TGase和Ca2＋聯(lián)合作用對(duì)未經(jīng)漂洗的革胡子鯰魚魚糜凝膠特性的影響

鮑佳彤,寧云霞,楊淇越,梁麗雅,李 玲,王 洋,馬儷珍,*

(1.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,天津市水產(chǎn)品加工及質(zhì)量安全校企協(xié)同創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300384;2.天津農(nóng)學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院,水產(chǎn)生態(tài)及養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300384)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們的消費(fèi)方式不斷向綠色、營養(yǎng)、健康方向轉(zhuǎn)變,魚糜制品作為一種低脂肪、高蛋白食品越來越受到消費(fèi)者的青睞,其產(chǎn)量從2005年的44.63萬 t迅速增加到2017年的154.19萬 t[1]。但近年來,由于海水資源日益匱乏,海水魚的捕獲量逐年下降,致使加工魚糜制品的主要原料——冷凍海水魚糜,價(jià)格攀升,所以尋求新的魚糜制品原料迫在眉睫。革胡子鯰魚(Clarias gariepinus)是我國主要的淡水魚品種,其養(yǎng)殖密度高,成本低,且營養(yǎng)豐富、無肌間刺、便于加工,所以特別適合作為淡水魚糜的原料。有研究表明,淡水魚的凝膠形成能力低于海水魚,紅肉魚低于白肉魚[2],而革胡子鯰魚正屬于紅肉魚,因此研究革胡子鯰魚魚糜的凝膠特性是開發(fā)革胡子鯰魚魚糜制品的關(guān)鍵。本實(shí)驗(yàn)室曾研究過革胡子鯰魚魚肉的脫腥和保鮮工藝[3-5],但目前國內(nèi)外關(guān)于革胡子鯰魚魚糜凝膠性能的研究報(bào)道相對(duì)較少。常用的提高魚糜凝膠特性的方法有漂洗[3],添加轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(transglutaminase,TGase)[6]、CaCl2[7]、外源蛋白[8]、水溶性膠體[9]等。傳統(tǒng)的冷凍魚糜制作工藝中是將魚體宰殺、去頭、去內(nèi)臟后,放入采肉機(jī)中采肉,然后經(jīng)過2～3 次的漂洗和脫水工藝,再進(jìn)行精濾、擂潰、包裝、速凍等工序處理得到[10]。其中,漂洗是提高魚糜凝膠性能的一種有效方法,通過漂洗可除去魚肉中的色素、部分無機(jī)鹽、脂肪和水溶性蛋白等雜質(zhì),提高魚糜的凝膠性和白度。然而,漂洗會(huì)導(dǎo)致大約20%～30%水溶性蛋白流失[3],同時(shí)大量漂洗水還易造成水資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[4-5],另一方面在魚糜制品的加工中還常常添加豬背膘或雞皮、鴨皮增加脂肪含量和提高魚糜制品的風(fēng)味,而未經(jīng)漂洗的革胡子鯰魚魚肉中本身就含有較高的優(yōu)質(zhì)脂肪。介于此,同時(shí)考慮到革胡子鯰魚魚肉中無肌間刺,便于直接采肉得到魚肉塊,故本研究欲探究不經(jīng)過漂洗、脫水工藝得到的冷凍魚糜的凝膠性能以及如何提高其凝膠性。研究報(bào)道較多的是在魚糜制品制作過程中添加TGase,以促進(jìn)ε-(γ-谷氨酰)賴氨酸鍵的形成,改變其蛋白結(jié)構(gòu)和功能性能,從而提高魚糜制品的凝膠性[6,11],并且添加Ca2+可適當(dāng)起到激活TGase的作用,促進(jìn)蛋白結(jié)構(gòu)適度伸展[12]。但不同魚種魚糜(尤其是未經(jīng)過漂洗工藝的革胡子鯰魚魚糜)中最適的Ca2+含量、肌原纖維蛋白特性、TGase添加量等因素均會(huì)影響魚糜的凝膠性能。

