不同處理方式對鰱魚魚肉蛋白乳化性的影響

胡愛軍, 盧秀麗, 鄭 捷, 盧 靜, 孫軍燕, 孫本進(jìn)

(天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院/食品營養(yǎng)與安全教育部重點實驗室,天津 300457)

鰱魚為我國主要淡水養(yǎng)殖魚類之一,但因其骨刺多,有土腥味,其風(fēng)味遠(yuǎn)不如其他淡水魚,在市場上不是很受歡迎,經(jīng)濟(jì)效益低.因此,如何對淡水魚尤其是低價鰱魚進(jìn)行深加工,已成為亟待解決的問題[1].人們攝取食物時的主要依據(jù)是食品的感官品質(zhì),同時,食品的感官品質(zhì)也是評價食品質(zhì)量的重要組成部分之一,而蛋白質(zhì)對食品的感官品質(zhì)具有重要影響[2].

乳化是指將兩種以上不相溶的物質(zhì),其中一種液體以微粒的形式分散到另一種液體里形成均勻分散體系的性能[3].乳化性是蛋白質(zhì)重要的功能性質(zhì)之一,蛋白質(zhì)的乳化性是指蛋白質(zhì)能使油與水形成穩(wěn)定的乳化液而起乳化劑的作用,主要包括乳化能力(emulsifying capacity,EC)和乳化穩(wěn)定性(emulsifying stability,ES)[3-5].研究表明,通過控制球形蛋白水解酶來提高蛋白的溶解性,將隱藏的疏水性殘基暴露,并降低分子大小,從而達(dá)到提高乳化特性的目的[6].也有研究表明,過度的酶水解作用反而不利于乳化特性的形成[7].不少天然蛋白質(zhì)的乳化特性往往不能滿足現(xiàn)代食品開發(fā)與加工的要求,需要通過蛋白質(zhì)改性后,改善和提高其乳化特性,一方面拓寬了蛋白質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域,另一方面可以作為一些昂貴原材料的替代品,因此,蛋白質(zhì)改性具有重要意義[8].蛋白質(zhì)改性的方法主要有化學(xué)改性、物理改性和酶改性.加熱、微波和超聲波處理均屬于物理改性方法,能有效提高蛋白質(zhì)的乳化性,不會導(dǎo)致蛋白質(zhì)有化學(xué)溶劑殘留,且具有與環(huán)境友好等優(yōu)點,有廣闊的應(yīng)用前景,然而,目前還沒有上述3種方法改性對鰱魚魚肉蛋白乳化性影響的研究報道.本研究希望能為鰱魚魚肉蛋白的改性技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)提供實驗數(shù)據(jù)支撐和有益的指導(dǎo).

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

魚肉蛋白,自制,天津市售白鰱;福臨門一級大豆油,中糧食品營銷有限公司;鹽酸,天津北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠;氯化鈉、氫氧化鈉,天津市化學(xué)試劑一廠;磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉,天津市江天化工技術(shù)有限公司.試劑均為分析純.

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平,北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;PHS-3BW型pH計,上海理達(dá)儀器廠;MODULYOD-230型冷凍干燥機(jī),美國熱電公司;D66-101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱,天津市天宇實驗儀器有限公司;低速臺式離心機(jī),江蘇省金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠;HW·SY21-K型電熱恒溫水浴鍋,北京市永光明醫(yī)療儀器廠;LWMC-205型可調(diào)功率微波化學(xué)反應(yīng)器,南京陵江科技開發(fā)有限責(zé)任公司;KQ-400KDB型數(shù)控超聲清洗機(jī),昆山市超聲儀器有限公司.

1.3 實驗方法

1.3.1 魚肉蛋白的加熱處理

將自制的魚肉蛋白用pH值為7.0的緩沖液均勻溶解后,分成兩組進(jìn)行實驗.一組在18,25,35,45,55,65℃作用5 min;另一組在35℃分別加熱0,3,5,7,9,11 min.

1.3.2 魚肉蛋白的微波處理

將自制的魚肉蛋白用pH值為7.0的緩沖液均勻溶解后,分成兩組進(jìn)行試驗.一組在0,100,200,300,400,500 W微波功率下作用30 s;另一組在100 W條件下分別用微波處理0,10,20,30,40,50 s.

1.3.3 魚肉蛋白的超聲波處理

將自制的魚肉蛋白用pH值為7.0的緩沖液均勻溶解后,分成兩組進(jìn)行試驗.一組在0,160,200,240,280,320 W超聲功率下處理15 min,室溫下進(jìn)行;另一組在160 W超聲功率下分別處理0,5,10,15,20,25 min,室溫下進(jìn)行.

1.3.4 魚肉蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性實驗[9]

取0.1 g魚肉蛋白樣品溶解于pH 7.0磷酸緩沖液,定量到15 mL,加入大豆油2 mL,在10 000 r/min高速攪拌器均質(zhì)1 min,1 800 r/min離心5 min,記錄乳化層高度及總高度.將上述樣品放入50℃熱水浴30 min,冷卻后1 800 r/min離心5 min,記錄乳化層高度及總高度.按式(1)、式(2)計算樣品乳化性(EA)和乳化穩(wěn)定性(ES).

