非肌肉蛋白對未漂洗革胡子鯰魚魚糜凝膠特性的影響

鮑佳彤,楊淇越,寧云霞,梁麗雅,李 玲,馬儷珍

(天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院,國家大宗淡水魚加工技術(shù)研發(fā)分中心,天津 300384)

魚糜制品是水產(chǎn)品精深加工中一項重要的產(chǎn)業(yè),因其脂肪含量低、蛋白質(zhì)含量高、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)合理等特點而深受消費(fèi)者青睞。魚糜制品的品質(zhì)主要取決于所用原料魚糜的凝膠形成能力,而凝膠形成能力又與魚種、加工條件、加工方式以及外源添加物的種類等有關(guān)。國內(nèi)外增加魚糜制品凝膠特性的方法大致分為兩種:一種方法是優(yōu)化魚糜制品的加工工藝,其中漂洗是提高魚糜凝膠性能的一種有效方法,但是漂洗會導(dǎo)致大約20%～30%水溶性蛋白流失[1],大量漂洗水還易造成水資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[2],而且漂洗過程會去掉大部分脂肪,所以在加工魚糜制品時,常常加入雞皮、鴨皮或肥膘等脂肪來增強(qiáng)魚糜制品的香味。如果不經(jīng)過漂洗工藝,直接將采得的魚肉塊作為原料利用,這樣不僅可以減少營養(yǎng)成分流失,還可以降低環(huán)保壓力和設(shè)備投入,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,但會影響魚糜的凝膠形成能力。另一種方法是在魚糜擂潰過程中添加蛋白酶抑制劑或其他蛋白添加物,降低魚糜制品中組織蛋白酶的活性,如大豆分離蛋白(soybean protein isolation,SPI)、蛋清蛋白(egg white protein,EWP)、濃縮乳清蛋白(whey protein concentrate,WPC)等非肌肉蛋白[3-5],并且非肌肉蛋白還能起到彈性增強(qiáng)劑的作用,改善魚糜制品的質(zhì)構(gòu)特性[6]。陳瑜等[7]研究發(fā)現(xiàn),在日本黃姑魚魚糜凝膠中加入2%的SPI能使其凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大值;夏培浩等[8]研究指出,竹莢魚魚糜的凝膠特性隨著WPC添加量的增加(1%～5%)而升高,并且WPC能有效抑制竹莢魚魚糜的凝膠劣化現(xiàn)象。許亞彬等[9]研究表明,在白鰱魚魚糜中添加8%的EWP能將其凝膠強(qiáng)度從5866.4 g·mm增加到6967.2 g·mm。但非肌肉蛋白對不同類別魚糜的凝膠特性影響不同,如在高質(zhì)量魚糜中加入非肌肉蛋白質(zhì)會降低其凝膠特性,而在低質(zhì)量的魚糜中加入這些蛋白卻能顯著改善其凝膠特性[10]。目前非肌肉蛋白對未漂洗革胡子鯰魚(Clariasgariepinus,CG)魚糜凝膠特性的影響鮮有報道。

相對其它淡水魚,CG養(yǎng)殖成本低,無肌間骨。本試驗以這種未經(jīng)漂洗處理的CG魚糜為研究對象,在添加0.4%轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(transglutaminase,TGase)和20 mmol/kg CaCl2基礎(chǔ)上,再分別添加3種不同濃度的非肌肉蛋白(SPI、WPC和EWP),研究其對CG魚糜的凝膠特性、色澤、持水力、微觀結(jié)構(gòu)、動態(tài)流變學(xué)性質(zhì)、水分遷移變化規(guī)律等品質(zhì)特性的影響,為開拓新的魚糜制品原料來源提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

CG 體重1.5～1.6 kg,體長40～42 cm,天津市德仁農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司養(yǎng)殖,紅旗農(nóng)貿(mào)綜合水產(chǎn)批發(fā)市場銷售;TGase 活力100 U/g,江蘇一鳴生物股份有限公司;食鹽、白糖 天津市紅旗農(nóng)貿(mào)市場;復(fù)合磷酸鹽、山梨糖醇 江陰連盛化工有限公司;塑料腸衣 天津市匯潤澤塑料包裝制品有限公司;EWP 純度99%,河南萬邦實業(yè)有限公司;WPC,純度80% Arla Foods Ingredients;SPI 陽市得天力食品有限公司;ELISA魚谷酰胺轉(zhuǎn)氨酶酶聯(lián)免疫試劑盒 上海酶聯(lián)生物;氯化鈣(CaCl2) 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;磷酸緩沖溶液(Phosphate buffer solution,PBS) 分析純,Solarbio。