本研究將革胡子鯰魚魚肉不經(jīng)過漂洗過程直接制作成革胡子鯰魚魚糜,重點(diǎn)研究TGase和不同含量CaCl2聯(lián)合對(duì)未經(jīng)漂洗的革胡子鯰魚魚糜的質(zhì)構(gòu)特性(texture profile analysis,TPA)、凝膠特性、持水力、微觀結(jié)構(gòu)等品質(zhì)特性的影響,本研究不僅可以避免革胡子鯰魚魚糜中蛋白的損失,降低環(huán)境污染,同時(shí)也為開發(fā)新的魚糜制品原料提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

革胡子鯰魚(體質(zhì)量1.5～1.6 k g,體長38～40 cm) 天津市德仁農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司;TGase(酶活力100 U/g) 江蘇一鳴生物股份有限公司;復(fù)合磷酸鹽、山梨糖醇 江陰連盛化工有限公司;CaCl2(食品級(jí)) 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;塑料腸衣 天津市匯潤澤塑料包裝制品有限公司;十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfonate,SDS)(分析純) 美國Sigma公司;氫氧化鈉、磷酸(均為分析純) 天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠;尿素(分析純) 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;硼砂(分析純) 天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司;鄰苯二甲醛(o-phthalaldehyde,OPA)、牛血清蛋白、考馬斯亮藍(lán)(均為分析純) 北京索萊寶科技有限公司;β-巰基乙醇、三氯乙酸(均為分析純) 天津市津科精細(xì)化工研究所;無水乙醇(分析純) 天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

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(cè)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(shí)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;Research plus移液槍 德國Eppendorf公司;DZF-6020真空干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司;BJRJ-82絞肉機(jī) 浙江嘉興艾博實(shí)業(yè)有限公司;TU-1800紫外分光光度計(jì) 日本Shimadzu公司;ST-40R冷凍離心機(jī) 德國Thermo-Fisher公司;SDX-1全自動(dòng)風(fēng)冷速凍箱 天津市特斯達(dá)食品機(jī)械科技有限公司;Pro臺(tái)式掃描電鏡 荷蘭Phenom-world BV公司;Discovery流變儀 美國TA儀器;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;LLJ-A10T1攪拌機(jī)廣東小熊電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 革胡子鯰魚魚糜的制備

將鮮活革胡子鯰魚,30 min內(nèi)運(yùn)輸?shù)綄W(xué)校食品加工廠,立即放入冰水(4～6 ℃)中降溫10～15 min,敲擊頭部擊暈,開膛取內(nèi)臟,用自來水清洗干凈取去皮魚肉塊,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,平鋪在不銹鋼盤中,放入全自動(dòng)風(fēng)冷速凍箱(-35 ℃)預(yù)凍30～50 min,至手感略硬,用溫度計(jì)插入革胡子鯰魚魚肉塊,測(cè)其中心溫度為-3 ℃時(shí),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,即為革胡子鯰魚魚糜(經(jīng)測(cè)定,含水量為60.57%)。將其分裝到真空包裝袋中(每袋500 g),放入速凍箱(-35 ℃)中速凍2 h,將得到的革胡子鯰魚冷凍魚糜放入-18 ℃冷庫中貯存,本實(shí)驗(yàn)中所用魚糜樣品冷凍時(shí)間為20 d。

