食用胶对虾蛄中磷酸化肌原纤维蛋白凝胶特性的影响

王诗萌，张坤生*，任云霞

（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津 300134）

食用胶对虾蛄中磷酸化肌原纤维蛋白凝胶特性的影响

王诗萌，张坤生*，任云霞

（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津 300134）

将魔芋胶、卡拉胶、黄原胶分别添加到虾蛄磷酸化肌原纤维蛋白中，在不同食用胶、三聚磷酸钠添加量及不同温度下形成凝胶，研究食用胶对磷酸化蛋白凝胶特性的影响。结果表明：随着三聚磷酸钠添加量的增加，3 种食用胶形成的蛋白凝胶强度和保水性均提高；随着食用胶添加量的增加，卡拉胶与黄原胶形成的蛋白凝胶强度和保水性提高，魔芋胶添加量为0.1%时，其蛋白凝胶强度最高；随着温度的升高，魔芋胶与卡拉胶均对蛋白凝胶强度和保水性有显著性影响（P＜0.05），但黄原胶对凝胶强度和保水性无显著影响（P＞0.05）。

肌原纤维蛋白；食用胶；凝胶强度；保水性

近年来，虾蛄（Oratosquilla oratoria）作为一种营养价值极高的水产品，逐渐走上人们的餐桌，它的蛋白质及维生素含量较高，但季节性强并且不易保存保鲜，将其制成肉糜、火腿等成品能较好地利用虾蛄中的营养成分［1］。肌原纤维蛋白（myofibril protein，MP）是一种盐溶性蛋白，它的凝胶特性决定了肉制品的保水性、口感、出品率等。影响MP凝胶强度的因素有很多，如pH值、温度、蛋白质浓度、离子强度、各种添加剂等［2-6］，三聚磷酸钠（sodium tripolyphosphate，STP）是一种常见的食品添加剂，越来越多的研究发现将蛋白进行磷酸化处理引入磷酸根，可以有效地改善凝胶强度及保水性［7］，Eilert等［8］研究了磷酸盐和改性牛肉结缔组织在生产低脂、高持水性的法兰克福香肠中的作用。Robe等［9］研究发现磷酸盐能够提高产品的保水性和乳化稳定性、降低产品的蒸煮损失。

食品增稠剂通常是指亲水性强，并在一定条件下充分水化形成黏稠滑腻或胶冻液的大分子物质，又称食品胶或糊精［10］，是一种常见的食品添加剂，在肉制品中可以提高肉制品的口感，增加肉制品的结着性和持水性。已有研究表明在肉糜制品中添加黄原胶可明显提高其嫩度、色泽和风味，并能提高肉制品的持水性［11-13］；施冰心等［14］发现添加食品增稠剂可提高牛肉持水性；Lin等［15］研究发现，将0.5%的结冷胶与1%的魔芋胶应用于低脂法兰克福香肠中，可达到与高脂法兰克福香肠基本一致的感官接受性，同时达到降低产品脂含量的目的。

目前用于食品工业的增稠剂来源大致可分为四类［16］：动物与微生物原料来源、植物原料来源、海藻类来源和以天然物为原料半合成的增稠剂。本实验研究了不同来源的3 种食品增稠剂对虾蛄中磷酸化肌原纤维蛋白凝胶特性的影响，旨在为虾蛄制品的进一步开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

虾蛄，购自天津市北辰区老板娘水产城。

乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA） 天津市佳兴化工玻璃仪器工贸有限公司；NaH2PO4、Na2HPO4天津市北方天医化学试剂厂；NaCl 天津市风船化学试剂科技有限公司；STP 天津市光复精细化工研究所；MgCl2天津市天大化工实验厂；以上试剂均为分析纯；魔芋胶 郑州世纪美添食化贸易有限公司；黄原胶 新疆绿旗企业（集团）生物科技有限公司；ι-型卡拉胶 哈尔滨亿人食品技术研究所；以上试剂均为食品级。

1.2 仪器与设备

STEPHAN UMC5斩拌机 德国Stephan公司；Avanti J-E高效离心机 美国Beckman公司；IKA T10高速组织匀浆机 德国IKA公司；HH-42恒温水浴锅常州国华电器有限公司；FA2004A电子天平 上海精天仪器有限公司；SMSTA TA-XT Plus质构仪 英国Stable Micro System公司；UV-7504紫外-可见分光光度计 上海欣茂仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 肌原纤维蛋白提取

