不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后质构特性变化及其机理

郑 红，苏现波，马 良，张晓洁，孙 艺，马明思，蔡路昀，张宇昊,*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.邯郸学院生命科学与工程学院，河北 邯郸 056005；3.渤海大学食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121013）

鳝鱼（Monopterus albus）营养物质丰富，是典型的高蛋白低脂肪经济鱼类，具有较高的食用价值[1]。据统计，2016年全国鳝鱼总产量达38.6万 t，较2015年增长了5.06%[2]。因其具有味美、滋补、价廉等优点而具有良好的市场前景。目前很多超市都有冷藏调制鳝鱼肉制品流通售卖，很多餐饮店也直接买入鳝鱼肉冷藏待加工。因此，研究鳝鱼贮藏过程中品质变化规律具有重要意义。

鱼肉贮藏过程中易发生劣变，进而会影响其熟化后的食用品质。Cao Leipeng等[3]报道冰藏后的草鱼在80 ℃加热10 min后，蒸煮失水率由15.8%（0 d）下降至11.2%（18 d），其变化机制可能与鱼肉死后蛋白水解有关。Raman等[4]的研究结果表明在-18 ℃冻藏6 个月，90 ℃加热1 min后鱿鱼硬度1和硬度2（分别指两次压缩得到的峰值）分别由56.88 N和55.21 N下降至23.63 N和12.65 N，水分质量分数由70.15%下降至58.88%，其冷冻贮藏过程中蛋白聚集、降解等可能是造成鱼肉相应变化的重要原因。尹涛等[5]的研究结果显示，鲢肌肉5 ℃冷藏1、3、5、7 d，再用蒸汽加热30 min后其挥发性醇类化合物含量较新鲜鲢肌肉分别降低了1.8%、14.1%、43.7%和84.0%，其主要原因可能是生鲜鲢肌肉在冷藏过程中蛋白发生水解，肌肉纤维结构被破坏；因此熟鲢肌肉生成的挥发性成分易挥发释放，造成其含量损失，从而影响食品风味。本课题组已经证明，鳝鱼肉货架期为4 d，在货架期的冷藏过程中，鳝鱼肉pH值呈先下降后上升的趋势，肉色由鲜红变为棕褐色，持水性逐渐下降；这主要是由于冷藏期间鳝鱼肉蛋白间主要内部作用力被破坏，使得蛋白结构趋于松散，蛋白质开始降解，最终造成鳝鱼肉品质持续下降[6]。针对目前超市出现的冷藏鳝鱼调制食品，均标注建议尽快食用，其原因之一在于贮藏时间延长造成鳝鱼肉熟化后质构指标变化规律及其机理的相关研究数据缺失。

本研究以新鲜鳝鱼为原料，研究货架期内不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后，其质构特性变化规律，旨在明确冷藏过程中蛋白变化对不同冷藏时间鳝鱼肉熟化后质构品质的影响机理，为冷藏调制鳝鱼的品质控制及制品研发提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鳝鱼肉采购于北碚区天生菜市场，体长25～35 cm，体质量60～70 g。

过硫酸铵、十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）、三羟甲基氨基甲烷（Tris）、α-巯基乙醇、四甲基乙二胺、考马斯亮蓝R-250 美国Bio Basic公司；质量分数30%丙烯酰胺工作液 北京索莱宝科技有限公司；标准蛋白（分子质量10～200 kDa）美国赛默飞世尔科技公司。其中Tris、考马斯亮蓝R-250、质量分数30%丙烯酰胺为优级纯，其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

JA3003B电子天平 上海精天电子仪器有限公司；QL 901漩涡混合器 海门市其林贝尔仪器制造有限公司；UV-2450紫外分光光度计 日本岛津公司；8002型温控水浴锅 北京永光明医疗仪器厂；DGG-9140A电热恒温鼓风干燥箱 上海齐欣科学仪器有限公司；Power PacTM基础电泳仪 美国Bio-Rad公司；G:BOX EF型凝胶成像系统 英国Syngene公司；5810型台式高速离心机 德国Eppendorf公司；TA-XT2i质构仪 英国Stable Micro Systems公司；DXR激光共焦显微拉曼光谱仪 美国赛默飞世尔科技公司。

1.3 方法

1.3.1 鱼肉处理

鲜活鳝鱼去头、骨和内脏，纯水洗净后，置于（4±1）℃条件下保鲜贮藏。分别在第1、2、3、4、5天取样，取样后，将鱼肉置于沸水中煮制5 min进行熟化，室温下自然冷却，再进行各指标的测定。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 蒸煮失水率的测定

蒸煮失水率参考孙丽等[7]的方法进行测定，稍做修改。将未加热和加热冷却后的鳝鱼肉分别绞碎，测定其水分质量分数，即先在50 ℃烘箱中干燥4 h，然后再转入105 ℃烘箱中干燥至恒质量。蒸煮失水率的计算见下式。

