I型和K型卡拉膠對(duì)魚(yú)糜TG酶凝膠的性質(zhì)影響

羅璨，陳超，姜澤東，伍凌，倪輝，*，李清彪

（1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，福建廈門(mén)361021；2.福建省食品微生物與酶工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建廈門(mén)361021；3.廈門(mén)市食品生物工程技術(shù)研究中心，福建廈門(mén)361021；4.福建省安井食品有限公司，福建廈門(mén)361021）

魚(yú)糜制品，因營(yíng)養(yǎng)豐富且食用方便，而深受消費(fèi)者喜愛(ài)。傳統(tǒng)魚(yú)糜產(chǎn)品包括魚(yú)香腸、棒狀蟹肉、模擬蝦肉、魚(yú)糕、竹輪等[1-3]。近年來(lái)，隨著人們生活水平提高及科技進(jìn)步，在傳統(tǒng)魚(yú)糜產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，二次成型魚(yú)糜逐漸成為魚(yú)糜新產(chǎn)品研發(fā)熱點(diǎn)。目前，二次成型魚(yú)糜制品的生產(chǎn)方法是通過(guò)螺桿擠壓提高魚(yú)糜蛋白的質(zhì)感，再進(jìn)行調(diào)味和二次形態(tài)加工，最終制成形態(tài)、組織性能和風(fēng)味各異的產(chǎn)品。但是，螺桿擠壓會(huì)導(dǎo)致魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度及彈性顯著降低。針對(duì)該情況，有關(guān)學(xué)者提出在魚(yú)糜凝膠階段進(jìn)行濕法初次成型，從而代替螺桿擠壓制備纖維或其他形態(tài)的魚(yú)糜，再進(jìn)行調(diào)味及二次成型加工。采用該方法進(jìn)行二次魚(yú)糜產(chǎn)品加工，不僅凝膠階段的白度和持水性對(duì)最終魚(yú)糜產(chǎn)品的顏色和口感具有重要影響[4-7]，而且要求魚(yú)糜在凝膠階段具有較高凝膠強(qiáng)度硬度和膠著性，同時(shí)需要較低的黏聚性，以便提高加工的可操作性及形態(tài)的完整性，從而提高最終二次成型產(chǎn)品形態(tài)[2-4]。

魚(yú)糜產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵生物化學(xué)反應(yīng)是谷氨酸（Gln）殘基 γ-羧基酰胺基和賴(lài)氨酸（Lys）殘基 ε-氨基形成酰胺鍵，從而形成蛋白質(zhì)凝膠。相關(guān)研究表明，在魚(yú)糜制品中添加谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（glutamine transaminase，TGase）可以催化谷氨酸（Gln）殘基 γ-羧基酰胺基與賴(lài)氨酸（Lys）殘基ε-氨基發(fā)生交聯(lián)，促進(jìn)分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生ε-（γ-Glu）-Lys架橋黏結(jié)，使肌球蛋白重鏈（promote myosin heavy chain，MHC）互相交聯(lián)而提高凝膠強(qiáng)度。此外，人們還發(fā)現(xiàn)卡拉膠多糖與魚(yú)糜中的鹽溶性蛋白可通過(guò)靜電相互作用、氫鍵和共價(jià)鍵等連接作用形成卡拉膠魚(yú)糜復(fù)合凝膠，從而改善魚(yú)糜制品的品質(zhì)[8-13]。因此，TG酶和卡拉膠是兩種常用提高魚(yú)糜制品質(zhì)量的方法。