1.3.2 革胡子鯰魚魚糜凝膠的制備

取出革胡子鯰魚冷凍魚糜在0～4 ℃冷藏條件下緩慢解凍成半解凍狀態(tài),切成小塊,于斬拌機(jī)中空擂1 min,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.2%(革胡子鯰魚魚糜肉質(zhì)量)的食鹽繼續(xù)鹽擂3 min,再加入TGase和CaCl2繼續(xù)斬拌4 min,期間不斷加入冰水保持肉餡終溫低于12 ℃,冰水的加入量依據(jù)革胡子鯰魚魚糜的水分含量和最終使肉餡的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持在75%計(jì)算,實(shí)際冰水加入量為12.68%(總革胡子鯰魚魚糜肉質(zhì)量)。將斬拌好的餡料用手搖灌腸機(jī)灌入塑料腸衣(直徑3.5 cm)中,排氣打扣,采用兩段式加熱方式,加熱條件依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[13]和前期預(yù)實(shí)驗(yàn),首先40 ℃加熱1 h,后直接放入90 ℃加熱30 min制成革胡子鯰魚魚糜凝膠,在冰水中快速冷卻后,放入4 ℃冷藏庫中冷藏3 d內(nèi)測(cè)定完持水力、白度、蛋白共價(jià)交聯(lián)、微觀結(jié)構(gòu)和低場(chǎng)核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)、動(dòng)態(tài)流變、掃描電鏡等各項(xiàng)指標(biāo);對(duì)于凝膠強(qiáng)度和TPA指標(biāo),將樣品于20 ℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱中放置12 h后測(cè)定。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)分組設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)共分6 組,按照革胡子鯰魚魚糜凝膠制備的方法進(jìn)行,空白對(duì)照組(CK組)只在革胡子鯰魚冷凍魚糜中加入2.2%食鹽和12.68%的冰水,不加入TGase和CaCl2,其余5 個(gè)實(shí)驗(yàn)組在CK組的基礎(chǔ)上均加入0.4% TGase,并分別再加入0、20、40、60 mmol/kg和80 mmol/kg的CaCl2,依次記為TC0組、TC20組、TC40組、TC60組、TC80組。

1.3.4 指標(biāo)測(cè)定

1.3.4.1 凝膠特性的測(cè)定

將樣品切成高25 mm的圓柱體,使用物性測(cè)定儀,P/5S球行探頭,設(shè)置測(cè)前速率1.00 mm/s、測(cè)中速率1.10 mm/s、測(cè)后速率10.00 mm/s,位移15 mm,觸發(fā)力10 g。測(cè)試結(jié)果選擇凝膠曲線上第1個(gè)峰所在位置的破斷強(qiáng)度,對(duì)應(yīng)的距離為破斷距離,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(gè)處理組包含10 個(gè)平行試樣,結(jié)果取平均值。

1.3.4.2 TPA指標(biāo)的測(cè)定

將樣品切成15 mm×15 mm×15 mm的立方體,使用物性測(cè)定儀,P/35探頭,設(shè)置測(cè)試全過程速率為1 mm/s,應(yīng)變50%,觸發(fā)力5 g,測(cè)試結(jié)果由軟件讀數(shù)自動(dòng)得出。每個(gè)處理組包含10 個(gè)平行試樣,結(jié)果取平均值。

1.3.4.3 持水力測(cè)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 ℃、2 000×g離心10 min,離心結(jié)束后立即取下濾紙,測(cè)定離心后樣品的質(zhì)量,記為m2,每個(gè)樣品平行測(cè)定3 次。持水力按式(1)計(jì)算:

1.3.4.4 白度值測(cè)定

樣品置于室溫下平衡溫度2 h后用攪拌機(jī)攪碎30 s,采用色度儀測(cè)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))值,測(cè)定前用標(biāo)準(zhǔn)白板對(duì)色差儀進(jìn)行校正。每個(gè)處理組包含3 個(gè)平行試樣,結(jié)果取3 個(gè)試樣的平均值。白度值按式(2)計(jì)算:

1.3.4.5 蛋白共價(jià)交聯(lián)程度測(cè)定

采用OPA法測(cè)定魚糜和凝膠的自由氨基相對(duì)含量,表征魚糜凝膠蛋白的交聯(lián)程度。參照J(rèn)ia Dan[14]和Ma Yaolan[15]等的方法,略作修改。OPA試劑的配制:25 mL 0.1 mol/L硼砂,2.5 mL 20% SDS,40 mg OPA(用1 mL甲醇溶解),100 μL β-巰基乙醇,用蒸餾水定容至50 mL,此試劑需現(xiàn)用現(xiàn)配。稱取2 g樣品加入18 mL硼酸緩沖液(0.070 mol/L SDS,0.002 mol/L硼砂,pH 8.9),均質(zhì),75 ℃搖床水浴振蕩15 min,以防止蛋白水解;振蕩結(jié)束后于60 ℃水浴2 h,10 000×g離心20 min,取上清液。上清液用1% SDS稀釋10 倍,取200 μL稀釋液加入4 mL OPA試劑,混勻后于室溫下反應(yīng)2 min,在波長340 nm處測(cè)定吸光度,以1% SDS為空白。標(biāo)準(zhǔn)曲線采用L-亮氨酸制作。每個(gè)處理組包含4 個(gè)平行試樣,結(jié)果取4 個(gè)試樣的平均值。交聯(lián)程度按下式計(jì)算:

