夏培浩，薛 勇，王 超，崔宏博，张莉莉

（中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛266003）

四种非肌肉蛋白对冷冻竹荚鱼鱼糜凝胶能力的影响研究

夏培浩，薛 勇*，王 超，崔宏博，张莉莉

（中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛266003）

探讨了四种常用的非肌肉蛋白对竹荚鱼鱼糜凝胶特性的影响，对不同鱼糜加热过程中凝胶强度、持水力、白度、SDS-PAGE电泳图谱以及微观结构的变化进行比较。实验结果表明，血浆蛋白对冷冻竹荚鱼的蛋白酶有很强的抑制效果，最佳添加量为1%。卵清蛋白及乳清蛋白在5%高浓度时其凝胶增强效果与1%的血浆蛋白添加效果近似，大豆蛋白的效果较差，四种蛋白对鱼糜白度、持水力影响不大。非肌肉蛋白应用于竹荚鱼鱼糜的品质改善中，对凝胶劣化有一定的抑制，这对竹荚鱼鱼糜的品质控制具有一定意义。

冷冻竹荚鱼，非肌肉蛋白，鱼糜，凝胶

竹荚鱼（Trachurus trachurus）属于我国低值水产加工鱼类，年捕捞量100万t左右，其生长快，产量高，外海资源十分丰富，具有良好的商业价值[1]。鱼糜是将鱼肉经过采肉、漂洗、擂溃、拌馅、成型、熟制等工艺过程而制成的一种低脂肪、高蛋白、营养丰富的鱼肉制品[2]。由于冷冻竹荚鱼鱼糜内源酶活性强，因而其凝胶劣化现象较为严重，在一定程度上会对鱼糜的品质造成影响，所以如何抑制冷冻竹荚鱼鱼糜的内源蛋白酶活性是提高其质量的关键。蛋白辅助剂可以有效地提高鱼糜的凝胶强度，提高鱼糜质量，并且有一定的蛋白酶抑制作用，目前应用比较多的有卵清蛋白、乳清浓缩蛋白、大豆蛋白及各种动物血浆蛋白等。Wasson[3]等发现猪血浆蛋白和卵清蛋白能提高凝胶强度。Morrissey[4]表明在太平洋牙鳕中猪血浆蛋白比卵清蛋白和马铃薯淀粉对蛋白酶的抑制更有效。Akazawa等[5]证明乳清蛋白和马铃薯淀粉在高浓度时其作用效果可达到猪血浆蛋白的凝胶增强效果。蛋白质添加物在竹荚鱼鱼糜加工中的应用研究较少。本文以冷冻竹荚鱼为研究对象，采用鱼糜的凝胶形成能力、持水率、白度、电镜扫描为指标，探讨了卵清蛋白、猪血浆蛋白、大豆蛋白及乳清蛋白四种非肌肉蛋白对其凝胶特性的影响，以期为冷冻竹荚鱼鱼糜加工生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

冷冻竹荚鱼 购自汕头市展正冷冻有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鱼糜凝胶的制作 将冷冻鱼糜样品在20℃放置1h，半解冻状态下切为小块，空擂2min，然后加入鱼糜质量2.5%的NaCl，擂匀后加入不同用量的蛋白粉（猪血浆蛋白、卵清蛋白、大豆蛋白及乳清蛋白），在5℃条件下充分擂溃15min，然后进行真空脱气，保证其结构致密，没有气泡混入肉糊内部。将擂溃好的鱼糜灌入直径3.0cm的塑料肠衣中，加热成型。加热后迅速将鱼肠置于冰水中冷却30min，然后置于冰箱中过夜后用于凝胶强度的测量。

1.2.2 凝胶指标测量方法

1.2.2.1 凝胶强度 参考Luo[6]的方法。将竹荚鱼肠切为高度3.0cm的小段，采用TMS-PRO型物性分析仪测量凝胶强度。记录破断强度和凹陷度，凝胶强度为二者乘积，每组实验6个平行，实验结果取平均值。

