复合抗冻剂对蓝圆鯵冷冻鱼糜抗冻效果的影响

梁 鹏 ,钟 机 ,张 浩 ,程文健 ,陈丽娇

(福建农林大学食品科学学院 ,福建福州350002)

复合抗冻剂对蓝圆鯵冷冻鱼糜抗冻效果的影响

梁 鹏 ,钟 机 ,张 浩 ,程文健 ,陈丽娇

(福建农林大学食品科学学院 ,福建福州350002)

以蓝圆鯵冷冻鱼糜为材料 ,研究复合磷酸钠、山梨糖醇和聚葡萄糖对盐溶性蛋白溶解量和肌原纤维蛋白Ca2＋-ATPase活性的影响 ,并通过正交试验优化了抗冻剂的配方.结果表明:山梨糖醇添加量为4%、聚葡萄糖添加量为4%、复合磷酸钠添加量为0.3%时 ,抗冻效果最好.在此条件下 ,蓝圆鲹鱼糜冻藏6周后 ,测得盐溶性蛋白溶解量为31.67 mgűg－1,Ca2＋-ATPase活性为0.0901 μmolűmg－1űmin－1,较未经处理的鱼糜分别高31.19%和42.30%.

蓝圆鯵；冷冻鱼糜；冻藏；复合抗冻剂

鱼糜是指将鱼体经过采肉、漂洗和脱水之后再精滤制成的湿的肌肉蛋白质浓缩物.鱼肉蛋白质一般由水溶性的肌浆蛋白、盐溶性的肌原纤维蛋白和不溶性的基质蛋白组成 ,其中对鱼糜凝胶形成起关键作用的是肌原纤维蛋白.为了方便贮藏与运输 ,通常将新鲜鱼糜在低温条件下冻藏 ,然而随着冻藏时间的延长 ,会引起肌原纤维蛋白质中的肌动蛋白和肌球蛋白结构发生改变 ,导致鱼糜失去它原有的弹性和保水力 ,凝胶形成能力也随之下降 ,即发生蛋白质的冷冻变性.

目前 ,抑制鱼肉蛋白质冷冻变性最有效的方法是添加抗冻剂 ,其中常用的抗冻剂是4%蔗糖和4%山梨糖醇 ,同时混合一定量的多聚磷酸盐.由于蔗糖甜度高、热量大 ,对鱼糜及其制品品质会造成不良影响 ,急需一种可替代的糖类.研究表明 ,一些低聚糖类 ,如聚葡萄糖等表现出较好的抗冻效果[1－6].如Sych et al[2]在大西洋鳕鱼鱼糜中添加聚葡萄糖 ,发现其对盐溶性蛋白、蛋白质热变性温度变化等的保护效果与商业抗冻剂基本等同；Park et al[5]分别研究了添加聚葡萄糖和添加蔗糖/山梨糖醇复合体系对狭鳕鱼糜的抗冻效果 ,发现添加聚葡萄糖时盐溶性蛋白溶解量下降程度为20% ,而添加后者时下降程度为18% ,说明聚葡萄糖相比蔗糖/山梨糖醇复合体系具有更好的抗冻效果.此外 ,聚葡萄糖还具有热量小和甜度低等特点.

蓝圆鯵(Decapterus maruadsi)是一种资源丰富的低值海水鱼 ,但目前对蓝圆鯵资源的开发和利用率较低.若能采用蓝圆鯵开发鱼糜制品 ,对蓝圆鯵资源的综合利用将具有重要的经济效益.然而在鱼糜加工的过程中 ,抗冻剂的选择对鱼糜制品的营养价值和品质都具有重要的影响.因此 ,在开发蓝圆鯵鱼糜制品前 ,有必要对抗冻剂进行筛选 ,考察抗冻剂在蓝圆鯵鱼糜保藏过程中对相关指标的影响 ,以填补国内外对蓝圆鯵鱼糜加工过程中抗冻剂研究的空白.因此 ,本试验以预制的蓝圆鲹鱼糜为原料 ,选择几种新型抗冻剂 ,包括聚葡萄糖、山梨糖醇和复合磷酸钠 ,以盐溶性蛋白溶解量和肌原纤维蛋白Ca2＋-ATPase活性等为考察指标 ,评价所选用的抗冻剂对蓝圆鲹鱼糜冻藏期间的抗冻效果 ,同时获得复合抗冻剂的最优配比.