式中:a為每組革胡子鯰魚魚糜中自由氨基質(zhì)量濃度/(μg/mL);a’為每組革胡子鯰魚魚糜凝膠中自由氨基質(zhì)量濃度/(μg/mL)。

1.3.4.6 LF-NMR弛豫時(shí)間T2的測(cè)定

參照Pan Teng等[16]的方法使用核磁共振分析儀測(cè)定,稍作修改。先放入樣品,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(cè)量。測(cè)試參數(shù)為:質(zhì)子共振頻率為22 MHz,90°脈寬為15.00 μs,重復(fù)采樣等待時(shí)間為4 000 ms,回波時(shí)間為0.3 ms,回波個(gè)數(shù)為2 000,采樣頻率200 Hz,累計(jì)采樣,檢測(cè)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(shí)間波譜圖。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次,結(jié)果取平均值。

1.3.4.7 動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的測(cè)定

參照Xue Siwen等[17]的方法使用流變儀測(cè)定,稍作修改。采用40 mm平板測(cè)試,將待測(cè)樣品均勻涂布于測(cè)試平臺(tái)。測(cè)試參數(shù):采用溫度掃描模式,振蕩頻率0.1 Hz,應(yīng)變1.0%,平行板的間距1 mm,升溫掃描范圍20～90 ℃,升溫速率2.0 ℃/min,測(cè)定升溫過程中儲(chǔ)能模量(G’)的變化。每個(gè)樣品做3 個(gè)平行樣,結(jié)果取平均值。

1.3.4.8 微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定

先將包埋劑滴一滴置于臺(tái)式掃描電鏡樣品臺(tái)上,再將樣品放在樣品臺(tái),調(diào)節(jié)樣品臺(tái)至低于樣品杯2 mm,設(shè)置冷臺(tái)溫度為-15 ℃,待溫度降低即可測(cè)定。測(cè)定參數(shù):加速電壓:高分辨(10 kV);束流強(qiáng)度:能譜點(diǎn)掃;探頭模式:背散射,實(shí)時(shí)觀察參數(shù)684 high,照片存儲(chǔ)參數(shù)1 024 high。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel 2003軟件整理實(shí)驗(yàn)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 Ca2+含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠特性的影響

圖1 Ca2＋含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠破斷力（A）、破斷距離（B）和凝膠強(qiáng)度（C）的影響Fig. 1 Effect of Ca2+ concentration on breaking force (A), breaking distance (B) and gel strength (C) of surimi gel