凝胶强度（g·cm）＝破断强度（g）×凹陷度（cm）

测定条件为：探头为直径5mm的球形探头，下压速率为60mm/min。

1.2.2.2 竹荚鱼肠白度的测定 用色差计测定鱼肠的L、a、b值。

白度＝100-[（100-L）2+a2+b2]1/2

其中：明度L：黑暗（0）到明亮（100）；a：红色（60）到绿色（-60）；b：黄色（60）到蓝色（-60）。

1.2.2.3 竹荚鱼鱼肠持水力的测定[7]采用重物挤压滤纸吸收法。将切成厚度为5mm薄片的鱼肠夹在两层滤纸中间，然后用重物挤压一定时间后，称量前后质量的变化作为持水力的参照[8]。

持水力（%）＝（挤压后鱼肠质量/挤压前鱼肠质量）×100%

1.2.2.4 竹荚鱼鱼糜凝胶SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE） 称取2g鱼糜凝胶，加入8mL20mmol/L的Tri-HCl缓冲溶液（pH8.0，含有8mol尿素、2%SDS和2%β-巯基乙醇），均质后在沸水浴中加热5min，然后在室温条件下磁力搅拌24h使蛋白质充分溶解出来。将蛋白质溶解液在6000r/min下离心5min，然后取一定量的上清液作为蛋白质样品进行SDS-PAGE。其中浓缩胶浓度为5%，分离胶浓度为9%[9]。

1.2.2.5 鱼糜微结构的观察 参考Benjakul[10]的方法。将凝胶样品切为厚1mm、宽和长都为5mm左右的小块，用24%戊二醛固定液固定24h，然后分别在50%、60%、70%、80%、100%的梯度乙醇中脱水10min，最后用醋酸正戊酯浸泡15min，重复2次。脱水后折断凝胶样品，取样品自然断面为观察面，用CO2临界点干燥仪进行干燥，喷金后用KYKY-2800B型扫描电镜仪观察凝胶微结构。

2 结果与分析

2.1 四种非肌肉蛋白对鱼糜凝胶强度的影响及其作用的最佳浓度

在竹荚鱼鱼糜中添加不同比例、不同种类的非肌肉蛋白，然后比较凝胶化（30℃，30min）、凝胶劣化（65℃，30min）、直接加热（90℃，20min）以及30/90℃两段加热（30℃30min，90℃20min）这四种加热方式下蛋白粉对冷冻竹荚鱼凝胶形成能力的影响，同时比较四种蛋白粉的凝胶增强效果，以确定适于冷冻竹荚鱼的蛋白粉种类及其最佳添加量。

2.1.1 卵清蛋白对鱼糜凝胶强度的影响 在竹荚鱼鱼糜中加入不同浓度的卵清蛋白，其对不同加热条件下竹荚鱼鱼糜凝胶效果的影响如图1所示。从图可见，冷冻竹荚鱼的劣化凝胶（65℃）、一段加热凝胶（90℃）及两段加热凝胶（30/90℃）的硬度（破断力）都随着卵清蛋白添加量的增大而升高，而凝胶化凝胶（30℃）的硬度在较低的卵清蛋白添加范围内（0～2%）随着卵清蛋白添加量的增大而升高，但当卵清蛋白添加量超过2%时，反而引起凝胶化凝胶硬度的下降。从凹陷度变化的图中可见，无论何种加热方式，添加低浓度卵清蛋白（0～2%）均可增强凝胶的凹陷度。但高浓度卵清蛋白对于凝胶化凝胶凹陷度有不利影响，这是因为过多的外加蛋白在鱼糜自身的蛋白网络体系中会阻碍鱼糜蛋白质之间交联，从而影响凝胶化效果。由于卵清蛋白本身在60℃以上的高温下也可以形成凝胶，所以经过高温加热的鱼糜其凝胶硬度都是随卵清蛋白添加量的增大而增大。

图1 卵清蛋白对冷冻竹荚鱼鱼糜的凝胶形成能力的影响Fig.1 Effect of egg white protein on the gel-forming ability of surimi from frozen horse mackerel

添加5%的卵清蛋白使30/90℃两段加热下鱼糜的凝胶强度比对照组提高了86.75%，并且有效抑制了鱼糜凝胶的劣化现象，劣化温度65℃下鱼糜凝胶强度都可以达到700g·cm左右。可见卵清蛋白有效抑制了冷冻竹荚鱼中的起劣化作用的蛋白酶，且随卵清蛋白浓度的增加，抑制效果增加。除此之外，低浓度的卵清蛋白对鱼糜的凝胶化效果也有提高作用，说明卵清蛋白是一种蛋白凝胶增强剂。