CM-14斬拌機(jī) 西班牙美卡公司;CM-5色差儀 日本Konica Minolta公司;TA-XT plus物性測定儀 英國Stable Micro System公司;FA-25勻漿機(jī) 上海弗洛克液體機(jī)械制造有限公司;PQ-001核磁共振分析儀 上海紐邁電子科技有限公司;BZZT-IV-90蒸煮桶 嘉興艾博實業(yè)有限公司;IMS-50制冰機(jī) 河南兄弟儀器設(shè)備有限公司;BJRJ-82絞肉機(jī) 浙江嘉興艾博實業(yè)有限公司;ST-40R冷凍離心機(jī) 德國Thermo-fisher公司;SDX-1全自動風(fēng)冷速凍箱 天津市特斯達(dá)食品機(jī)械科技有限公司;Phenom Pro臺式掃描電鏡 Phenom word BV;Discovery流變儀 美國TA儀器;3001-1339 VarioskanFlash酶標(biāo)儀 美國Thermo公司;CLC-B2V-M/CLC 111-TV恒溫恒濕培養(yǎng)箱 艾力特國際貿(mào)易有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 CG魚糜的制備 將鮮活CG先放入冰水(4～6 ℃)中降溫10～15 min,然后宰殺、剝下魚皮,最后用鋒利刀切割即可得到魚肉塊,將得到的魚肉塊不經(jīng)過傳統(tǒng)冷凍魚糜生產(chǎn)的漂洗、脫水、精濾等工藝過程,而是立即放入碎冰中降溫,待魚肉塊溫度降為10 ℃以下,從碎冰中取出,用干凈紗布擦去表面水分,放入-35 ℃速凍箱預(yù)凍30～50 min,至手感略硬(中心溫度大約-3 ℃左右)時,取出放入絞肉機(jī)中絞碎(篩板8 mm),再放入斬拌機(jī)中,加入冷凍防護(hù)劑(0.25%復(fù)合磷酸鹽、0.04%山梨糖醇、5%蔗糖)高速斬拌3～5 min至魚糜細(xì)膩有光澤,即為CG魚糜(經(jīng)測定,水分含量為60.57%)。將其分裝放入速凍箱中速凍2 h,將得到的CG冷凍魚糜放入-18 ℃冷庫中貯存,作為后續(xù)試驗的原料使用,本試驗設(shè)計中所用的這一原料冷凍時間為20 d。

1.2.2 CG魚糜凝膠的制備 取半解凍的CG冷凍魚糜切成小塊,利用斬拌機(jī)經(jīng)空擂1 min、鹽擂3 min后,加入TGase、CaCl2和SPI(2%-SPIL、5%-SPIM、7%-SPIH)、EWP(0.1%-EWPL、0.3%-EWPM、0.5%-EWPH)、WPC(0.2%-WPCL、0.4%-WPCM、0.6%-WPCH)繼續(xù)斬拌4 min,魚糜最終水分含量控制在75%,整個實驗過程魚糜溫度控制12 ℃以下。將斬拌好的魚糜利用直徑3.5 cm塑料腸衣灌裝后,采用兩段式加熱方式[11],先在40 ℃下加熱1 h后再在90 ℃下加熱30 min制成CG魚糜凝膠,用冰水快速冷卻后,放入4 ℃中冷藏。于3 d內(nèi)測定完成持水力、白度、低場核磁共振(Low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)、動態(tài)流變、掃描電鏡等指標(biāo);凝膠強(qiáng)度測定前需要將樣品放在20 ℃恒溫箱中保存12 h。

1.2.3 試驗設(shè)計方案 通過前期預(yù)實驗和三種非肌肉蛋白推薦添加量,設(shè)計本試驗分10組,按照CG魚糜凝膠制備的方法(1.2.2)進(jìn)行,空白對照組(CK組)只在CG冷凍魚糜中加入2.2%食鹽、0.4% TGase、20 mmol/kg CaCl2和12.68%的冰水,其余9個試驗組在CK組的基礎(chǔ)上分別加入不同濃度的SPI、WPC或EWP,其中SPI添加量分別為CG魚糜肉重的2%、5%、7%,依次記為SPIL、SPIM、SPIH;EWP添加量分別為CG魚糜肉重的0.1%、0.3%、0.5%,依次記為EWPL、EWPM、EWPH;WPC添加量分別為CG魚糜肉重的0.2%、0.4%、0.6%,依次記為WPCL、WPCM、WPCH。

