復合蛋白對鱈魚魚糜凝膠特性研究

摘要：蛋白質作為常用外源物用于魚糜制品生產(chǎn)過程，在魚糜制品中添加單一蛋白的研究較多，而鮮少有同時添加兩種以上蛋白的研究，因此，文章旨在通過添加3種不同類型蛋白的復配物提升鱈魚魚糜的凝膠特性。以凝膠強度、白度、持水性和質構作為單因素試驗的指標，得出當添加3%蛋清蛋白、7%金線魚、7%大豆蛋白時，最大限度提升了鱈魚魚糜的凝膠特性。在單因素試驗的基礎上，通過Box-Behnken的中心組合試驗設計原理，測定復合蛋白魚糜的評定指標，以凝膠強度為響應值，對復合蛋白配方進行優(yōu)化。結果表明，當?shù)扒宓鞍滋砑恿繛?.96%，金線魚添加量為7.03%，大豆蛋白添加量為6.93%時，凝膠強度達13 968.668 g·mm，對鱈魚魚糜凝膠特性的提升具有較好的效果。

關鍵詞：鱈魚魚糜；復合蛋白；凝膠強度；響應面法

中圖分類號：TS254.1文獻標志碼：A文章編號：1000-9973（2025）03-0032-06

Study on Gel Properties of Complex Proteins on Cod Surimi

ZHONG Yi¹， WANG De-fa²， XU Si-jie¹， CHEN Han-xiang¹， LIU Xing-yuan¹， CHEN Li^3*

（1.School of Marine Science and Fisheries， Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005， China;

2.College of Ocean Food and Bioengineering， Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005，

China; 3.Institute of Marine Resources Development in Jiangsu Province，

Lianyungang 222005， China）

Abstract： Protein is commonly used as an exogenous substance in the production process of surimi products， and there are many studies on adding a single protein into surimi products， but there are few studies on adding more than two proteins at the same time. Therefore， the aim of this paper is to improve cod surimi gel properties by adding three different types of protein compounds. With gel strength， whiteness， water holding capacity and texture as the indexes of single factor test， it is concluded that the gel properties of cod surimi could be improved to the maximum when 3% egg white protein， 7% Nemipterus virgatus and 7% soybean protein are added. On the basis of single factor test， the evaluation indexes of the complex protein surimi are determined through Box-Behnken central combination test design principle， and the complex protein formula is optimized with the gel strength as the response value. The results show that when the addition amount of egg white protein is 2.96%， the addition amount of Nemipterus virgatus is 7.03%， and the addition amount of soybean protein is 6.93%， the gel strength reaches 13 968.668 g·mm， which has a good effect on the improvement of gel properties of cod surimi.

Key words： cod surimi; complex proteins; gel strength; response surface method

收稿日期：2024-10-17

基金項目：江蘇省海洋科技創(chuàng)新專項項目（HY2018-10）;江蘇省“333工程”高層次人才培養(yǎng)資金資助項目（BRA2014111）;連云港市“521高層次人才培養(yǎng)工程”資助項目（LYG52105-2018028）;江蘇省海洋生物產(chǎn)業(yè)技術協(xié)同創(chuàng)新中心專項資金資助項目

作者簡介：鐘毅（1998—），男，碩士，研究方向：食品生物技術。

*通信作者：陳麗（1970—），女，教授，碩士，研究方向：普通生物學。

鱈魚是冷水性底層魚類的典型代表，捕撈量占全世界年捕撈量的較大比例。鱈魚生存環(huán)境為冰冷的深海區(qū)域，主要產(chǎn)地為北歐，具有“液體黃金”的美稱。鱈魚是北方沿海城市產(chǎn)出的主要海洋魚種之一，主要分布于黃海、渤海、東海北部等海域^[1]，其魚肉中蛋白質含量較高，低脂肪、低膽固醇，富含多種維生素，刺少而鮮嫩，具有保護心腦血管的功能，因而具有重要的食用價值和經(jīng)濟價值^[2]。鱈魚的魚肉顏色雪白，以鱈魚魚肉為原材料制成的魚糜具有良好的凝膠特性，因此鱈魚魚肉成為制作魚糜的優(yōu)質原材料^[3]。鱈魚品種中一類重要的魚種為狹鱈，狹鱈魚當前最重要的用途之一是制作魚糜制品，狹鱈魚加工技術發(fā)展較先進的國家為美國、日本等^[4]。

