質(zhì)地改良劑對北太平洋魷魚肌肉蛋白凝膠特性的影響

謝智芬,劉俊榮,趙艷秋,俞微微

(大連海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省水產(chǎn)品加工及綜合利用重點(diǎn)實驗室,遼寧 大連 116023)

隨著中國遠(yuǎn)洋漁業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，北太平洋魷魚Ommastrephesbartrami已被確認(rèn)為最具有發(fā)展?jié)摿Φ乃a(chǎn)品加工對象之一[1]。北太平洋魷魚的捕撈產(chǎn)量很大，其具有蛋白含量高、無骨刺、易加工等特點(diǎn)，因而受到魚糜生產(chǎn)者的青睞。同時，也為魷魚的加工和利用提供了一條新的途徑。

魚糜的凝膠特性是指魚糜中的肌動球蛋白質(zhì)在一定濃度、溫度、壓力、pH值、離子強(qiáng)度、添加劑和酶等條件下形成三維網(wǎng)狀交聯(lián)體聚合物的能力[2]。魚肉蛋白凝膠制品凝膠強(qiáng)度的高低，是決定魚肉制品質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵因素，直接影響著魚肉制品的組織特性、持水性、黏結(jié)性及產(chǎn)品得率等。衡量魚糜制品質(zhì)量的主要指標(biāo)有彈性、口味、質(zhì)地和形態(tài)等，其中制品彈性是魚糜制品質(zhì)量的重要指標(biāo)。影響魚糜制品凝膠彈性的因素很多，包括魚的種類、鮮度、擂潰條件、添加成分及加熱方式等[3-4]。轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(TGase)可以催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)的交聯(lián)、分子間的交聯(lián)、蛋白質(zhì)和氨基酸之間的連接以及蛋白質(zhì)分子內(nèi)谷氨酰胺基的水解，從而改善蛋白質(zhì)的功能。Perez-Mateos等[5]的研究結(jié)果表明，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶和蛋白抑制劑能提高冷凍魷魚的凝膠性能。Kuwahara等[6]的研究結(jié)果表明，檸檬酸鈉可以抑制魷魚肌肉蛋白質(zhì)的自溶活性，從而改進(jìn)魷魚的凝膠性能。多磷酸鹽與食鹽一樣，在魚糜的凝膠過程中起著非常重要的作用，也可以起著溶解鹽溶性蛋白質(zhì)的作用。魚糜中鹽含量的降低可導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度與保水性的下降，可加入多磷酸鹽，以保持魚糜的功能特性[7]。在基于前期工作的基礎(chǔ)上[8]，本研究中，作者采用二次旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計方法，研究了3種品質(zhì)改良劑對產(chǎn)品感官質(zhì)量、持水性和凝膠強(qiáng)度的影響，旨在為今后開發(fā)魷魚糜制品提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗原料為冷凍北太平洋魷魚，購于大連市黑嘴子水產(chǎn)品批發(fā)市場。

添加劑轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(100 U/g)由大連聞達(dá)生物科技有限公司提供，檸檬酸鈉、多磷酸鹽購于大連津津美味食品添加劑公司，食鹽、調(diào)味品和腸衣等購于大連市黑石礁新瑪特超市。

1.2 方法

1.2.1 凝膠的制備 冷凍魷魚經(jīng)解凍、分割等處理得到脫皮魷魚外套膜肌肉，按如下流程制備凝膠：切碎→空擂→鹽擂→調(diào)味擂→成型→加熱→冷卻→凝膠制品。

1.2.2 方案設(shè)計 凝膠制品是利用低值海洋經(jīng)濟(jì)動物資源的最佳途徑。魷魚與其他魚類的蛋白質(zhì)凝膠形成有其共性，有關(guān)魚類蛋白的凝膠形成影響因素的研究很廣泛，而關(guān)于魷魚蛋白凝膠的研究報道不多。本研究中從改善魷魚外套膜肌肉蛋白凝膠的目的出發(fā)，選擇3種質(zhì)構(gòu)改良劑——轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、檸檬酸鈉和多磷酸鹽為主要影響因子。為了建立轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、檸檬酸鈉和多磷酸鹽與凝膠感官質(zhì)量、持水性和凝膠強(qiáng)度之間的關(guān)系，采用二次旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計方法。該方法可以用較少的信息求得目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)范圍，能分辨三階以上的交互效果，應(yīng)用比較廣泛[9-11]。依據(jù)二次旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計方法得出分析結(jié)果，結(jié)合響應(yīng)面分析(RSM)法，每個因素取5個水平，以代碼(-1.682，-1，0，1，1.682)表示，同時以魚糜凝膠的感官質(zhì)量、持水性和凝膠強(qiáng)度為目標(biāo)函數(shù)，借助Design Expert 7.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸擬合，得到多元二次回歸方程，分析各因素的交互作用對魚糜凝膠感官質(zhì)量、凝膠強(qiáng)度和持水性的影響(表1、表2)。

