食用膠對(duì)蝦蛄中磷酸化肌原纖維蛋白凝膠特性的影響

王詩萌，張坤生*，任云霞

（天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300134）

食用膠對(duì)蝦蛄中磷酸化肌原纖維蛋白凝膠特性的影響

王詩萌，張坤生*，任云霞

（天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300134）

將魔芋膠、卡拉膠、黃原膠分別添加到蝦蛄磷酸化肌原纖維蛋白中，在不同食用膠、三聚磷酸鈉添加量及不同溫度下形成凝膠，研究食用膠對(duì)磷酸化蛋白凝膠特性的影響。結(jié)果表明：隨著三聚磷酸鈉添加量的增加，3 種食用膠形成的蛋白凝膠強(qiáng)度和保水性均提高；隨著食用膠添加量的增加，卡拉膠與黃原膠形成的蛋白凝膠強(qiáng)度和保水性提高，魔芋膠添加量為0.1%時(shí)，其蛋白凝膠強(qiáng)度最高；隨著溫度的升高，魔芋膠與卡拉膠均對(duì)蛋白凝膠強(qiáng)度和保水性有顯著性影響（P＜0.05），但黃原膠對(duì)凝膠強(qiáng)度和保水性無顯著影響（P＞0.05）。

肌原纖維蛋白；食用膠；凝膠強(qiáng)度；保水性

近年來，蝦蛄（Oratosquilla oratoria）作為一種營養(yǎng)價(jià)值極高的水產(chǎn)品，逐漸走上人們的餐桌，它的蛋白質(zhì)及維生素含量較高，但季節(jié)性強(qiáng)并且不易保存保鮮，將其制成肉糜、火腿等成品能較好地利用蝦蛄中的營養(yǎng)成分［1］。肌原纖維蛋白（myofibril protein，MP）是一種鹽溶性蛋白，它的凝膠特性決定了肉制品的保水性、口感、出品率等。影響MP凝膠強(qiáng)度的因素有很多，如pH值、溫度、蛋白質(zhì)濃度、離子強(qiáng)度、各種添加劑等［2-6］，三聚磷酸鈉（sodium tripolyphosphate，STP）是一種常見的食品添加劑，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)將蛋白進(jìn)行磷酸化處理引入磷酸根，可以有效地改善凝膠強(qiáng)度及保水性［7］，Eilert等［8］研究了磷酸鹽和改性牛肉結(jié)締組織在生產(chǎn)低脂、高持水性的法蘭克福香腸中的作用。Robe等［9］研究發(fā)現(xiàn)磷酸鹽能夠提高產(chǎn)品的保水性和乳化穩(wěn)定性、降低產(chǎn)品的蒸煮損失。

食品增稠劑通常是指親水性強(qiáng)，并在一定條件下充分水化形成黏稠滑膩或膠凍液的大分子物質(zhì)，又稱食品膠或糊精［10］，是一種常見的食品添加劑，在肉制品中可以提高肉制品的口感，增加肉制品的結(jié)著性和持水性。已有研究表明在肉糜制品中添加黃原膠可明顯提高其嫩度、色澤和風(fēng)味，并能提高肉制品的持水性［11-13］；施冰心等［14］發(fā)現(xiàn)添加食品增稠劑可提高牛肉持水性；Lin等［15］研究發(fā)現(xiàn)，將0.5%的結(jié)冷膠與1%的魔芋膠應(yīng)用于低脂法蘭克福香腸中，可達(dá)到與高脂法蘭克福香腸基本一致的感官接受性，同時(shí)達(dá)到降低產(chǎn)品脂含量的目的。

目前用于食品工業(yè)的增稠劑來源大致可分為四類［16］：動(dòng)物與微生物原料來源、植物原料來源、海藻類來源和以天然物為原料半合成的增稠劑。本實(shí)驗(yàn)研究了不同來源的3 種食品增稠劑對(duì)蝦蛄中磷酸化肌原纖維蛋白凝膠特性的影響，旨在為蝦蛄制品的進(jìn)一步開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蝦蛄，購自天津市北辰區(qū)老板娘水產(chǎn)城。

乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA） 天津市佳興化工玻璃儀器工貿(mào)有限公司；NaH2PO4、Na2HPO4天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；NaCl 天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；STP 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；MgCl2天津市天大化工實(shí)驗(yàn)廠；以上試劑均為分析純；魔芋膠 鄭州世紀(jì)美添食化貿(mào)易有限公司；黃原膠 新疆綠旗企業(yè)（集團(tuán)）生物科技有限公司；ι-型卡拉膠 哈爾濱億人食品技術(shù)研究所；以上試劑均為食品級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

STEPHAN UMC5斬拌機(jī) 德國Stephan公司；Avanti J-E高效離心機(jī) 美國Beckman公司；IKA T10高速組織勻漿機(jī) 德國IKA公司；HH-42恒溫水浴鍋常州國華電器有限公司；FA2004A電子天平 上海精天儀器有限公司；SMSTA TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司；UV-7504紫外-可見分光光度計(jì) 上海欣茂儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 肌原纖維蛋白提取

參照Paek等［17］的方法并改進(jìn)，蝦蛄去頭去尾去殼取肉，加入4 倍體積的蛋白提取液（0.1 mol/L NaCl、 0.002 mol/L MgCl2、0.001 mol/L EDTA、0.1 mol/L NaH2PO4/Na2HPO4（pH 7.0）），高速勻漿25 s，高速冷凍離心機(jī)離心（5 000 r/min，15 min，4 ℃），棄上清液留沉淀，再加入蛋白提取液重復(fù)上述操作兩次得粗蛋白，將所得粗蛋白與4 倍體積的0.1 mol/L NaCl溶液混合，高速勻漿25 s，冷凍離心（5 000 r/min，15 min，4 ℃）3 次，最后一次離心前將混合液的pH值調(diào)至6.25，棄上清，沉淀為蝦蛄肌原纖維蛋白。用0.1 mol/L的NaCl溶液將蛋白稀釋至60 mg/mL。

1.3.2 不同STP添加量處理

將STP添加到肌原纖維蛋白中，添加量分別為蛋白含量的0%、3%、6%、9%、12%，攪拌均勻后在30 ℃水浴中加熱2 h，冷卻至室溫，分別向STP含量不同的蛋白中加入魔芋膠，加入量為蛋白含量的5%，充分?jǐn)嚢柚聊в竽z分散均勻，每份取20 mL置于40 mL的小燒杯中，在20 ℃水浴鍋中以1 ℃/min的速率梯度升溫加熱至70 ℃，迅速從水浴鍋中將試樣取出，快速冷卻至4 ℃并在4 ℃冰箱中存放8～12 h，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測試，重復(fù)上述操作3 次。

將魔芋膠分別換做卡拉膠、黃原膠，重復(fù)上述操作。

1.3.3 不同食用膠添加量處理

將STP添加到肌原纖維蛋白中，添加量為蛋白含量的3%，攪拌均勻后在30 ℃水浴中加熱2 h，冷卻至室溫，分別向磷酸化蛋白中加入魔芋膠，加入量分別為MP含量的0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，充分?jǐn)嚢柚聊в竽z分散均勻，每份取20 mL置于40 mL的小燒杯中，在20 ℃水浴鍋中以1 ℃/min的速率梯度升溫至70 ℃，迅速從水浴鍋中將試樣取出，快速冷卻至4 ℃并在4 ℃冰箱中存放8～12 h，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測試，重復(fù)上述操作3 次。

將魔芋膠分別換做卡拉膠、黃原膠，重復(fù)上述操作。

1.3.4 不同溫度處理

將STP添加到肌原纖維蛋白中，添加量為蛋白含量的3%，攪拌均勻后在30 ℃水浴中加熱2 h，冷卻至室溫，分別向磷酸化的蛋白中加入魔芋膠，加入量為蛋白含量的0.2%，充分?jǐn)嚢柚聊в竽z分散均勻，每份取20 mL置于40 mL的小燒杯中，在20 ℃水浴鍋中以1 ℃/min的速率梯度升溫分別至50、60、70、80、90 ℃，迅速從水浴鍋中將試樣取出，快速冷卻至4 ℃并在4 ℃冰箱中存放8～12 h，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測試，重復(fù)上述操作3 次。

將魔芋膠分別換做卡拉膠、黃原膠，重復(fù)上述操作。

1.4 檢測方法

1.4.1 蛋白質(zhì)的含量測定

參照才衛(wèi)川等［18］的方法，利用考馬斯亮藍(lán)法測定肌原纖維蛋白含量。

1.4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

配制系列質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶液，均勻混合后放置10 min，用紫外分光光度計(jì)在595 nm波長處分別測定不同質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶液的吸光度。以蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程為：y=0.087x-0.027（R2=0.998）。