魚糜制品是通過將生鮮魚糜或冷凍魚糜進行采肉、擂潰、凝膠化等過程形成的凝膠網(wǎng)狀食品，其具有一定的彈性。生鮮魚糜是采用新鮮的魚經(jīng)過系列加工后得到的魚糜，冷凍魚糜為新鮮魚糜通過加入抗凍劑提高抗凍能力以期避免肌原纖維蛋白變性，并進行冷凍貯藏的魚糜^[5]?！?023—2029年中國魚糜制品行業(yè)市場全景調查及投資策略研究報告》顯示，近年來，我國魚糜制品行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)穩(wěn)定增長的局面，魚糜制品不僅實現(xiàn)了國內市場的全面需求，而且實現(xiàn)了出口。2023中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒指出，2022年全國海洋捕撈產(chǎn)量為950.85萬噸，同比減少0.6萬噸^[6]。由此可見，海水魚產(chǎn)量下降，導致用于生產(chǎn)高品質魚糜的原材料價格上漲，而魚糜制品的需求量逐年上漲。我國魚糜制品的加工方式比較傳統(tǒng)，大多采用冷藏或冷凍的方式，存在保質期短、食用不便等缺點，成為限制魚糜制品發(fā)展的原因^[7]。綜上可見，提高魚糜制品的品質迫在眉睫。

衡量魚糜品質的重要指標為凝膠特性，且凝膠特性可作為評價其商品價值的重要指標^[8]。蛋白質作為常用外源物用于魚糜制品生產(chǎn)過程，其具備提升魚糜制品營養(yǎng)成分含量、增強食用口感、提高凝膠強度、提升彈性等諸多優(yōu)點，更重要的是可以有效降低魚糜制品的配方成本。目前常用于魚糜制品中的蛋白質主要有兩大類：肌肉蛋白和非肌肉蛋白，非肌肉蛋白主要為酶類蛋白、植物蛋白和非肌肉類動物蛋白^[9]。目前關于在魚糜制品中添加單一蛋白的研究較多，而鮮少有同時添加兩種以上蛋白的研究，因此本文旨在通過添加3種不同類型的蛋白復配物，提升魚糜的凝膠特性；同時通過響應面法優(yōu)化3種蛋白添加的最優(yōu)比例，以期拓展復合蛋白在魚糜制品中的加工應用，豐富魚糜制品的市場。

1材料與方法

1.1材料與試劑

冷凍狹鱈魚魚糜（KA）：江蘇鼎味泰食品股份有限公司;氯化鈉：國藥集團化學試劑有限公司;蛋清蛋白、大豆蛋白粉、金線魚、南美白對蝦和鰱魚肉：連云港解放東路菜市場。

1.2儀器與設備

FP3010斬拌機意大利Braun公司;3 L臥式手動型灌腸機山東帥通機電設備有限公司;HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋國華（常州）儀器制造有限公司;TG16.5高速離心機上海盧湘儀離心機儀器有限公司;TMS-Pro質構儀美國FTC公司;SBDY-1數(shù)顯白度儀上海悅豐儀器儀表有限公司。

1.3方法

1.3.1魚糜凝膠的制備

冷凍鱈魚魚糜在4 ℃下解凍4 h，切成約3 cm厚的小塊，然后放入斬拌機中，中速斬拌5 min。加入3% NaCl高速斬拌3 min，最后分別加入不同類型的蛋白斬拌3 min，使其與魚糜充分混合。在整個斬拌過程中嚴格控制溫度，所有輔助材料應在冷卻室中放置至少24 h，使溫度降至10 ℃以下，斬拌操作期間需加入適量冰水或冰塊以控溫，魚糜溫度不應高于10 ℃，操作環(huán)境溫度應控制在20 ℃以下。斬拌結束后將魚糜填充到直徑30 mm、長度20 cm的塑料外殼中。在40 ℃水浴加熱30 min，然后在90 ℃加熱20 min。加熱結束后立即置于冰水中冷卻10 min，取出瀝干后放入4 ℃冰箱中靜置過夜，測定相關指標^[10-11]。

1.3.2白度的測定

參考Zhang等^[12]的方法，將靜置過夜的魚糜凝膠樣品從塑料腸衣中取出，在室溫條件下放置不少于30 min后，切成3個等長的20 mm高的圓柱體，使用SBDY-1數(shù)顯白度儀測量3個平行樣，取平均值。