表1 試驗設(shè)計因數(shù)水平和編碼表

1.2.3 凝膠強(qiáng)度的測定 采用TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀測定凝膠強(qiáng)度。選取圓柱形金屬探頭壓縮樣品，探頭直徑為12.7 mm，樣品高為40 mm。探頭以100 mm/min的速度下行，當(dāng)壓縮至最大破斷強(qiáng)度時返回，作壓力形變圖。隨著形變的增加，探頭所感受的力也增加，當(dāng)形變達(dá)到一定程度時，出現(xiàn)了最大破斷力，凝膠強(qiáng)度即為破斷強(qiáng)度和凹陷深度的乘積(N·mm)。

表2 響應(yīng)面的設(shè)計方案

注：r=1.682。

1.2.4 感官質(zhì)量評價 待測樣品感官評價方法參照GB/T16290—1996中順序標(biāo)度檢驗法[12]，由9位評分人從咀嚼感和指壓觸感兩個方面進(jìn)行評價，使用7分為標(biāo)度，4分以上為接受。

1.2.5 凝膠制品持水性的測定 采用重物擠壓濾紙吸收法。將切成厚度為3 mm的薄片凝膠夾在兩層濾紙中間，用重物擠壓3 min后，稱量擠壓前后質(zhì)量的變化，并計算持水力[5]：

持水力=擠壓后凝膠質(zhì)量擠壓前凝膠質(zhì)量×100%。

2 結(jié)果與討論

凝膠強(qiáng)度、咀嚼感、指壓觸感及持水性的分析測試結(jié)果見表3。

2.1 質(zhì)地改良劑對魷魚外套膜肌肉蛋白凝膠強(qiáng)度的影響

借助Design Expert 7.0軟件，依據(jù)回歸方程繪制響應(yīng)面立體分析圖，考察所擬合的響應(yīng)面曲面的形狀，結(jié)果如圖1-A～C所示。

表3 凝膠強(qiáng)度、咀嚼感、指壓觸感及持水性的分析測試結(jié)果

轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對魷魚肌肉蛋白凝膠強(qiáng)度的增強(qiáng)作用比較明顯(圖1-A、B)；多磷酸鹽(圖1-B、C)的影響作用表現(xiàn)的比較復(fù)雜；檸檬酸鈉對凝膠強(qiáng)度的增強(qiáng)效果不是很明顯，只有略微的增強(qiáng)作用(圖1-C)。其原因與原料的鮮度有關(guān)，原料在經(jīng)過較長期的冷凍貯藏之后，其固有的蛋白凝膠特性因蛋白冷凍變性以及早期內(nèi)源性金屬蛋白酶的降解作用而降低，因此，有機(jī)酸鹽對內(nèi)源性金屬蛋白酶活性的抑制作用也不明顯。將凝膠強(qiáng)度(Y1)與轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、檸檬酸鈉和多磷酸鹽進(jìn)行擬合，所得擬合方程為

Y1=5.39+0.16X1+0.064X2+0.039X3+

1.250×10-3X1X2-0.25X1X3-0.14X2X3-

0.13X21+0.13X22+8.858×10-3X23。

(1)

擬合方程(1)的相關(guān)決定系數(shù)R=0.9471>R0.01，表明凝膠強(qiáng)度Y1與轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、檸檬酸鈉和多磷酸鹽之間呈顯著相關(guān)，擬合模型回歸檢驗達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，說明擬合方程的可信度較高。

