大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的凝膠質(zhì)構(gòu)研究

謝建華，龐 杰，鄭良燕

(1.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程學(xué)院，福建漳州363000；2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州350002)

凝膠作為食品的一種主要形態(tài)，它對食品的組織結(jié)構(gòu)和口感具有很大的影響[1-2]。而蛋白質(zhì)和多糖是食品原料中的兩個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的實體，它們通過靜電相互介導(dǎo)形成凝膠體系[3-5]。蛋白質(zhì)和多糖的相互作用，對食品的質(zhì)構(gòu)和流變性質(zhì)以及其他理化性質(zhì)[6]均產(chǎn)生較大的影響。一方面蛋白質(zhì)具有膠凝性、乳化性、起泡性等，兩者的結(jié)合很大程度上改善了這些特性，從而使其膠態(tài)的凝膠特性等受到很大的影響。另一方面多糖的凝膠性能對改善食品的質(zhì)構(gòu)特性起到重要作用，已成為重要的食品原料[7]。但是蛋白質(zhì)和多糖存在熱力學(xué)不兼容現(xiàn)象，當(dāng)他們在同一體系中時就會出現(xiàn)體系分離，從而引起凝膠變化[8]。其形成的凝膠體系與多糖和蛋白質(zhì)自身的分子結(jié)構(gòu)和量以及環(huán)境條件(如溫度)有關(guān)。魔芋葡甘聚糖具有良好的保水性、膠凝性以及生物相容性，使其具備與其它蛋白質(zhì)相結(jié)合的很好條件[9-10]。近年來，魔芋葡甘聚糖與大豆蛋白、卵清蛋白、鹽溶性蛋白等形成復(fù)合凝膠，但是目前國內(nèi)外尚未有對大黃魚肌原纖維蛋白與魔芋葡甘聚糖形成的混合凝膠研究的報道。

本文以大黃魚肌原纖維蛋白和魔芋葡甘聚糖為原料，制備不同添加量的魔芋葡甘聚糖和不同濃度的大黃魚肌原纖維蛋白，將其進行共混，加熱冷卻，制得大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠，然后采用物性測定儀、全自動色差計以及冷凍離心機對形成的復(fù)合凝膠的質(zhì)構(gòu)、白度、持水性等凝膠特性進行研究和優(yōu)化選擇，為大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖凝膠體系的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

大黃魚，福建福州永輝超市購買，于-18℃冷藏；魔芋精粉(KGM含量為89.53%)，四川宜賓三艾魔芋制品有限公司；磷酸氫二鈉、氯化鈉，均為分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

質(zhì)構(gòu)分析儀(TA.XT.plus，英國SMS公司)；數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-4，常州國華電器有限公司)；全自動色差計(CTK，北京辰泰克儀器技術(shù)有限公司)；均質(zhì)機(AF-B1，上海艾楓機電設(shè)備有限公司)；高速冷凍離心機 (TGL-16GR，上海安亭科學(xué)儀器廠)。

1.3 測定方法

1.3.1 大黃魚肌原纖維蛋白的提取

將購于超市的新鮮冰凍大黃魚去除魚鱗、內(nèi)臟、頭、尾和魚皮，取大黃魚背部的肉，將其混勻。參照楊振等[11]的方法,并稍加修改制得肌原纖維蛋白。用雙縮脲法測定其蛋白含量，制備的蛋白密封后4℃冷藏備用。

1.3.2 大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的制備

1.3.2.1 不同添加量的魔芋葡甘聚糖與固定濃度的肌原纖維蛋白形成的復(fù)合凝膠

將提取的肌原纖維蛋白用蒸餾水溶于燒杯中并攪拌均勻，配制成濃度為40 mg/mL的大黃魚肌原纖維蛋白，用電動攪拌器不斷攪拌，將1.00 g、1.50 g、2.00 g、2.50 g、3.00 g的魔芋葡甘聚糖在電動攪拌器不斷攪拌下分別緩慢添加到燒杯中，分別在70℃、80℃和90℃水浴加熱30 min，冰液中冷卻，貯存在4℃的冰箱中備用。每次分析前將制備好的復(fù)合凝膠在室溫下放置一段時間，使凝膠的溫度與室溫相近。

1.3.2.2 不同濃度的肌原纖維蛋白和固定添加量的魔芋葡甘聚糖形成的復(fù)合凝膠

將提取的肌原纖維蛋白用蒸餾水溶于燒杯中并攪拌均勻，分別配制成濃度為20 mg/mL，40 mg/mL，60 mg/mL，80 mg/mL的大黃魚肌原纖維蛋白，用電動攪拌器不斷攪拌，然后將1.50 g魔芋葡甘聚糖在電動攪拌器不斷攪拌下緩慢添加到燒杯中，分別在70℃、80℃和90℃水浴加熱30 min，冰液中冷卻，貯存在4℃的冰箱中備用。每次分析前將制備好的復(fù)合凝膠在室溫下放置一段時間，使凝膠的溫度與室溫相近。