1.2.4 指標(biāo)測定方法

1.2.4.1 凝膠特性的測定 將樣品切成高25 mm的圓柱體,使用物性測定儀,P/5S球行探頭,設(shè)置測前速率1.00 mm/s、測中速率1.10 mm/s、測后速率10.00 mm/s,位移15 mm,觸發(fā)力10 g。測試結(jié)果選擇凝膠曲線上第1個峰所在位置的破斷強(qiáng)度(g),對應(yīng)的距離為破斷距離(mm),其中破斷強(qiáng)度反映了魚糜凝膠的硬度,破斷距離反映了魚糜凝膠的彈性。二者乘積即為凝膠強(qiáng)度(g·mm)。每個處理組包含10個平行試樣,結(jié)果取平均值。

1.2.4.2 持水力測定 將樣品切成厚約3 mm的薄片,稱取樣品質(zhì)量,記為m1;用濾紙包住樣品放入10 mL離心管中,在15 ℃、2000×g條件下離心10 min,離心結(jié)束后立即取下濾紙,測定離心后樣品的質(zhì)量,記為m2,每個樣品平行測定3 次。持水力按照下式計算。

1.2.4.3 白度值測定 樣品置于室溫下平衡溫度2 h并攪碎,采用色差儀測定樣品的L*(透明度),a*(+a*表示樣品偏紅,-a*表示樣品偏綠)和b*(+b*表示樣品偏黃,-b*表示樣品偏藍(lán)),測定前用標(biāo)準(zhǔn)白板對色差儀進(jìn)行校正。每個處理組包含3個平行試樣,結(jié)果取3個試樣的平均值。白度值計算公式如下:

1.2.4.4 LF-NMR弛豫時間T2和各個區(qū)間氫質(zhì)子的相對含量P2測定 參照Pan等[12]的方法稍作修改,測定使用紐邁PQ-001型核磁共振成像儀。先放入油樣,進(jìn)行單次采樣,再將樣品放入直徑15 mm核磁管底部,放入分析儀中。采用CPMG序列進(jìn)行測量。測試參數(shù)為:質(zhì)子共振頻率為22 MHz,90度脈寬(Pulse 1,P1)為15.00 us,重復(fù)采樣等待時間(Time Wait,TW)為4000 ms,回波時間(Echo Time,TE)為0.3 ms,回波個數(shù)(Number of Echoes,NECH)為2000,采樣頻率200 Hz,累計采樣,檢測結(jié)束后使用儀器自帶Multi Exp InvAnalysis軟件進(jìn)行反演便可得到樣品的T2弛豫信息和T2橫向弛豫時間波譜圖。T2的積分面積所占總積分面積的百分比用P2表示,代表了各個區(qū)間氫質(zhì)子的相對含量。每個樣品重復(fù)測定5次,結(jié)果取平均值。

1.2.4.5 動態(tài)流變學(xué)特性的測定 測定此指標(biāo)的樣品為擂潰后得到的各組魚糜餡料。參照Xue等[13]的方法,稍作修改。采用40 mm平板測試,將待測樣品均勻涂布于測試平臺。測試參數(shù)為:采用溫度掃描模式,振蕩頻率為0.1 Hz,應(yīng)變1.0%,平行板的間距為1 mm,升溫掃描范圍為20～90 ℃,升溫速率為 2.0 ℃/min,測定升溫過程中儲能模量(G′)和損耗模量(G″)的變化。每個樣品做三個平行樣,結(jié)果取平均值。

1.2.4.6 CG魚糜中TGase活力的測定 測定此指標(biāo)的樣品為擂潰后得到的各組魚糜餡料。使用ELISA魚谷酰胺轉(zhuǎn)氨酶酶聯(lián)免疫試劑盒測定CG魚糜中TGase活力。稱取樣品0.020 g(精確到0.0001 g),加入9倍PBS(pH7.4),用勻漿機(jī)將樣品勻漿充分(16000 r/min)。離心20 min(3000 r/min),收集上清液。在酶標(biāo)包被板上設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)品孔、樣品孔和空白孔,按照說明書的操作步驟依次進(jìn)行加樣、加酶、溫育、配液、洗滌。再進(jìn)行顯色、終止,最后測定,以空白孔調(diào)零,450 nm 波長依序測量各孔的吸光度(OD 值)。測定應(yīng)在加終止液后15 min以內(nèi)進(jìn)行。