由圖1可以看出,Ca2+含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠破斷力、破斷距離和凝膠強(qiáng)度呈現(xiàn)一致的變化規(guī)律,隨著Ca2+含量的增加,3 個(gè)指標(biāo)均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì),這與劉海梅等[7]的研究結(jié)果一致。TC0組較CK組魚糜凝膠的破斷力、破斷距離和凝膠強(qiáng)度分別增強(qiáng)了54.44%、16.45%、79.11%,說明TGase能催化肌球蛋白重鏈上賴氨酸的ε-氨基與谷氨酸的γ-羥酰胺基形成共價(jià)鍵,促進(jìn)蛋白質(zhì)分子間或分子內(nèi)的共價(jià)交聯(lián)[18],使凝膠結(jié)構(gòu)更緊密,提高其彈性和茹聚性,達(dá)到提高革胡子鯰魚魚糜凝膠特性的目的。TC20是在TC0的基礎(chǔ)上添加20 mmol/kg CaCl2,其破斷力和破斷距離分別為393.98 g和8.28 mm,凝膠強(qiáng)度達(dá)到6 組中的最高值(3 261.97 g·mm),而繼續(xù)增加CaCl2的含量,革胡子鯰魚魚糜凝膠的破斷力、破斷距離和凝膠強(qiáng)度反而逐漸下降(P＜0.05),TC80組凝膠強(qiáng)度與CK組差異不顯著(P＞0.05)。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是較低的Ca2+含量(20 mmol/kg)對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠中的TGase起到了激活作用,而在40 ℃凝膠化過程中TGase又催化了魚肉中肌球蛋白與肌動(dòng)蛋白之間發(fā)生共價(jià)交聯(lián)作用[19],且低含量Ca2+具有“鹽溶”效應(yīng),促進(jìn)了蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的伸展,暴露隱蔽在蛋白質(zhì)內(nèi)部的功能性基團(tuán),使分子間相互作用力增強(qiáng)[20]。而高含量Ca2+則會(huì)促進(jìn)TGase與魚糜凝膠中的蛋白形成過量的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

2.2 Ca2+含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠TPA參數(shù)的影響

表1 Ca2＋含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠TPA參數(shù)的影響Table 1 Effect of Ca2+ concentration on TPA parameters of surimi gel

由表1可以看出,TC0組較CK組的硬度、茹聚性、膠著度、咀嚼度和回復(fù)性均顯著提高(P＜0.05),這是因?yàn)門C0組添加了TGase所起到的蛋白交聯(lián)作用,與凝膠破斷力、破斷距離和凝膠強(qiáng)度結(jié)果一致(圖1)。在TC0～TC60組之間,TGase存在條件下,隨著Ca2+含量的增加,革胡子鯰魚魚糜凝膠的硬度、膠著度、咀嚼度4 個(gè)參數(shù)升高趨勢(shì)不顯著(P＞0.05),而茹聚性和回復(fù)性均呈先上升后下降的趨勢(shì)(P＜0.05)。其中,TC20組的硬度(2 232.75 g)、彈性(0.92)、茹聚性(0.81)、膠著度(1 796.94)、咀嚼度(1 664.77 g)和回復(fù)性(0.47)與未經(jīng)超高壓處理的帶魚魚糜凝膠的TPA數(shù)值[21]在大致相同范圍內(nèi)。而當(dāng)Ca2+含量增加到80 mmol/kg時(shí),TPA各參數(shù)均顯著降低(P＜0.05)。

結(jié)合以上凝膠特性和TPA參數(shù)變化結(jié)果說明,未經(jīng)過漂洗處理的革胡子鯰魚魚糜,同時(shí)添加0.4% TGase和20 mmol/kg CaCl2,可以提高革胡子鯰魚魚糜的凝膠特性,適合作為魚糜制品的原料,這可能與革胡子鯰魚魚糜本身肌肉蛋白的結(jié)構(gòu)與功能特性有關(guān)。

2.3 Ca2+含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠持水性的影響

圖2 Ca2＋含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜持水力的影響Fig. 2 Effect of Ca2+ concentration on water-holding capacity of surimi gel

凝膠持水性與凝膠的結(jié)構(gòu)有關(guān),形成的凝膠越致密、均勻,則其失水率越低,持水性就越好[22]。由圖2可以看出,革胡子鯰魚魚糜凝膠的持水力呈先上升后降低的趨勢(shì),但TC80組的持水力(74.86%)仍高于CK組(73.43%)(P＜0.05),由此可說明添加TGase和CaCl2能有效增強(qiáng)革胡子鯰魚的持水力,但隨著Ca2+含量的增加,Ca2+和Cl-的“鹽析”作用增強(qiáng),蛋白聚集速率過快,使凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出較大且不均勻孔洞,進(jìn)而降低其持水性[23]。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),革胡子鯰魚魚糜凝膠持水力最高的TC20組(76.32%)仍明顯低于鳶烏賊魚糜凝膠持水性(失水率14.71%～21.54%)[24]。究其原因,一是革胡子鯰魚魚糜未經(jīng)過漂洗工藝,鳶烏賊魚糜則經(jīng)過漂洗工藝,而漂洗時(shí)水分子經(jīng)離子化后會(huì)和蛋白質(zhì)分子之間發(fā)生相互作用[25];二是由于添加的CaCl2中的Ca2+和Cl-能夠結(jié)合革胡子鯰魚魚糜蛋白質(zhì)表面帶相反電荷的基團(tuán),影響了魚糜凝膠的水分分布[13]。從持水性結(jié)果看,添加0.4% TGase和20 mmol/kg CaCl2的革胡子鯰魚魚糜凝膠持水性相對(duì)較高。