1.3.3 凝膠質(zhì)構(gòu)的測定

將燒杯置于測定平臺上，室溫下利用物性分析儀進行測量。用TA.XT.Plus型質(zhì)構(gòu)分析儀測定凝膠的硬度、彈性、強度和膠黏性等[12]，選用的參數(shù)分別為：探頭類型為P36R，測前速率2.00 mm/s，測試速率1.00 mm/s，壓縮距離5 mm，觸發(fā)力5.0 g。

2 結(jié)果與分析

2.1 大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的凝膠強度變化分析

2.1.1 不同魔芋葡甘聚糖添加量對大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的影響

由圖1可知，大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的凝膠強度隨著魔芋葡甘聚糖添加量的增加而增強，這是因為魔芋葡甘聚糖與大黃魚肌原纖維蛋白之間發(fā)生了交聯(lián)，隨著魔芋葡甘聚糖的增加，相互作用增大，使復(fù)合凝膠的凝膠強度增大，所以隨著魔芋葡甘聚糖的增加，凝膠強度增大。

圖1 不同魔芋葡甘聚糖添加量對復(fù)合凝膠的凝膠強度的影響

2.1.2 不同濃度的肌原纖維蛋白對大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的影響

由圖2可知，大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的凝膠強度隨著肌原纖維蛋白濃度的增大，先小幅度上升，在40 mg/mL時達到最大，在60 mg/mL時快速下降，隨后趨緩，表明魔芋葡甘聚糖和肌原纖維蛋白之間可能發(fā)生了相互作用, 當(dāng)肌原纖維蛋白濃度為40 mg/mL時，復(fù)合凝膠的凝膠強度最強。

圖2不同濃度的肌原纖維蛋白對復(fù)合凝膠的凝膠強度的影響 圖3不同溫度對復(fù)合凝膠的凝膠強度的影響

2.1.3 不同溫度對大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的影響

由圖3可知，大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的凝膠強度隨溫度的升高，凝膠強度先上升后下降，在80℃時凝膠強度達到最大。

2.2 大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的凝膠強度工藝優(yōu)選

以復(fù)合凝膠的凝膠強度為指標(biāo),選取魔芋葡甘聚糖添加量(A)、大黃魚肌原纖維蛋白濃度(B)、溫度(C) 3個因素進行正交試驗，水平見表1，正交試驗表見表2。

表1 大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠凝膠強度工藝因素水平

表2 凝膠強度正交試驗表

由以上結(jié)果可以看出，3個因素對復(fù)合凝膠的凝膠強度的影響程度不同，依次為A>B>C，最佳條件為A3B2C2，即在魔芋葡甘聚糖添加量為3.0 g、大黃魚肌原纖維蛋白濃度為40 mg/mL、溫度為80℃時所形成的復(fù)合凝膠的凝膠強度最強。

表3 凝膠強度試驗結(jié)果方差分析表

注：**表示差異極顯著。

由表3凝膠強度方差分析可知，因素A、B、C對形成的復(fù)合凝膠的凝膠強度影響均極其顯著(P<0.01)。

3 討論

在研究不同濃度的大黃魚肌原纖維蛋白對復(fù)合凝膠的凝膠強度的影響中，隨著大黃魚肌原纖維蛋白濃度的提高，復(fù)合凝膠的強度先小幅上升，在40 mg/mL時凝膠強度達到最大，然后快速下降的原因可能是隨后添加的肌原纖維蛋白在凝膠中逐漸起填充作用，減弱了它們之間的相互作用，因而凝膠強度快速下降[13]。

在研究溫度對大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠影響中，隨著溫度的升高，復(fù)合凝膠的凝膠強度先升高后下降的原因可能是由于70℃時一部分肌原纖維蛋白沒有充分變性和發(fā)生相互作用；80℃時肌原纖維蛋白內(nèi)部各亞基充分暴露，從而各亞基間形成凝膠結(jié)構(gòu)，使其在80℃凝膠強度最大；而90℃時由于溫度太高，肌原纖維蛋白不能在蛋白變性后相互交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從而影響凝膠的強度，使凝膠的強度下降[14]。

4 結(jié)論

本試驗研究分析了不同添加量的魔芋葡甘聚糖、不同濃度的大黃魚肌原纖維蛋白和不同溫度對大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的凝膠強度的影響，在此基礎(chǔ)上，對復(fù)合凝膠的凝膠強度進行優(yōu)化選擇。結(jié)果發(fā)現(xiàn),大黃魚肌原纖維蛋白-魔芋葡甘聚糖復(fù)合凝膠的凝膠強度隨著魔芋葡甘聚糖添加量的增加而增強；隨著肌原纖維蛋白濃度的增大先增強再下降然后趨于穩(wěn)定，在濃度為40 mg/mL時凝膠強度最強；隨著溫度的上升，凝膠強度先上升后下降。對于其凝膠強度的優(yōu)化結(jié)果為魔芋葡甘聚糖添加量為3.0 g、大黃魚肌原纖維蛋白濃度為40 mg/mL、溫度為80℃時所形成的復(fù)合凝膠的凝膠強度最強。