1.4.1.2 樣品蛋白含量的測定

取3 支試管，均加入9 mL蒸餾水并分別標(biāo)號(hào)為1、2、3，吸取蛋白原液1 mL于1號(hào)試管，從1號(hào)試管中取溶液1 mL于2號(hào)試管中，從2號(hào)試管中取1 mL于3號(hào)試管。取1支比色管，加入5 mL考馬斯亮藍(lán)溶液與1 mL蒸餾水混合作為空白，另取3 支比色管，分別加入5 mL考馬斯亮藍(lán)溶液與分別從1、2、3號(hào)試管中取出1 mL蛋白溶液混合，每份樣品做3 組平行。搖勻放置20 min后，在595 nm波長處測定吸光度。利用繪制出的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算出樣品蛋白含量。

1.4.2 凝膠強(qiáng)度的測定

將凝膠樣品取出，在室溫下放置20 min，用TA-XT Plus型質(zhì)構(gòu)分析儀測試凝膠的強(qiáng)度。探頭型號(hào)：P/0.5；測前速率：1.0 mm/s；測試速率：0.5 mm/s；測后速率：1.0 mm/s；測試距離：7.0 mm；觸發(fā)類型：自動(dòng)；觸發(fā)力：5.0 g，每個(gè)樣品做3 組平行。

1.4.3 凝膠保水性測定

根據(jù)Foegeding［19］的方法，取20 g凝膠在10 000 r/min、4 ℃離心3 min后按照如下公式計(jì)算凝膠的保水性，每個(gè)樣品做3 組平行。

式中：m為離心管質(zhì)量/g；m1為離心后離心管與離心去掉水后凝膠質(zhì)量和/g；m2為離心前離心管與凝膠質(zhì)量和/g。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS 19.0、Excel 2007、Origin Pro 8.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同STP添加量對(duì)蛋白凝膠強(qiáng)度的影響

由圖1可知，添加STP均可以不同程度地提高蛋白凝膠強(qiáng)度。添加魔芋膠的蛋白凝膠強(qiáng)度在STP添加量超過3%后上升較緩慢，對(duì)照組的凝膠強(qiáng)度為17.512 g，添加3% STP的蛋白凝膠強(qiáng)度為43.712 g，凝膠強(qiáng)度增大了26.200 g，添加12% STP的蛋白凝膠強(qiáng)度為55.843 g，相比3% STP添加量，凝膠強(qiáng)度只增加了12.131 g。添加卡拉膠的蛋白隨STP添加量的增加其凝膠強(qiáng)度開始的增幅比較小，隨后增幅變大，當(dāng)STP添加量超過6%時(shí)，凝膠強(qiáng)度增加趨勢比較平緩。STP添加量從0%增加到6%，蛋白凝膠強(qiáng)度增加了28.162 g，而STP添加量從6%增加到12%，蛋白凝膠強(qiáng)度僅增加了8.175 g。添加黃原膠的蛋白凝膠強(qiáng)度隨STP添加量增加而增大，且增幅較趨于直線趨勢，只有STP添加量在9%～12%之間，趨勢比較平緩。

2.2 不同食用膠添加量對(duì)蛋白凝膠強(qiáng)度的影響

由圖2可知，添加食用膠可以提高蛋白凝膠強(qiáng)度。魔芋膠添加量為蛋白含量的0.1%時(shí)，其凝膠強(qiáng)度最大，達(dá)到43.712 g，這與楊振等［20］的研究結(jié)果一致，而后隨著魔芋膠添加量的繼續(xù)增加，蛋白凝膠強(qiáng)度呈減小趨勢，當(dāng)添加量為0.4%時(shí)的凝膠強(qiáng)度為29.834 g，比不添加魔芋膠的蛋白凝膠強(qiáng)度高7.322 g；隨著卡拉膠添加量的增多，蛋白凝膠強(qiáng)度增大，幾乎呈線性關(guān)系，可能是卡拉膠能有效地將蛋白結(jié)合在卡拉膠形成的膠體體系中，使得凝膠特性呈良好趨勢；而隨著黃原膠添加量的增加，蛋白凝膠強(qiáng)度先增大后減小而后又有所增加，這可能是由于黃原膠可以螯合Ca2+，可能促使肌細(xì)胞中的Ca2+轉(zhuǎn)入肌漿中，由此激活肌漿中的鈣激活酶，促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)的水解［21］。當(dāng)黃原膠添加量為0.2%時(shí)，蛋白凝膠強(qiáng)度最大為60.913 g，隨后稍微降低至54.781 g，當(dāng)添加量為0.4%時(shí)，蛋白凝膠強(qiáng)度與同一水平添加量下的蛋白凝膠強(qiáng)度基本一致。