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料与试剂 冰鲜蓝圆鯵购于福州永辉超市；食盐由福建中盐集团生产；牛血清蛋白、三羟甲基氨基甲烷和三磷酸腺苷二钠均为生化试剂；复合磷酸钠(三聚磷酸钠∶焦磷酸钠∶六偏磷酸钠＝5∶2∶3)、聚葡萄糖和山梨糖醇均为食品级；其他试剂均为分析纯.

1.1.2 仪器 主要仪器有Anke GL-20G-Ⅱ离心机(上海安亭科学仪器厂)、T6紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)、DK-S24电热恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司)和Multiquick3博朗食物调理机(德国博朗公司)等.

1.2 冷冻鱼糜的制备

[7]的方法 ,略作修改.蓝圆鯵经人工采肉、漂洗和脱水之后 ,再用调理机低速处理2 min ,按照试验设计分别加入复合磷酸钠、聚葡萄糖和山梨糖醇等抗冻剂 ,混合均匀 ,于－18℃冻藏6周备用.

1.3 盐溶性蛋白溶解量的测定

盐溶性蛋白溶解量参考文献[8]的方法测定 ,略作修改.称取1.0 g鱼肉样品两份 ,分别加入30 mL高、低离子磷酸盐缓冲液 ,均质后将悬浊液于4℃分别抽提3和1 h ,在8000 rűmin－1离心10 min.取上清液 ,加入10 mL 15%三氯乙酸使蛋白质发生沉淀 ,静置2 h ,于8000 rűmin－1离心5 min.去上清液取沉淀 ,加入5 mL 1 molűL－1NaOH溶解沉淀 ,再分别以高、低离子磷酸盐缓冲液定容至25 mL ,最后用双缩脲法测定蛋白质含量.高盐溶液中的蛋白质含量减去低盐溶液中的蛋白质含量即为盐溶性蛋白溶解量.

1.4 Ca2＋-ATPase活性的测定

肌原纤维蛋白溶液参考文献[9]的方法制备 ,其Ca2＋-ATPase活性的测定方法如下:在试管中加入0.5 mL 0.5 molűL－1Tris-maleate、0.5 mL 0.1 molűL－1CaCl2、2.2 mL 2.0 molűL－1KCl、0.5 mL 20 mmolűL－1ATP(pH 7.0)和1.0 mL肌原纤维蛋白溶液.反应混合液恒温(25℃)水浴 ,加酶液后反应开始 ,反应5 min后加入5 mL 15%高氯酸终止反应.空白组为反应开始之前加入5 mL 15%高氯酸.采用钒钼黄比色法[10]测定反应中释放的无机磷含量 ,同时设一空白对照.Ca2＋-ATPase活性以每毫克蛋白质在每分钟内生成的微摩尔Pi来表示[11].

1.5 蓝圆鯵鱼糜复合抗冻剂的选择

1.5.1 山梨糖醇添加量的影响 在复合磷酸钠和聚葡萄糖的添加量分别为蓝圆鯵鱼糜质量的0.4%和4%的条件下 ,山梨糖醇添加量依次设置为0%、1%、2%、3%、4%和5% ,考察山梨糖醇添加量对蓝圆鯵鱼糜抗冻效果的影响.

1.5.2 聚葡萄糖添加量的影响 在山梨糖醇和复合磷酸钠的添加量分别为蓝圆鯵鱼糜质量的4%和0.4%的条件下 ,聚葡萄糖添加量依次设置为0%、1%、2%、3%、4%和5% ,考察聚葡萄糖添加量对蓝圆鯵鱼糜抗冻效果的影响.

1.5.3 复合磷酸钠添加量的影响 在山梨糖醇和聚葡萄糖的添加量均为蓝圆鯵鱼糜质量的4%的条件下 ,复合磷酸钠添加量依次设置为0.0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5% ,考察复合磷酸钠添加量对蓝圆鯵鱼糜抗冻效果的影响.

1.6 数据分析

试验数据采用Excel和DPS软件进行处理及分析 ,显著性分析采用多重比较法(SNK).

