谷氨酰胺轉氨酶及輔料對珍珠蚌肉糜凝膠性質的影響

王伯華龍嬌麗 雷 頌涂慶會 段蘭鑫 楊品紅

(1. 湖南文理學院生命科學學院，湖南 常德 415000；2. 水產高效健康生產湖南省協同創新中心，湖南 常德 415000；3. 環洞庭湖水產健康養殖及加工湖南省重點實驗室，湖南 常德 415000)

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谷氨酰胺轉氨酶及輔料對珍珠蚌肉糜凝膠性質的影響

王伯華1,2,3龍嬌麗1,2,3雷 頌1,2,3涂慶會1,2,3段蘭鑫1,2,3楊品紅1,2,3

(1. 湖南文理學院生命科學學院，湖南 常德 415000；2. 水產高效健康生產湖南省協同創新中心，湖南 常德 415000；3. 環洞庭湖水產健康養殖及加工湖南省重點實驗室，湖南 常德 415000)

以采珠后的蚌肉為試驗對象，研究谷氨酰胺轉氨酶(TG酶)及輔料對蚌肉肉糜凝膠硬度、內聚性和彈性質構特性的影響。結果表明：TG酶改善蚌肉糜凝膠性的最佳作用條件為：酶的添加量2%，pH 7，45 ℃反應1.0 h。蚌肉肉糜凝膠性得到了良好的改善，該條件下的硬度為5 910.647 g，內聚性為0.820，彈性為0.914。輔料的添加也能改善蚌肉糜凝膠性質，馬鈴薯淀粉、蛋清蛋白和大豆分離蛋白的最佳添加量分別為6%，6%和9%。為蚌肉糜制品的質構性質優化提供了理論依據。

蚌肉糜；谷氨酰胺轉氨酶；輔料；質構特性

中國淡水珍珠產量很大，但采珠后的珍珠蚌肉未得到有效開發利用，常處理成飼料或廢棄掉，造成了資源浪費。蚌肉富含人體生長發育所需各種營養元素，據本草綱目記載[1]，蚌肉還有明目滋陰等功效。然而蚌肉韌性較強，鮮食口感差，凝膠性能也較海水魚差，制約了其加工與推廣[2]。

凝膠特性決定著肉糜制品的口感與質量，谷氨酰胺轉氨酶能夠促進肌球蛋白分子內與分子間形成大量的共價交聯，進而提高產品的各項質構指標[3-5]，肉糜制品還常通過添加大豆分離蛋白、蛋清蛋白、淀粉等輔料來提高產品的凝膠性能[6]。目前還未見谷氨酰胺轉氨酶與輔料對珍珠蚌肉糜凝膠特性改善的研究報道，因此，以采珠后的蚌肉糜為原料，研究TG酶及輔料對蚌肉糜凝膠性能的影響，以期為淡水珍珠生產的副產物加工利用提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

珍珠蚌：采自常德淡水珍珠養殖基地；

谷氨酰胺轉氨酶：酶活力120 U/g，江蘇省泰興市東圣食品科技有限公司；

檸檬酸、檸檬酸鈉、磷酸氫二鈉：分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

質構儀：TA-XT Plus型，英國Stable Micro System公司；

電子天平：PL203型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

壓力蒸汽滅菌器：LY-B0.018型，武漢市鴻雁醫療器械制造有限公司；

恒溫水浴鍋：HH-S4型，北京科偉永興儀器有限公司；

萬能粉碎機：FW100型，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 蚌肉肉糜凝膠的制備

參照文獻[7]，修改如下：將蚌肉用冰水清洗干凈，隨后將蚌肉放入組織搗碎勻漿機中空斬90 s，添加2%食鹽(按肉樣的質量計量)以及TG酶或輔料斬拌60 s，斬拌完成后將其轉入容器中水浴保溫使得TG酶充分反應，然后采用兩段式加熱方式：第一階段70 ℃水浴30 min，第二階段90 ℃水浴15 min。冷卻后置于4 ℃冰箱冷藏12 h，備用。

1.4 谷氨酰胺轉氨酶對凝膠特性的影響

1.4.1 谷氨酰胺轉氨酶添加量的確定 自然pH下，TG酶添加量分別為：0.0%，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，40 ℃保溫1 h，將制得的凝膠樣品在TPA模式下進行質構測定，每個處理平行測定3次。

