质地改良剂对北太平洋鱿鱼肌肉蛋白凝胶特性的影响

谢智芬,刘俊荣,赵艳秋,俞微微

(大连海洋大学 食品科学与工程学院，辽宁省水产品加工及综合利用重点实验室,辽宁 大连 116023)

随着中国远洋渔业生产的不断发展，北太平洋鱿鱼Ommastrephesbartrami已被确认为最具有发展潜力的水产品加工对象之一[1]。北太平洋鱿鱼的捕捞产量很大，其具有蛋白含量高、无骨刺、易加工等特点，因而受到鱼糜生产者的青睐。同时，也为鱿鱼的加工和利用提供了一条新的途径。

鱼糜的凝胶特性是指鱼糜中的肌动球蛋白质在一定浓度、温度、压力、pH值、离子强度、添加剂和酶等条件下形成三维网状交联体聚合物的能力[2]。鱼肉蛋白凝胶制品凝胶强度的高低，是决定鱼肉制品质量优劣的关键因素，直接影响着鱼肉制品的组织特性、持水性、黏结性及产品得率等。衡量鱼糜制品质量的主要指标有弹性、口味、质地和形态等，其中制品弹性是鱼糜制品质量的重要指标。影响鱼糜制品凝胶弹性的因素很多，包括鱼的种类、鲜度、擂溃条件、添加成分及加热方式等[3-4]。转谷氨酰胺酶(TGase)可以催化蛋白质分子内的交联、分子间的交联、蛋白质和氨基酸之间的连接以及蛋白质分子内谷氨酰胺基的水解，从而改善蛋白质的功能。Perez-Mateos等[5]的研究结果表明，转谷氨酰胺酶和蛋白抑制剂能提高冷冻鱿鱼的凝胶性能。Kuwahara等[6]的研究结果表明，柠檬酸钠可以抑制鱿鱼肌肉蛋白质的自溶活性，从而改进鱿鱼的凝胶性能。多磷酸盐与食盐一样，在鱼糜的凝胶过程中起着非常重要的作用，也可以起着溶解盐溶性蛋白质的作用。鱼糜中盐含量的降低可导致凝胶强度与保水性的下降，可加入多磷酸盐，以保持鱼糜的功能特性[7]。在基于前期工作的基础上[8]，本研究中，作者采用二次旋转组合试验设计方法，研究了3种品质改良剂对产品感官质量、持水性和凝胶强度的影响，旨在为今后开发鱿鱼糜制品提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 材料

试验原料为冷冻北太平洋鱿鱼，购于大连市黑嘴子水产品批发市场。

添加剂转谷氨酰胺酶(100 U/g)由大连闻达生物科技有限公司提供，柠檬酸钠、多磷酸盐购于大连津津美味食品添加剂公司，食盐、调味品和肠衣等购于大连市黑石礁新玛特超市。

1.2 方法

1.2.1 凝胶的制备 冷冻鱿鱼经解冻、分割等处理得到脱皮鱿鱼外套膜肌肉，按如下流程制备凝胶：切碎→空擂→盐擂→调味擂→成型→加热→冷却→凝胶制品。

1.2.2 方案设计 凝胶制品是利用低值海洋经济动物资源的最佳途径。鱿鱼与其他鱼类的蛋白质凝胶形成有其共性，有关鱼类蛋白的凝胶形成影响因素的研究很广泛，而关于鱿鱼蛋白凝胶的研究报道不多。本研究中从改善鱿鱼外套膜肌肉蛋白凝胶的目的出发，选择3种质构改良剂——转谷氨酰胺酶、柠檬酸钠和多磷酸盐为主要影响因子。为了建立转谷氨酰胺酶、柠檬酸钠和多磷酸盐与凝胶感官质量、持水性和凝胶强度之间的关系，采用二次旋转组合试验设计方法。该方法可以用较少的信息求得目标函数的最优范围，能分辨三阶以上的交互效果，应用比较广泛[9-11]。依据二次旋转组合试验设计方法得出分析结果，结合响应面分析(RSM)法，每个因素取5个水平，以代码(-1.682，-1，0，1，1.682)表示，同时以鱼糜凝胶的感官质量、持水性和凝胶强度为目标函数，借助Design Expert 7.0软件对数据进行二次回归拟合，得到多元二次回归方程，分析各因素的交互作用对鱼糜凝胶感官质量、凝胶强度和持水性的影响(表1、表2)。

表1 试验设计因数水平和编码表

1.2.3 凝胶强度的测定 采用TMS-PRO质构仪测定凝胶强度。选取圆柱形金属探头压缩样品，探头直径为12.7 mm，样品高为40 mm。探头以100 mm/min的速度下行，当压缩至最大破断强度时返回，作压力形变图。随着形变的增加，探头所感受的力也增加，当形变达到一定程度时，出现了最大破断力，凝胶强度即为破断强度和凹陷深度的乘积(N·mm)。

表2 响应面的设计方案

注：r=1.682。

1.2.4 感官质量评价 待测样品感官评价方法参照GB/T16290—1996中顺序标度检验法[12]，由9位评分人从咀嚼感和指压触感两个方面进行评价，使用7分为标度，4分以上为接受。

1.2.5 凝胶制品持水性的测定 采用重物挤压滤纸吸收法。将切成厚度为3 mm的薄片凝胶夹在两层滤纸中间，用重物挤压3 min后，称量挤压前后质量的变化，并计算持水力[5]：

