圓苞車前子殼粉對魚糜凝膠熱穩(wěn)定性的影響及機(jī)理研究

朱士臣，陳小草，鄭佳妮，李偉，范文龍，丁玉庭，周緒霞*

1(浙江工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，浙江省深藍(lán)漁業(yè)資源高效開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國家遠(yuǎn)洋水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)分中心(杭州)，浙江 杭州，310014) 2(浙江漁福食品有限公司，浙江 杭州，310014)

近年來，即食食品需求量日益增大。其中即食魚糜制品是以魚肉為原料，經(jīng)漂洗、斬拌、灌腸、凝膠化加熱、殺菌等工序加工而成的凝膠類制品[1]。生產(chǎn)即食魚糜制品的前提是產(chǎn)品無致病菌且具有較長保質(zhì)期，其中高溫滅菌是最有效的處理方式。ZHANG等[2]研究發(fā)現(xiàn)高溫處理會改變魚糜蛋白三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)而破壞其凝膠特性，導(dǎo)致魚糜制品品質(zhì)降低。此外，高溫處理還可使魚糜凝膠中蛋白含量顯著降低且持水性下降[3]。為了降低高溫處理對魚糜制品的不利影響，提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，目前多以添加外源性添加物(多糖、蛋白、淀粉、預(yù)乳化油脂等)為主，魚糜制品熱穩(wěn)定性的增強(qiáng)程度有限。

圓苞車前子殼粉(psyllium husk powder，PHP)來源于圓苞車前的干燥成熟種子外殼，因其具有豐富的營養(yǎng)功能特性而引起人們關(guān)注。PHP于2014年被國家衛(wèi)計(jì)委列為新食品原料，富含膳食纖維、黃酮類、環(huán)烯醚萜類和多糖等成分，具有潤腸通便、降低血脂和血糖等作用[4-5]。圓苞車前子多糖屬于陰離子多糖，富含木糖和阿拉伯糖，是一種親水性膠體[6]。周揚(yáng)等[4]研究發(fā)現(xiàn)，添加PHP可以明顯改善豬肉糜的質(zhì)構(gòu)特性及持水性。朱亞軍等[7]研究發(fā)現(xiàn)添加0.1% PHP可以顯著增加魚糜凝膠的硬度。這表明PHP較強(qiáng)的持水性和吸水膨脹能力有利于肉糜制品形成致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)，提高產(chǎn)品品質(zhì)。然而，當(dāng)前研究主要圍繞PHP對肉糜凝膠品質(zhì)的影響，關(guān)于PHP對魚糜制品熱穩(wěn)定性的影響及熱穩(wěn)定機(jī)制有待進(jìn)一步探索。

前期的研究結(jié)果表明，添加一定程度的預(yù)乳化油脂能夠保持脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及增強(qiáng)魚糜的凝膠特性，但對于乳化油脂的種類及乳化程度對魚糜凝膠熱穩(wěn)定性的影響尚未報(bào)道[8-9]?；诖耍疚囊岳鋬鲼L魚魚糜為研究對象，將PHP與油脂預(yù)乳化處理相結(jié)合，研究不同PHP添加量對高溫處理魚糜凝膠的質(zhì)構(gòu)特性、動態(tài)流變學(xué)特性及熱穩(wěn)定性等的影響，并從分子間作用力、水分分布狀態(tài)及魚糜蛋白二級結(jié)構(gòu)等角度，分析不同PHP添加量對魚糜凝膠熱穩(wěn)定性的影響機(jī)制。研究結(jié)果可為即食型功能化魚糜制品的開發(fā)提供一定的借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷凍鱈魚魚糜購自浙江漁福食品有限公司，其水分含量為(74.12±0.24)%；圓苞車前子殼粉購自滄州鄉(xiāng)韻食品科技有限公司，粒徑(4.56±0.16)μm，其中蛋白質(zhì)(0 g/100 g)，脂肪(7.2 g/100 g)，膳食纖維(90.5 g/100 g)，鈉(16 mg/100 g)；紫蘇籽油，河北家豐植物油有限公司；其余化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HR2850型飛利浦打漿機(jī)，珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)飛利浦家庭電器有限公司；CR21GⅡ高速冷凍離心機(jī)，日本日立公司；HH-1型數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市江南儀器廠；TA-XT2i型食品物性測試儀，英國Stable Micro System公司；MCR302型高級拓展流變儀，奧地利安東帕有限公司；Q100型差示掃描量熱儀，美國TA公司；UV-VIS型紫外可見分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)儀器有限公司；MesoMR21-060H-I核磁共振成像分析儀，上海紐邁電子科技有限公司；HR 800 Lab RAM 顯微共焦激光拉曼光譜儀，法國Jobin-Yvon 公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 肌原纖維蛋白的提取

