不同外源蛋白對小龍蝦丸品質的影響

徐晨　諸永志　葛慶豐　湯純　徐為民

研究小麥面筋蛋白（wheat gluten proteins，WG）、大豆分離蛋白（soybean protein isolate，SPI）和花生分離蛋白（peanut protein isolate，PPI）的添加對小龍蝦丸品質的影響。利用質構儀、色差計、低場核磁共振儀等對添加3 種不同外源蛋白小龍蝦丸的感官評分、凝膠特性、持水性、蒸煮損失率、白度和橫向弛豫時間T2進行測定，并用Pearson法對各指標進行相關性分析。結果表明：不同添加量的3 種非肌肉蛋白均能夠改善小龍蝦丸凝膠特性，提高保水性，降低蒸煮損失率，改善小龍蝦丸內部空間三維網絡結構，降低白度，各指標之間相關性顯著（P<0.05）;相比于SPI和PPI，添加WG對小龍蝦丸品質的改善最為明顯，WG添加量為6%時，小龍蝦丸的凝膠強度、保水性比對照組分別增加64.8%和11.3%;小龍蝦丸白度隨著外源蛋白添加量的增加而降低，其中WG能有效降低對小龍蝦丸白度的影響，與SPI和PPI組差異顯著（P<0.05）;PPI添加量2%時，小龍蝦丸感官評分和凝膠特性優(yōu)于WG和SPI組。整體而言，選用添加量6%的WG更能有效提高小龍蝦丸品質及消費者可接受度。

關鍵詞：小麥面筋蛋白;大豆分離蛋白;花生分離蛋白;小龍蝦丸

Effect of Exogenous Proteins on the Quality of Crayfish Balls

XU Chen1，2， ZHU Yongzhi1，*， GE Qingfeng2， TANG Chun1，2， XU Weimin1

（1.Institute of Agricultural Products Processing， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014， China;

2.College of Food Science and Engineering， Yangzhou University， Yangzhou 225127， China）

Abstract： The present research aimed to study the effects of adding wheat gluten proteins （WG）， soybean protein isolate （SPI） and peanut protein isolate （PPI） on the quality of crayfish balls. Using a texture analyzer， a colorimeter and a low-field nuclear magnetic resonance instrument， the sensory evaluation score， gel characteristics， water holding capacity， cooking loss rate， whiteness， and transverse relaxation time T2 were determined. The correlation among these parameters was evaluated using the Pearson method. Addition of the three non-muscle proteins at all levels could improve gelatin properties， improve water-holding capacity， reduce the percentage of cooking loss， and improve the three-dimensional network structure inside crayfish balls. However， they all reduced whiteness. The correlation among these parameters was significant （P < 0.05）. As compared to the other two proteins， WG resulted in the most significant improvement in the quality of crayfish balls， when added at 6%， increasing gel strength and water-holding capacity by 64.8% and 11.3% in contrast to the control group. Whiteness decreased with the addition of each of the exogenous proteins. WG had significantly less influence on whiteness than did SPI and PPI （P < 0.05）. In terms of sensory evaluation and gel properties， crayfish balls with 2% PPI were superior to those with WG or SPI， separately. On the whole， the use of WG at a level of 6% can effectively improve the quality of crayfish balls and increase consumer acceptance.

Keywords： wheat gluten proteins; soybean protein isolate; peanut protein isolate; crayfish balls

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200228-056

中圖分類號：TS254.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2020）04-0020-07

引文格式：

徐晨， 諸永志， 葛慶豐， 等. 不同外源蛋白對小龍蝦丸品質的影響[J]. 肉類研究， 2020， 34（4）： 20-26. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200228-056. ? ?http：//www.rlyj.net.cn

XU Chen， ZHU Yongzhi， GE Qingfeng， et al. Effect of exogenous proteins on the quality of crayfish balls[J]. Meat Research， 2020， 34（4）： 20-26. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200228-056. ? ?http：//www.rlyj.net.cn