2 结果与分析

2.1 山梨糖醇添加量的确定

山梨糖醇为鱼糜抗冻剂的主要糖类物质之一.研究表明 ,因山梨糖醇分子中的羟基能与蛋白质分子的某些基团结合 ,使蛋白质分子处于饱和状态避免了蛋白分子相互聚集 ,从而使蛋白质变性程度降低 ,起到抗冻效果[12].因此 ,本试验研究山梨糖醇的添加量对蓝圆鯵鱼糜盐溶性蛋白和Ca2＋-ATPase活性的影响 ,结果(图1)表明:随着山梨糖醇添加量的增加 ,盐溶性蛋白溶解量逐渐增大；当山梨糖醇添加量达到4%时 ,盐溶性蛋白溶解量为31.11 mgűg－1,较未添加山梨糖醇的盐溶性蛋白溶解量高28.87%；继续添加山梨糖醇 ,盐溶性蛋白溶解量变化趋于平稳 ,差异不显著(P>0.05) ,即对蓝圆鯵鱼肉蛋白的抗冻效果不大.此结果与谢超等[13]的研究结果一致 ,即盐溶性蛋白溶解量随着山梨糖醇添加量(0%－10%)的增加而增大 ,且添加量达到6%之后趋于平稳.

图1 山梨糖醇添加量对蓝圆鯵鱼糜抗冻效果的影响Fig.1 Effect of sorbitol on the frozen characteristics of D.maruadsi surimi

从图1还可看出:Ca2＋-ATPase活性随着山梨糖醇添加量的增加而逐渐增大；当山梨糖醇添加量达到4%时 ,Ca2＋-ATPase活性为0.0873 μmolűmg－1űmin－1,较未添加山梨糖醇的Ca2＋-ATPase活性高37.91%；继续添加山梨糖醇 ,Ca2＋-ATPase活性变化趋于平稳 ,即对蓝圆鯵鱼肉蛋白的抗冻效果不大.此结果与关志强等[14]的研究结果类似 ,即4%山梨糖醇能显著抑制Ca2＋-ATPase活性下降 ,而继续增加山梨糖醇的添加量 ,对Ca2＋-ATPase活性的影响不显著.

2.2 聚葡萄糖添加量的确定

聚葡萄糖作为一种新型抗冻剂 ,逐渐成为近年来的研究热点.研究表明 ,聚葡萄糖作为抗冻剂 ,可抑制蛋白质空间构象发生变化 ,从而减缓冷冻引起的盐溶性蛋白含量、Ca2＋-ATPase活性和巯基含量的降低 ,同时在抑制巯基含量下降、二硫键含量上升及肌原纤维蛋白溶出量下降等方面的效果显著[15－16].本试验研究聚葡萄糖的添加量对蓝圆鯵鱼糜盐溶性蛋白和Ca2＋-ATPase活性的影响 ,结果(图2)表明:随着聚葡萄糖添加量的增加 ,盐溶性蛋白溶解量逐渐增大；当聚葡萄糖添加量达到4%时 ,盐溶性蛋白溶解量为31.31 mgűg－1,较未添加聚葡萄糖的盐溶性蛋白溶解量高29.70%；继续添加聚葡萄糖 ,盐溶性蛋白溶解量趋于平稳 ,差异不显著(P>0.05) ,即对蓝圆鯵鱼肉蛋白的抗冻效果不大.

从图2还可看出:随着聚葡萄糖添加量的增加 ,Ca2＋-ATPase活性逐渐增大；当聚葡萄糖添加量达到4%时 ,Ca2＋-ATPase活性为0.0883 μmolűmg－1űmin－1,较未添加聚葡萄糖的Ca2＋-ATPase活性高39.49%；继续添加聚葡萄糖 ,Ca2＋-ATPase活性变化趋于平稳 ,即对蓝圆鯵鱼肉蛋白的抗冻效果不大.刘安军等[15]也认为 ,添加4%聚葡萄糖对冷冻鱼糜有较好的抗冻效果.因此 ,适当添加聚葡萄糖可大幅改善蓝圆鯵鱼糜的抗冻效果 ,但其抗冻效果比山梨糖醇差.

