谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶與輔料對珍珠蚌肉糜凝膠特性改善的研究報道，因此，以采珠后的蚌肉糜為原料，研究TG酶及輔料對蚌肉糜凝膠性能的影響，以期為淡水珍珠生產(chǎn)的副產(chǎn)物加工利用提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

珍珠蚌：采自常德淡水珍珠養(yǎng)殖基地；

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶：酶活力120 U/g，江蘇省泰興市東圣食品科技有限公司；

檸檬酸、檸檬酸鈉、磷酸氫二鈉：分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

質(zhì)構(gòu)儀：TA-XT Plus型，英國Stable Micro System公司；

電子天平：PL203型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

壓力蒸汽滅菌器：LY-B0.018型，武漢市鴻雁醫(yī)療器械制造有限公司；

恒溫水浴鍋：HH-S4型，北京科偉永興儀器有限公司；

萬能粉碎機：FW100型，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 蚌肉肉糜凝膠的制備

參照文獻[7]，修改如下：將蚌肉用冰水清洗干凈，隨后將蚌肉放入組織搗碎勻漿機中空斬90 s，添加2%食鹽(按肉樣的質(zhì)量計量)以及TG酶或輔料斬拌60 s，斬拌完成后將其轉(zhuǎn)入容器中水浴保溫使得TG酶充分反應，然后采用兩段式加熱方式：第一階段70 ℃水浴30 min，第二階段90 ℃水浴15 min。冷卻后置于4 ℃冰箱冷藏12 h，備用。

1.4 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對凝膠特性的影響

1.4.1 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶添加量的確定 自然pH下，TG酶添加量分別為：0.0%，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，40 ℃保溫1 h，將制得的凝膠樣品在TPA模式下進行質(zhì)構(gòu)測定，每個處理平行測定3次。

1.4.2 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶作用溫度的確定 自然pH下，添加1.5% 的TG酶，分別置于35，40，45，50，55 ℃，水浴保溫1 h，測定凝膠樣品的質(zhì)構(gòu)指標。

1.4.3 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶作用時間的確定 自然pH下，添加1.5% TG酶， 45 ℃分別保溫0.0，0.5，1.0，1.5，2.0 h，測定凝膠樣品的質(zhì)構(gòu)指標。

1.4.4 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶作用pH的確定 將蚌肉糜置于pH分別為4.0，5.0，6.0，7.0，8.0的4 ℃緩沖液中浸泡1 h后，添加1.5%的TG酶，45 ℃保溫1.5 h，測定所制備樣品的質(zhì)構(gòu)指標。

1.4.5 TG酶對凝膠性質(zhì)影響正交試驗 根據(jù)單因素試驗結(jié)果設計正交試驗，考察TG酶對凝膠特性改善的最優(yōu)效果。

1.5 輔料對蚌肉糜凝膠特性的影響

1.5.1 馬鈴薯淀粉對凝膠特性的影響 單獨添加馬鈴薯淀粉作為輔料，添加量分別為2%，6%，10%，12%，15%(以蚌肉糜為基準)，制備成凝膠樣品后進行質(zhì)構(gòu)測定。

1.5.2 蛋清蛋白對凝膠特性的影響 單獨添加蛋清蛋白作為輔料，添加量分別為4%，6%，8%，10%(以蚌肉糜為基準)，制備成凝膠樣品后進行質(zhì)構(gòu)測定。

1.5.3 大豆分離蛋白對凝膠特性的影響 單獨添加大豆分離蛋白作為輔料，添加量分別為5%，7%，9%，11%，13%，15%(以蚌肉糜為基準)，制備成凝膠樣品后進行質(zhì)構(gòu)測定。

1.6 質(zhì)構(gòu)特性的測定與評價

將制備好的蚌肉糜凝膠恢復至室溫，修整成圓柱體(Ф30 mm×25 mm)，置于物性測試儀的載物平臺上，采用圓柱形P/30探頭(Ф35 mm)，在TPA模式下，測定條件設為：5 kg力感應源，測試速度1 mm/s，壓縮距離14 mm，感量5 g。以硬度、內(nèi)聚性和彈性為表征指標，測試3次取平均值。

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013和SPSS 19.0 軟件進行數(shù)據(jù)分析。采用t-檢驗進行組間顯著性分析，P<0.05為顯著，P>0.05為不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶添加量的影響

TG酶添加量對蚌肉糜凝膠的硬度和彈性有顯著性影響。由圖1可知，隨著TG酶添加量的增加，硬度和內(nèi)聚性呈先上升后下降的趨勢，彈性則不斷增大，添加1.5% TG酶時硬度和內(nèi)聚性均達到最大。這說明隨著酶添加量的增加，蛋白質(zhì)間的交聯(lián)作用不斷加強，內(nèi)部空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)越發(fā)致密，凝膠強度不斷加大[8-10]。添加TG酶也可以減少肉的脫水收縮現(xiàn)象[11]。當酶添加量過高時，凝膠強度反而減小，導致硬度、內(nèi)聚性的降低[2]。