2.3 不同凝膠溫度對(duì)蛋白凝膠強(qiáng)度的影響

由圖3可知，隨著凝膠溫度的升高，添加黃原膠的蛋白凝膠強(qiáng)度無顯著性變化（P＞0.05），這是因?yàn)辄S原膠的黏度在-4～93 ℃范圍內(nèi)變化很小，是增稠劑中的特例［22］。而添加魔芋膠和卡拉膠的蛋白凝膠強(qiáng)度均隨著凝膠溫度的升高而增加，當(dāng)溫度低于70 ℃時(shí)，添加卡拉膠的樣品組其蛋白凝膠強(qiáng)度并沒有顯著性的變化（P＞0.05），而當(dāng)溫度高于70 ℃時(shí)，卡拉膠顯著提高了蛋白凝膠強(qiáng)度（P＜0.05），上升幅度非常明顯；對(duì)于添加魔芋膠的蛋白，當(dāng)溫度為80 ℃時(shí)，蛋白凝膠強(qiáng)度最大為52.917 g，而90 ℃形成的凝膠與80 ℃形成的凝膠其強(qiáng)度并沒有多大變化。隨著溫度的升高，添加卡拉膠更能夠提高蛋白的凝膠強(qiáng)度。

2.4 不同STP添加量對(duì)蛋白凝膠保水性的影響

由圖4可知，STP的添加均可以增加蛋白凝膠的保水性。添加魔芋膠的蛋白其保水性在低STP添加量時(shí)的增幅較大，而STP的添加量超過6%時(shí)，增幅并不是很明顯，未添加魔芋膠蛋白凝膠保水性為43.832%，添加6%的STP蛋白凝膠保水性為83.829%，添加12%的STP蛋白凝膠保水性為99.375%；添加卡拉膠的蛋白其保水性隨STP添加量增加的變化趨勢同添加魔芋膠的蛋白樣品組是一致的，而添加黃原膠的蛋白其凝膠保水性增加幅度較緩和，且趨于直線。但當(dāng)STP添加量為12%時(shí)，3 種處理所得的蛋白凝膠保水性無顯著性差異（P＞0.05）。

2.5 不同食用膠添加量對(duì)蛋白凝膠保水性的影響

由圖5可知，食用膠的添加均可以顯著增加蛋白的保水性，并且隨著食用膠添加量的增多，保水性呈上升趨勢。當(dāng)魔芋膠添加量超過0.1%時(shí)，蛋白凝膠保水性幾乎呈線性升高；當(dāng)卡拉膠添加量為0.3%以上時(shí)，蛋白凝膠的保水性高于90%，最高達(dá)到99.65%。其原因可能是卡拉膠的分子結(jié)構(gòu)中含有強(qiáng)陰離子性硫酸酯基團(tuán)，能和游離水形成額外的氫鍵，增強(qiáng)了吸水性［23］。當(dāng)黃原膠添加量高于0.2%時(shí)，蛋白凝膠的保水性均高于90%，最高達(dá)到了99.85%。這可能是由于黃原膠是親水性膠體，另外，黃原膠與Ca2+、Mg2+等鹽類有相容性，使蛋白質(zhì)的—COO端暴露而帶有較多的負(fù)電荷，促進(jìn)肌球蛋白的溶出，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)，有利于肌原纖維蛋白的溶解［24］，提高了蛋白凝膠的保水性。

