超聲處理對(duì)鰱魚(yú)肉肌原纖維蛋白性質(zhì)的影響

胡愛(ài)軍，盧秀麗，鄭 捷，盧 靜，孫軍燕

(天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300457)

在淡水魚(yú)中，鰱魚(yú)的產(chǎn)量非常高，是世界上捕撈量最大的十大類(lèi)魚(yú)種之一.鰱魚(yú)具有易飼養(yǎng)、成長(zhǎng)快、成本低等特點(diǎn)，但由于其肉薄、刺多，而且土腥味重，不及其他淡水魚(yú)的口味，消費(fèi)者對(duì)鮮銷(xiāo)的鰱魚(yú)可接受程度并不高.因此，如何對(duì)淡水魚(yú)，尤其是對(duì)低價(jià)淡水魚(yú)如鰱魚(yú)進(jìn)行深加工，已成為亟待解決的問(wèn)題[1].

蛋白質(zhì)是食品的重要成分，不但可以提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、給機(jī)體提供必需的氨基酸，而且蛋白質(zhì)在決定食品的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、色、香、味等方面也起到重要作用，這些主要取決于各種蛋白質(zhì)不同的功能性質(zhì)[2].蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)也對(duì)食品或食品成分在制備、加工或保藏中的理化性質(zhì)起重要作用[3].鰱魚(yú)肌原纖維蛋白是魚(yú)肉的重要組成部分，也是魚(yú)肉中最主要的蛋白，蛋白質(zhì)的性質(zhì)主要是由肌原纖維蛋白所決定.但不少天然蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)尚不突出，不能滿足現(xiàn)代食品開(kāi)發(fā)與加工的需要，通常通過(guò)改性的辦法來(lái)提高蛋白質(zhì)的功能性質(zhì).蛋白質(zhì)經(jīng)改性后，其功能性質(zhì)得到了顯著地提高，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，因此在食品工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景[4].目前常用的蛋白質(zhì)改性技術(shù)有物理改性、化學(xué)改性、酶法改性和基因工程改性等.超聲波技術(shù)具有作用時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單、易控制及能耗較低等優(yōu)點(diǎn).

到目前為止，還沒(méi)有系統(tǒng)地研究超聲處理鰱魚(yú)肉肌原纖維蛋白后其性質(zhì)的文獻(xiàn).本文在前期研究超聲處理對(duì)鰱魚(yú)肉蛋白結(jié)構(gòu)和性質(zhì)影響[5–6]的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究超聲處理對(duì)鰱魚(yú)肉肌原纖維蛋白性質(zhì)的影響，為超聲技術(shù)的應(yīng)用、魚(yú)肉蛋白及蛋白食品的開(kāi)發(fā)利用提供理論及技術(shù)參考.

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

鰱魚(yú)，天津金元寶濱海農(nóng)貿(mào)市場(chǎng).

1.1.2 試劑與儀器

鹽酸，分析純，北京化工廠；氫氧化鈉，分析純，天津市化學(xué)試劑一廠；氯化鈉，分析純，天津市化學(xué)試劑一廠；Tris，分析純，天津市博迪化工有限公司；考馬斯亮藍(lán)G-250，天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)區(qū)中心.

電子天平，深圳華恒儀器有限公司；凱氏定氮儀，天津玻璃儀器廠；pH 計(jì)，上海理達(dá)儀器廠；MODULYOD–230 型冷凍干燥機(jī)，美國(guó)熱電公司；752 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海菁華科技儀器有限公司；D66–101–1 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津市天宇實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；TDZ5–WS 多管架自動(dòng)平衡離心機(jī)，湘儀離心機(jī)儀器有限公司；HW·SY21–K 型電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；SRH–S300型均質(zhì)機(jī)，上海世赫機(jī)電設(shè)備有限公司；三頻超聲波裝置，寧波新芝生物科技有限公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鰱魚(yú)肉肌原纖維蛋白的提取

鮮活鰱魚(yú)宰殺后，去頭、尾、鱗、皮、內(nèi)臟，用冰水洗凈，手工剔取白色魚(yú)肉，絞碎，取一定質(zhì)量魚(yú)糜與4 倍體積的磷酸鹽緩沖液(pH 7.5)混合，勻漿，3,400,r/min 離心15,min，棄去上清液，所得沉淀再加入上述磷酸鹽緩沖液勻漿、離心，重復(fù)3～4 次.將最后的沉淀取出，用一定離子強(qiáng)度的NaCl 溶液(pH 7.5)溶解，于4,℃靜置一定時(shí)間后，紗布初濾，濾液經(jīng)離心后得到上清液即為肌原纖維蛋白溶液；再將其透析、凍干即得肌原纖維蛋白粉.

1.2.2 超聲處理鰱魚(yú)肉肌原纖維蛋白

取一定質(zhì)量的肌原纖維蛋白粉溶于0.5,mol/L、pH 7.5 的NaCl 溶液中，分別在不同頻率超聲條件下超聲0、5、10、15、20、25,min 后取出備用.