2.1.2 猪血浆蛋白对鱼糜凝胶强度的影响 由图2可以看出，猪血浆蛋白添加量在0～1%的范围内，四种加热方式下凝胶的破断力和凹陷度均与添加量成正相关，当添加量大于1%时，随着猪血浆蛋白含量的增加，破断力和凹陷度都会有不同程度的下降。这是由于猪血浆蛋白本身没有凝胶效果，它的凝胶增强作用是由于其对蛋白酶抑制作用而产生的[11-12]。血浆蛋白在适当的浓度下可以促进蛋白之间的交联，从而增强凝胶网络结构。但当血浆蛋白添加量超过其最佳作用值时，血浆蛋白的存在会导致肌肉蛋白的稀释，干扰肌原纤维蛋白形成三维网状结构[13-14]。

图2 猪血浆蛋白对冷冻竹荚鱼鱼糜的凝胶形成能力的影响Fig.2 Effect of pork plasma protein on the gel-forming ability of surimi from frozen horse mackerel

在凝胶劣化温度65℃下添加猪血浆蛋白使其凝胶强度最大提高了12.48倍，可见猪血浆蛋白有效抑制了竹荚鱼中起裂化作用的蛋白酶。而且，由于猪血浆蛋白中含有少量的TGase[15-17]，在30/90℃两段加热的情况下，其对鱼糜凝胶强度的提高程度要远远大于卵清蛋白的作用效果，并且随血浆蛋白浓度的增加，抑制效果不呈直线增加，最佳浓度在1%左右。

2.1.3 乳清蛋白对鱼糜凝胶强度的影响 由图3可见，添加浓缩乳清蛋白对于30℃下的凝胶化效果无改善作用，这一方面是由于浓缩乳清蛋白的反应温度为70℃左右[18]，高于竹荚鱼肌肉蛋白的凝胶化温度（30℃左右）；另一方面是由于添加乳清蛋白稀释了肌原纤维蛋白，导致30℃下凝胶的破断力及凝胶强度随乳清蛋白添加量的增加而降低。

图3 乳清浓缩蛋白对冷冻竹荚鱼鱼糜的凝胶形成能力的影响Fig.3 Effect of whey protein concentrate on the gel-forming ability of surimi from frozen horse mackerel

65℃凝胶的破断力、凹陷度及凝胶强度都随WPC添加量（0～5%）增加而呈显著上升。说明WPC（乳清蛋白）对于竹荚鱼鱼糜中的蛋白酶有抑制作用。据文献报道，WPC含有丝氨酸和半胱氨酸蛋白酶抑制因子[19]。

30/90℃两段加热和90℃高温一段加热的鱼糜凝胶的破断力、凹陷度及凝胶强度都随WPC浓度的增加而增加（1%～5%）。这是由于WPC除了具有蛋白酶抑制剂的作用外，自身也具有凝胶作用，所以对高温加热鱼糜的凝胶强度和弹性都有提高作用。

2.1.4 大豆蛋白对鱼糜凝胶强度的影响 从图4可见，随大豆蛋白添加量增加，凝胶化凝胶（30℃）的破断力增加不大，而且在添加量大于0.5%以后就不再增加，但凹陷度在0～5%这个添加范围内一直随添加量增加而增加，这与太平洋鳕鱼的变化相似[19]。而对于成型凝胶，无论是90℃一段加热还是30/90℃两段加热，其凝胶强度都在大豆蛋白添加量为2%时达到最大值，继续增加大豆蛋白添加量则会引起凝胶的破断力、凹陷度及凝胶强度轻微的下降，这可能与大豆蛋白本身凝聚效果有关。

图4 大豆蛋白对冷冻竹荚鱼鱼糜的凝胶形成能力的影响Fig.4 Effect of soy protein on the gel-forming ability of surimi from frozen horse mackerel