1.4.2 谷氨酰胺轉氨酶作用溫度的確定 自然pH下，添加1.5% 的TG酶，分別置于35，40，45，50，55 ℃，水浴保溫1 h，測定凝膠樣品的質構指標。

1.4.3 谷氨酰胺轉氨酶作用時間的確定 自然pH下，添加1.5% TG酶， 45 ℃分別保溫0.0，0.5，1.0，1.5，2.0 h，測定凝膠樣品的質構指標。

1.4.4 谷氨酰胺轉氨酶作用pH的確定 將蚌肉糜置于pH分別為4.0，5.0，6.0，7.0，8.0的4 ℃緩沖液中浸泡1 h后，添加1.5%的TG酶，45 ℃保溫1.5 h，測定所制備樣品的質構指標。

1.4.5 TG酶對凝膠性質影響正交試驗 根據單因素試驗結果設計正交試驗，考察TG酶對凝膠特性改善的最優效果。

1.5 輔料對蚌肉糜凝膠特性的影響

1.5.1 馬鈴薯淀粉對凝膠特性的影響 單獨添加馬鈴薯淀粉作為輔料，添加量分別為2%，6%，10%，12%，15%(以蚌肉糜為基準)，制備成凝膠樣品后進行質構測定。

1.5.2 蛋清蛋白對凝膠特性的影響 單獨添加蛋清蛋白作為輔料，添加量分別為4%，6%，8%，10%(以蚌肉糜為基準)，制備成凝膠樣品后進行質構測定。

1.5.3 大豆分離蛋白對凝膠特性的影響 單獨添加大豆分離蛋白作為輔料，添加量分別為5%，7%，9%，11%，13%，15%(以蚌肉糜為基準)，制備成凝膠樣品后進行質構測定。

1.6 質構特性的測定與評價

將制備好的蚌肉糜凝膠恢復至室溫，修整成圓柱體(Ф30 mm×25 mm)，置于物性測試儀的載物平臺上，采用圓柱形P/30探頭(Ф35 mm)，在TPA模式下，測定條件設為：5 kg力感應源，測試速度1 mm/s，壓縮距離14 mm，感量5 g。以硬度、內聚性和彈性為表征指標，測試3次取平均值。

1.7 數據分析

采用Excel 2013和SPSS 19.0 軟件進行數據分析。采用t-檢驗進行組間顯著性分析，P<0.05為顯著，P>0.05為不顯著。

2 結果與分析

2.1 谷氨酰胺轉氨酶添加量的影響

TG酶添加量對蚌肉糜凝膠的硬度和彈性有顯著性影響。由圖1可知，隨著TG酶添加量的增加，硬度和內聚性呈先上升后下降的趨勢，彈性則不斷增大，添加1.5% TG酶時硬度和內聚性均達到最大。這說明隨著酶添加量的增加，蛋白質間的交聯作用不斷加強，內部空間網絡結構越發致密，凝膠強度不斷加大[8-10]。添加TG酶也可以減少肉的脫水收縮現象[11]。當酶添加量過高時，凝膠強度反而減小，導致硬度、內聚性的降低[2]。

圖1 TG酶添加量對蚌肉糜凝膠特性的影響

2.2 谷氨酰胺轉氨酶作用溫度的影響

由圖2可知，隨著TG酶作用溫度的提高，硬度、內聚性和彈性均大體呈現先上升后下降的趨勢。40 ℃處理時硬度達到最大值，溫度繼續上升硬度反而下降；45 ℃處理時，內聚性和彈性達到最大，溫度繼續上升至50 ℃后，硬度和內聚性兩項質構指標呈現下降趨勢。可能是溫度過高時，蛋白質裂解較快，來不及排列緊密就形成了結構粗糙的凝膠組織，造成了凝膠強度的下降[2,12]。綜合分析得出TG酶的最佳作用溫度為45 ℃。