1.3.2.2 质构特性的测定

采用质构仪对鳝鱼肉进行2 次TPA模式测试。测定指标包括硬度、弹性、咀嚼性、胶黏性、内聚性和回复性。将鳝鱼肉切成长30 mm、宽10 mm的鱼片，每个样品随机选取6 份鱼片进行测量，取平均值。测试条件：探头TA7；测前速率2 mm/s；测试速率1 mm/s；测后速率2 mm/s；测试距离1.5 mm；触发力5 g。

1.3.2.3 化学作用力含量的测定

参照Gómez-Guillén等[8]的方法测定化学作用力含量。将鳝鱼肉分别绞碎，取2.0 g鳝鱼肉分别与10 mL A、B、C、D、E 5 种溶液混合。A为0.05 mol/L NaCl，B为0.6 mol/L NaCl，C为0.6 mol/L NaCl+1.5 mol/L尿素，D为0.6 mol/L NaCl+8 mol/L尿素，E为0.6 mol/L NaCl+8 mol/L尿素+0.5 mol/L β-巯基乙醇。混合后均质，于4 ℃静置1 h，然后10 000 r/min离心15 min，用Lowry法[9]测定上清液中蛋白质的含量。离子键含量以溶解于A与B溶液中蛋白质含量之差来表示；氢键含量以溶解于B与C溶液中蛋白质含量之差来表示；疏水性相互作用含量以溶解于C与D溶液中蛋白质含量之差来表示；二硫键含量以溶解于D与E溶液中蛋白质含量之差来表示。

1.3.2.4 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳

SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（polyacrylamide gel electrophoresis，PAGE）参照杨晖等[10]的方法并略作修改。将鳝鱼肉分别绞碎，称取50 mg溶解于5 mL 10 g/L SDS中，振荡均匀，5 000 r/min离心10 min后取上清液，按照体积比4∶1与上样缓冲液（还原和氧化样品溶解液）进行混合，沸水浴5 min，冷却后上样，上样量为15 μL（Marker上样量为10 μL）。其中分离胶质量分数为10%，浓缩胶质量分数为5%。15 mA恒流电泳，待样品跑到分离胶后，电流调至25 mA，电泳时间约30 min。电泳结束后用考马斯亮蓝R-250进行染色，2 h后用脱色液于30 ℃条件下振荡脱色，每30 min换一次脱色液，直至背景蓝色脱净后用凝胶成像系统拍摄电泳图谱，再用Gene Tools数据处理软件进行分析。

1.3.2.5 拉曼光谱分析

使用拉曼光谱仪进行测量。激发波长785 nm；激光出射功率30 mW；显微物镜为20 倍长焦距；光栅400 lines/mm；光阑为50 μm针孔；采集曝光时间8.0 s；样品曝光20次。重复3 次。测试完成后用OMNIC软件对拉曼光谱数据进行处理。根据苯丙氨酸环在1 003 cm-1附近伸缩振动的光谱强度作为内标进行归一化处理（此峰强度不随蛋白质结构的变化发生改变）[11]。肽键骨架振动和氨基酸的侧链光谱条带指认通过文献报道进行比对得到。蛋白质二级结构（α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲）含量用高斯拟合方法进行计算得到。

1.4 数据分析

数据分析处理采用Excel 2013软件进行数据处理，结果以表示，SPSS 17.0软件进行Tukey显著性分析和Pearson相关性分析，Origin 8.0软件做图，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 冷藏时间对鳝鱼肉蒸煮失水率变化的影响

图1 不同冷藏时间鳝鱼肉的蒸煮失水率Fig.1 Change in moisture loss during cooking of Monopterus albus as a function of cold storage time

由图1可知，随着冷藏时间的延长，鳝鱼肉的蒸煮失水率逐渐增加。郑红等[6]的研究结果表明，随着冷藏时间的延长，生鲜鳝鱼肉中蛋白间的主要化学作用力离子键和氢键逐渐被破坏，蛋白空间结构趋于松散，部分蛋白质降解。因此，在熟化过程中，贮藏时间越长的样品越容易失水，即随着贮藏时间的延长，熟化后样品中蛋白质持水性降低。缪函霖等[12]的结果表明，金枪鱼新鲜度越低，蒸煮失水率越高，与本实验结果基本一致。因为随着流失的水分从鱼体内溶出，鳝鱼肉质构可能发生变化[13]；因此需对不同冷藏时间的样品熟化后的质构特性进行研究。

2.2 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的质构特性

表1 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的质构特性Table1 Textural properties of cooked Monopterus albus as a function of cold storage time