1.2.4.7 微觀結(jié)構(gòu)的測定 將樣品切成2 mm厚的小塊樣品,然后將其置于滴了包埋劑的樣品臺上,調(diào)節(jié)樣品臺至低于樣品杯2 mm,設(shè)置冷臺溫度為-15 ℃,待溫度降低即可測定。測定參數(shù):加速電壓:高分辨(10 kW),束流強(qiáng)度:能譜點掃,探頭模式:背散射,實時觀察參數(shù):684 high,照片存儲參數(shù):1024 high,放大1000倍。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel 2003軟件整理試驗數(shù)據(jù)及分析標(biāo)準(zhǔn)偏差,使用Statistic 8.1軟件進(jìn)行顯著性分析,使用SigmaPlot 10.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠特性的影響

三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠特性的影響結(jié)果見表1、表2和表3所示。

由表1可以看出,隨著SPI添加量的增加,SPIL組和SPIH組的凝膠強(qiáng)度與CK組相比,均未發(fā)生顯著變化(P>0.05),而SPIM組則顯著降低(P<0.05),這是因為破斷距離顯著降低的緣故(P<0.05)。雖然SPIH組凝膠強(qiáng)度未降低,但過高的SPI會阻礙肌球蛋白分子之間形成凝膠的能力[14],干擾魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,使CG魚糜凝膠破斷力比CK組增加25.02%(P<0.05),破斷距離比CK組降低13.04%(P<0.05),表現(xiàn)為CG凝膠硬而無彈性,此結(jié)果與陳海華等[15]的報道一致。

表1 SPI添加量對CG魚糜凝膠特性的影響

從表2可以看出,隨著EWP添加量(0.1～0.5%)的增加,低濃度時CG魚糜凝膠強(qiáng)度變化不顯著(P>0.05),當(dāng)增加到最大值(0.5%)時,EWPH組魚糜凝膠的破斷力和凝膠強(qiáng)度顯著高于其它三組(P<0.05),這說明EWP主要通過影響魚糜凝膠的破斷力來改變其凝膠強(qiáng)度[9]。

表2 EWP添加量對CG魚糜凝膠特性的影響

從表3可以看出,WPCL組的CG魚糜凝膠的凝膠強(qiáng)度、破斷力和破斷距離分別比CK組增加27.20%、12.69%和12.92%(P<0.05),凝膠強(qiáng)度達(dá)到本試驗設(shè)計所有組中最高值(4149.31 g·mm),這主要是因為適量的WPC在填充CG魚糜凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙,加固了魚糜凝膠結(jié)構(gòu)[14]的同時,抑制了內(nèi)源性的熱激活蛋白酶的活性,進(jìn)一步穩(wěn)定了的凝膠結(jié)構(gòu)[16]。但當(dāng)再提高WPC的添加量時,CG魚糜的凝膠強(qiáng)度、破斷力和破斷距離均下降至與CK差異不顯著(P>0.05)。王冬妮等[17]得出WPC對魷魚魚糜凝膠強(qiáng)度無改善作用,而本試驗發(fā)現(xiàn)較低濃度的WPC對CG魚糜的凝膠特性有較好的促進(jìn)作用,但添加濃度提高時這種作用反而不明顯,這說明高濃度的WPC阻礙了CG凝膠網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形成,導(dǎo)致魚糜凝膠變脆。

表3 WPC添加量對CG魚糜凝膠特性的影響

以上結(jié)果表明,三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠特性影響不同,其中高濃度SPI的添加會使魚糜變硬變脆,而添加0.5% EWP和0.2% WPC的CG魚糜凝膠特性較好。