圖2 TG酶作用溫度對蚌肉糜凝膠特性的影響

2.3 谷氨酰胺轉氨酶作用時間的影響

由圖3可知，隨著TG酶作用時間的增加，硬度、內聚性和彈性均大體呈現先上升后下降的趨勢。與對照組相比，適量延長酶作用時間可以有效改善樣品的凝膠性質。酶作用時間為0.5～1.5 h時，對硬度指標影響很小；酶作用時間為1.5 h時，內聚性和彈性比酶作用前顯著增加(P<0.05)，達到最大值。繼續延長酶作用時間，質構指標呈現下降趨勢。可能是加熱時間過長，蛋白分子的過度交聯破壞了凝膠體系結構[13-15]。因此，TG酶最適作用時間為1.5 h。

圖3 TG酶作用時間對蚌肉糜凝膠特性的影響

2.4 谷氨酰胺轉氨酶作用pH的影響

由圖4可知，隨著TG酶作用pH的增加，硬度呈先上升后下降的趨勢，內聚性和彈性則不斷增大。隨著pH的上升，硬度呈先上升后下降的趨勢，在pH 6時相對pH 4～5和pH 7～8均顯著增加(P<0.05)，并達到最大值；內聚性和彈性則隨著pH的上升不斷增加。pH對凝膠質構的影響是多方面的，pH能夠影響酶的反應活性，進而影響蛋白分子的交聯情況[16]；pH偏離肌球蛋白等電點時能夠促進鹽溶性蛋白的溶出[17]，增強凝膠性質[18]。

試驗中還觀察到，pH 4～5時，蚌肉糜呈現較深的豆漿黃色；pH 6～7時，蚌肉糜呈現略帶淡青色的乳白色；pH 8時，蚌肉糜呈現灰青色。結合感官品質和凝膠質構指標綜合考慮，取TG酶的最佳作用pH為6。

圖4 TG酶作用pH對蚌肉糜凝膠特性的影響

2.5 谷氨酰胺轉氨酶對凝膠性質影響正交試驗結果

根據單因素試驗結果，設計的正交試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗因素和水平表

由表2可知：TG酶對硬度的最佳作用因素水平為A1B2C3D1；TG酶對內聚性的最佳作用因素水平為A3B2C1D3；TG酶對彈性的最佳作用因素水平為A3B1C2D3。

通過分析極差數據可知，A3條件下內聚性和彈性均達到最佳，而硬度略低，有數據[19]顯示硬度適中時口感較好，因此選定A3為最佳酶添加量。B2條件下硬度和內聚性均達到最佳，彈性略低，因而確定B2為最適pH。在硬度極差分析表中C3與C1的差別為144.443，小于三水平的極差值。理論上硬度越大，凝膠性質越好，但是綜合考慮到感官評價，硬度過大會影響口感[19-20]。所以，這里硬度的作用時間取C1。在彈性極差分析表中可以看到，C2與C1的差值為0.006，遠小于三水平的極差值。綜合C1條件下內聚性最佳考慮，C1為最佳酶反應時間。D3條件下內聚性和彈性均達到最佳，而硬度略低，由此，選擇D3為最佳酶作用時間。

綜合分析得出，TG酶的最佳作用條件為A3B2C1D3，即：TG酶的添加量為2%，最適pH為7，45 ℃保溫1 h。正好出現在正交設計的試驗點，此條件下蚌肉的硬度適中，內聚性和彈性均達到最佳水平。

2.6 馬鈴薯淀粉對蚌肉凝膠特性的影響

由圖5可知，隨著馬鈴薯淀粉添加量的增加，硬度呈先上升后下降的趨勢，內聚性和彈性則呈先上升后下降再上升的趨勢。12%添加量時硬度比對照組顯著增加(P<0.05)，達到最大值，繼續增大添加量硬度開始下降，彈性和內聚性均在6%添加量時比對照組顯著增加(P<0.05)并達到最大。馬鈴薯淀粉加熱吸水后能夠形成淀粉凝膠顆粒，并填充于蚌肉糜凝膠的三維網狀結構中，使凝膠結構更致密，其質構性質得到改善。但是淀粉在儲藏過程中易發生老化，造成凝膠脆化，甚至水分游離結構龜裂[21]。因此，淀粉添加量過高凝膠性質反而變差。此外，過多添加淀粉也會嚴重影響產品的風味。綜合考慮，6%的馬鈴薯淀粉添加量適中，質構指標都較高。