小龍蝦（Procambarus clarkii），學名克氏原螯蝦，又稱紅螯蝦或淡水小龍蝦，因口味鮮美而成為人們喜愛的佳肴之一[1]。根據《小龍蝦產業(yè)發(fā)展報告（2019）》報道，2018年小龍蝦產值達3 690 億元。目前市場上的小龍蝦以鮮活銷售為主，加工產品主要是速凍調味蝦及蝦尾，產品結構相對單一。而針對小龍蝦產品的研究也主要集中在烹飪方式及其口味、配方[2-3]，因此有必要研究開發(fā)新型、營養(yǎng)、美味的小龍蝦產品，以滿足不同的市場需求。

目前市面上的蝦丸產品多為肉糜制品，通常采用廉價的魚糜為主要原料制成，蝦肉含量極少甚至不含，營養(yǎng)價值低，還容易引發(fā)食品安全問題[4]。李紅艷等[5]采用南北美對蝦作為原料，研究制作蝦丸的輔料配比。

肖湘等[6]將白鰱魚肉作為主要原料研制、加工蝦丸產品，并結合輔料配比的單因素和正交試驗優(yōu)化蝦丸制作工藝，使蝦丸產品擁有更好的質構特性和感官品質。周玉瑩等[7]對比檸檬酸、碳酸氫鈉、乳酸鈣、轉谷氨酰胺酶（transglutaminase，TG）幾種添加劑對蝦丸凝膠強度的影響，結果表明，檸檬酸對蝦丸品質影響最大，其最適添加量為0.2%。蝦丸各輔料配比工藝已有研究，不同植物蛋白是否影響蝦丸品質卻鮮有報道。小麥面筋蛋白（wheat gluten proteins，WG）營養(yǎng)豐富，是日常的主要蛋白質來源之一，它是小麥面粉加工后的副產物，具有良好的黏彈性、延展性和熱凝固性，有利于改善食品品質[8]，主要應用于提高面粉流變特性以及提高香腸凝膠強度[9-10]。還有一些非肌肉蛋白可以改善肉品凝膠強度，Wang Zhongjiang等[11]發(fā)現(xiàn)熱誘導的大豆分離蛋白（soybean protein isolate，SPI）能提高肉制品凝膠強度;黃敏等[12]發(fā)現(xiàn)，SPI能提高魚糜凝膠強度及質構特性。借鑒上述研究結論，本研究開發(fā)一種添加外源植物蛋白以提高品質、改善口感的小龍蝦丸新產品，通過對比WG、SPI和花生分離蛋白（peanut protein isolate，PPI）對小龍蝦丸品質的影響，優(yōu)化外源植物蛋白添加的種類及配方。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小龍蝦購于江蘇宿遷泗洪地區(qū)，泡沫箱運輸至實驗室，剔除死蝦后剝活蝦取肉，于-18 ℃冷凍保存;豬肥膘肉采自江蘇省農業(yè)科學院農產品加工研究所，于-18 ℃冷凍保存;龍利魚肉購于山東賣魚郎電子商務有限公司，于-18 ℃冷凍保存。

SPI（蛋白質含量90%）、TG 河南糖柜食品有限公司;PPI（蛋白質含量90%）、綠豆淀粉、土豆淀粉 南京孝陵衛(wèi)農貿市場;WG 常熟理工學院食品與生物工程學院;雞蛋、食鹽、白糖、味精、蔥姜蒜粉、復合磷酸鹽 南京市孝陵衛(wèi)蘇果超市。

1.2 儀器與設備

TA-XT2i質構儀 上海騰拔儀器科技有限公司;HH-4恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;25DS25高速勻漿機 上海嵐譽智能化科技有限公司;Meso MR23低場核磁共振儀 上海紐邁電子科技有限公司;CR-400色度儀 上海亞榮生化儀器廠;ZEISS EVO-LS-10掃描電子顯微鏡 廣東科曉分析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 小龍蝦丸制作工藝[13-14]