2.2 三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠持水性的影響

從圖1可知,隨著SPI、EWP、WPC添加量的增加CG魚糜凝膠的持水性均不同程度地呈上升趨勢。由圖1A可以看出,當(dāng)SPI添加量為2%(SPIL組)時,CG魚糜凝膠的持水性較CK組增加了5.40%(P<0.05),繼續(xù)增加SPI的添加量,SPIH組的持水性達(dá)到所有處理組中的最高值(86.64%),差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。由圖1B可知,在0.1%～0.5%的EWP添加范圍內(nèi),CG魚糜凝膠的持水力顯著高于CK組(P<0.05),這一結(jié)果與Jafarpoua[18]研究得出EWP能提高魚糜凝膠持水性的結(jié)論一致。由圖1C可以看出,隨著WPC添加量的增加,CG魚糜凝膠的持水力逐漸升高,WPCH組較CK組增加了3.08%(P<0.05),這說明添加一定濃度的WPC能有效吸收和保留魚糜中的水分[15]。試驗說明,三種非肌肉蛋白均具有一定的吸水性,會和魚糜蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用,將水分子鎖在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi),并且能抑制CG魚糜凝膠中肌球蛋白重鏈的降解[19],所以可能是兩方面共同的作用提高了CG魚糜凝膠的持水性。

圖1 三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠持水性的影響

2.3 三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠白度的影響

從圖2中可以看出,三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠白度的影響呈兩種不同的變化趨勢。由圖2A可知,CG魚糜凝膠的白度隨SPI添加量的增加呈下降趨勢(P<0.05),這與陳康等[14]在冷凍魚糜中加入SPI會降低魚糜凝膠的白度值的結(jié)論相一致,這是因為CG屬于紅肉魚,且未經(jīng)過漂洗工藝,而漂洗工藝可去除魚肉中的色素以提高其白度[1],所以CG魚糜本身的白度值就比較低,在此基礎(chǔ)上加入呈黃色的SPI,導(dǎo)致了CG魚糜凝膠的白度值下降[20]。由圖2B和2C可知,雖然EWP(0.1%～0.5%)和WPC(0.2%～0.6%)的添加比例總體不高,但各組的白度值均顯著高于CK組(P<0.05),其中EWPL組和WPCL組較CK組分別增加了1.54%和1.34%(P<0.05),這是因為EWP和WPC本身呈白色,又有較強(qiáng)的乳化能力,添加在CG魚糜中增強(qiáng)了凝膠的透光率,從而增加CG魚糜凝膠的白度值;而繼續(xù)增加EWP和WPC的添加比例時,CG魚糜凝膠白度值并未顯著增加(P>0.05)。

圖2 三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠白度的影響

2.4 三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠橫向弛豫時間(T2)和各個區(qū)間氫質(zhì)子的相對含量(P2)的影響

三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠的橫向弛豫時間(T2)的影響由圖3可以看出,CG魚糜凝膠存在4個T2區(qū)間,分別為T21-1(0.1～1 ms)、T21-2(1～5 ms)、T22(20～300 ms)和T23(400～3000 ms)。

圖3 三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠橫向弛豫時間(T2)的影響

由圖3和表4可以看出,與CK組相比,SPIL組的CG魚糜凝膠的T22向弛豫時間短的方向移動,P21顯著升高(P<0.05),而P22和P23未發(fā)生顯著變化(P>0.05),這說明一定濃度的SPI促進(jìn)了凝膠中水分與蛋白質(zhì)以氫鍵形式的結(jié)合,使CG魚糜凝膠網(wǎng)孔被SPI填充,改變了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),限制了水的移動,從而使CG魚糜凝膠中P21增大[21]。當(dāng)魚糜中SPI的添加量提高為5%(SPIM組)和7%(SPIH組)時,P22出現(xiàn)顯著降低的趨勢(P<0.05),P23有升高趨勢,這說明添加較高濃度的SPI會使CG魚糜凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞,反而使T22向T23轉(zhuǎn)變。

表4 SPI添加量對CG魚糜凝膠P2的影響

從圖3和表5、表6可以看出,隨著EWP和WPC添加量的增加,各組CG魚糜凝膠的橫向弛豫時間(T2)未出現(xiàn)顯著的遷移現(xiàn)象,P22未發(fā)生顯著變化(P>0.05),但添加EWP和WPC后能增加水分子與蛋白質(zhì)結(jié)合的緊密度,使CG魚糜凝膠中的P23有不同程度的減少,P21有不同程度的增加。