持水力=挤压后凝胶质量挤压前凝胶质量×100%。

2 结果与讨论

凝胶强度、咀嚼感、指压触感及持水性的分析测试结果见表3。

2.1 质地改良剂对鱿鱼外套膜肌肉蛋白凝胶强度的影响

借助Design Expert 7.0软件，依据回归方程绘制响应面立体分析图，考察所拟合的响应面曲面的形状，结果如图1-A～C所示。

表3 凝胶强度、咀嚼感、指压触感及持水性的分析测试结果

转谷氨酰胺酶对鱿鱼肌肉蛋白凝胶强度的增强作用比较明显(图1-A、B)；多磷酸盐(图1-B、C)的影响作用表现的比较复杂；柠檬酸钠对凝胶强度的增强效果不是很明显，只有略微的增强作用(图1-C)。其原因与原料的鲜度有关，原料在经过较长期的冷冻贮藏之后，其固有的蛋白凝胶特性因蛋白冷冻变性以及早期内源性金属蛋白酶的降解作用而降低，因此，有机酸盐对内源性金属蛋白酶活性的抑制作用也不明显。将凝胶强度(Y1)与转谷氨酰胺酶、柠檬酸钠和多磷酸盐进行拟合，所得拟合方程为

Y1=5.39+0.16X1+0.064X2+0.039X3+

1.250×10-3X1X2-0.25X1X3-0.14X2X3-

0.13X21+0.13X22+8.858×10-3X23。

(1)

拟合方程(1)的相关决定系数R=0.9471>R0.01，表明凝胶强度Y1与转谷氨酰胺酶、柠檬酸钠和多磷酸盐之间呈显著相关，拟合模型回归检验达到极显著水平(P<0.01)，说明拟合方程的可信度较高。

2.2 质地改良剂对鱿鱼外套膜肌肉蛋白凝胶感官的影响

本研究中选取两项感官质量分析指标，即咀嚼感和指压触感，分析结果如图1-D～I所示。凝胶强度的感官咀嚼分析结果与用质构仪分析的结果相似。转谷氨酰胺酶同样表现出明显的质构增强作用(图1-D、E、G、H)；多磷酸盐的影响作用比较复杂,总体上影响程度不明显(图1-E、H、I)，但有的则表现出较为复杂的交互影响(图1-F)；同样地，柠檬酸钠对凝胶的影响最为复杂(图1-D、F、G、I)，总体上是增强作用明显。Yoshioka等[13]研究发现，鱿鱼外套膜组织含有较强的内源性金属蛋白酶，可导致肌原纤维蛋白自溶降解,而添加的有机盐能够抑制这些自溶酶类的活性，使得鱿鱼外套膜蛋白的凝胶能力得到改善。

根据质地改良剂对鱿鱼外套膜肌肉蛋白凝胶感官指标的数学模型分析结果，咀嚼感(Y2)与转谷氨酰胺酶、多磷酸盐和柠檬酸钠之间的回归方程为

Y2=5.74+0.23X1+0.049X2+0.020X3+

0.081X1X2-0.084X1X3-0.056X2X3-

0.17X21+0.15X22-0.036X23。

(2)

指压触感(Y3)与转谷氨酰胺酶、多磷酸盐和柠檬酸钠之间的回归方程为

Y3=5.39+0.16X1+4.394×10-3X2+0.10X3-

0.029X1X2-0.26X1X3-0.044X2X3-

0.14X21+0.15X22-0.035X23。

(3)

拟合方程(2)和(3)的相关决定系数R分别为0.8946和0.8980，拟合方程的显著性都很高，说明3种质地改良剂与凝胶感官有显著的相关关系，拟合模型回归检验达到显著水平(0.01

2.3 质地改良剂对鱿鱼外套膜蛋白凝胶持水性的影响

持水性是评价凝胶类食品非常重要的指标。一般来说，持水性与凝胶的质地特性及感官特性均具有十分密切的关联。从图1可见:转谷氨酰胺酶的添加对鱿鱼外套膜肌肉蛋白凝胶的持水性具有明显的改善作用(图1-J、K),柠檬酸钠对凝胶持水性的影响比较明显(图1-J、L)。其原因是，添加有机盐后抑制了影响鱿鱼蛋白质稳定性的自溶酶类的活性，使得鱿鱼外套膜蛋白的凝胶能力得到改善。作为传统的品质改良剂，多磷酸盐在保持鱿鱼蛋白质的持水性方面起到了明显的增强作用(图1-K、L)。

图1 质地改良剂对北太平洋鱿鱼肌肉蛋白凝胶特性的影响Fig.1 The effect of textural value adding on surimi-based gel product of squid Ommastrephes bartrami

质地改良剂(Y4)对鱿鱼外套膜肌肉蛋白凝胶持水性的关系模型为

Y4=80.38+9.40X1+34.19X2+55.72X3-

26.37X1X2+51.63X1X3-78.12X2X3-

40.49X21-7.61X22-70.90X23。

(4)

拟合方程(4)的相关决定系数R=0.9106，该方程的显著性很高，说明在凝胶制品制备过程中，持水性与转谷氨酰胺酶、多磷酸盐和柠檬酸钠之间有着显著的相关关系。拟合模型回归检验达到显著水平(0.01

3 结论

3种质地改良剂对鱿鱼外套膜肌肉蛋白凝胶均有一定的积极影响，其中添加转谷氨酰胺酶对质构特性、感官评价和持水性等方面均有显著的增强效果；传统的食品品质改良剂多磷酸盐也有一定的增强效果；作为鱿鱼内源性金属蛋白酶抑制剂，即柠檬酸钠的添加没有取得预期的明显效果，应该是与原料的鲜度有直接关系。总之，鱿鱼外套膜蛋白凝胶强度、感官指标特性(咀嚼感、指压触感)和持水性与转谷氨酰胺酶、柠檬酸钠、多磷酸盐均存在显著的相关关系。其它不确定的影响因素还有哪些，有待进一步研究。

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