參考周揚(yáng)等[4]的方法并稍作修改。配制蛋白提取緩沖液A(0.1 mol/L NaCl，1 mmol/L EGTA，2 mmol/L MgCl2和10 mmol/L Na3PO4，pH 7.0)、溶液B(0.1 mol/L NaCl)。用3倍體積的A液將魚糜攪拌洗滌后過濾，重復(fù)3次以除去雜蛋白質(zhì)和其他物質(zhì)。用3倍體積的B液洗滌，用2層干凈的紗布過濾后，取蛋白懸浮液于4 000 r/min、4 ℃下冷凍離心15 min，沉淀即為提純的肌原纖維蛋白，4 ℃冷藏備用。肌原纖維蛋白提取過程需控制在4 ℃條件下進(jìn)行，并在2 d內(nèi)使用。

1.3.2 預(yù)乳化油脂的制備

將1.3.1制備的肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度調(diào)節(jié)為30 mg/mL，以肌原纖維蛋白為乳化劑對紫蘇籽油進(jìn)行預(yù)乳化。將乳化液分為5組，每組乳液中肌原纖維蛋白添加量控制為10 mL，紫蘇籽油為1.2 g(占油脂總添加量的40%)，混合后分別于10 000 r/min乳化均質(zhì)1 min。

1.3.3 魚糜-脂質(zhì)復(fù)合凝膠的制備

參考ZHOU等[8]的方法并稍作修改。分別取5份100 g的冷凍魚糜，4 ℃半解凍后切成約1 mm×1 mm×1 mm的小塊放入打漿機(jī)內(nèi)。每份均添加2.5%食鹽、1.3.2制備的乳化液，水分調(diào)節(jié)至78%。PHP于鹽擂階段以粉末狀態(tài)直接添加至魚糜體系中，控制添加量分別為0.25%、0.5%、0.75%和1%(以濕基魚糜質(zhì)量計(jì))，其中未添加PHP的樣品為對照組?；旌蠘悠酚? 000 r/min斬拌5 min(整個過程控制斬拌溫度在8 ℃以下)。將斬拌后的魚漿灌入膠原蛋白腸衣內(nèi)(Φ22 mm)，排走氣泡后兩端扎緊，采用兩段式加熱(40 ℃，1 h；90 ℃，20 min)，置于高壓滅菌鍋115 ℃滅菌15 min，隨后立即冷卻，于4 ℃冰箱中冷藏過夜，分析各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3.4 凝膠強(qiáng)度

將魚糜凝膠切成Φ22 mm×20 mm的圓柱體，在室溫下平衡30 min后采用TA-XT2i型物性測試儀測定凝膠強(qiáng)度[10]。參數(shù)設(shè)定如下：探頭P/5S；測前速度1.00 mm/s；測試速度2.00 mm/s；測后速度10.00 mm/s；位移15 mm；觸發(fā)力10 g。每組樣品平均測定10次取平均值。

1.3.5 持水性

采用離心法測定凝膠的持水性[4]。將凝膠切成約5 mm×5 mm×5 mm的小塊，準(zhǔn)確稱取質(zhì)量為m1(約3 g)凝膠，用2層濾紙包裹裝入離心管，10 000 r/min離心10 min，取出凝膠并用濾紙擦除表面水分后準(zhǔn)確稱量，測得離心后凝膠的質(zhì)量為m2。凝膠持水性的計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

1.3.6 質(zhì)構(gòu)