由表1可知，冷藏时间对鳝鱼肉熟化后相关质构指标有显著影响（P＜0.05）。硬度和弹性分别反映食品保持和恢复形状的能力[14]；与第1天相比，冷藏时间对鳝鱼肉熟化后的硬度和弹性无显著性影响（P＞0.05）。内聚性和胶黏性可以部分反映细胞间结合力的大小[15]；熟化鳝鱼肉的内聚性和胶黏性分别在第2天和第3天显著提高（P＜0.05），贮藏时间的进一步延长对这两个指标不再有显著影响（P＞0.05），这可能与不同冷藏时间鳝鱼肉熟化后蒸煮失水率不断增加有关，而后期随着生鲜鳝鱼自身蛋白结构的破坏，水分流失对其的影响减弱[16-17]。回复性和咀嚼性直接反映鱼肉恢复其形状的能力，可以部分反映食物口感[18]；随着冷藏时间的延长，鳝鱼肉熟化后咀嚼性和回复性呈先升高后降低的趋势，这可能与熟化后蛋白内部化学作用力变化及构象相关[19-20]。因此需进一步研究蛋白内部化学作用力变化，探讨不同冷藏时间鳝鱼肉熟化后相关质构指标变化的原因。

2.3 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的化学作用力变化

图2 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的化学作用力Fig.2 Chemical forces of cooked Monopterus albus with different storage times

已有研究发现，冷藏期间维持生鲜鳝鱼蛋白空间结构的主要作用力离子键和氢键含量总体呈下降趋势，疏水相互作用含量呈现逐渐增加趋势[6]。而加热熟化会导致离子键和氢键破坏，蛋白发生较为强烈的疏水作用，使蛋白发生聚集；因此疏水相互作用成为熟化鳝鱼肉蛋白间的主要作用力[21]。由图2可知，疏水相互作用在贮藏4～5 d内显著降低（P＜0.05），这可能是由于贮藏至第5天，生鲜鳝鱼肉蛋白降解程度更高，结构松散，导致蒸煮熟化后期形成的疏水相互作用部分被破坏[22]。除疏水作用外，二硫键是熟化鳝鱼肉另一个较为主要的作用力。与生鲜鳝鱼相比，熟化鳝鱼肉的二硫键含量普遍有所降低，说明鳝鱼加热过程中以破坏二硫键为主[6]。随着冷藏时间的延长，熟化鳝鱼肉二硫键含量先增加后降低，这可能是贮藏过程中生鲜鳝鱼蛋白构象变化引起熟化后巯基的暴露程度不同造成的[23-24]。同时，二硫键含量变化与熟化鳝鱼肉咀嚼性和回复性变化趋势一致，因此可推测二硫键的变化可能与熟化鳝鱼肉质构特性改变有关。

2.4 化学作用力与质构特性之间的相关性分析

表2 货架期内冷藏鳝鱼熟化后化学作用力与质构特性之间的相关性Table2 Correlation analysis between chemical forces and textural properties of cooked Monopterus albus

由表2可知，冷藏期间，鳝鱼肉熟化后二硫键含量与弹性、咀嚼性、回复性之间具有显著正相关性（P＜0.05）。这表明随着冷藏时间的延长，二硫键与熟化鳝鱼肉相关质构特性变化密切相关。冷藏1～3 d再熟化后的鳝鱼肉，其二硫键含量随冷藏时间的延长而增加，可能是因为熟化鳝鱼肉不易流动水增加[25]，使鳝鱼肉的弹性、咀嚼性和回复性有所增加；而冷藏3～5 d内，贮藏时间越长的鳝鱼肉，经熟化后其二硫键含量及疏水相互作用越低，蛋白结构变松散，鱼肉持水性进一步降低，鳝鱼肉弹性、咀嚼性和回复性下降。因此，冷藏过程中，鳝鱼肉熟化后二硫键含量是影响其相关质构指标变化的主要因素。

2.5 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的全蛋白电泳图谱

图3 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后全蛋白的SDS-PAGE图的变化Fig.3 Change in SDS-PAGE pattern of total proteins from cooked Monopterus albus as a function of cold storage time

通过SDS-PAGE可以观察蛋白交联和降解情况，同时通过氧化型与还原型电泳图谱对比可以了解二硫键的交联情况。由图3A可知，在还原型电泳图谱中，随着冷藏时间的延长，鳝鱼肉中分子质量约43、200 kDa等主要蛋白条带逐渐变浅，表明蛋白质发生了降解。由图3B可知，在氧化型电泳图谱中，分子质量约35、43 kDa的蛋白条带强度先增加后降低，这与二硫键含量的变化趋势基本一致，说明这几个条带中部分组分是通过二硫键交联而成，这些组分可能会提高鳝鱼肉的保水性。与氧化型电泳图谱对比，观察到还原型电泳图谱中出现一些新的条带，如分子质量约30 kDa的蛋白条带，此外，分子质量低于30 kDa及分子质量约37、60 kDa的蛋白条带变深且小分子条带明显增多。由此可推测这些蛋白组分可能参与了二硫键的形成，进而对熟化鳝鱼肉的质构产生影响。