2 結(jié)果與分析

2.1 加熱對魚肉蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

不同加熱條件下的魚肉蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性如圖1、圖2.由圖1、圖2可知,不同加熱溫度處理魚肉蛋白5 min時,乳化性在25℃時達(dá)到最大,比對照組提高了23.86%;乳化穩(wěn)定性在35℃時達(dá)到最大,比對照組提高了11.26%,隨著溫度升高反而下降.當(dāng)35℃時,乳化性及乳化穩(wěn)定性隨時間的延長呈現(xiàn)先增加后降低,乳化性在9 min時達(dá)到最大值,比對照組提高了36.79%;乳化穩(wěn)定性在7 min時達(dá)到最大值,比對照組提高了14.2%.該結(jié)果可能是由于加熱處理使蛋白分子展開,溶解度增加,使乳化性能增加,但溫度繼續(xù)升高會引起蛋白分子變性,也降低了吸附在界面上的蛋白質(zhì)膜的黏度和硬度[10],從而導(dǎo)致乳性和乳化穩(wěn)定性的降低.

圖1 加熱溫度對魚肉蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effects of heating temperatures on emulsifying activity and emulsifying stability of fish protein

2.2 微波對魚肉蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

圖2 加熱時間對魚肉蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effects of heating time on emulsifying activity and emulsifying stability of fish protein

不同微波條件下的魚肉蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性如圖3、圖4.由圖3、圖4可知,不同微波功率處理魚肉蛋白30 s,當(dāng)微波功率增大時,乳化性及乳化穩(wěn)定性呈現(xiàn)先增大后降低,乳化性在200 W時達(dá)到最大,提高了1.23倍,乳化穩(wěn)定性在100 W時達(dá)到最高,提高了15.85%.與未進(jìn)行微波處理的蛋白相比,微波功率100 W時,乳化性在40 s時達(dá)到最高,提高了1.35倍;乳化穩(wěn)定性在30s時提高了14.63%,之后呈下降趨勢.可能是隨著微波功率增加、時間的延長,微波場誘導(dǎo)蛋白分子產(chǎn)生極化現(xiàn)象,蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)被破壞,蛋白分子部分展開,使更多的蛋白分子結(jié)合到油-水界面;同時,蛋白分子內(nèi)部的疏水殘基暴露在蛋白表面,蛋白表面的疏水性增強(qiáng),故蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性增強(qiáng).但隨微波功率增強(qiáng)、微波時間的延長,會引起蛋白質(zhì)的熱變性,導(dǎo)致乳化性及乳化穩(wěn)定性下降[11-13].

圖3 微波功率對魚肉蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effects of microwave power on emulsifying activity and emulsifying stability of fish protein

圖4 微波時間對魚肉蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effects of microwave time on emulsifying activity and emulsifying stability of fish protein

2.3 超聲波對魚肉蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性影響

不同超聲波條件下的魚肉蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性如圖5、圖6.由圖5、圖6可知,超聲處理15 min時,乳化性及乳化穩(wěn)定性隨超聲功率的增大呈現(xiàn)先提高再下降,當(dāng)超聲功率為240 W,乳化性達(dá)到最大,比未超聲組提高了51.72%.乳化穩(wěn)定性在200 W時達(dá)到最大,比未超聲組提高了9.85%.超聲功率160 W時,乳化性及乳化穩(wěn)定性均隨時間的延長先增加后降低,與未超聲的蛋白相比,乳化性在10 min時達(dá)到最大,提高了56.7%,乳化穩(wěn)定性在15 min時提高了8.54%.其原因可能是超聲作用使蛋白分子發(fā)生了機(jī)械性的振蕩,破壞了蛋白分子的空間結(jié)構(gòu),蛋白分子部分展開,使更多分子聚集到了油-水界面,表面張力降低,因此提高了蛋白的乳化性能,但隨超聲功率、超聲時間的進(jìn)一步增加,會使原來分散的蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,蛋白變性程度增大[14],乳化性和乳化穩(wěn)定性都隨著降低.

圖5 超聲功率對魚肉蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effects of ultrasonic power on emulsifying activity and emulsifying stability of fish protein

圖6 超聲時間對魚肉蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effects of ultrasonic time on emulsifying activity and emulsifying stability of fish protein

3 結(jié) 論

熱處理時間為9 min,溫度為35℃時,鰱魚魚肉蛋白質(zhì)的乳化性比室溫下提高了36.79%;乳化穩(wěn)定性在7 min,35℃時比室溫下提高了14.2%.

微波功率100 W,40 s時,鰱魚魚肉蛋白質(zhì)乳化性比未經(jīng)微波處理組提高了1.35倍;乳化穩(wěn)定性在100 W,30 s時比未經(jīng)微波處理組提高了15.85%.

超聲功率160 W,10 min時,鰱魚魚肉蛋白質(zhì)乳化性比未經(jīng)超聲處理組提高了56.7%;乳化穩(wěn)定性在200 W,15 min時比未經(jīng)超聲處理組提高了9.85%.

鰱魚魚肉蛋白經(jīng)加熱、微波、超聲處理后,蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性均有不同程度提高,其中經(jīng)微波處理后的乳化性及乳化穩(wěn)定性的提高均最大,超聲對鰱魚魚肉蛋白乳化性的影響也較明顯,對乳化穩(wěn)定性的影響則不如微波與加熱處理后的效果好.

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