將魚糜凝膠切成Φ22 mm×20 mm的圓柱體，在室溫下平衡30 min后采用TA-XT2i型物性測試儀測定凝膠的質(zhì)構(gòu)[11]。參數(shù)設(shè)定如下：探頭P/36R；測前速度1.00 mm/s；測試速度2.00 mm/s；測后速度10.00 mm/s；應(yīng)變50%；觸發(fā)模式：自動(力)；觸發(fā)力10 g。每組樣品平均測定10次取平均值。

1.3.7 流變學(xué)特性

采用MCR302型高級拓展流變儀測定魚糜的流變特性[12]。首先將樣品均勻地涂布在測試平臺上，去除氣泡，采用25 mm平板測試。測試參數(shù)為：頻率0.1 Hz；應(yīng)變2.85%；上下狹縫1 mm。樣品由20 ℃以4 ℃/min恒定速度升溫至120 ℃，記錄魚糜在加熱過程中儲能模量(G′)隨溫度升高的變化情況。

1.3.8 熱穩(wěn)定性

參考JIAN 等[13]的方法并稍作修改。準(zhǔn)確稱取15 mg斬拌好的魚糜樣品于鋁坩堝內(nèi)，以同等質(zhì)量的空坩堝做參比。升溫速率：10 ℃/min，溫度范圍：20～120 ℃。整個過程在干燥N2下進(jìn)行，吹掃氣速率20 mL/min，保護(hù)氣速率60 mL/min。

1.3.9 微觀結(jié)構(gòu)

將魚糜凝膠切為厚度約1 mm的薄片，于2.5%戊二醛中浸泡固定24 h，用磷酸緩沖液(0.1 mol/L，pH 7.2)漂洗3次，每次計(jì)時(shí)10 min。隨后依次用50%、70%、80%、90%及100%(體積分?jǐn)?shù))梯度乙醇進(jìn)行洗脫，每次計(jì)時(shí)15 min。最后將處理好的樣品進(jìn)行冷凍干燥，干燥后的樣品用導(dǎo)電雙面膠固定于樣品臺，經(jīng)濺射儀噴金后，置于掃描電鏡下觀察[14]。

1.3.10 化學(xué)作用力

魚糜凝膠化學(xué)作用力的測定參考徐祖東等[15]的方法：魚糜凝膠樣品各取2 g，分別加入10 mL 0.05 mol/L NaCl(SA)、0.6 mol/L NaCl(SB)、0.6 mol/L NaCl+1.5 mol/L 尿素(SC)、0.6 mol/L NaCl+8 mol/L尿素(SD)、0.6 mol/L NaCl+8 mol/L尿素+0.05 mol/L β-巰基乙醇(SE)，混合均勻之后均質(zhì)1 min，于4 ℃條件下靜置1 h，然后在10 000×g的轉(zhuǎn)速下離心15 min。用考馬斯亮藍(lán)法測定上清液中蛋白質(zhì)的含量。

離子鍵、氫鍵、疏水相互作用和二硫鍵貢獻(xiàn)表示如下：離子鍵貢獻(xiàn)=溶解于SB中的蛋白質(zhì)含量-SA中的蛋白質(zhì)含量；氫鍵貢獻(xiàn)=溶解于SC中的蛋白質(zhì)含量-SB中的蛋白質(zhì)含量；疏水相互作用貢獻(xiàn)=溶解于SD中的蛋白質(zhì)含量-SC中的蛋白質(zhì)含量；二硫鍵貢獻(xiàn)=溶解于SE中的蛋白質(zhì)含量-SD中的蛋白質(zhì)含量。

1.3.11 低場核磁共振(low field nuclear magnetic field，LF-NMR)