2.6 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的拉曼光谱分析

拉曼光谱不需要对样品进行前处理，可以较好地反映鱼肉自身蛋白结构的变化情况，因此常被用来测定鱼肉蛋白结构的变化[26]。不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的拉曼光谱见图4。根据Herrero等[27-28]报道的方法进行拉曼谱带的指认。

图4 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的拉曼光谱（500～2 000 cm-1）Fig.4 Raman spectra of cooked Monopterus albus with different storage times in the range of 500-2 000 cm-1

2.6.1 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的蛋白质微环境变化

表3 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后色氨酸（和酪氨酸比值）归一化强度的变化Table3 Changes inand intensity ratio of Raman tyrosine doublet of proteins from cooked Monopterus albus with different storage times

表3 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后色氨酸（和酪氨酸比值）归一化强度的变化Table3 Changes inand intensity ratio of Raman tyrosine doublet of proteins from cooked Monopterus albus with different storage times

贮藏时间/d I760 cm-1 I850 cm-1/I830 cm-1 1 0.19±0.02b 1.12±0.04a 2 0.20±0.02b 1.14±0.02a 0.19±0.02b 1.13±0.02a 4 0.22±0.01ab 1.11±0.01a 5 0.25±0.01a 1.06±0.02b 3

拉曼光谱中酪氨酸、色氨酸等疏水性残基能够表征蛋白质微环境的变化[29]。其中760 cm-1附近的条带被认为是色氨酸环的伸缩振动引起的，当色氨酸残基从包埋的疏水微环境暴露到极性环境，760 cm-1波数处的峰度下降[30]。830 cm-1和850 cm-1附近的2 个特征峰被称为费米共振双峰，根据的比值可以判断蛋白质分子中酪氨酸残基的暴露与包埋状态，其中的比值在0.9～2.5时表明酪氨酸残基暴露[31]。

2.6.2 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的蛋白二级结构含量变化

酰胺I带（1 640～1 680 cm-1）主要源于肽键C＝O的面内伸缩振动及N-H的面内弯曲振动，常常被用来估算蛋白质的二级结构信息[32]。拉曼光谱中，酰胺I带主要由1 645～1 660 cm-1（α-螺旋）、1 660～1 665 cm-1（无规卷曲）、1 665～1 680 cm-1（β-折叠）等重叠的谱带构成[33]。对酰胺I带的计算结果进行去卷积和高斯拟合，得到各二级结构含量变化情况。

表4 不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的蛋白二级结构含量Table4 Changes in secondary structure contents of cooked Monopterus albus with different storage times

由表4可知，不同冷藏时间的鳝鱼肉经熟化后的蛋白二级结构相对含量以无规卷曲为主。冷藏的前3 d主要是α-螺旋和无规卷曲向β-组分转化，后期则由α-螺旋和β-折叠结构转化为β-转角和无规卷曲。贮藏1～3 d范围内，蛋白变性展开，蛋白质分子间通过形成的二硫键发生共价交联，形成部分有序、粗糙的结构，α-螺旋和无规卷曲向β-转角和β-折叠转化。贮藏的3～5 d，生鲜鳝鱼蛋白结构不稳定，更易降解；因此经加热熟化后，鳝鱼蛋白间二硫键及疏水相互作用被破坏，构象改变，导致α-螺旋和β-折叠结构逐渐转化为β-转角和无规卷曲，蛋白无序程度增加。

3 结 论

随着冷藏时间的延长，鳝鱼肉熟化后持水性有所降低，熟化鳝鱼肉中二硫键的变化是造成不同冷藏时间的鳝鱼肉熟化后弹性、咀嚼性和回复性变化的主要因素。SDS-PAGE结果显示，分子质量约30、37、60 kDa及分子质量低于30 kDa等蛋白组分可能参与二硫键的形成，进而对熟化鳝鱼肉的质构指标产生影响。拉曼光谱结果表明熟化鳝鱼肉的色氨酸、酪氨酸残基的疏水性降低，二级结构分析表明，冷藏的前3 d主要是α-螺旋和无规卷曲向β-转角和β-折叠转化，后期则由α-螺旋和β-折叠结构转化为β-转角和无规卷曲，蛋白无序化程度增加，蛋白构象发生改变。综上所述，生鲜鳝鱼肉冷藏及加热后价键会发生变化，导致蛋白空间结构改变，进而造成不同冷藏时间的鳝鱼肉熟化后相关质构指标变化。