1）小龍蝦的驗收、挑選：對原料蝦及時挑選，剔除死蝦，盡量選擇活蝦取肉;2）去頭、去蝦線、剝殼：從小龍蝦中部小心將頭部和尾部分離，去頭時力度要適中，以免破壞尾部肌肉影響采肉率，捏住尾部中間一扇殼抽出蝦線，而后去除蝦尾的甲殼，得到蝦仁，放置在潔凈容器中，將剝好的蝦仁置于無菌塑料袋中，-18 ℃環(huán)境下保存?zhèn)溆?3）解凍、清洗：加工前將小龍蝦仁、魚肉和豬肥膘放置于流水中解凍，清洗小龍蝦仁以去除其中的雜質和碎殼;4）去腥處理：將清洗后的小龍蝦仁和魚肉放置于潔凈容器中，加入少量料酒并攪拌10 min去腥;5）斬拌、添加配料：將準備好的小龍蝦肉、魚肉和豬肥膘肉一起斬拌成肉泥，并與其他輔料混合，配方：小龍蝦肉100 g、魚肉30 g、豬肥膘肉20 g、蛋清10 g、綠豆淀粉9 g、TG 2 g、土豆淀粉21 g、食鹽3 g、白糖6 g、蔥姜蒜粉3 g、味精2 g、水120 g，設置3 個組，分別為WG、PPI和SPI組，每組分別添加2%、4%、6%、8%、10% WG、PPI和SPI，并以添加0% WG、PPI和SPI作為對照組;6）成型、加熱：手工制成約15 g/個的球狀蝦丸，放入沸水中煮制10 min;7）冷卻：將成型后的小龍蝦丸用涼開水沖洗，冷卻至常溫。

由于3 種蛋白本身差異較大，且在加工過程中熱變性程度不同，導致形成的內部空間網絡結構也不同。Kudre等[31]指出，在魚糜中添加SPI，持水性的增加是由于SPI的添加促進了肌球蛋白重鏈降解，從而提高了持水性。王凱強等[32]通過添加WG，促進了與TG的交聯(lián)改性，使蛋白質舒展生成大量多聚體，從而形成更加穩(wěn)定的三維網狀凝膠結構。因此，3 種蛋白對小龍蝦丸持水率和蒸煮損失率影響差異顯著的主要原因在于蛋白本身。

2.3 3 種外源蛋白對小龍蝦丸凝膠特性的影響

凝膠破斷強度是指施加于凝膠的能夠使其剛好斷裂或崩裂的力，破斷距離則表示使凝膠發(fā)生破斷時所產生的形變量，凝膠強度表示使凝膠破斷所產生的功的大小，凝膠強度由凝膠的硬度和彈性共同體現(xiàn)，即凝膠破斷力和破斷距離的乘積，是反應蝦丸凝膠特性的一個重要指標，通過添加外源蛋白改善蝦丸凝膠的破斷力和破斷距離，可以提高蝦丸制品的凝膠特性[33]。

由圖1可知，隨著WG添加量的增加，小龍蝦丸的凝膠破斷強度、破斷距離和凝膠強度均明顯增加，WG添加量為6%時，小龍蝦丸的凝膠破斷強度、破斷距離及凝膠強度均趨于穩(wěn)定，分別為646 g、9.85 mm、7 967 g·mm，與對照組相比，分別提高25.7%、31.1%和64.8%。SPI添加量6%、PPI添加量2%時，小龍蝦丸凝膠強度最好，分別為7 127、5 897 g·mm，與對照組相比，分別增加47.4%和21.9%，但與WG組相比有明顯差距。

WG能夠有效提高小龍蝦丸凝膠強度的主要原因是促進了蝦肉蛋白之間的相互作用，使小龍蝦丸凝膠體系內部形成網絡結構，從而增加小龍蝦丸凝膠的韌性和延展性，WG中的麥谷蛋白和麥醇溶蛋白在蝦糜自身和外源添加的TG作用下具有一定的交聯(lián)作用，形成具有一定彈性和韌性的三維空間網絡結構[34-35]。與WG相比，SPI和PPI在改善小龍蝦丸凝膠特性方面效果較差，二者對于小龍蝦丸凝膠強度的影響呈現(xiàn)先增大后減小趨勢，可能是由于外源蛋白添加過多時會影響肌球蛋白分子之間的凝膠性能，從而降低小龍蝦丸凝膠強度，使其硬度變大，彈性變弱[36]，造成此現(xiàn)象的另一原因可能是隨著SPI和PPI添加量的增加，蝦肉蛋白含量相對減少，從而導致小龍蝦丸凝膠的破斷距離和凝膠強度呈現(xiàn)相反的變化趨勢[37]。由此可見，SPI和PPI在蝦丸制品中的添加量不宜過高，否則不能起到提高產品凝膠特性的作用。