采用MesoMR21-060H-I型核磁共振成像分析儀進(jìn)行T2弛豫時(shí)間測定[16]。將魚糜凝膠切成約2 cm的長度，準(zhǔn)確稱取其質(zhì)量，放入直徑為60 mm的核磁共振專用試管，然后置于永久磁場中心位置的射頻線圈的中心，利用標(biāo)準(zhǔn)油樣進(jìn)行預(yù)掃描，尋找磁場中心頻率及磁場脈沖寬度，利用CPMG脈沖序列測定樣品的自旋-自旋弛豫時(shí)間T2，測定條件為：主頻率SF=23 MHz，90°脈沖射頻脈寬P1=11 μs，180°脈沖射頻脈寬P2=21.52 μs，信號采樣點(diǎn)數(shù)TD=600 032，采樣頻率SW=250 kHz，采樣間隔時(shí)間TW=4 000 ms，回?fù)軅€數(shù)NECH=12 000，累加次數(shù)NS=2。重復(fù)采集3次獲取測定樣品的T2弛豫時(shí)間。利用核磁共振反演軟件進(jìn)行反演得到T2反演圖譜，并對信號強(qiáng)度進(jìn)行質(zhì)量歸一化處理。

1.3.12 拉曼光譜

拉曼光譜通過HR 800 Lab RAM激光拉曼分析儀(配備531.95 nm 氬離子激光光源分析)測定[8]。測試的功率為20 mW，光譜獲取條件為：開孔200 μm，光柵600 g/mm，掃描3次，積分時(shí)間60 s，分辨率2 cm-1，數(shù)據(jù)獲取速度120 cm-1/ min，獲取的拉曼光譜范圍500～4 000 cm-1。測試完成后用Labspec 軟件對拉曼光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(平滑，多點(diǎn)基線校正去除熒光背景)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理；SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析；Duncan法進(jìn)行多重比較(P<0.05表示差異顯著)；Origin 8.6繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 凝膠強(qiáng)度

凝膠強(qiáng)度是反映魚糜制品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。如圖1-a所示，相較于對照組，添加一定量的PHP(0%～0.5%)能顯著增強(qiáng)魚糜凝膠強(qiáng)度(P<0.05)。PHP添加量為0.5%時(shí)，魚糜凝膠強(qiáng)度從對照組的1 547.75 g·mm提升至2 204.88 g·mm，提高約42.46%。PHP添加量為0.75%時(shí)，凝膠強(qiáng)度有所降低，但仍高于對照度。但隨PHP用量進(jìn)一步增至1%，凝膠強(qiáng)度顯著低于對照組(P<0.05)。這或許是高溫處理會誘導(dǎo)魚糜肌原纖維蛋白的展開，更多的疏水基團(tuán)暴露，從而使車前子多糖在高溫條件下能夠與肌原纖維蛋白相互作用，且殼粉中適量膳食纖維填充到蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)中，使得凝膠強(qiáng)度增加；而隨著PHP的過量添加(>0.75%)，大量膳食纖維填充到蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)中，致使魚糜體系中蛋白質(zhì)和多糖產(chǎn)生相分離，導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度降低[10,17]。因此，殼粉可作為新型多糖用于替代淀粉，用于增強(qiáng)魚糜凝膠強(qiáng)度。

2.2 硬度和持水性

凝膠硬度是儀器模擬口腔二次擠壓凝膠形變所需要的力，硬度變化表明凝膠質(zhì)地發(fā)生改變[11]；持水性是反映魚糜凝膠品質(zhì)的重要指標(biāo)，表明凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)對魚糜體系所含水分的截留能力，能在一定程度反映魚糜凝膠三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的致密程度。如圖1-b所示，高的持水性表明凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，具有較好的鎖水能力。

a-凝膠強(qiáng)度；b-硬度與持水性；c-儲能模量(G′)；d-熱穩(wěn)定性圖1 圓苞車前子殼粉添加量對魚糜凝膠強(qiáng)度、硬度與持水性、流變特性及熱穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effects of the addition of PHP on gel strength, hardness and water holding capacity,rheological properties and thermal stability of surimi gel