2.4 Ca2+含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠白度的影響

圖3 Ca2＋含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜白度的影響Fig. 3 Effect of Ca2+ concentration on whiteness of surimi gel

由圖3可以看出,在添加TGase和Ca2+后,革胡子鯰魚魚糜凝膠的白度呈先下降再逐漸上升的趨勢(shì)。其中TC0組比CK組降低了0.98(P＜0.05),這也許是受TGase本身顏色偏黃的影響,Rawdkuen等[26]研究發(fā)現(xiàn)添加物本身的顏色和添加量會(huì)影響到魚糜的色澤,會(huì)使其黃度值增加,白度值降低。繼續(xù)增加Ca2+含量,革胡子鯰魚魚糜凝膠的白度又呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),其中TC80組白度值最高,為71.55,但仍低于同為淡水魚的白鰱魚糜凝膠(79.11～83.80)[13]和竹莢魚魚糜蛋白凝膠(82.32)[27]的白度值。其原因有兩點(diǎn),一是革胡子鯰魚魚糜屬于紅肉魚,經(jīng)過測(cè)定其紅度值較高(1.20～1.90);二是本實(shí)驗(yàn)是將革胡子鯰魚去皮、取肉塊后,不經(jīng)過漂洗工藝直接制成冷凍革胡子鯰魚魚糜,而漂洗可以去除魚肉中的脂肪和色素,從而提高魚糜制品的白度。

本實(shí)驗(yàn)革胡子鯰魚魚糜凝膠的白度盡管低于經(jīng)過漂洗的冷凍魚糜制品,但肉眼觀察在可接受范圍內(nèi),符合SC/T 3701—2003《凍魚糜制品》中較好的要求。在實(shí)際應(yīng)用中也可以考慮將革胡子鯰魚魚糜作為包餡魚糜制品的內(nèi)包餡原料,因?yàn)閮?nèi)包餡對(duì)于顏色不作為重要的品質(zhì)指標(biāo)考察,更為重要的價(jià)值在于不經(jīng)過漂洗,在減少可溶性肌漿蛋白和營養(yǎng)物質(zhì)流失的同時(shí),降低了魚糜加工成本,降低環(huán)保壓力,這對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)具有重要的意義。

2.5 Ca2+含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠共價(jià)交聯(lián)程度的影響

圖4 Ca2＋含量對(duì)革胡子鯰魚糜蛋白共價(jià)交聯(lián)程度的影響Fig. 4 Effect of Ca2+ concentration on degree of protein covalent crosslinking in surimi