2.4 3 種外源蛋白對小龍蝦丸橫向弛豫時間T2的影響

蝦丸中水分的分布及其弛豫性質能夠反應其自身持水能力，進而影響蝦丸的質地和口感。弛豫時間反映樣品受到外界條件的瞬間擾動后恢復平衡的能力，蝦丸的橫向弛豫時間越短，說明蝦丸中的水分越穩(wěn)定，越不容易受到外界的干擾[38]。

由圖2可知，小龍蝦丸中的水分有4 種狀態(tài)，其橫向弛豫時間T2在1～1 000 ms區(qū)間有4 個峰，其中T21表示能夠與蛋白質、淀粉等大分子表面的極性基團靠氫鍵相結合的水分，T22表示肌原纖維表面和膜之間的水分，不易流失，與T21所代表的水分相比，它的結合強度稍低，T21與T22所代表的水分共同稱為結合水。3 組小龍蝦丸的橫向弛豫時間T21與T22所代表的結合水含量相對較低，且隨著WG和SPI添加量增加，T21與T22逐漸減小，分別在添加量6%和4%時較低，后續(xù)變化不明顯，說明此時小龍蝦丸內部的空間網絡結構結合水能力最強。而PPI組小龍蝦丸的橫向弛豫時間T21與T22在PPI添加量大于2%后有增大的趨勢，造成這一現(xiàn)象的原因可能是這些谷物蛋白之間的結合和凝聚通過許多大分子片段上的二硫鍵形成，蛋白溶解度降低，氫鍵結合能力降低，減弱了蛋白質和水分子的結合能力，導致T21和T22不再明顯降低[39]。

T23表示能夠在小龍蝦丸凝膠中自由流動的水，稱為自由水，它與T24能夠共同體現(xiàn)小龍蝦丸的保水性，是小龍蝦丸凝膠中最主要的水分。小龍蝦丸的橫向弛豫時間T23和T24呈先明顯減少而后趨于平緩的趨勢，WG添加量為0%～6%時下降相比于SPI和PPI最明顯，WG添加量超過6%后呈相對穩(wěn)定的變化趨勢。SPI和PPI分別在添加量0%～4%和0%～2%時橫向弛豫時間T23下降較快，而后趨于穩(wěn)定。導致這一現(xiàn)象的主要原因是這些外源蛋白增強了小龍蝦丸凝膠中的空間網絡結構，結合水的能力相應提高，不同蛋白對小龍蝦丸橫向弛豫時間的影響大小不同，其中WG影響最為顯著，與感官評價、凝膠強度的測定結果一致。

2.5 3 種外源蛋白對小龍蝦丸色澤的影響

由表4可知，不同外源蛋白對小龍蝦丸白度影響較大。隨著WG和PPI添加量的增加，小龍蝦丸白度顯著降低（P<0.05）;SPI添加量4%～6%時，小龍蝦丸白度變化不顯著，SPI添加量6%～8%時，小龍蝦丸白度顯著降低（P<0.05）。與對照組相比，WG、PPI和SPI添加量10%導致小龍蝦丸白度分別下降7.35%、8.93%和8.79%。添加3 種蛋白均會對小龍蝦丸顏色產生負面影響，且PPI組影響最明顯。WG和PPI添加量2%和6%～8%時，2 組小龍蝦丸白度差異不顯著;添加量4%和10%時，WG組與SPI和PPI組均差異顯著（P<0.05）。添加外源蛋白導致小龍蝦丸白度下降的原因是這3 種食用蛋白本身帶有一定的顏色，還與蛋白種類及添加量密切相關[40]。白度是衡量小龍蝦丸的重要質量指標之一，在實際應用時，外源蛋白添加量不應太高，同時添加蛋白的種類也是一個重要考慮因素。