當(dāng)PHP添加量占魚糜質(zhì)量0.5%時(shí)，魚糜凝膠硬度和持水性最高。適量PHP能夠吸收蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水分，提高魚糜凝膠的持水性[4]。因PHP持水溶脹性較強(qiáng)，添加到魚糜體系中會形成一定的腔室結(jié)構(gòu)，并填充至蛋白三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，對魚糜體系具有一定的穩(wěn)定作用，從而增強(qiáng)魚糜凝膠的硬度和持水性[18]。此外，PHP結(jié)構(gòu)具有豐富的親水性基團(tuán)，也賦予魚糜凝膠較高的持水性。但PHP添加量過大(>0.75%)，會導(dǎo)致魚糜體系中蛋白質(zhì)和多糖產(chǎn)生相分離，形成具有大孔隙和通道的不連貫基質(zhì)，凝膠網(wǎng)絡(luò)在一定程度上被破壞，凝膠保水性下降[10]。周揚(yáng)等[4]研究發(fā)現(xiàn)低殼粉添加量(0.5%～1.0%)能夠增加肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)的致密性，改善豬肉糜凝膠的保水性，提高產(chǎn)品凝膠性能，與本研究結(jié)果一致。

2.3 動態(tài)流變學(xué)特性

儲能模量(G′)反映魚糜蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)形成情況，表明凝膠彈性特征，又被稱為彈性模量，其中G′值與凝膠性能呈正相關(guān)[19]。圖1-c為不同PHP添加量魚糜凝膠在加熱過程中(20～120 ℃)G′值的變化。在一定溫度下，5組魚糜樣品G′值隨PHP添加量的增加表現(xiàn)出先增加后下降趨勢，且殼粉添加量為0.5%時(shí)，G′值最大，表明其形成了結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固的魚糜凝膠。這與PHP中的不溶性膳食纖維、膠體成分可以有效填充到凝膠網(wǎng)絡(luò)中，使其結(jié)構(gòu)更加致密有關(guān)。G′值隨PHP添加量的變化趨勢與質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果相似，這進(jìn)一步證實(shí)了魚糜凝膠特性與PHP濃度的依賴關(guān)系。

從動態(tài)流變學(xué)曲線可以看出，所有組別的魚糜凝膠樣品G′值具有相似的動態(tài)溫度掃描曲線，均有3個不同階段組成：在36～44 ℃，5組樣品的G′值均呈增加趨勢，但增幅程度不同。這是由于肌球蛋白輕鏈發(fā)生解離，肌球蛋白頭部互相結(jié)合，同時(shí)魚糜蛋白分子間發(fā)生交聯(lián)，弱凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)初步形成[12]。而加入少量PHP后，PHP與魚糜中水分結(jié)合，形成黏稠狀凝膠，加固了魚糜剛形成的微弱凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；在44～52 ℃，5組樣品的G′值均快速下降，表明該溫度范圍達(dá)到了內(nèi)源蛋白水解酶的最適溫度，部分肌原纖維蛋白發(fā)生降解，氫鍵被破壞，肌球蛋白尾部展開，流動性增強(qiáng)，致使凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)暫時(shí)性惡化。此溫度區(qū)間為魚糜凝膠劣變溫度，在加熱過程中應(yīng)盡快通過；在52～120 ℃，隨溫度上升，G′值急劇升高，這是由于肌球蛋白和肌動蛋白重鏈變性伸展，疏水相互作用、二硫鍵及非二硫共價(jià)鍵等重要化學(xué)鍵逐步形成，使魚糜體系形成穩(wěn)定有序的熱不可逆凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.4 熱力學(xué)特性

熱變性是魚糜蛋白形成凝膠的先決條件。通過差示掃描量熱(differential scanning calorimetry，DSC)分析可直接反映魚糜凝膠結(jié)構(gòu)對熱處理的抵抗能力[13]。添加不同量PHP的魚糜凝膠DSC譜圖中(圖1-d)5組樣品在加熱過程中均出現(xiàn)一個明顯的吸熱峰，其中添加0.5% PHP的魚糜凝膠相轉(zhuǎn)變溫度Tmax為116.5 ℃，顯著高于對照組Tmax108 ℃(表1)，這可能是由于PHP中所含多糖與魚糜蛋白間相互作用，形成更為致密的蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)，其空間構(gòu)象不易被破壞，從而增加了凝膠的熱穩(wěn)定性。但進(jìn)一步增加PHP添加量，與魚糜肌原纖維蛋白發(fā)生相分離，導(dǎo)致魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不均一，從而使Tmax顯著降低。