1.2.3 鰱魚(yú)肌原纖維蛋白溶解度的測(cè)定

取一定量的肌原纖維蛋白粉溶解在含有40,mmol/L Tris-HCl(pH 7.5)的0.5,mol/L NaCl 溶液中，使蛋白質(zhì)的最終質(zhì)量濃度為1,mg/mL，均質(zhì)，3,400,r/min 離心15,min，取上清液.蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定[7].

溶解度＝(上清液蛋白質(zhì)質(zhì)量/樣品總蛋白質(zhì)質(zhì)量)×100%

1.2.4 鰱魚(yú)肌原纖維蛋白起泡性及泡沫穩(wěn)定性的測(cè)定

取一定量的肌原纖維蛋白粉溶解在含有40,mmol/L Tris-HCl(pH 7.5)的 0.5,mol/L NaCl 溶液中均質(zhì)1,min，記錄均質(zhì)停止時(shí)泡沫和蛋白溶液的總體積，靜置30,min 后再記錄泡沫和蛋白溶液的總體積.

起泡性＝(泡沫的初體積/蛋白溶液的總體積)×100%

泡沫穩(wěn)定性＝(靜置30,min 后的泡沫體積/泡沫初體積)×100%

1.2.5 鰱魚(yú)肌原纖維蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的測(cè)定

取一定量的肌原纖維蛋白粉溶解在含有40,mmol/L Tris-HCl(pH 7.5)的0.5,mol/L NaCl 溶液中均質(zhì)1,min，1,800,r/min 離心5,min，分別測(cè)量離心管中的液體總高度和乳化層高度.將上述離心管置于 60,℃水浴鍋中加熱 30,min，冷卻至室溫后，1,800,r/min 離心5,min，分別測(cè)量仍保持乳化狀態(tài)的液層高度和液體總高度.

乳化性＝(乳化層高度/液體總高度)×100%

乳化穩(wěn)定性＝(仍保持乳化狀態(tài)的液層高度/液體總高度)×100%

1.2.6 鰱魚(yú)肌原纖維蛋白熱穩(wěn)定性的測(cè)定

參照Fujiwara 等[8]的方法，取一定量的肌原纖維蛋白粉溶解在含有40,mmol/L Tris-HCl(pH 7.5)的0.5,mol/L NaCl 溶液中，然后均質(zhì)，3,400,r/min 離心15,min，取上清液63,℃水浴加熱30,min，冰水中冷卻后再離心，分別測(cè)定熱處理前后上清液中蛋白質(zhì)的含量.

熱穩(wěn)定性＝(熱處理后上清液中蛋白質(zhì)含量/熱處理前上清液中蛋白質(zhì)含量)×100%.

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白溶解度的影響

將配制好的肌原纖維蛋白溶液分別用不同頻率(25、40、80,kHz)超聲處理0、5、10、15、20、25,min后，測(cè)定肌原纖維蛋白的溶解度，其結(jié)果如圖1所示.

圖1 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白溶解度的影響Fig.1 Effects of ultrasonic on the solubility of the myofibrillar protein of silver carp

在不同頻率超聲作用下，隨著超聲時(shí)間的增加，不同處理?xiàng)l件下的肌原纖維蛋白溶解度均先增加后減少.當(dāng)超聲時(shí)間為15,min 時(shí)，不同處理?xiàng)l件下的蛋白溶解度均達(dá)到最高，其中80,kHz 作用下的蛋白溶解度最好，比未經(jīng)超聲處理的蛋白溶解度提高了37.59%.可能的原因是：隨著超聲時(shí)間和超聲頻率的增加，超聲處理使蛋白分子展開(kāi)，結(jié)構(gòu)變得疏松，溶解度增加；但超聲時(shí)間進(jìn)一步增加，會(huì)使蛋白發(fā)生變性和聚集，因而使溶解度降低.

2.2 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白起泡性及泡沫穩(wěn)定性的影響

將配制好的肌原纖維蛋白溶液分別用不同頻率(25、40、80,kHz)超聲處理0、5、10、15、20、25,min后，測(cè)定肌原纖維蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，其結(jié)果如圖2、圖3 所示.

在不同頻率超聲作用下，隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，鰱魚(yú)肌原纖維蛋白起泡性和泡沫穩(wěn)定性先增加后減少.80,kHz 的起泡性和泡沫穩(wěn)定性比未經(jīng)超聲處理組提高了59.16%和56.09%，而經(jīng)25,kHz 處理的蛋白起泡性和泡沫穩(wěn)定性變化較小，僅提高了7.29%和8.40%.這可能是因?yàn)槌曁幚硐仍龃罅说鞍椎娜芙舛?，后減小了蛋白的溶解度.蛋白溶解度大，有利于在氣–水界面展開(kāi)，易形成泡沫.超聲使蛋白分子伸展，適度伸展的蛋白分子間能夠形成更為穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和界面膜，增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性.隨著超聲時(shí)間的增加或頻率增大，蛋白溶解度降低，分子間相互作用形成了穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和界面膜遭到破壞，產(chǎn)生的泡沫界面膜易破裂，因而起泡性和泡沫穩(wěn)定性降低.

