酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜性能的影響

聶小華，王寧寧，龔燕丹，許丹

(浙江工業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院食品科學(xué)與工程系，浙江杭州，310014)

可食性膜是以蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等天然物質(zhì)通過(guò)分子間相互作用形成的多孔網(wǎng)狀薄膜，具有生物降解性、可食性、營(yíng)養(yǎng)性以及阻油阻氧等良好性能，一直以來(lái)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)［1］。日本及泰國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)，魚糜蛋白可用于制備高性能的可食性膜［2-3］，但與其他蛋白膜相似，魚糜蛋白膜亦存在著機(jī)械性能差、阻濕性弱等問(wèn)題［4］。

近年來(lái)，研究工作者開(kāi)始采用天然酚類物質(zhì)代替毒性較大的化學(xué)交聯(lián)劑以改善蛋白膜性能，如單寧酸、咖啡酸可顯著增加豬血漿蛋白膜的抗拉強(qiáng)度和延伸率［5］;氧化單寧酸可與乳清蛋白交聯(lián)改善乳清蛋白膜的水蒸氣透過(guò)率［6］。同時(shí)，酚類物質(zhì)的添加可增加蛋白膜的抗氧化抗菌等功能［7］?；诖?，本文以魚糜蛋白膜為研究對(duì)象，考察單寧酸、蘋果多酚、原花青素和茶多酚等酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜機(jī)械性能、水蒸氣透過(guò)率、顏色、透光率和蛋白溶出率等的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白鰱魚，市購(gòu);單寧酸，天津市博迪化工有限公司;蘋果多酚、原花青素、茶多酚，杭州沁源天然植物科技有限公司;其他試劑均為分析純。

高速冷凍離心機(jī)，日本日立公司;T18 BASIS高速分散器，德國(guó)IKA公司;紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海光譜儀器有限公司;TA．XTPlus食品物性測(cè)試儀，英國(guó)Stable System公司;色差儀ColorQuest XE，美國(guó)Hunter Lab。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1．2．1 白鰱魚糜蛋白的提取方法

將鰱魚洗凈去頭、去鱗、去內(nèi)臟、去皮，采其魚肉切碎，然后添加3～5倍0．05 mol/L NaCl溶液，于30 000 r/min下勻漿5 min，紗布過(guò)濾除結(jié)締組織，冷凍離心，取沉淀物，如上反復(fù)處理4次，所得沉淀即為魚糜蛋白。采用凱氏定氮法［8］測(cè)定魚糜中蛋白質(zhì)的含量。

1．2．2 魚糜蛋白膜的制備

配置2%魚糜蛋白濃度，調(diào)蛋白溶液pH值至11，按0．3 g/g蛋白的添加量加入甘油，磁力攪拌30 min后，添加酚類物質(zhì)(添加量以蛋白質(zhì)計(jì))，70℃下保溫30 min，快速冷卻后低速離心脫氣，將所得成膜溶液倒入有機(jī)玻璃槽內(nèi)，60℃下干燥6 h，揭膜，置于相對(duì)濕度(RH)53%、26℃環(huán)境中平衡48 h待測(cè)。

1．2．3 膜厚度的測(cè)定

采用游標(biāo)卡尺測(cè)量。分別選取蛋白膜4個(gè)邊緣處和中心處進(jìn)行測(cè)定，取其平均值作為膜厚度。

1．2．4 膜抗拉強(qiáng)度(TS)和延伸率(EAB)的測(cè)定

將蛋白膜裁成20 mm×50 mm長(zhǎng)條，采用TA．XTPlus食品物性測(cè)試儀測(cè)定其機(jī)械性能［9］。選用A/TG探頭，采用一次壓縮、拉伸模式，設(shè)定夾距為30 mm，測(cè)試速度為1 mm/s，最小感應(yīng)力5 g。