表1 圓苞車前子殼粉添加量對魚糜凝膠熱力學(xué)特性的影響Table 1 The influence of the addition amount of PHP on the thermodynamic properties of surimi gel

2.5 微觀結(jié)構(gòu)

PHP添加量對魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響如圖2所示。

對照組魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為松散，表面斷裂較多且粗糙不平整；適量PHP(0～0.75%)的添加使魚糜凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊湊，孔洞大小和分布更加均勻。這是因?yàn)楦邷靥幚泶偈刽~糜蛋白結(jié)構(gòu)展開，暴露出更多疏水基團(tuán)，肌原纖維蛋白與多糖間的相互作用增強(qiáng)，從而使得魚糜凝膠結(jié)構(gòu)更加致密有序[14]。與此同時(shí)，PHP屬于親水性陰離子多糖，在高溫處理過程中能夠通過氫鍵作用使游離水向不易流動水和結(jié)合水轉(zhuǎn)變，使魚糜凝膠變得更為緊密牢固，凝膠的保水性提高，這與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。

2.6 化學(xué)作用力

魚糜凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由肌原纖維蛋白及其聚集體間的分子力協(xié)同維持。魚糜凝膠的微觀結(jié)構(gòu)在高溫處理過程中不可避免被破壞，這與高溫處理對蛋白質(zhì)分子間作用力如離子鍵、氫鍵、疏水相互作用、二硫鍵產(chǎn)生的影響密切相關(guān)[20]。如圖3所示，凝膠中疏水相互作用與二硫鍵占比較大，表明兩者對維持魚糜凝膠體系的熱穩(wěn)定性具有重要作用；而離子鍵和氫鍵屬分子間弱相互作用，易被高溫破壞，因而不是維持凝膠穩(wěn)定的主要化學(xué)作用力[21]。

與對照組相比，PHP添加量對魚糜肌原纖維蛋白間的化學(xué)作用力影響顯著。隨PHP添加量增加，離子鍵、疏水相互作用與二硫鍵呈先上升后下降趨勢，氫鍵呈先下降后上升趨勢。離子鍵主要穩(wěn)定蛋白質(zhì)的三、四級結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)組離子鍵含量變化是由于適量PHP(陰離子多糖)與其相反帶電氨基酸發(fā)生靜電相互作用，致使魚糜凝膠離子鍵顯著增加；隨PHP含量繼續(xù)增加，PHP與肌原纖維蛋白的靜電斥力增加，從而不利于有序魚糜凝膠體系的形成。氫鍵在蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中起重要作用。高溫處理會破壞魚糜肌原纖維蛋白間的氫鍵作用，而隨著PHP添加量的增加，PHP豐富的親水性基團(tuán)與蛋白間氨基、羧基發(fā)生逐漸增強(qiáng)的氫鍵相互作用[15]。實(shí)驗(yàn)組凝膠疏水相互作用增加是由于加入PHP有利于促進(jìn)油水乳化，使魚糜體系中鹽溶性蛋白逐漸向界面轉(zhuǎn)移，油脂中不飽和脂肪酸引起更多色氨酸殘基暴露，形成極性環(huán)境，促進(jìn)蛋白質(zhì)構(gòu)象變化及其相互作用，增強(qiáng)熱誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的聚集程度；隨PHP含量增加，肌球蛋白對殼粉接觸面積增大，會覆蓋凝膠中暴露的疏水基團(tuán)，從而降低凝膠的疏水相互作用[22]。二硫鍵的增加主要是由于蛋白質(zhì)在高溫處理下結(jié)構(gòu)展開，導(dǎo)致更多的巰基暴露，從而氧化生成二硫鍵。而隨著PHP添加量的增加，兩者增強(qiáng)的相互作用抑制了肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的展開，從而使二硫鍵作用減弱[23]。