2.3 复合磷酸钠添加量的确定

在鱼糜加工的过程中 ,通常会添加复合磷酸钠用于改善鱼糜的冻藏品质 ,主要是因为复合磷酸钠可以提高鱼糜的pH ,增加离子强度 ,还可以促进冷冻鱼糜的盐溶性和肌原纤维蛋白质的解胶等特性[7].为了研究复合磷酸钠对蓝圆鯵鱼糜的抗冻效果 ,本试验研究复合磷酸钠的添加量对蓝圆鯵鱼糜盐溶性蛋白和Ca2＋-ATPase活性的影响 ,结果(图3)表明:随着复合磷酸钠添加量的增加 ,盐溶性蛋白溶解量逐渐增大；当复合磷酸钠添加量达到0.4%时 ,盐溶性蛋白溶解量为31.18 mgűg－1,较未添加复合磷酸钠的盐溶性蛋白溶解量高29.16%；继续添加复合磷酸钠 ,盐溶性蛋白溶解量变化不大 ,差异不显著(P>0.05) ,即对蓝圆鯵鱼肉蛋白的抗冻效果不大.谢超等[13]研究也表明 ,复合磷酸盐的添加量达到0.3%之后 ,冷冻鱼糜的盐溶性蛋白溶解量趋于稳定.

图2 聚葡萄糖添加量对蓝圆鯵鱼糜抗冻效果的影响Fig.2 Effect of polydextrose on the frozen characteristics of D.maruadsi surimi

图3 复合磷酸钠添加量对蓝圆鯵鱼糜抗冻效果的影响Fig.3 Effect of composite sodium phosphate on the frozen characteristics of D.maruadsi surimi

从图3还可看出:随着复合磷酸钠添加量的增加 ,Ca2＋-ATPase活性逐渐增大；当复合磷酸钠添加量达到0.4%时 ,Ca2＋-ATPase活性为0.0863 μmolűmg－1űmin－1,较未添加复合磷酸钠的Ca2＋-ATPase活性高36.33%；继续添加复合磷酸钠 ,Ca2＋-ATPase活性变化不大 ,差异不显著(P>0.05) ,即对蓝圆鯵鱼肉蛋白的抗冻效果影响不大.

2.4 蓝圆鯵鱼糜复合抗冻剂最优配比的选择

为获得复合抗冻剂的最优配比 ,本试验在考察单因素试验的基础上 ,以山梨糖醇、聚葡萄糖和复合磷酸钠的添加量作为试验因素 ,以盐溶性蛋白溶解量和Ca2＋-ATPase活性作为考察指标 ,采用正交试验设计优化抗冻剂的添加量 ,确定复合抗冻剂的最优配比.正交试验设计编码表如表1所示.

表1 因素水平编码表Table 1 Coded values for factors′levels of the othogonal test

2.5 蓝圆鯵鱼糜复合抗冻剂最优配比的确定

采用正交试验 ,以盐溶性蛋白溶解量和Ca2＋-ATPase活性为考察指标 ,对聚葡萄糖、山梨糖醇和复合磷酸钠进行复配优化.试验结果及方差分析结果如表2、3和4所示.

根据表2正交试验的结果 ,分析各因素对盐溶性蛋白溶解量的影响 ,比较各指标下的k、k和k ,确定各因素的最优水平组合为A3B3C2；比较R′的大小 ,可以得到各因素对盐溶性蛋白溶解量影响的主次顺序为:A>B>C.分析各因素对Ca2＋-ATPase活性的影响 ,比较各指标下的k1、k2和k3,确定各因素的最优水平组合为A3B3C2；比较R′的大小 ,可以得到各因素对Ca2＋-ATPase活性影响的主次顺序为:A>B>C.

表2 复合抗冻剂的正交试验结果Table 2 Orthogonal test of the composite antifreeze

表3 复合抗冻剂对盐溶性蛋白溶解量影响的正交试验结果方差分析1)Table 3 Variance analysis for orthogonal design to test the effect of complex antifreee on the solubility of salt-soluble proteins

表4 复合抗冻剂对Ca2＋-ATPase活性影响的正交试验结果方差分析1)Table 4 Variance analysis of the orthogonal results of the content of Ca2＋-ATPase activity of myofibrillar protein after the treatment of composite antifreeze