圖1 TG酶添加量對蚌肉糜凝膠特性的影響

2.2 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶作用溫度的影響

由圖2可知，隨著TG酶作用溫度的提高，硬度、內(nèi)聚性和彈性均大體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。40 ℃處理時硬度達到最大值，溫度繼續(xù)上升硬度反而下降；45 ℃處理時，內(nèi)聚性和彈性達到最大，溫度繼續(xù)上升至50 ℃后，硬度和內(nèi)聚性兩項質(zhì)構(gòu)指標呈現(xiàn)下降趨勢。可能是溫度過高時，蛋白質(zhì)裂解較快，來不及排列緊密就形成了結(jié)構(gòu)粗糙的凝膠組織，造成了凝膠強度的下降[2,12]。綜合分析得出TG酶的最佳作用溫度為45 ℃。

圖2 TG酶作用溫度對蚌肉糜凝膠特性的影響

2.3 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶作用時間的影響

由圖3可知，隨著TG酶作用時間的增加，硬度、內(nèi)聚性和彈性均大體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。與對照組相比，適量延長酶作用時間可以有效改善樣品的凝膠性質(zhì)。酶作用時間為0.5～1.5 h時，對硬度指標影響很??；酶作用時間為1.5 h時，內(nèi)聚性和彈性比酶作用前顯著增加(P<0.05)，達到最大值。繼續(xù)延長酶作用時間，質(zhì)構(gòu)指標呈現(xiàn)下降趨勢。可能是加熱時間過長，蛋白分子的過度交聯(lián)破壞了凝膠體系結(jié)構(gòu)[13-15]。因此，TG酶最適作用時間為1.5 h。

圖3 TG酶作用時間對蚌肉糜凝膠特性的影響

2.4 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶作用pH的影響

由圖4可知，隨著TG酶作用pH的增加，硬度呈先上升后下降的趨勢，內(nèi)聚性和彈性則不斷增大。隨著pH的上升，硬度呈先上升后下降的趨勢，在pH 6時相對pH 4～5和pH 7～8均顯著增加(P<0.05)，并達到最大值；內(nèi)聚性和彈性則隨著pH的上升不斷增加。pH對凝膠質(zhì)構(gòu)的影響是多方面的，pH能夠影響酶的反應活性，進而影響蛋白分子的交聯(lián)情況[16]；pH偏離肌球蛋白等電點時能夠促進鹽溶性蛋白的溶出[17]，增強凝膠性質(zhì)[18]。

試驗中還觀察到，pH 4～5時，蚌肉糜呈現(xiàn)較深的豆?jié){黃色；pH 6～7時，蚌肉糜呈現(xiàn)略帶淡青色的乳白色；pH 8時，蚌肉糜呈現(xiàn)灰青色。結(jié)合感官品質(zhì)和凝膠質(zhì)構(gòu)指標綜合考慮，取TG酶的最佳作用pH為6。

圖4 TG酶作用pH對蚌肉糜凝膠特性的影響

2.5 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對凝膠性質(zhì)影響正交試驗結(jié)果

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，設計的正交試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗因素和水平表

由表2可知：TG酶對硬度的最佳作用因素水平為A1B2C3D1；TG酶對內(nèi)聚性的最佳作用因素水平為A3B2C1D3；TG酶對彈性的最佳作用因素水平為A3B1C2D3。

通過分析極差數(shù)據(jù)可知，A3條件下內(nèi)聚性和彈性均達到最佳，而硬度略低，有數(shù)據(jù)[19]顯示硬度適中時口感較好，因此選定A3為最佳酶添加量。B2條件下硬度和內(nèi)聚性均達到最佳，彈性略低，因而確定B2為最適pH。在硬度極差分析表中C3與C1的差別為144.443，小于三水平的極差值。理論上硬度越大，凝膠性質(zhì)越好，但是綜合考慮到感官評價，硬度過大會影響口感[19-20]。所以，這里硬度的作用時間取C1。在彈性極差分析表中可以看到，C2與C1的差值為0.006，遠小于三水平的極差值。綜合C1條件下內(nèi)聚性最佳考慮，C1為最佳酶反應時間。D3條件下內(nèi)聚性和彈性均達到最佳，而硬度略低，由此，選擇D3為最佳酶作用時間。

綜合分析得出，TG酶的最佳作用條件為A3B2C1D3，即：TG酶的添加量為2%，最適pH為7，45 ℃保溫1 h。正好出現(xiàn)在正交設計的試驗點，此條件下蚌肉的硬度適中，內(nèi)聚性和彈性均達到最佳水平。

2.6 馬鈴薯淀粉對蚌肉凝膠特性的影響

由圖5可知，隨著馬鈴薯淀粉添加量的增加，硬度呈先上升后下降的趨勢，內(nèi)聚性和彈性則呈先上升后下降再上升的趨勢。12%添加量時硬度比對照組顯著增加(P<0.05)，達到最大值，繼續(xù)增大添加量硬度開始下降，彈性和內(nèi)聚性均在6%添加量時比對照組顯著增加(P<0.05)并達到最大。馬鈴薯淀粉加熱吸水后能夠形成淀粉凝膠顆粒，并填充于蚌肉糜凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，使凝膠結(jié)構(gòu)更致密，其質(zhì)構(gòu)性質(zhì)得到改善。但是淀粉在儲藏過程中易發(fā)生老化，造成凝膠脆化，甚至水分游離結(jié)構(gòu)龜裂[21]。因此，淀粉添加量過高凝膠性質(zhì)反而變差。此外，過多添加淀粉也會嚴重影響產(chǎn)品的風味。綜合考慮，6%的馬鈴薯淀粉添加量適中，質(zhì)構(gòu)指標都較高。