由于大豆蛋白中含有胰蛋白酶抑制剂[20]，再加上它本身的凝胶形成能力，65℃劣化凝胶的破断力、凹陷度及凝胶强度都有所改善，在添加量为1%时，各个指标就都达到了最大值，不再随大豆蛋白添加量的增加而增加，这说明大豆蛋白不是冷冻竹荚鱼最佳的蛋白酶抑制剂。

综上所述，四种非肌肉蛋白对于冷冻竹荚鱼的鱼糜劣化现象都有改善作用，其中猪血浆蛋白的蛋白酶抑制作用最强，其次是卵清蛋白、乳清蛋白，而大豆蛋白的蛋白酶抑制效果一般，这与鱼糜本身所含蛋白酶的种类及活性有关。四种蛋白中除血浆蛋白外，其他三种都有自身凝胶能力，但由于血浆蛋白中含有TGase，所以在相同的低添加量下凝胶提高效果还是血浆蛋白作用最好。卵清蛋白在高添加量下的凝胶增强作用效果可与血浆蛋白近似。

2.2 30/90℃两段加热下非肌肉蛋白对鱼糜凝胶持水性的影响

持水性能是鱼糜制品品质的另一个重要指标。持水性能好的鱼糜制品，内含水分不易外渗，因而测得的压出水分较小。

最大的水分损失发生在蛋白浓度最小的时候，因为没有足量的蛋白不能形成结实的网络，不能形成有效的缝隙用来保留大量水分[21]。

图5说明在这几种条件下制品都具有较高的弹性和凝胶强度，鱼糜形成了致密均匀的凝胶网络结构，从而使水分有效地保留在凝胶网络中。尽管添加各种蛋白都会提高鱼糜的凝胶强度，但是对持水力并没有显著影响。这是由于在30/90℃两段的加热条件下冷冻竹荚鱼的鱼糜可形成较好的凝胶，凝胶的持水力已达到最佳值，难有进一步的提高。

图5 蛋白添加剂对鱼糜凝胶持水性的影响Fig.5 Effect of protein addition agent on the water-holding ability of surimi gel

2.3 30/90℃两段加热下非肌肉蛋白对鱼糜凝胶白度的影响

图6 蛋白添加剂对鱼糜凝胶白度的影响Fig.6 Effect of protein addition agent on the whiteness of surimi gel

卵清蛋白、大豆蛋白及乳清蛋白，三者本身的颜色与鱼糜成品的颜色差别不是很大，1%左右的添加量不会对鱼糜凝胶的白度产生明显的影响，但添加量大于2%时，鱼糜凝胶的白度略有下降。血浆蛋白颜色较深，添加量为1%时，对鱼糜白度无明显影响，但添加量超过2%时会导致鱼糜制品的白度明显下降。

白度是鱼糜制品的重要质量指标之一。以上分析表明，这四种非肌肉蛋白在抑制竹荚鱼鱼糜凝胶劣化，增强鱼糜制品弹性、硬度的同时，不会对鱼糜制品的白度造成不良影响。因此这四种蛋白都可以作为竹荚鱼鱼糜制品的弹性增强剂。

2.4 非肌肉蛋白对鱼糜凝胶劣化温度下蛋白SDSPAGE图谱的影响

添加不同浓度卵清蛋白和血浆蛋白的劣化凝胶SDS-GAGE图谱如图7所示，从图中可见，这两种蛋白都有抑制鱼糜内源酶降解肌球蛋白重链（MHC）的作用，并且1%浓度的血浆蛋白还有促进MHC交联的效果，MHC是肌球蛋白分子参与凝胶的最主要的部分。尽管一些研究认为卵清蛋白对鱼糜凝胶特性的改良作用是通过其自身凝胶化而起作用[22]，但本实验进一步证明对于冷冻竹荚鱼，卵清蛋白不但通过自身凝胶来起作用，同时也有蛋白酶抑制效果。

图7 蛋白添加剂对鱼糜凝胶SDS-PAGE图谱的影响Fig.7 Effect of different protein concentrations on the SDSPAGE of surimi gels