卡拉膠又稱(chēng)為鹿角菜膠或角叉菜膠，是1，3-α-D-吡喃半乳糖和1，4-β-D-吡喃半乳糖為基本骨架交替連接而成的線性多糖；根據(jù)分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的不同可分成 Kappa（K 型）、Iota（I型）、Ramota（λ型）等類(lèi)別[14-15]。目前，商品的卡拉膠主要是K型和I型卡拉膠，λ型卡拉膠尚未商業(yè)化生產(chǎn)。黃金發(fā)[16]發(fā)現(xiàn)卡拉膠能顯著增大魚(yú)糜體系的彈性模量及粘結(jié)性；陳海華等[17]發(fā)現(xiàn)卡拉膠可與竹莢魚(yú)魚(yú)糜形成均勻、致密的凝膠。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)I型卡拉膠魚(yú)糜復(fù)合凝膠中的流變特性不僅與卡拉膠的流變和水動(dòng)力特性相關(guān)，還取決于它們的鏈狀或球狀結(jié)構(gòu)形式[18-19]。因此，卡拉膠是魚(yú)糜制品中常用的品質(zhì)改良劑[17，20-22]。目前，I型卡拉膠和K型卡拉膠對(duì)魚(yú)糜凝膠加工性能的影響研究還很不充分，尤其是卡拉膠對(duì)魚(yú)糜TG酶輔助凝膠的性質(zhì)影響尚未進(jìn)行深入研究[23-24]。

白鰱魚(yú)（Hypophthalmichthys molitrix）是我國(guó)傳統(tǒng)養(yǎng)殖的“四大家魚(yú)”之一，在淡水養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)中產(chǎn)量位居第二，占淡水魚(yú)總產(chǎn)量的15%～20%，其含有大量細(xì)刺、食用價(jià)值低，是我國(guó)生產(chǎn)魚(yú)糜制品的一種主要加工原料。本文以白鰱魚(yú)糜為對(duì)象，對(duì)比分析I型和K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶輔助凝膠性能的影響，為合理應(yīng)用工業(yè)化生產(chǎn)的卡拉膠與TG酶聯(lián)合作用提高魚(yú)糜制品，尤其是二次成型魚(yú)糜產(chǎn)品的質(zhì)量提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

AA級(jí)白鰱魚(yú)糜：福建省安井食品有限公司。復(fù)合磷酸鹽（焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉質(zhì)量比1 ∶1∶1）、食鹽、TG-1增強(qiáng)型谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（120U/g）、聚偏二氯乙烯腸衣：青瑞食品有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

ESJ205-4型電子天平、HWSY型電熱恒溫水浴鍋、WSB-V1型智能白度測(cè)定儀、TP-110型灌腸器：杭州大吉光電儀器有限公司；TA-XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Stable Micro System公司；Sigma-18k高速冷凍離心機(jī)：德國(guó)Sigma公司；高速打漿機(jī)（1 600 r/min）：福建省安井食品有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 魚(yú)糜樣品制備

將凍結(jié)的AA級(jí)鰱魚(yú)漿從冷庫(kù)中取出，放4℃冰箱中平衡12 h，取出480 g，加入到魚(yú)糜打漿機(jī)中，再加入質(zhì)量比1∶1∶1的復(fù)合磷酸鹽0.6 g、食鹽12 g、TG酶0.6 g，空擂40 s；再加入魚(yú)漿質(zhì)量 2%的 NaCl，鹽擂1.5 min后加入60 g冰水繼續(xù)鹽擂1 min，立刻進(jìn)行調(diào)味擂。調(diào)味擂是在鹽擂后加入TG酶0.6 g，再分別加入K型卡拉膠（K組）或I型卡拉膠（I組）0.6 g，擂潰30 s，加入60 g冰水繼續(xù)擂潰1 min進(jìn)行灌腸；參考嚴(yán)菁[25]的方法43℃水浴加熱20 min進(jìn)行凝膠，制得凝膠魚(yú)糜；樣品用碎冰快速冷卻后放在4℃平衡12 h備用。

1.3.2 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定

將置于4℃條件下的魚(yú)糜切成2.5 cm高的圓柱體，使用直徑5 mm球形探頭（P/5S）在質(zhì)構(gòu)儀上測(cè)定破斷力和破斷距離[18]。質(zhì)構(gòu)儀設(shè)置為壓縮測(cè)試模式，測(cè)試前速度為3 mm/s，下壓速度為1.0 mm/s，回復(fù)速度為3 mm/s，變形為15 mm，感應(yīng)力為5 g。凝膠強(qiáng)度為破斷力與破斷距離的乘積。