2.7 蛋清蛋白對蚌肉凝膠特性的影響

由圖6可知，隨著蛋清蛋白添加量的增加，硬度呈先上升后下降的趨勢，內聚性和彈性則呈不斷增大。當蛋清蛋白添加量為6%時，蚌肉糜的硬度比對照組顯著增加(P<0.05)并達到最大，繼續添加蛋清蛋白，硬度反而下降，可能是添加量過大破壞了凝膠體系。隨著蛋清蛋白添加量的增加，蚌肉糜凝膠彈性和內聚性隨之增加，添加10%的蛋清蛋白，彈性和內聚性比4%添加量時顯著增加(P<0.05)，添加量大于6%后，增加趨勢變緩。蛋清蛋白作為粘合劑，可以和蛋白質基質相互作用，蛋清蛋白和肌原纖維蛋白的相互作用能加強凝膠網絡結構，此外，蛋清蛋白中的活性成分也可以使其凝膠強度得到提高[22]。結合質構指標綜合考慮，蛋清蛋白最適添加量為6%。

表2 正交試驗結果

圖5 馬鈴薯淀粉添加量對蚌肉質構特性的影響

圖6 蛋清蛋白添加量對蚌肉質構特性的影響

2.8 大豆分離蛋白對蚌肉凝膠特性的影響

由圖7可知，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，硬度呈先上升后下降的趨勢，內聚性和彈性則呈不斷增大。在添加量為9%時，彈性和內聚性均比對照組顯著增加(P<0.05)，硬度值比對照組顯著增加(P<0.05)并達到最大值。由于大豆分離蛋白有助于蚌肉糜蛋白分子間的交聯，且受熱凝固后能夠分散脂肪[23]，添加量的增加會不斷提高蚌肉糜的彈性。考慮到過多添加大豆分離蛋白對產品風味影響較大，綜合各項質構指標，9%的添加量較合適。

圖7 大豆分離蛋白添加量對蚌肉質構特性的影響

3 結論

TG酶和馬鈴薯淀粉、蛋清蛋白和大豆分離蛋白三種輔料都能顯著改善蚌肉糜的凝膠性能。通過正交試驗得出TG酶的最佳作用條件為：2%酶添加量，pH為7，于45 ℃作用1 h。此條件下內聚性和彈性均達到最大值，硬度得到了改善又不至于過大而影響口感。馬鈴薯淀粉、蛋清蛋白和大豆分離蛋白添加量過高均會影響蚌肉糜產品風味，其中，馬鈴薯淀粉添加過多還會因淀粉老化而破壞凝膠結構。為珍珠蚌肉的精深加工利用提供了新思路，但加工方式等對蚌肉糜凝膠性質的影響還需進一步研究。

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Effects of transglutaminase and additive agents on gel properties of pearl mussel surimi

WANG Bo-hua1,2,3LONGJiao-li1,2,3LEISong1,2,3TUQing-hui1,2,3DUANLan-xin1,2,3YANGPin-hong1,2,3

(1.Collegeoflifescience,HunanUniversityofArtsandScience,Changde,Hunan415000,China; 2.CollaborativeInnovationCenterforEfficientandHealthProductionofFisheriesinHunanProvince,Changde,Hunan415000,China; 3.KeyLaboratoryofHealthAquacultureandProductProcessinginDongtingLakeAreaofHunanProvince,Changde,Hunan415000,China)

The influence of TGase and additives on gel hardness, cohesiveness and springiness of mussel surimi after picking pearls was studied. The results showed that the optimal TGase amount was 2%, pH was 7, at 45 ℃ for 1.0 h. The TGase can significantly enhance the texture properties of mussel surimi. The gel Hardness could reach 5 910.647 g, cohesiveness was 0.820 and springiness was 0.914. Additive agents could enhance gel properties as well, the optimal amount of potato starch, egg white and gluten were 6%, 6% and 9% respectively. It provides a theoretical foundation for the optimization of texture properties of mussel surimi.

Mussel surimi; TGase; additives; texture properties

湖南文理學院博士科研啟動項目(編號：14BSQD04)；湖南文理學院生命科學學院省級平臺開放課題項目(編號：SKYPT201610)；湖南文理學院大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目

王伯華，女，湖南文理學院講師，博士。

楊品紅(1964-)，男，湖南文理學院教授，博士。

E-mail:yph588@163.com

2016—07—14