1．2．5 膜水蒸氣透過(guò)率(WVP)的測(cè)定

采用擬杯子法［10］。用石蠟將待測(cè)的蛋白膜密封于裝有4 g無(wú)水CaCl2的稱量瓶口處，置于相對(duì)濕度為100%干燥器中，每24 h稱量1次稱量瓶的質(zhì)量，持續(xù)7 d，通過(guò)稱量瓶的增加量確定水蒸汽的透過(guò)量。

1．2．6 膜顏色的測(cè)定

采用ColorQuest XE色差儀對(duì)蛋白膜L、a、b值進(jìn)行測(cè)定［11］。其中L范圍:0(黑)→100(白);a范圍:-80(綠)→100(紅);b范圍:-80(藍(lán))→70(黃)。

1．2．7 膜透光率的測(cè)定

將蛋白膜裁成一定大小的長(zhǎng)條，緊貼于干燥的比色皿內(nèi)壁，置于紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)中，用空白比色皿做對(duì)照，于600 nm下測(cè)定透光度。

1．2．8 膜蛋白溶出率的測(cè)定

取0．1 g蛋白膜，分別添加5 mL去離子水、8 mol/L尿素、8 mol/L尿素(含2% β-巰基乙醇)和0．01 mol/L NaOH，室溫下磁力攪拌24 h，采用考馬斯亮蘭法［12］測(cè)定提取液中蛋白含量。蛋白溶出率表示為溶出蛋白量占膜內(nèi)總蛋白量，其中蛋白膜總蛋白量為1 mol/L NaOH提取的蛋白含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜機(jī)械性能的影響

酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜機(jī)械性能的影響如表1所示。

表1 不同酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜機(jī)械性能的影響Table 1 Influence of phenolic compounds on mechanical properties of surimi protein-based films

由表1可知，酚類物質(zhì)均可明顯增強(qiáng)魚糜蛋白膜的TS，且添加量與膜TS之間呈現(xiàn)正相關(guān)，其中原花青素和茶多酚對(duì)魚糜蛋白膜TS影響較顯著;當(dāng)蘋果多酚、原花青素和茶多酚添加量為5%時(shí)，魚糜蛋白膜TS 分別增加了23．28、26．98 和23．02%。此外，酚類物質(zhì)可導(dǎo)致魚糜蛋白膜EAB顯著下降，且添加量與膜EAB呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。當(dāng)酚類物質(zhì)添加量為5%時(shí)，魚糜蛋白膜 EAB均降低50%以上。Prodpran等［13］亦報(bào)道了相似的研究結(jié)果，研究發(fā)現(xiàn)咖啡酸、阿魏酸、單寧酸和兒茶素可提高魚肉肌原纖維蛋白膜TS，但降低其EAB。Strauss等［14］推測(cè)，蛋白成膜過(guò)程中酚類物質(zhì)及其氧化產(chǎn)物(醌類物質(zhì))可能與蛋白多肽鏈上氨基和巰基側(cè)鏈交聯(lián)生成C—N或C—S非還原性共價(jià)鍵，形成高分子共價(jià)聚合物，從而使蛋白膜剛性增強(qiáng)，柔韌度減弱。

2.2 酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜水蒸氣透過(guò)率的影響

WVP是反映可食性膜阻濕性的主要指標(biāo)，WVP越小，膜阻濕效果越好。由圖1可知，空白組魚糜蛋白膜WVP為1．57×10-10g/(m·s·Pa)，與翁武銀等［15］報(bào)道相一致;酚類物質(zhì)的添加可降低魚糜蛋白膜WVP，且添加量與WVP呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。其中原花青素與茶多酚對(duì)魚糜蛋白膜WVP影響較為顯著，當(dāng)原花青素添加量為5%時(shí)，魚糜蛋白膜WVP最小(0．86×10-10g/(m·s·Pa)。結(jié)果說(shuō)明酚類物質(zhì)可提高蛋白膜阻濕性，這可能是因?yàn)榉宇愇镔|(zhì)可與魚糜蛋白分子交聯(lián)生成結(jié)構(gòu)致密的高分子聚合物，從而降低了魚糜蛋白膜的水蒸氣透過(guò)率。