表5 EWP添加量對CG魚糜凝膠P2的影響

表6 WPC添加量對CG魚糜凝膠P2的影響

2.5 三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠流變學(xué)特性的影響

儲能模量(G′)也稱彈性模量,反映的是蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成情況;損耗模量(G″)也稱為黏性模量,反應(yīng)的是樣品的粘性特征[22]。一般而言,樣品G′越高,凝膠性也越好[23]。由圖4可以看出,三種非肌肉蛋白的添加對G′和G″的影響順序不同,即SPIH>SPIM>SPIL>CK;EWPM>EWPL>CK>EWPH;WPCL>WPCH>CK>WPCM。而且從SPI、EWP、WPC組的各添加量之間的曲線圖分布情況可以清楚看出,SPI各添加量之間的曲線明顯分開來,而EWP和WPC組的各添加量之間曲線密集分布,這是因為SPI的添加量在較高(2%～7%)的范圍,而WPC和EWP的添加量在較低(小于0.6%)的范圍。但三種非肌肉蛋白的添加對CG魚糜的G′和G″變化趨勢基本一致,這是因為添加的非肌肉蛋白填充在了CG魚糜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙中,并和肌原纖維蛋白發(fā)生相互作用力,使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更易形成,增加了體系的G′和G″[15]。

圖4 三種非肌肉蛋白及不同添加量對CG魚糜凝膠儲能模量(G′)和損耗模量(G″)的影響

由圖4可以看出,在20～90 ℃升溫過程中,三種非肌肉蛋白的G′經(jīng)歷了三個階段的變化。在40～50 ℃之間,三種非肌肉蛋白的G′均有小幅度增加,G″均迅速升高,在46 ℃左右達(dá)到最大值,這可能是CG魚糜中的蛋白在低溫條件下開始交聯(lián),使魚糜凝膠化,初步形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[22],其中EWPM組和WPCH組為各組內(nèi)的最高值,SPIH組為三種非肌肉蛋白中的最高值。在50～60 ℃之間,三種非肌肉蛋白的G′均出現(xiàn)小范圍的下降,相較于G′,G″下降的更為顯著,可能是在此溫度段CG魚糜中的肌球與肌動蛋白開始解螺旋,輕酶解肌球蛋白變性[24],其中EWPL組和WPCM組較CK組下降幅度最小。在60～90 ℃之間,CG魚糜中的蛋白質(zhì)分子迅速展開,快速形成了CG魚糜的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[25],使G′隨著溫度的上升而大幅增加,其中SPIH組、EWPM組、WPCL組增幅最大;在這范圍內(nèi),三種非肌肉蛋白的G″呈曲折上升趨勢,SPI組G″增幅較小,SPIH組為組內(nèi)G″最高值,EWPM組在三種非肌肉蛋白中G″增幅最大,其原因可能是在初步形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時,添加SPI的CG魚糜的粘性遠(yuǎn)高于添加EWP和WPC的CG魚糜粘性。

2.6 三種非肌肉蛋白對CG魚糜TGase活力的影響

由圖5可以看出,與CK組相比,添加SPI、EWP、WPC均能有效增強(qiáng)CG魚糜TGase的活力。隨著SPI、EWP和WPC添加量的增加,CG魚糜中TGase活力均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。其中SPIL組、EWPM組和WPCM組的TGase活力為各組內(nèi)最高值,依次為2.72、2.83、2.79 U/g,較CK組分別增加了46.24%、52.15%和50%,而繼續(xù)增加SPI、EWP和WPC的添加量,CG魚糜的TGase活力則均呈下降趨勢,但各組仍高于CK組。其原因可能非肌肉蛋白中含多種蛋白酶抑制劑[26],添加適量的SPI、EWP、WPC有效抑制了內(nèi)源性熱激活蛋白酶,使Ca2+較充分地激活TGase,增加了CG魚糜中TGase活力,從而增強(qiáng)了CG魚糜的凝膠特性,而添加過多的非肌肉蛋白,則會增加CG魚糜中的蛋白質(zhì)含量,不僅導(dǎo)致蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)伸展不充分,還會使TGase與蛋白質(zhì)形成過量的交聯(lián)結(jié)構(gòu),不利于CG魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成。

圖5 非肌肉蛋白對CG魚糜TGase活力的影響

2.7 三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響見圖6所示。從圖6可以看出,不同添加量的三種非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響不同。SPI和WPC在最低添加量(SPIL組和WPCL組)時,CG魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較緊密、均勻,空洞少,但增加SPI和WPC的添加量,CG魚糜的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則逐漸松散,凝膠表面也呈現(xiàn)出許多大小不一的孔洞。而EWP添加量增加到0.5%(EWPH)時,魚糜凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有更清晰的纖維狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),更致密,孔隙也相對較小。