2.2 質(zhì)地改良劑對魷魚外套膜肌肉蛋白凝膠感官的影響

本研究中選取兩項感官質(zhì)量分析指標(biāo)，即咀嚼感和指壓觸感，分析結(jié)果如圖1-D～I(xiàn)所示。凝膠強(qiáng)度的感官咀嚼分析結(jié)果與用質(zhì)構(gòu)儀分析的結(jié)果相似。轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶同樣表現(xiàn)出明顯的質(zhì)構(gòu)增強(qiáng)作用(圖1-D、E、G、H)；多磷酸鹽的影響作用比較復(fù)雜,總體上影響程度不明顯(圖1-E、H、I)，但有的則表現(xiàn)出較為復(fù)雜的交互影響(圖1-F)；同樣地，檸檬酸鈉對凝膠的影響最為復(fù)雜(圖1-D、F、G、I)，總體上是增強(qiáng)作用明顯。Yoshioka等[13]研究發(fā)現(xiàn)，魷魚外套膜組織含有較強(qiáng)的內(nèi)源性金屬蛋白酶，可導(dǎo)致肌原纖維蛋白自溶降解,而添加的有機(jī)鹽能夠抑制這些自溶酶類的活性，使得魷魚外套膜蛋白的凝膠能力得到改善。

根據(jù)質(zhì)地改良劑對魷魚外套膜肌肉蛋白凝膠感官指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型分析結(jié)果，咀嚼感(Y2)與轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、多磷酸鹽和檸檬酸鈉之間的回歸方程為

Y2=5.74+0.23X1+0.049X2+0.020X3+

0.081X1X2-0.084X1X3-0.056X2X3-

0.17X21+0.15X22-0.036X23。

(2)

指壓觸感(Y3)與轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、多磷酸鹽和檸檬酸鈉之間的回歸方程為

Y3=5.39+0.16X1+4.394×10-3X2+0.10X3-

0.029X1X2-0.26X1X3-0.044X2X3-

0.14X21+0.15X22-0.035X23。

(3)

擬合方程(2)和(3)的相關(guān)決定系數(shù)R分別為0.8946和0.8980，擬合方程的顯著性都很高，說明3種質(zhì)地改良劑與凝膠感官有顯著的相關(guān)關(guān)系，擬合模型回歸檢驗達(dá)到顯著水平(0.01

2.3 質(zhì)地改良劑對魷魚外套膜蛋白凝膠持水性的影響

持水性是評價凝膠類食品非常重要的指標(biāo)。一般來說，持水性與凝膠的質(zhì)地特性及感官特性均具有十分密切的關(guān)聯(lián)。從圖1可見:轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的添加對魷魚外套膜肌肉蛋白凝膠的持水性具有明顯的改善作用(圖1-J、K),檸檬酸鈉對凝膠持水性的影響比較明顯(圖1-J、L)。其原因是，添加有機(jī)鹽后抑制了影響魷魚蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的自溶酶類的活性，使得魷魚外套膜蛋白的凝膠能力得到改善。作為傳統(tǒng)的品質(zhì)改良劑，多磷酸鹽在保持魷魚蛋白質(zhì)的持水性方面起到了明顯的增強(qiáng)作用(圖1-K、L)。

圖1 質(zhì)地改良劑對北太平洋魷魚肌肉蛋白凝膠特性的影響Fig.1 The effect of textural value adding on surimi-based gel product of squid Ommastrephes bartrami

質(zhì)地改良劑(Y4)對魷魚外套膜肌肉蛋白凝膠持水性的關(guān)系模型為

Y4=80.38+9.40X1+34.19X2+55.72X3-

26.37X1X2+51.63X1X3-78.12X2X3-

40.49X21-7.61X22-70.90X23。

(4)

擬合方程(4)的相關(guān)決定系數(shù)R=0.9106，該方程的顯著性很高，說明在凝膠制品制備過程中，持水性與轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、多磷酸鹽和檸檬酸鈉之間有著顯著的相關(guān)關(guān)系。擬合模型回歸檢驗達(dá)到顯著水平(0.01

3 結(jié)論

3種質(zhì)地改良劑對魷魚外套膜肌肉蛋白凝膠均有一定的積極影響，其中添加轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對質(zhì)構(gòu)特性、感官評價和持水性等方面均有顯著的增強(qiáng)效果；傳統(tǒng)的食品品質(zhì)改良劑多磷酸鹽也有一定的增強(qiáng)效果；作為魷魚內(nèi)源性金屬蛋白酶抑制劑，即檸檬酸鈉的添加沒有取得預(yù)期的明顯效果，應(yīng)該是與原料的鮮度有直接關(guān)系。總之，魷魚外套膜蛋白凝膠強(qiáng)度、感官指標(biāo)特性(咀嚼感、指壓觸感)和持水性與轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、檸檬酸鈉、多磷酸鹽均存在顯著的相關(guān)關(guān)系。其它不確定的影響因素還有哪些，有待進(jìn)一步研究。

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