圖2 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白起泡性的影響Fig.2 Effects of ultrasonic on the foaming activity of the myofibrillar protein of silver carp

圖3 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白泡沫穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effects of ultrasonic on the foaming stability of the myofibrillar protein of silver carp

2.3 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

將配制好的肌原纖維蛋白溶液分別用不同頻率(25、40、80,kHz)超聲處理0、5、10、15、20、25,min后，測(cè)定肌原纖維蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性，其結(jié)果如圖4、圖5 所示.

不同頻率超聲作用下的肌原纖維蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性隨時(shí)間的延長(zhǎng)先增加后減小.其中80,kHz 作用下的蛋白在15,min 時(shí)乳化性和乳化穩(wěn)定性均達(dá)到最高，比未經(jīng)超聲處理的蛋白分別提高了51.11%和53.84%.原因可能是隨著超聲時(shí)間和頻率的增加，使蛋白質(zhì)的分子展開(kāi)，結(jié)構(gòu)變得疏松，疏水基團(tuán)朝向脂質(zhì)而極性部分朝向水相，當(dāng)?shù)鞍拙奂谟通C水界面，使其表面張力降低，促進(jìn)形成油–水乳化液，因此可以防止油滴的集結(jié)和乳化狀態(tài)的破壞，提高了乳化性和乳化穩(wěn)定性.但隨著超聲作用進(jìn)一步增強(qiáng)，高能量的機(jī)械振蕩會(huì)使原來(lái)分散的蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，蛋白變性程度增大，使其乳化性和乳化穩(wěn)定性降低.

圖4 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白乳化性的影響Fig.4 Effects of ultrasonic on the emulsifying activity of the myofibrillar protein of silver carp

圖5 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白乳化穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effects of ultrasonic on the emulsifying stability of the myofibrillar protein of silver carp

2.4 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白熱穩(wěn)定性的影響

將配制好的肌原纖維蛋白溶液分別用不同頻率(25、40、80,kHz)超聲處理0、5、10、15、20、25,min后，測(cè)定肌原纖維蛋白的熱穩(wěn)定性，其結(jié)果如圖6所示.

圖6 超聲對(duì)鰱魚(yú)肌原纖維蛋白熱穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effects of ultrasonic on the thermal stability of the myofibrillar protein of silver carp

不同頻率超聲作用下的肌原纖維蛋白的熱穩(wěn)定性隨時(shí)間的延長(zhǎng)先增大后減小.其中80,kHz 作用10,min 時(shí)的蛋白熱穩(wěn)定性達(dá)到最高，比未經(jīng)超聲處理的蛋白熱穩(wěn)定性提高了32.59%.超聲波作用使蛋白分子發(fā)生了機(jī)械性振蕩，可能破壞了蛋白分子的空間結(jié)構(gòu)，使蛋白分子展開(kāi)，內(nèi)部疏水基團(tuán)暴露，提高了靜電斥力，使蛋白熱穩(wěn)定性提高.隨著超聲作用進(jìn)一步增強(qiáng)，蛋白變性程度增大，聚集沉淀，熱穩(wěn)定性降低.

3 結(jié)論

經(jīng)超聲處理的鰱魚(yú)肉肌原纖維蛋白的溶解度、起泡性及泡沫穩(wěn)定性、乳化性及乳化穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性在一定條件下都有不同程度的提高，超聲時(shí)間和頻率均對(duì)鰱魚(yú)肉肌原纖維蛋白的性質(zhì)有一定的影響.其原因可能是超聲作用改變了蛋白的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使蛋白的性質(zhì)發(fā)生改變.

［1］張愛(ài)榮.糖基化反應(yīng)改善鰱魚(yú)肉肌原纖維蛋白功能特性的研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

［2］戴瑞彤，楊龍江.肉蛋白質(zhì)的功能特性及其在肉品加工中的作用[J].肉類(lèi)工業(yè)，2000(11)：17-19.

［3］Remignon H，Molette C，Babile R，et al.Current advances in proteomic analysis and its use for the resolution of poultry meat quality problems [J].World's Poultry Science Journal，2006，62(1)：123-129.

［4］莫文敏，曾慶孝.蛋白質(zhì)改性研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)，2000，21(6)：6-10.

［5］胡愛(ài)軍，陳瓊希，鄭捷，等.超聲波處理對(duì)鰱魚(yú)魚(yú)肉蛋白性質(zhì)的影響[J].食品工業(yè)，2012(2)：47-49.

［6］胡愛(ài)軍，盧秀麗，鄭捷，等.超聲處理對(duì)鰱魚(yú)魚(yú)肉蛋白結(jié)構(gòu)的影響[J].現(xiàn)代食品科技，2012，28(8)：894-897.

［7］Bradford M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J].Analytical Biochemistry，1976，72：248-254.

［8］Fujiwara K，Oosawa T，Saeki H.Improved thermal stability and emulsifying properties of carp myofibrillar proteins by conjugation with dextran[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1998，46(4)：1257-1261.