1.3.3凝膠強度的測定

參He等^[13]的方法，將靜置過夜的魚糜凝膠樣品從塑料腸衣中取出，在室溫條件下放置不少于30 min后，切成3個等長的30 mm高的圓柱體，采用TMS-Pro質構儀測定樣品的凝膠強度。探頭型號P/0.5，設置參數(shù)：觸發(fā)力5.0 g；試驗測試速度60 mm/min；穿刺距離15 mm；回程距離30 mm。從力-形變曲線上獲得的第1個峰值定義為破斷強度，相應的到達第1個峰值的距離定義為破斷距離，每組測量3個平行樣，取平均值。凝膠強度按公式（1）計算：

凝膠強度（g·mm）=破斷強度（g）×破斷距離（mm）。（1）

1.3.4持水性的測定

持水性的測定采用離心法進行，參考Wang等^[14]的方法并稍作修改。將靜置過夜的魚糜凝膠樣品從塑料腸衣中取出，在室溫條件下放置不少于30 min后，準確稱取5 g魚糜凝膠樣品，質量記為W1。將樣品包裹在兩張濾紙之間，置于50 mL離心管中，在4 ℃下以10 000 r/min離心10 min。離心后的樣品用濾紙吸干表面水分后稱重，質量記為W2。每組測量３個平行樣，取平均值。持水性（WHC）按公式（2）計算：

WHC（%）=W2W1×100%。（2）

1.3.5質構的測定

參考Huang等^[15]的方法，將靜置過夜的魚糜凝膠樣品從塑料腸衣中取出，在室溫條件下放置不少于30 min后，將魚糜凝膠樣品切成30 mm高的圓柱體，測定魚糜凝膠樣品的質構特性。選取硬度、彈性、內聚性、膠著性和咀嚼性為TPA參數(shù)。每組測量3個平行樣，取平均值。

1.4單因素試驗設計

1.4.1蛋清蛋白添加量對鱈魚魚糜品質的影響

加入3% NaCl高速斬拌3 min后，分別添加1%、3%、5%、7%、9%的蛋清蛋白，以凝膠強度、白度、持水性和質構為指標，研究不同蛋清蛋白添加量對鱈魚魚糜品質的影響。

1.4.2金線魚添加量對鱈魚魚糜品質的影響

加入3% NaCl高速斬拌3 min后，分別添加1%、3%、5%、7%、9%的金線魚，以凝膠強度、白度、持水性和質構為指標，研究不同金線魚添加量對鱈魚魚糜品質的影響。

1.4.3大豆蛋白添加量對鱈魚魚糜品質的影響

加入3% NaCl高速斬拌3 min后，分別添加1%、3%、5%、7%、9%的大豆蛋白，以凝膠強度、白度、持水性和質構為指標，研究不同大豆蛋白添加量對鱈魚魚糜品質的影響。

1.5響應面法優(yōu)化復合蛋白配方

基于單因素試驗的分析數(shù)據(jù)，將蛋清蛋白添加量、金線魚添加量和大豆蛋白添加量作為自變量，采用凝膠強度作為響應值。依據(jù)Box-Behnken中心設計原理設計試驗，并研究了蛋清蛋白添加量、金線魚添加量、大豆蛋白添加量以及這3個變量之間的交互效應對鱈魚魚糜凝膠強度的影響，從而進一步優(yōu)化和提高了復合蛋白魚糜凝膠的工藝參數(shù)。

2結果與討論

2.1單因素試驗結果

2.1.1蛋清蛋白添加量對鱈魚魚糜品質的影響

由表2可知，隨著蛋清蛋白添加量的增加，凝膠強度、持水性和硬度均呈先上升后下降的趨勢，在蛋清蛋白添加量為3%時達到最大值，但在蛋清蛋白添加量超過3%后，各項指標均呈下降趨勢。因此蛋清蛋白最佳添加量為3%，這可能是因為一方面，添加的蛋清蛋白與鱈魚蛋白產(chǎn)生相互作用，提高了蛋白結合的緊密程度；另一方面，部分蛋清蛋白在魚糜凝膠中起到了填充作用，提高了三維網(wǎng)絡結構的致密性，進一步提高了硬度^[16]，蛋白含量過高可能會在肌原纖維蛋白分子之間產(chǎn)生空間位阻，導致蛋白分子之間的交聯(lián)結構變得松散^[17]。