2.7 蛋清蛋白對蚌肉凝膠特性的影響

由圖6可知，隨著蛋清蛋白添加量的增加，硬度呈先上升后下降的趨勢，內(nèi)聚性和彈性則呈不斷增大。當?shù)扒宓鞍滋砑恿繛?%時，蚌肉糜的硬度比對照組顯著增加(P<0.05)并達到最大，繼續(xù)添加蛋清蛋白，硬度反而下降，可能是添加量過大破壞了凝膠體系。隨著蛋清蛋白添加量的增加，蚌肉糜凝膠彈性和內(nèi)聚性隨之增加，添加10%的蛋清蛋白，彈性和內(nèi)聚性比4%添加量時顯著增加(P<0.05)，添加量大于6%后，增加趨勢變緩。蛋清蛋白作為粘合劑，可以和蛋白質(zhì)基質(zhì)相互作用，蛋清蛋白和肌原纖維蛋白的相互作用能加強凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，此外，蛋清蛋白中的活性成分也可以使其凝膠強度得到提高[22]。結(jié)合質(zhì)構(gòu)指標綜合考慮，蛋清蛋白最適添加量為6%。

表2 正交試驗結(jié)果

圖5 馬鈴薯淀粉添加量對蚌肉質(zhì)構(gòu)特性的影響

圖6 蛋清蛋白添加量對蚌肉質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.8 大豆分離蛋白對蚌肉凝膠特性的影響

由圖7可知，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，硬度呈先上升后下降的趨勢，內(nèi)聚性和彈性則呈不斷增大。在添加量為9%時，彈性和內(nèi)聚性均比對照組顯著增加(P<0.05)，硬度值比對照組顯著增加(P<0.05)并達到最大值。由于大豆分離蛋白有助于蚌肉糜蛋白分子間的交聯(lián)，且受熱凝固后能夠分散脂肪[23]，添加量的增加會不斷提高蚌肉糜的彈性?？紤]到過多添加大豆分離蛋白對產(chǎn)品風味影響較大，綜合各項質(zhì)構(gòu)指標，9%的添加量較合適。

圖7 大豆分離蛋白添加量對蚌肉質(zhì)構(gòu)特性的影響

3 結(jié)論

TG酶和馬鈴薯淀粉、蛋清蛋白和大豆分離蛋白三種輔料都能顯著改善蚌肉糜的凝膠性能。通過正交試驗得出TG酶的最佳作用條件為：2%酶添加量，pH為7，于45 ℃作用1 h。此條件下內(nèi)聚性和彈性均達到最大值，硬度得到了改善又不至于過大而影響口感。馬鈴薯淀粉、蛋清蛋白和大豆分離蛋白添加量過高均會影響蚌肉糜產(chǎn)品風味，其中，馬鈴薯淀粉添加過多還會因淀粉老化而破壞凝膠結(jié)構(gòu)。為珍珠蚌肉的精深加工利用提供了新思路，但加工方式等對蚌肉糜凝膠性質(zhì)的影響還需進一步研究。

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Effects of transglutaminase and additive agents on gel properties of pearl mussel surimi

WANG Bo-hua1,2,3LONGJiao-li1,2,3LEISong1,2,3TUQing-hui1,2,3DUANLan-xin1,2,3YANGPin-hong1,2,3

(1.Collegeoflifescience,HunanUniversityofArtsandScience,Changde,Hunan415000,China; 2.CollaborativeInnovationCenterforEfficientandHealthProductionofFisheriesinHunanProvince,Changde,Hunan415000,China; 3.KeyLaboratoryofHealthAquacultureandProductProcessinginDongtingLakeAreaofHunanProvince,Changde,Hunan415000,China)

The influence of TGase and additives on gel hardness, cohesiveness and springiness of mussel surimi after picking pearls was studied. The results showed that the optimal TGase amount was 2%, pH was 7, at 45 ℃ for 1.0 h. The TGase can significantly enhance the texture properties of mussel surimi. The gel Hardness could reach 5 910.647 g, cohesiveness was 0.820 and springiness was 0.914. Additive agents could enhance gel properties as well, the optimal amount of potato starch, egg white and gluten were 6%, 6% and 9% respectively. It provides a theoretical foundation for the optimization of texture properties of mussel surimi.

Mussel surimi; TGase; additives; texture properties

湖南文理學院博士科研啟動項目(編號：14BSQD04)；湖南文理學院生命科學學院省級平臺開放課題項目(編號：SKYPT201610)；湖南文理學院大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目

王伯華，女，湖南文理學院講師，博士。

楊品紅(1964-)，男，湖南文理學院教授，博士。

E-mail:yph588@163.com

2016—07—14