由圖4可以看出,CK組的魚糜凝膠蛋白交聯(lián)程度較低僅為4.00%,而TC0組和TC20組的蛋白交聯(lián)程度較CK組迅速升高,分別為22.38%和19.76%,這說明添加TGase或CaCl2能有效提高革胡子鯰魚魚糜凝膠的共價(jià)交聯(lián)程度。適當(dāng)?shù)腃a2+含量有利于蛋白結(jié)構(gòu)展開,暴露TGase的催化底物(谷氨酸和賴氨酸殘基),并與之發(fā)生共價(jià)交聯(lián),形成分子質(zhì)量更大的肽鏈,使之不易被β-巰基乙醇解離,從而提高蛋白共價(jià)交聯(lián)程度[28]。但隨著Ca2+含量的升高,TC60組和TC80組的蛋白共價(jià)交聯(lián)程度又低于CK組(P＜0.05),分別降至1.31%和1.27%,這主要是因?yàn)楦锖遇T魚魚糜中添加了過高含量的Ca2+,使凝膠中的蛋白質(zhì)聚集速度過快[11],導(dǎo)致TGase的催化底物沒有充分接觸形成共價(jià)交聯(lián)鍵。Kishi等[29]報(bào)道完全激活白鰱中的TGase所需的Ca2+含量為5 mmol/kg,而王金余等[30]通過研究結(jié)果表明當(dāng)CaCl2的含量添加量大于18 mmol/kg后,其對(duì)白鰱魚糜肌球蛋白重鏈的交聯(lián)程度則無顯著變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),革胡子鯰魚魚糜凝膠蛋白交聯(lián)的峰值點(diǎn)(22.38%)低于白鰱魚糜凝膠的交聯(lián)程度峰值點(diǎn)(33.32%)[13],這可能是因?yàn)榘做桇~糜經(jīng)過漂洗工藝,而革胡子鯰魚魚糜未經(jīng)漂洗,沒有除去魚肉中的水溶性蛋白,使其肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白等起共價(jià)交聯(lián)作用的蛋白含量較白鰱魚糜低的緣故。

2.6 Ca2+含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠橫向弛豫時(shí)間T22的影響

LF-NMR技術(shù)依據(jù)樣品中水分子的橫向弛豫時(shí)間T2不同,對(duì)樣品中不同狀態(tài)的水分進(jìn)行檢測(cè),T2越短表明水與底物結(jié)合越緊密,T2越長表明水分越自由,因此T2可以表征水分的自由度[31]。從圖5可以看出,革胡子鯰魚魚糜凝膠存在4 個(gè)T2區(qū)間,分別為T21-1(0.1～1 ms)、T21-2(1～10 ms)、T22(20～300 ms)、T23(300～3 000 ms),其中由T22代表被凝膠微觀結(jié)構(gòu)束縛的不易流動(dòng)水[32]占革胡子鯰魚魚糜凝膠總水分的比例最大,是魚糜凝膠中最主要的水分,這與李睿智等[33]對(duì)白鰱魚凝膠中水分分布的研究結(jié)果一致。

圖5 Ca2＋含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠橫向弛豫時(shí)間T2波譜圖Fig. 5 Transverse relaxation time (T2) spectrum of surimi gel at different Ca2+ concentrations

表2 Ca2＋含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠橫向弛豫時(shí)間T22的影響Table 2 Effect of Ca2+ concentration on T22 of surimi gel

由表2可以得出,TC20組(150.39 ms)的T22值較CK組顯著降低(P＜0.05),說明TC20組的魚糜凝膠中水分與底物的結(jié)合度更為緊密,水分的自由度降低,與前期指標(biāo)測(cè)定得出的較低含量Ca2+(20 mmol/kg)能有效增強(qiáng)革胡子鯰魚魚糜凝膠強(qiáng)度、持水力結(jié)果一致;而TC40、TC60和TC80組的T22較TC20組均顯著上升(P＜0.05),這說明較高含量的Ca2+,反而使魚糜凝膠中的水與底物結(jié)合不夠緊密,增大水分的自由度。這與凝膠強(qiáng)度、持水力、蛋白共價(jià)交聯(lián)等指標(biāo)的變化結(jié)果一致,均表示添加過量的Ca2+會(huì)降低革胡子鯰魚的凝膠特性。

2.7 Ca2+含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠流變學(xué)特性的影響

圖6 Ca2＋含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠流變學(xué)特性的影響Fig. 6 Effect of Ca2+ concentration on rheological properties of surimi gel