2.6 3 種外源蛋白對小龍蝦丸微觀結構的影響

結合小龍蝦丸的持水性、色度、感官評分、橫向弛豫時間等實驗結果，采用添加量6%的WG、SPI和PPI組以及不添加任何蛋白的對照組小龍蝦丸，在100 倍電子顯微鏡下進行微觀結構觀察。

由圖3可知，對照組小龍蝦丸結構粗糙、不均勻，且斷裂現(xiàn)象比較嚴重，沒有形成均勻、緊密的網絡結構。與對照組相比，添加WG后的小龍蝦丸不僅表面十分平整、光滑，且分布均勻，孔洞較小，形成高度致密的空間三維網絡結構，根據微觀結構圖，判斷其空間網絡致密程度高于SPI和PPI添加量6%的小龍蝦丸，有利于提高小龍蝦丸的口感和質地。雖然SPI添加量6%的小龍蝦丸表面光滑程度優(yōu)于對照組，但仍然較為粗糙，孔洞較大，空間網絡結構不緊密，稍劣于WG組。添加外源蛋白有利于蝦丸凝膠形成更加緊密的空間網絡結構，鎖住更多游離水，減少蛋白質等物質滲出，從而使蝦丸凝膠有更好的口感和持水性。掃描電子顯微鏡的結果進一步論證了小龍蝦丸持水性、感官評分、凝膠特性以及橫向弛豫時間T2的變化規(guī)律。

2.7 3 種外源蛋白對小龍蝦丸各指標影響的相關性分析

由表5可知，對添加3 種外源蛋白小龍蝦丸的各項指標相關性進行分析比較發(fā)現(xiàn)，整體的相關性變化趨勢一致。添加WG時，隨著破斷強度增加，小龍蝦丸的破斷距離、凝膠強度、感官評分和持水率增加，且呈極顯著正相關（P<0.01），相關系數分別達0.972、0.993、0.615和0.950;而蒸煮損失率、白度和橫向弛豫時間T23 3 個指標隨著破斷強度的增加呈現(xiàn)下降趨勢，且呈極顯著負相關（P<0.01）。隨著3 種外源蛋白的加入，小龍蝦丸的感官評分和凝膠特性有著緊密關系，凝膠強度越大，感官評分越高，表現(xiàn)為小龍蝦丸的口感和韌性越好，這與夏培浩等[41]的研究結果類似。適量添加3 種外源蛋白能夠在一定程度上提高小龍蝦丸的凝膠特性和保水性，降低蒸煮損失率，改善小龍蝦丸質地及口感，但會影響小龍蝦丸的色澤，降低整體可接受度，因此在實際加工中應考慮其用量。

3 結 論

添加一定量的WG、SPI和PPI均能夠改善小龍蝦丸的感官品質、持水性、破斷強度和凝膠特性，提高小龍蝦丸內部水分和蛋白質的結合能力。WG添加量6%、SPI添加量4%～6%、PPI添加量2%時，各組小龍蝦丸品質達到最佳，各測定指標間存在顯著相關性（P<0.05）。3 種外源蛋白的添加對小龍蝦丸感官品質、持水性、凝膠強度影響順序為WG>SPI>PPI，但均使小龍蝦丸白度有所下降，3 種外源蛋白對小龍蝦丸色澤影響順序為PPI>

SPI>WG，這表明WG能夠降低對小龍蝦丸色澤的影響程度。掃描電子顯微鏡實驗結果表明，外源添加蛋白對小龍蝦丸內部空間網絡結構均有一定的改善作用，影響順序為WG>SPI>PPI。綜上所述，添加量6%的WG對小龍蝦丸品質提升作用最大，但此類外源蛋白不能添加過多，否則會影響小龍蝦丸的質地和口感。

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收稿日期：2020-02-28

基金項目：江蘇現(xiàn)代農業(yè)（克氏原螯蝦）產業(yè)技術體系項目（JATS[2019]415）

第一作者簡介：徐晨（1993—）（ORCID： 0000-0001-7426-7873），男，碩士研究生，研究方向為食品工程。

E-mail： 419442267@qq.com

通信作者簡介：諸永志（1975—）（ORCID： 0000-0002-8529-2035），男，研究員，碩士，研究方向為肉品加工。

E-mail： yongzhizhu@163.com