2.7 水分分布

利用LF-NMR可以測定魚糜凝膠中的水分分布和流動性變化。凝膠的核磁衰減信號被擬合為3個峰，分別代表結(jié)合水(T2b)、不易流動水(T21)和自由水(T22)[16]。圖4顯示了以0.1～10 ms(T2b)、10～100 ms(T21)和100～1 000 ms(T22)為中心的魚糜凝膠T2弛豫時(shí)間分布圖。橫向弛豫時(shí)間T2大小可反映水分自由度，T2時(shí)間越長水分自由度越高；P2為3種不同狀態(tài)水分的相對含量，可以反映凝膠中水分的相互轉(zhuǎn)化情況，表征凝膠保水性變化。與對照組相比，添加少量PHP(0%～0.5%)的處理組中P22均減小，而P2b和P21增大(表2)。這表明適量PHP能降低凝膠中水分自由度，增強(qiáng)結(jié)合水和不易流動水與蛋白質(zhì)結(jié)合的能力?；蛟S由于凝膠中原有的不易流動水與魚糜蛋白結(jié)合緊密，PHP屬于親水性多糖，在熱處理過程中通過氫鍵與大量自由水相結(jié)合，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰琢鲃铀徒Y(jié)合水，使肉糜體系變得更為緊密牢固，凝膠的保水性提高[24]。但在PHP添加量較高時(shí)，PHP的強(qiáng)吸水溶脹性及大量膳食纖維存在使蛋白質(zhì)和多糖發(fā)生相分離，形成具有大孔隙和通道的不連貫基質(zhì)，凝膠網(wǎng)絡(luò)致密性降低，結(jié)合水和不易流動水占比降低，凝膠保水性下降。

圖4 圓苞車前子殼粉添加量對魚糜凝膠水分分布的影響Fig.4 The effects of the addition amount of PHP on water distribution of surimi gel

表2 圓苞車前子殼粉添加量對魚糜凝膠橫向弛豫時(shí)間(T2)及水分相對含量(P2)變化的影響Table 2 Effects of the addition amount of PHP on the transverse relaxation time (T2) and the change of relative moisture content (P2) of surimi gel

2.8 圓苞車前子殼粉對魚糜凝膠蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的影響

利用拉曼圖譜分析了不同PHP添加量對魚糜蛋白構(gòu)象的影響(圖5)。結(jié)果表明，添加PHP使魚糜蛋白的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。魚糜凝膠中添加少量PHP促使魚糜蛋白的α-螺旋結(jié)構(gòu)向β-折疊和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。其中α-螺旋結(jié)構(gòu)向無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致包埋于蛋白質(zhì)分子內(nèi)的疏水性殘基暴露，疏水作用力增加，魚糜凝膠熱穩(wěn)定性提高[25-26]。ZHOU等[8]研究報(bào)道α-螺旋含量降低，β-折疊含量升高與魚糜凝膠硬度增加密切相關(guān)。原因?yàn)棣?折疊結(jié)構(gòu)表面積更大，水化強(qiáng)度較弱，有利于蛋白之間發(fā)生交聯(lián)，形成更加致密的魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

a-拉曼圖譜；b-二級結(jié)構(gòu)含量圖5 圓苞車前子殼粉添加量對魚糜凝膠拉曼光譜及二級結(jié)構(gòu)含量的影響Fig.5 Effects of the addition amount of PHP on Raman spectra and secondary structure content of surimi gel

3 結(jié)論與討論

本文研究了PHP添加量對高溫處理的魚糜凝膠品質(zhì)的影響，并從分子間作用力、水分分布以及二級結(jié)構(gòu)等方面揭示了PHP增強(qiáng)魚糜凝膠熱穩(wěn)定性機(jī)制。魚糜凝膠強(qiáng)度、硬度、持水性、儲能模量(G′)和熱變性溫度與PHP添加量表現(xiàn)出非線性的濃度依賴關(guān)系。在PHP添加量為0.5%時(shí)上述凝膠特性最大。疏水相互作用和二硫鍵是維持魚糜凝膠熱穩(wěn)定性的主要作用力；PHP可通過影響魚糜肌原纖維蛋白的二級結(jié)構(gòu)以及降低凝膠體系中水分自由度，促使自由水向不易流動水和結(jié)合水轉(zhuǎn)變，從而增強(qiáng)魚糜凝膠的熱穩(wěn)定性。本研究可為即食型功能化魚糜制品的開發(fā)提供借鑒。