2.6 不同溫度對(duì)蛋白凝膠保水性的影響

由圖6可知，隨著溫度的升高，蛋白凝膠的保水性均呈上升趨勢。添加魔芋膠的蛋白在低于80 ℃時(shí)，蛋白凝膠保水性隨溫度的升高幾乎呈線性趨勢，當(dāng)溫度為80 ℃時(shí)，蛋白凝膠保水性為94.834%，當(dāng)溫度為90 ℃時(shí)，蛋白凝膠保水性為98.375%，升高并不明顯，這與楊振等［20］的研究結(jié)果一致；當(dāng)溫度由50 ℃升高至70 ℃時(shí)，添加卡拉膠并不能顯著提高蛋白凝膠的保水性（P＞0.05），而當(dāng)溫度升高至80 ℃時(shí)，其保水性急劇升高（P＜0.05），升高了16.25%，可能是卡拉膠要在溫度超過70 ℃才能發(fā)揮其蛋白反應(yīng)性、持水性等功能。添加黃原膠的實(shí)驗(yàn)組雖隨溫度的升高蛋白凝膠保水性呈上升趨勢，但并不顯著（P＞0.05），蛋白凝膠保水性均在90%以上，這與圖3中隨凝膠溫度的升高，凝膠強(qiáng)度的變化趨勢基本一致。

3 結(jié) 論

三聚磷酸鈉的添加能夠提高蝦蛄中肌原纖維蛋白的凝膠強(qiáng)度和凝膠保水性，STP添加量偏高時(shí)，添加卡拉膠能更好地提高蛋白凝膠強(qiáng)度，而添加魔芋膠對(duì)凝膠保水性較好。隨食用膠添加量的增加，3 種食用膠處理所得的凝膠保水性均增加，且最終均能達(dá)到98%以上，添加黃原膠和卡拉膠的蛋白其凝膠強(qiáng)度也隨食用膠添加量的增加呈上升趨勢，但添加魔芋膠卻是先增加后減弱，在添加量為0.1%時(shí)，出現(xiàn)了凝膠強(qiáng)度的峰值。隨著溫度的升高，魔芋膠與卡拉膠的添加能夠顯著提高凝膠強(qiáng)度和保水性（P＜0.05），而黃原膠的添加對(duì)蛋白凝膠強(qiáng)度和保水性無顯著性影響（P＞0.05），但添加黃原膠的凝膠保水性比其他兩種食用膠的處理組都要高。

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［24］ 方紅美， 王武， 陳從貴. 黃原膠對(duì)牛肉品質(zhì)影響的研究［J］. 食品科學(xué)，2008， 29（11）： 106-109. DOI：10.3321/j.issn：1002-6630.2008.11.018.

Effect of Food Thickener on Gelation Properties of Squilla Myofibrillar Protein Induced by Phosphorylation

WANG Shimeng， ZHANG Kunsheng*， REN Yunxia
（Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology， College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce， Tianjin 300134， China）

Konjac glucomannan， carrageenan and xanthan gum were individually mixed into a mixture of sodium tripolyphosphate and squilla myofibrillar protein （STP-MP） to investigate their effects on heat-induced protein gelation properties as a function of STP concentration and heating temperature. The results showed that the gel strength and waterholding capacity of heat-induced MP gels with the addition of each of the above three food thickeners increased with increasing concentration of STP. Gel strength and water-holding capacity were increased by the addition of carrageenan and xanthan gum in a concentration-dependent manner， and the highest water-holding capacity was observed by the addition of 0.1% konjac glucomannan. Gel strength and water-holding capacity of MP gels induced by elevated temperature were significantly affected by the addition of konjac glucomannan and carrageenan （P < 0.05） but not xanthan gum （P > 0.05）.

myofibrillar protein； food thickener； gel strength； water-holding capacity

10.7506/spkx1002-6630-201609011

TS251.1

A

1002-6630（2016）09-0056-05

王詩萌， 張坤生， 任云霞. 食用膠對(duì)蝦蛄中磷酸化肌原纖維蛋白凝膠特性的影響［J］. 食品科學(xué)， 2016， 37（9）： 56-60. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609011. http：//www.spkx.net.cn

WANG Shimeng， ZHANG Kunsheng， REN Yunxia. Effect of food thickener on gelation properties of squilla myofibrillar protein induced by phosphorylation［J］. Food Science， 2016， 37（9）： 56-60. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/ spkx1002-6630-201609011. http：//www.spkx.net.cn

2015-04-26

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD37B06-07）

王詩萌（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称芳庸づc貯藏。E-mail：wsm6523@163.com

*通信作者：張坤生（1957—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称芳庸づc貯藏。E-mail：zhksheng@tjcu.edu.cn