1.3.3 白度的測(cè)定

將制作的魚(yú)糜樣品切為5 mm厚，10 mm直徑的圓柱形，放入WSB-V1型智能白度測(cè)定儀中測(cè)量，每個(gè)樣品測(cè)3個(gè)平行數(shù)值。

1.3.4 持水性的測(cè)定

參考黃玉平等[26]方法，稱(chēng)量5 g左右塊狀魚(yú)糜，用3層濾紙包裹放入離心管中，在4℃、5 000 r/min的條件下離心15 min，根據(jù)離心前后樣品質(zhì)量計(jì)算魚(yú)糜凝膠持水性。

式中：W1為離心前魚(yú)糜凝膠質(zhì)量，g；W2為離心后魚(yú)糜凝膠質(zhì)量，g。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)（texture profile analysis，TPA）的測(cè)定

將魚(yú)肉凝膠分切成直徑20 mm、高10 mm的圓柱體試樣。選用質(zhì)構(gòu)儀TPA模型進(jìn)行分析，壓縮探頭為不銹鋼P(yáng)/36R圓柱形，設(shè)定為觸發(fā)類(lèi)型Button，測(cè)試速率為1.00 mm/s，返回速率為1.00 mm/s，下壓距離為4.00 mm，二次壓縮間的停留時(shí)間為5 s。測(cè)試參數(shù)包括：硬度、黏聚性、膠著性、彈性、咀嚼性、黏性。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

魚(yú)糜白度和持水性測(cè)定至少進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，凝膠強(qiáng)度和TPA數(shù)據(jù)每組至少做5個(gè)平行結(jié)果。用Microsoft Excel 2003計(jì)算平均值，采用SPSS 17.0軟件和Microsoft Excel 2003進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA），用Duncan多重檢驗(yàn)分析顯著性（P<0.05）。

2 結(jié)果與討論

2.1 I/K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠的強(qiáng)度的影響

I/K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠的強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖1。

圖1 I/K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠的強(qiáng)度影響Fig.1 Effects of I/K-carrageenans on gel strength of silver carp surimi at TGase gelation phase

對(duì)于魚(yú)糜TG凝膠，I型卡拉組的凝膠強(qiáng)度顯著大于K型卡拉膠組和對(duì)照組，但K型卡拉膠組與對(duì)照組無(wú)顯著差異。以上結(jié)果說(shuō)明加入I型卡拉膠可增加魚(yú)糜TG酶凝膠的凝膠強(qiáng)度，而K型卡拉膠卻沒(méi)有這種效果。K和I卡拉膠的硫酸鹽基團(tuán)數(shù)量及位置具有不同，其中K型卡拉膠在1，3-α-D-吡喃半乳糖（G）的O-4處有一個(gè)硫酸鹽基團(tuán)，而I型卡拉膠在1，4-β-D-吡喃半乳糖（AG）的O-2處有一個(gè)額外的硫酸鹽基團(tuán)。它們的凝膠特性也具有差異，其中K型卡拉膠凝膠是大量雙螺旋聚集而成團(tuán)聚體，形成的是剛性粗網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；而I型卡拉膠形成較少或沒(méi)有團(tuán)聚體的細(xì)網(wǎng)絡(luò)凝膠網(wǎng)絡(luò)[27-28]。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)I型卡拉膠與K型卡拉膠在魚(yú)糜體系的分配形式存在差異[19，29]。因此，本文發(fā)現(xiàn)I型卡拉膠和K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠的強(qiáng)度具有不同影響，這可能是由于I型卡拉膠和K型卡拉膠與魚(yú)糜凝膠作用方式和在魚(yú)糜中分配方式不同所導(dǎo)致，I型卡拉膠沒(méi)有形成雙螺旋團(tuán)聚體，有利于魚(yú)糜蛋白質(zhì)中的氨基與I卡拉膠的硫酸基團(tuán)發(fā)生靜電相互作用[13，29]而加固凝膠骨架；K型卡拉膠形成雙螺團(tuán)聚體，阻礙了硫酸基團(tuán)與魚(yú)糜蛋白質(zhì)氨基發(fā)生交互作用。