圖1 不同酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜水蒸氣透過(guò)率的影響Fig．1 Influence of phenolic compounds on water vapor permeability of surimi protein-based films

2.3 酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜顏色的影響

蛋白膜作為可食性包裝材料，其顏色關(guān)系到消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的選擇性和接受性(表2)。

表2 不同酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜顏色的影響Table 2 Influence of phenolic compounds on color of surimi protein-based films

由表2可知，空白組魚糜蛋白膜a值和b值與白板較接近，L值降低，在外觀上是無(wú)色的。添加酚類物質(zhì)后魚糜蛋白膜L值、a值和b值與白板相比變化趨勢(shì)相同，均增加了魚糜蛋白膜a、b值，降低了其L值。其中添加了單寧酸和茶多酚的魚糜蛋白膜a值較低，b值較高;而添加了蘋果多酚和原花青素的魚糜蛋白膜a值較高，b值較低。魚糜蛋白膜顏色變深、變黃，變紅，這是由于酚類物質(zhì)本身的顏色所導(dǎo)致的。

2.4 酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜透光率的影響

由圖2可知，酚類物質(zhì)可明顯降低魚糜蛋白膜透光率，且添加量與透光率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。蘋果多酚本身顏色比其他3種酚類深，因此其對(duì)魚糜蛋白膜透光率影響最顯著;當(dāng)蘋果多酚添加量分別為3．5%時(shí)，魚糜蛋白膜透光率僅為28．70和26．17%。茶多酚顏色較淺，其添加量為3．5%時(shí)，魚糜蛋白膜顏色淡，透明度相對(duì)較高，透光率可達(dá)72．60和56．97%。

圖2 不同酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜透光率的影響Fig．2 Influence of phenolic compounds on light transmission of surimi protein-based films

2.5 酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜蛋白溶出率的影響

表3顯示，單寧酸、蘋果多酚、原花青素和茶多酚等酚類物質(zhì)可顯著降低魚糜蛋白膜在不同溶劑中的蛋白溶出率。魚糜蛋白膜在尿素(8 mol/L，含2%β-巰基乙醇)中的蛋白溶出率明顯高于其在尿素(8 mol/L)的蛋白溶出率，這表明成膜過(guò)程中魚糜蛋白分子內(nèi)或分子間形成了二硫鍵。與空白組魚糜蛋白膜相比，添加酚類物質(zhì)的魚糜蛋白膜蛋白溶出率均發(fā)生顯著下降。Nuthong等［16］亦得到了相似的結(jié)果。這說(shuō)明酚類物質(zhì)可與魚糜蛋白發(fā)生更多共價(jià)聚合，生成致密穩(wěn)定的共價(jià)結(jié)構(gòu)，提高了蛋白穩(wěn)定性，阻止了蛋白溶出，這與魚糜蛋白膜抗拉強(qiáng)度和延伸率的結(jié)果(表1)一致。

表3 不同酚類物質(zhì)對(duì)魚糜蛋白膜蛋白溶出率的影響Table 3 Influence of phenolic compounds on protein dissolution rate of surimi protein-based films

3 結(jié)論

酚類物質(zhì)可提高魚糜蛋白膜的抗拉強(qiáng)度和降低膜的延展率，當(dāng)蘋果多酚、原花青素、茶多酚添加量為5% 時(shí)，膜抗拉強(qiáng)度分別增加了 23．28、26．98 和23．02%，而膜延伸率降低了50%以上，酚類物質(zhì)還可減小魚糜蛋白膜水蒸氣透過(guò)率和透光率，加深其顏色;酚類物質(zhì)顯著抑制魚糜蛋白膜中蛋白溶出率，4種多酚中，以蘋果多酚效果最好。

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