G’反映的是蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成情況,表明樣品的彈性特征,也稱彈性模量[34]。結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)的分析結(jié)果,CK組、TC0組和TC20組三者之間變化較為明顯,所以以三者凝膠形成之前的魚糜肉餡為分析對(duì)象,進(jìn)行動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性分析。由圖6可知,3 組在20～90 ℃加熱過程中,G’均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),但增幅程度不同。從動(dòng)態(tài)流變學(xué)曲線可以看出,革胡子鯰魚魚糜凝膠形成過程大致可分為3 個(gè)階段:在40～50 ℃之間,3 組革胡子鯰魚魚糜的G’均呈小幅度增加,其中TC0組和TC20組的G’高于CK組,這主要是由于肌球蛋白輕鏈發(fā)生解離,而TGase和Ca2+能促進(jìn)蛋白之間的交聯(lián),從而使G’增加[35];在50～60 ℃之間,3 組革胡子鯰魚魚糜的G’均出現(xiàn)小范圍的下降,這說明這一溫度是魚糜凝膠的劣變溫度,因此在熱凝膠的形成過程中應(yīng)盡可能快速通過這一溫度范圍。相比較而言,TC0組和TC20組的G’在50～60 ℃范圍的下降程度較弱;在60～90 ℃之間,隨著溫度的上升G’大幅增加,增幅速度依次為TC20＞TC0＞CK,其原因可能是魚糜中蛋白質(zhì)除了以二硫鍵和疏水相互作用等形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[35]外,TGase催化肌球蛋白重鏈形成ε-(γ-谷氨酰)賴氨酸鍵在魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)形成過程中起主導(dǎo)作用,適當(dāng)?shù)腃a2+又可起到激活TGase的作用,從而促使更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。這一研究結(jié)果與凝膠強(qiáng)度、持水力和共價(jià)交聯(lián)程度等指標(biāo)的分析結(jié)果一致。

2.8 Ca2+含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖7 Ca2＋含量對(duì)革胡子鯰魚魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig. 7 Effect of Ca2+ concentration on microstructure of surimi gel

由圖7可看出,革胡子鯰魚魚糜凝膠在放大1 000 倍后,CK組所形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較松散,空洞較多;而添加了TGase和CaCl2后,魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸緊密。TC20組的革胡子鯰魚魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較CK組和TC0組更為緊密、均勻,空洞較少。這進(jìn)一步從微觀結(jié)構(gòu)上說明添加TGase和20 mmol/kg CaCl2有利于革胡子鯰魚魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,能有效增強(qiáng)革胡子鯰魚魚糜凝膠特性。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)以革胡子鯰魚為原料,取肉塊后不經(jīng)過漂洗工藝直接制成革胡子鯰魚魚糜,采用TPA、凝膠強(qiáng)度、共價(jià)交聯(lián)、動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性、掃描電鏡等分析方法,研究TGase和不同含量Ca2+聯(lián)合作用對(duì)未經(jīng)漂洗的革胡子鯰魚魚糜凝膠特性的影響。研究結(jié)果表明,添加0.4% TGase能有效增強(qiáng)革胡子鯰魚魚糜凝膠特性,在此基礎(chǔ)上再添加不同含量的Ca2+(20～80 mmol/kg)則對(duì)魚糜凝膠特性影響很大。在較低的Ca2+含量(20 mmol/kg,TC20組)下,Ca2+能起到激活TGase的作用,增強(qiáng)革胡子鯰魚魚糜凝膠的凝膠強(qiáng)度(3 261.97 g·mm)、彈性(0.92)、茹聚性(0.81)、回復(fù)性(0.47)、持水力(76.32%),并且弛豫時(shí)間T22縮短,G’顯著高于CK組和TC0組,微觀結(jié)構(gòu)較緊密、均勻,空洞較少;而過高的Ca2+含量(40～80 mmol/kg),則會(huì)促進(jìn)TGase與魚糜凝膠中的蛋白形成過量的交聯(lián)結(jié)構(gòu),使其凝膠強(qiáng)度、彈性下降,硬度增加,弛豫時(shí)間T22延長,持水力和蛋白共價(jià)交聯(lián)程度降低。因此,對(duì)于未漂洗的革胡子鯰魚魚糜,添加0.4% TGase和20 mmol/kg CaCl2可顯著提高革胡子鯰魚魚糜的凝膠特性,并對(duì)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)具有重要的意義。