圖6 三種非肌肉蛋白及不同添加量對CG魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

綜合來看,三種非肌肉蛋白在CG魚糜中有各自適宜的添加量,即SPI、EWP、WPC的添加量分別是2%(SPIL)、0.5%(EWPH)、0.2%(WPCL)。

3 討論

添加適量的非肌肉蛋白可使魚糜中肌原纖維蛋白和添加蛋白的相互作用力增加,形成更致密、空洞少的纖維狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提升魚糜的持水性、G′、G″和凝膠特性。但不同非肌肉蛋白對CG魚糜凝膠特性、持水性和流變學(xué)特性等品質(zhì)指標(biāo)的影響不同,這可能是因為:本實驗中SPI、EWP和WPI 三種非肌肉蛋白本身具有蛋白酶抑制劑的作用[8,15,19]。因此,在魚糜加工過程中熱激活蛋白酶作用于肌原纖維蛋白的肌球蛋白重鏈導(dǎo)致凝膠劣化,而非肌肉食用蛋白的添加抑制了內(nèi)源性熱激活蛋白酶的降解[16,19],降低了組織蛋白酶的活性,從而達(dá)到改善CG魚糜凝膠特性的目的[27];此外,三種非肌肉蛋白本身也具有較好的凝膠和持水能力,與CG魚糜肌原纖維蛋白相互作用,加熱后形成了更加致密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高了粘彈性(G′和G″)、凝膠強(qiáng)度和保水性。并且徐幸蓮等[28]研究發(fā)現(xiàn)TGase能催化卵清蛋白、WPC、明膠蛋白的酶促反應(yīng)形成凝膠能力,本試驗正是在添加0.4% TGase的基礎(chǔ)上添加三種非肌肉蛋白的,結(jié)果也表明在TGase和CaCl2基礎(chǔ)上適量添加SPI、EWP和WPC能使CG魚糜中的蛋白質(zhì)分子與水形成更加緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使凝膠中的P21增加,增強(qiáng)CG魚糜的持水性和粘彈性(G′和G″),其中添加0.2% WPC能顯著提高CG魚糜凝膠破斷力、破斷距離,其凝膠強(qiáng)度(4146.43 g·mm)和粘彈性(G′和G″)均達(dá)到所有處理組中最大高值;添加SPI和EWP雖然能增加CG魚糜的(G′和G″),但EWP和低濃度的SPI對CG魚糜凝膠特性無顯著影響,這也許是因為在本試驗添加量下EWP對CG魚糜的影響不大,可以嘗試進(jìn)一步增大添加量;從掃描電鏡結(jié)果觀察得出,添加大濃度的SPI和WPC會阻礙肌球蛋白分子之間形成凝膠的能力[15],干擾CG魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,也會使形成的魚糜凝膠破斷力增加,破斷距離降低,導(dǎo)致魚糜制品變得又硬又脆。

4 結(jié)論

本試驗研究表明,添加一定量的SPI、EWP和WPC能夠有效地改善CG魚糜的流變學(xué)特性(G′和G″)、破斷力、破斷距離、凝膠強(qiáng)度和持水性,但是各項指標(biāo)結(jié)果存在差異。添加三種非肌肉蛋白均可以提高CG魚糜凝膠的TGase活力,使蛋白質(zhì)分子與水形成更加緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),提高結(jié)合水P21,從而增強(qiáng)CG魚糜凝膠的持水性和凝膠特性。其中凝膠強(qiáng)度結(jié)果表明,WPCL組的凝膠強(qiáng)度達(dá)到所有處理組中最大值(4146.43 g·mm),而添加WPC和低濃度的SPI對CG魚糜凝膠無顯著影響。動態(tài)流變結(jié)果表明,三種非肌肉蛋白的添加可顯著提高CG魚糜的G′和G″,其中SPIH、EWPM和WPCL均為各組內(nèi)最大值,但是微觀結(jié)構(gòu)表明分別添加2% SPI、0.5% EWP和0.2% WPC形成的凝膠較其他組更加緊密、均勻,空洞也較少,這說明添加大濃度的SPI和WPC會影響CG魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。故在CG魚糜中分別添加2% SPI、0.5% EWP和0.2% WPC為較適宜的添加量。這一研究結(jié)果可作為后續(xù)試驗基礎(chǔ),為開發(fā)新的魚糜制品原料提供數(shù)據(jù)支撐。