参照Paek等［17］的方法并改进，虾蛄去头去尾去壳取肉，加入4 倍体积的蛋白提取液（0.1 mol/L NaCl、 0.002 mol/L MgCl2、0.001 mol/L EDTA、0.1 mol/L NaH2PO4/Na2HPO4（pH 7.0）），高速匀浆25 s，高速冷冻离心机离心（5 000 r/min，15 min，4 ℃），弃上清液留沉淀，再加入蛋白提取液重复上述操作两次得粗蛋白，将所得粗蛋白与4 倍体积的0.1 mol/L NaCl溶液混合，高速匀浆25 s，冷冻离心（5 000 r/min，15 min，4 ℃）3 次，最后一次离心前将混合液的pH值调至6.25，弃上清，沉淀为虾蛄肌原纤维蛋白。用0.1 mol/L的NaCl溶液将蛋白稀释至60 mg/mL。

1.3.2 不同STP添加量处理

将STP添加到肌原纤维蛋白中，添加量分别为蛋白含量的0%、3%、6%、9%、12%，搅拌均匀后在30 ℃水浴中加热2 h，冷却至室温，分别向STP含量不同的蛋白中加入魔芋胶，加入量为蛋白含量的5%，充分搅拌至魔芋胶分散均匀，每份取20 mL置于40 mL的小烧杯中，在20 ℃水浴锅中以1 ℃/min的速率梯度升温加热至70 ℃，迅速从水浴锅中将试样取出，快速冷却至4 ℃并在4 ℃冰箱中存放8～12 h，进行相关指标测试，重复上述操作3 次。

将魔芋胶分别换做卡拉胶、黄原胶，重复上述操作。

1.3.3 不同食用胶添加量处理

将STP添加到肌原纤维蛋白中，添加量为蛋白含量的3%，搅拌均匀后在30 ℃水浴中加热2 h，冷却至室温，分别向磷酸化蛋白中加入魔芋胶，加入量分别为MP含量的0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，充分搅拌至魔芋胶分散均匀，每份取20 mL置于40 mL的小烧杯中，在20 ℃水浴锅中以1 ℃/min的速率梯度升温至70 ℃，迅速从水浴锅中将试样取出，快速冷却至4 ℃并在4 ℃冰箱中存放8～12 h，进行相关指标测试，重复上述操作3 次。

将魔芋胶分别换做卡拉胶、黄原胶，重复上述操作。

1.3.4 不同温度处理

将STP添加到肌原纤维蛋白中，添加量为蛋白含量的3%，搅拌均匀后在30 ℃水浴中加热2 h，冷却至室温，分别向磷酸化的蛋白中加入魔芋胶，加入量为蛋白含量的0.2%，充分搅拌至魔芋胶分散均匀，每份取20 mL置于40 mL的小烧杯中，在20 ℃水浴锅中以1 ℃/min的速率梯度升温分别至50、60、70、80、90 ℃，迅速从水浴锅中将试样取出，快速冷却至4 ℃并在4 ℃冰箱中存放8～12 h，进行相关指标测试，重复上述操作3 次。

将魔芋胶分别换做卡拉胶、黄原胶，重复上述操作。

1.4 检测方法

1.4.1 蛋白质的含量测定

参照才卫川等［18］的方法，利用考马斯亮蓝法测定肌原纤维蛋白含量。

1.4.1.1 标准曲线的制作

配制系列质量浓度标准蛋白溶液，均匀混合后放置10 min，用紫外分光光度计在595 nm波长处分别测定不同质量浓度标准蛋白溶液的吸光度。以蛋白质质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到回归方程为：y=0.087x-0.027（R2=0.998）。

1.4.1.2 样品蛋白含量的测定

取3 支试管，均加入9 mL蒸馏水并分别标号为1、2、3，吸取蛋白原液1 mL于1号试管，从1号试管中取溶液1 mL于2号试管中，从2号试管中取1 mL于3号试管。取1支比色管，加入5 mL考马斯亮蓝溶液与1 mL蒸馏水混合作为空白，另取3 支比色管，分别加入5 mL考马斯亮蓝溶液与分别从1、2、3号试管中取出1 mL蛋白溶液混合，每份样品做3 组平行。摇匀放置20 min后，在595 nm波长处测定吸光度。利用绘制出的标准曲线回归方程计算出样品蛋白含量。