2.1.2金線魚添加量對鱈魚魚糜品質的影響

由表3可知，隨著金線魚添加量的增加，凝膠強度和白度均呈先上升后下降的趨勢，在金線魚添加量為7%時達到最大，但持水性和硬度呈先下降后上升的趨勢，持水性在金線魚添加量為7%時達到最高。因此，金線魚最佳添加量為7%。

2.1.3大豆蛋白添加量對鱈魚魚糜品質的影響

由表4可知，隨著大豆蛋白添加量的增加，白度不斷降低，凝膠強度、持水性和硬度均呈先上升后下降的趨勢，在大豆蛋白添加量為7%時達到最大值，其白度也在可接受范圍內。因此，最佳大豆蛋白添加量為7%。隨著大豆蛋白添加量的增加，魚糜白度下降的主要原因可能是大豆蛋白本身帶有一定的黃色，從而影響魚糜制品的色澤，導致顏色偏黃，白度顯著下降^[18]。Xu等^[19]在魚糜凝膠中添加大豆分離蛋白，結果也表明白度的變化與添加的大豆蛋白的色澤和含量有關，此結果與本文研究結果一致。

2.2響應面法優(yōu)化試驗設計及結果分析

基于單因素試驗，以凝膠強度作為響應值，使用Design-Expert 13軟件的Box-Behnken方法進行了試驗設計，從而確定了復合蛋白的最佳配方，具體試驗設計見表5。

通過對試驗數(shù)據(jù)進行二次多項回歸擬合分析，得出復合魚糜的凝膠強度與蛋清蛋白添加量（A）、金線魚添加量（B）和大豆蛋白添加量（C）之間的多元回歸方程：Y=13 952.93－94.10A+251.76B－319.80C－188.92AB+299.88AC+424.40BC－1 745.31A²－3 294.69B²－2 597.60C²。該模型的方差分析結果見表6，方差分析和顯著性分析可用來檢驗該回歸方程的有效性。

由表6可知，模型方程的P值lt;0.01，表明該模型極顯著。軟件分析模型的相關系數(shù)R²=0.962 8，RAdj2=0.910 5，說明試驗值與模型回歸值的誤差不顯著，表明該模型是可行的，可以用來預測隨后的測試結果。通過對各因素P值的分析，發(fā)現(xiàn)一次項B、C與交互項AC、BC達到顯著水平（Plt;0.05），二次項A²、B²、C²均達到極顯著水平（Plt;0.01）。由F值可以推斷出影響鱈魚魚糜品質的主次順序為大豆蛋白添加量（C）＞金線魚添加量（B）＞蛋清蛋白添加量（A）。

蛋清蛋白添加量與金線魚添加量、蛋清蛋白添加量與大豆蛋白添加量、金線魚添加量與大豆蛋白添加量這3組變量之間存在相互影響的關系，通過響應面分析來研究它們之間的具體交互模式。通過回歸模型得到響應面圖和等高線圖，見圖1～圖3。

由圖1～圖3可知，3個因素在對應的試驗區(qū)間都有很大的反應，且三者間的相互作用與變異系數(shù)分析的結果基本吻合。通過分析各個響應面因素之間的交互作用對鱈魚魚糜凝膠強度的影響，得到了相應的響應面圖和等高線圖，并結合軟件計算回歸模型可以預測出當?shù)扒宓鞍滋砑恿浚ˋ）為2.96%、金線魚添加量（B）為7.03%、大豆蛋白添加量（C）為6.93%時，復合蛋白魚糜的凝膠強度為13 968.668 g·mm。

3結論

結果表明，不同類型蛋白和蛋白添加量對鱈魚魚糜凝膠特性均有影響，通過單因素試驗得出添加3%蛋清蛋白、7%金線魚、7%大豆蛋白時能最大限度提升鱈魚魚糜的凝膠特性。在此基礎上，通過響應面法優(yōu)化3種蛋白同時添加的配方為蛋清蛋白添加量2.96%、金線魚添加量7.03%、大豆蛋白添加量6.93%，此條件下復合蛋白鱈魚魚糜凝膠強度達13 968.668 g·mm。本研究可增加魚糜產(chǎn)品的種類，滿足消費者多樣化的營養(yǎng)需求，同時促進鱈魚資源的利用，為以復合蛋白為輔料提升鱈魚魚糜凝膠特性的應用提供了理論參考。

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