对比卵清蛋白和血浆蛋白可发现，血浆蛋白在起蛋白酶抑制剂效果的同时也有凝胶促进效果，这很可能是由于其所含的内源TGase在起作用。在添加血浆蛋白凝胶的电泳图谱中可见在2%的添加浓度下出现X条带，5%添加量下此条带更加明显，分子量在60ku左右，对比文献[23]描述可以认定为血浆蛋白的一个主要成分。X条带的出现从机理方面解释了高浓度血浆蛋白的凝胶增强效果不如低浓度的原因，一定量的血浆蛋白可以和鱼肉蛋白结合成为一个整体，起到抑制蛋白酶活，促进MHC交联的效果，而过多的血浆蛋白难以和鱼肉蛋白形成统一的整体，反而影响了凝胶效果。

2.5 非肌肉蛋白对鱼糜劣化温度下凝胶微观结构的影响

图8 65℃30min加热得到的鱼糜微观结构图Fig.8 Scanning electron microscopic observation of surimi heated at 65℃30min

在四种非肌肉蛋白中分别选取抑制效果最好和抑制力稍低的蛋白各一种，即血浆蛋白和大豆蛋白，取其最佳浓度下得到的劣化温度下加热得到的鱼糜凝胶，进行电镜观察，以探求非肌肉蛋白对劣化的鱼糜凝胶微观结构的影响。

从图8中可见，未添加样品出现了明显的劣化现象，而添加蛋白粉的样品形成了结构致密的网络结构。尽管大豆蛋白的抑制效果不如血浆蛋白，但由于其自身凝胶作用起到了一种有效的鱼糜制品填充剂的效果[24]，所以在其最佳浓度下也可以协助鱼糜在劣化温度下形成结构致密的网络结构。

3 结论

本文对四种非肌肉蛋白对冷冻竹荚鱼鱼糜凝胶能力的影响作了系统的讨论，结果表明，卵清蛋白、猪血浆蛋白、大豆蛋白及乳清蛋白对改良冷冻竹荚鱼的鱼糜制品品质都有帮助。

血浆蛋白对冷冻竹荚鱼的蛋白酶有很强的抑制效果。在1%的添加量下就可以很好地抑制鱼糜的劣化现象，并且对鱼糜制品的品质也有提高作用。而添加过多时会稀释肌原纤维蛋白，阻碍蛋白交联，其最佳用量为1%。

卵清蛋白及乳清蛋白作用效果近似，对于冷冻竹荚鱼鱼糜而言，这两种蛋白都有一定的蛋白酶抑制作用，但作用效果要稍低于猪血浆蛋白，5%添加量的抑制效果与猪血浆蛋白1%添加量的效果近似。由于这两种蛋白有自身凝胶作用及填充作用，所以整体上鱼糜的凝胶强度是随其添加量增大而增加的。

大豆蛋白对冷冻竹荚鱼鱼糜凝胶的增强效果是这四种蛋白里最差的，这可能与大豆蛋白中蛋白酶抑制剂种类及含量都比较低有关，其最佳添加量是2%。

四种非肌肉蛋白在2%的添加量下对鱼糜制品的白度、持水力无明显影响，所以四种非肌肉蛋白可以用在冷冻竹荚鱼的鱼糜制品过程中以提高其品质。

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Study on effect of four non-muscle protein on surimi gelation from frozen horse mackerel

XIA Pei-hao，XUE Yong*，WANG Chao，CUI Hong-bo，ZHANG Li-li
（College of Food Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266003，China）

To improve the surimi gel from frozen horse mackerel，the addition of some protein additives（egg white protein，pork plasma protein，soybean protein and whey protein concentrate）was evaluated by texture analysis，water-holding ability，whiteness，SDS-PAGE，scanning electron microscopic observation.The results showed addition of pork plasma protein reduced the extent of gel weakening caused by the proteases.The effect of 5%addition of EW and WPC on the gel improvement was equal to 1%PPP and the effect of soybean protein was weak.The effects of proteins on water-holding ability and whiteness were weak.The above results showed that these four additives were good quality-enhancing compounds for frozen horse mackerel surimi，which could be used in practical applications.

frozen horse mackerel；non-muscle protein；surimi；gel

TS201.7

A

1002-0306（2012）05-0123-05

2011－03－31 *通讯联系人

夏培浩（1988-），男，硕士研究生，研究方向：食品工程。

海洋公益性行业科研专项（201105029）；国际科技合作项目（2010DFA31330）；泰山学者建设工程专项经费。