1.4.2 凝胶强度的测定

将凝胶样品取出，在室温下放置20 min，用TA-XT Plus型质构分析仪测试凝胶的强度。探头型号：P/0.5；测前速率：1.0 mm/s；测试速率：0.5 mm/s；测后速率：1.0 mm/s；测试距离：7.0 mm；触发类型：自动；触发力：5.0 g，每个样品做3 组平行。

1.4.3 凝胶保水性测定

根据Foegeding［19］的方法，取20 g凝胶在10 000 r/min、4 ℃离心3 min后按照如下公式计算凝胶的保水性，每个样品做3 组平行。

式中：m为离心管质量/g；m1为离心后离心管与离心去掉水后凝胶质量和/g；m2为离心前离心管与凝胶质量和/g。

1.5 数据处理方法

采用SPSS 19.0、Excel 2007、Origin Pro 8.5软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同STP添加量对蛋白凝胶强度的影响

由图1可知，添加STP均可以不同程度地提高蛋白凝胶强度。添加魔芋胶的蛋白凝胶强度在STP添加量超过3%后上升较缓慢，对照组的凝胶强度为17.512 g，添加3% STP的蛋白凝胶强度为43.712 g，凝胶强度增大了26.200 g，添加12% STP的蛋白凝胶强度为55.843 g，相比3% STP添加量，凝胶强度只增加了12.131 g。添加卡拉胶的蛋白随STP添加量的增加其凝胶强度开始的增幅比较小，随后增幅变大，当STP添加量超过6%时，凝胶强度增加趋势比较平缓。STP添加量从0%增加到6%，蛋白凝胶强度增加了28.162 g，而STP添加量从6%增加到12%，蛋白凝胶强度仅增加了8.175 g。添加黄原胶的蛋白凝胶强度随STP添加量增加而增大，且增幅较趋于直线趋势，只有STP添加量在9%～12%之间，趋势比较平缓。

2.2 不同食用胶添加量对蛋白凝胶强度的影响

由图2可知，添加食用胶可以提高蛋白凝胶强度。魔芋胶添加量为蛋白含量的0.1%时，其凝胶强度最大，达到43.712 g，这与杨振等［20］的研究结果一致，而后随着魔芋胶添加量的继续增加，蛋白凝胶强度呈减小趋势，当添加量为0.4%时的凝胶强度为29.834 g，比不添加魔芋胶的蛋白凝胶强度高7.322 g；随着卡拉胶添加量的增多，蛋白凝胶强度增大，几乎呈线性关系，可能是卡拉胶能有效地将蛋白结合在卡拉胶形成的胶体体系中，使得凝胶特性呈良好趋势；而随着黄原胶添加量的增加，蛋白凝胶强度先增大后减小而后又有所增加，这可能是由于黄原胶可以螯合Ca2+，可能促使肌细胞中的Ca2+转入肌浆中，由此激活肌浆中的钙激活酶，促进肌肉蛋白质的水解［21］。当黄原胶添加量为0.2%时，蛋白凝胶强度最大为60.913 g，随后稍微降低至54.781 g，当添加量为0.4%时，蛋白凝胶强度与同一水平添加量下的蛋白凝胶强度基本一致。

2.3 不同凝胶温度对蛋白凝胶强度的影响

由图3可知，随着凝胶温度的升高，添加黄原胶的蛋白凝胶强度无显著性变化（P＞0.05），这是因为黄原胶的黏度在-4～93 ℃范围内变化很小，是增稠剂中的特例［22］。而添加魔芋胶和卡拉胶的蛋白凝胶强度均随着凝胶温度的升高而增加，当温度低于70 ℃时，添加卡拉胶的样品组其蛋白凝胶强度并没有显著性的变化（P＞0.05），而当温度高于70 ℃时，卡拉胶显著提高了蛋白凝胶强度（P＜0.05），上升幅度非常明显；对于添加魔芋胶的蛋白，当温度为80 ℃时，蛋白凝胶强度最大为52.917 g，而90 ℃形成的凝胶与80 ℃形成的凝胶其强度并没有多大变化。随着温度的升高，添加卡拉胶更能够提高蛋白的凝胶强度。