由表3可知:复合抗冻剂中各抗冻剂对盐溶性蛋白溶解量影响的主次顺序为:A>B>C ,即山梨糖醇>聚葡萄糖>复合磷酸钠；由F可知 ,山梨糖醇对盐溶性蛋白溶解量的影响极显著 ,聚葡萄糖对盐溶性蛋白溶解量的影响显著 ,复合磷酸钠对盐溶性蛋白溶解量的影响不显著.结合考虑实际生产成本 ,确定复合抗冻剂的配方为:A3B3C1,即山梨糖醇添加量为4% ,聚葡萄糖添加量为4% ,复合磷酸钠添加量为0.3%.为验证该最优组合的可靠性 ,在最优组合条件下进行3次试验 ,取其平均值 ,测得盐溶性蛋白溶解量为31.67 mgűg－1,大于组合A3B3C2的31.31 mgűg－1,由此确定A3B3C1为最优组合.

由表4可知:复合抗冻剂中各抗冻剂对Ca2＋-ATPase活性影响的主次顺序为:A>B>C ,即山梨糖醇>聚葡萄糖>复合磷酸钠；由F可知 ,山梨糖醇和聚葡萄糖对Ca2＋-ATPase活性的影响显著 ,复合磷酸钠对Ca2＋-ATPase活性的影响不显著.结合考虑实际生产成本 ,确定复合抗冻剂的配方为:A3B3C1,即山梨糖醇添加量为4% ,聚葡萄糖添加量为4% ,复合磷酸钠添加量为0.3%.为验证该最优组合的可靠性 ,在最优组合条件下进行3次试验 ,取其平均值 ,测得Ca2＋-ATPase活性为0.0901 μmolűmg－1űmin－1,大于组合A3B3C2的0.0883 μmolűmg－1űmin－1,由此确定A3B3C1为最优组合.

3 结论

本试验结果表明 ,当山梨糖醇添加量为4%、聚葡萄糖添加量为4%、复合磷酸钠添加量为0.3%时对蓝圆鯵鱼糜的抗冻效果最好 ,该条件下蓝圆鲹鱼糜冻藏6周后盐溶性蛋白溶解量和Ca2＋-ATPase活性最高 ,分别为31.67 mgűg－1和0.0901 μmolűmg－1űmin－1,较未经处理的鱼糜分别高31.19%和42.30% ,即复合抗冻剂对蓝圆鲹鱼糜具有明显的抗冻效果.该研究结果为提高蓝圆鯵鱼糜冻藏品质提供了参考依据 ,同时也有利于今后进一步开发低值蓝圆鯵资源.

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(责任编辑:施晓棠)

Effect of composite antifreeze on Decapterus maruadsi surimi during frozen storage

LIANG Peng ,ZHONG Ji ,ZHANG Hao ,CHENG Wen-jian ,CHEN Li-jiao
(College of Food Science ,Fujian Agriculture and Forestry University ,Fuzhou ,Fujian 350002 ,China)

Novel antifreeze agents ,including polydextrose ,sodium phosphate and sorbitol were investigated to develop an effective formula for frozen Decapterus maruadsi surimi.Parameters of the treated surimi ,including solubility of salt-soluble proteins and Ca2＋-ATPase activity of myofibrillar protein were analyzed to optimize the formula by orthogonal test.Results showed that antifreeze in the formula of 4%sorbitol ,4%polydextrose and 0.3%compound sodium phosphate had the optimum antifreezing efficacy with the highest solubility of salt-soluble proteins and Ca2＋-ATPase activity.Under this condition ,Decapterus maruadsi surimi which was frozen for six weeks had a solubility of salt-soluble proteins at 31.67 mgűg－1and Ca2＋-ATPase activity of the myofibrillar protein at 0.0901 μmolűmg－1űmin－1,which were 31.19%and 42.30%higher than that of the control group.

Decapterus maruadsi；frozen surimi；frozen storage；compound antifreeze

TS254.4

A

1671-5470(2015)06-0618-06

10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2015.06.010

2014－12－04

2015－06－17

海洋动物蛋白质加工关键技术及装备的研发和产业化示范项目(2011NZ01010064).

梁鹏(1985－) ,男 ,讲师 ,博士.研究方向:水产品深加工.Email:Liangpeng1372＠sina.com.通讯作者陈丽娇(1962－) ,女 ,研究员.研究方向:水产品加工.Email:chenlijiao＠126.com.