2.2 I/K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠白度的影響

I/K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠白度的影響見(jiàn)圖2。

圖2 I型和K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠白度的影響Fig.2 Effects of I/K-carrageenans on whiteness of silver carp surimi at TGase gelation phase

如圖2所示，I型卡拉膠組白度大于K型卡拉膠組；且I型卡拉膠組和K型卡拉膠組，白度都大于對(duì)照組。相關(guān)研究表明魚(yú)糜蛋白在凝膠過(guò)程中形成孔洞，卡拉膠在魚(yú)糜凝膠形成過(guò)程充填了蛋白質(zhì)凝膠間的孔洞，導(dǎo)致凝膠的層次增加，使得反射的光增強(qiáng)，因此白度增加[9-10]。I型卡拉膠組白度大于K型卡拉膠組，其原因可能是I型卡拉膠與K型卡拉膠的結(jié)構(gòu)細(xì)微差異，導(dǎo)致其引起魚(yú)糜凝膠層次增加的差異。I型卡拉膠沒(méi)有形成雙螺旋團(tuán)聚體[27-28]，有利于充填到魚(yú)糜凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中；K型卡拉膠形成雙螺團(tuán)聚體[27-28]，阻礙了其均勻充填到魚(yú)糜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。

2.3 I/K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠持水性的影響

I/K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠持水性的影響見(jiàn)圖3。

圖3 I型和K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠持水性的影響Fig.3 Effects of I/K-carrageenans on water holding capability of silver carp surimi at TGase gelation phase

目前，魚(yú)糜工業(yè)生產(chǎn)中卡拉膠的添加量為0.1%左右，本研究在魚(yú)糜中分別添加0.1%的I型和K型卡拉膠，分析其對(duì)白鰱白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠持水性的影響。由圖3可知，I型卡拉膠組、K型卡拉膠組和對(duì)照組魚(yú)糜在凝膠階段的持水性均無(wú)顯著差異。該結(jié)果與Montero等[29]關(guān)于K型卡拉膠對(duì)凝膠后熟化階段的蛋白質(zhì)凝膠持水性沒(méi)有顯著性影響的結(jié)果相似；但與Pérez-Mateos等[19]指出在魚(yú)糜體系中添加0.5%～4%I型卡拉膠可增加持水性不一致，其原因可能是Pérez-Mateos等[19]研究中的添加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本研究中卡拉膠添加量所導(dǎo)致。也許進(jìn)一步提高卡拉膠的添加量可能獲得Pérez-Mateos等[19]相似的結(jié)果，但是進(jìn)一步提高添加量不符合工業(yè)應(yīng)用實(shí)際情況。

2.4 I/K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠TPA的影響

I型和K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠TPA的影響見(jiàn)表1。

表1 I型和K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠TPA的影響Table 1 Effects of I/K-carrageenans on TPA of silver carp surimi at TGase gelation phase

如表1所示，I型卡拉膠組硬度、膠著性、咀嚼性顯著高于K型卡拉膠組和對(duì)照組，而黏性、彈性和黏聚性與K型卡拉膠組及對(duì)照組無(wú)顯著性差異；此外，K型卡拉膠組和對(duì)照組的所有TPA指標(biāo)都沒(méi)有顯著差異。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的I型卡拉膠與K型卡拉膠凝膠結(jié)構(gòu)方面的差異[27-28]，該結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明兩種卡拉膠凝膠結(jié)構(gòu)的差異對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠的TPA具有顯著影響。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比研究K型卡拉膠和I型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠的凝膠強(qiáng)度、白度、持水性和TPA的影響，發(fā)現(xiàn)I型卡拉膠可顯著增加白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠的凝膠強(qiáng)度、白度、硬度、膠著性和咀嚼性，而添加K型卡拉膠對(duì)白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠的強(qiáng)度、白度和TPA沒(méi)有顯著影響。該結(jié)果說(shuō)明，I型卡拉膠可顯著提高白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠的加工性質(zhì)，而K型卡拉膠不能提高白鰱魚(yú)糜TG酶凝膠性質(zhì)，為提高魚(yú)糜產(chǎn)品尤其是二次成型的魚(yú)糜產(chǎn)品的質(zhì)量提供了重要的參考信息。