2.4 不同STP添加量对蛋白凝胶保水性的影响

由图4可知，STP的添加均可以增加蛋白凝胶的保水性。添加魔芋胶的蛋白其保水性在低STP添加量时的增幅较大，而STP的添加量超过6%时，增幅并不是很明显，未添加魔芋胶蛋白凝胶保水性为43.832%，添加6%的STP蛋白凝胶保水性为83.829%，添加12%的STP蛋白凝胶保水性为99.375%；添加卡拉胶的蛋白其保水性随STP添加量增加的变化趋势同添加魔芋胶的蛋白样品组是一致的，而添加黄原胶的蛋白其凝胶保水性增加幅度较缓和，且趋于直线。但当STP添加量为12%时，3 种处理所得的蛋白凝胶保水性无显著性差异（P＞0.05）。

2.5 不同食用胶添加量对蛋白凝胶保水性的影响

由图5可知，食用胶的添加均可以显著增加蛋白的保水性，并且随着食用胶添加量的增多，保水性呈上升趋势。当魔芋胶添加量超过0.1%时，蛋白凝胶保水性几乎呈线性升高；当卡拉胶添加量为0.3%以上时，蛋白凝胶的保水性高于90%，最高达到99.65%。其原因可能是卡拉胶的分子结构中含有强阴离子性硫酸酯基团，能和游离水形成额外的氢键，增强了吸水性［23］。当黄原胶添加量高于0.2%时，蛋白凝胶的保水性均高于90%，最高达到了99.85%。这可能是由于黄原胶是亲水性胶体，另外，黄原胶与Ca2+、Mg2+等盐类有相容性，使蛋白质的—COO端暴露而带有较多的负电荷，促进肌球蛋白的溶出，使之转变为游离态，有利于肌原纤维蛋白的溶解［24］，提高了蛋白凝胶的保水性。

2.6 不同温度对蛋白凝胶保水性的影响

由图6可知，随着温度的升高，蛋白凝胶的保水性均呈上升趋势。添加魔芋胶的蛋白在低于80 ℃时，蛋白凝胶保水性随温度的升高几乎呈线性趋势，当温度为80 ℃时，蛋白凝胶保水性为94.834%，当温度为90 ℃时，蛋白凝胶保水性为98.375%，升高并不明显，这与杨振等［20］的研究结果一致；当温度由50 ℃升高至70 ℃时，添加卡拉胶并不能显著提高蛋白凝胶的保水性（P＞0.05），而当温度升高至80 ℃时，其保水性急剧升高（P＜0.05），升高了16.25%，可能是卡拉胶要在温度超过70 ℃才能发挥其蛋白反应性、持水性等功能。添加黄原胶的实验组虽随温度的升高蛋白凝胶保水性呈上升趋势，但并不显著（P＞0.05），蛋白凝胶保水性均在90%以上，这与图3中随凝胶温度的升高，凝胶强度的变化趋势基本一致。

3 结 论

三聚磷酸钠的添加能够提高虾蛄中肌原纤维蛋白的凝胶强度和凝胶保水性，STP添加量偏高时，添加卡拉胶能更好地提高蛋白凝胶强度，而添加魔芋胶对凝胶保水性较好。随食用胶添加量的增加，3 种食用胶处理所得的凝胶保水性均增加，且最终均能达到98%以上，添加黄原胶和卡拉胶的蛋白其凝胶强度也随食用胶添加量的增加呈上升趋势，但添加魔芋胶却是先增加后减弱，在添加量为0.1%时，出现了凝胶强度的峰值。随着温度的升高，魔芋胶与卡拉胶的添加能够显著提高凝胶强度和保水性（P＜0.05），而黄原胶的添加对蛋白凝胶强度和保水性无显著性影响（P＞0.05），但添加黄原胶的凝胶保水性比其他两种食用胶的处理组都要高。

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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

王诗萌， 张坤生， 任云霞. 食用胶对虾蛄中磷酸化肌原纤维蛋白凝胶特性的影响［J］. 食品科学， 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”国家科技支撑计划项目（2012BAD37B06-07）

王诗萌（1991—），女，硕士研究生，研究方向为食品加工与贮藏。E-mail：wsm6523@163.com

*通信作者：张坤生（1957—），男，教授，博士，研究方向为食品加工与贮藏。E-mail：zhksheng@tjcu.edu.cn