TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶特性影响

于楠楠，王卫东，陈学红，马利华，戴晓娟，张建萍*

徐州工程学院食品（生物）工程学院（徐州 221018）

鱼糜制品因其蛋白质含量高，脂肪、胆固醇含量低且食用方便深受消费者欢迎，是一种具有良好发展前景的现代水产加工食品[1]。鱼糜制品多以冷冻或冷藏为主，流通和食用形式较单一，高温杀菌处理能够实现鱼糜制品的常温贮藏。然而高温杀菌会造成蛋白质主要二级结构的破坏，肌球蛋白重链完全消失，肌动蛋白含量显著下降，造成凝胶劣化，导致凝胶强度降低[2]。

TG酶（谷氨酰胺转氨酶）是一种新型食品添加剂，能催化赖氨酸ε-氨基基团与谷氨酰胺上γ-羧基酰胺基生成ε-（γ-Gln）-Lys键，可以改善鱼糜制品的凝胶特性[3]。Kamath等[4]研究发现TG酶可以促进肌球重链蛋白发生交联，形成共价键，促进凝胶形成。

国内外关于TG酶在高温条件下对白鲢鱼糜凝胶特性影响的研究较少，因此，以白鲢鱼糜为原料，研究TG酶对高温杀菌淡水鱼糜凝胶品质的影响，以期为生产具有较好凝胶品质的常温淡水鱼糜制品提供理论支持和加工依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 主要材料与试剂

白鲢冷冻鱼糜（AAA，湖北井力水产食品有限公司）；TG酶（酶活200 U/g，江苏一鸣生物股份有限公司）；食盐（江苏省盐业集团有限责任公司）。

1.1.2 主要仪器与设备

料理机（JYL-D020型，九阳股份有限公司）；数显电子恒温水浴锅（HH-4型，常州国华电器有限公司）；物性分析仪（TMS-PRO型，美国FTC仪器公司）；流变仪（MCR302型，奥地利安东帕有限公司）；分光测色仪（WS70C型，深圳威福光电科技有限公司）；红外光谱仪（TENSOR27型，德国布鲁克公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 鱼糜凝胶的制备

根据Zhang等[5]的试验方法略作修改。将冷冻白鲢鱼糜置于4℃冰箱中解冻12 h，将解冻后的鱼糜切块，称重。将一定质量的鱼糜块置于料理机中斩拌5 min，使组织充分破碎。向其中添加2%食盐，斩拌5 min，加入0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%的TG酶，继续斩拌3 min。斩拌过程控制温度低于10℃。将斩拌好的肉泥挤入肠衣中，用棉线封口。将鱼糜放入恒温水浴锅中，使用两段加热法熟制，在40℃下加热30 min，随后90℃下20 min。将成型的鱼糜凝胶取出，放入高温灭菌锅中，于121℃灭菌10 min，加热完成后于冰水中冷却至室温，在4℃冰箱中放置过夜，以备后续试验使用。

1.2.2 质构测定

将待测样品取出恢复至室温，剥去肠衣，切成长2.5 cm、直径2.5 cm圆柱形。使用TMS-PRO物性分析仪对鱼糜凝胶进行质地多面剖析。TPA测试：选取P/0.5平底圆柱形探头，设置测试条件为起始力0.1 N；测试速度60 mm/min；形变量40%；探头回升到样品表面上的高度30 mm；力量感应元量程250 N。每组试验重复6次，取平均值。

1.2.3 白度测定

采用色差仪进行白度的测定，仪器采用标准白板校正。把鱼糜样品切成厚5 mm的薄片，测定其L*、a*、b*值，每个样品测3次，取平均值。白度按式（2）计算。

式中：L*为样品亮度；a*为样品偏红程度；b*为样品偏黄程度。

1.2.4 持水性测定

称取10 g左右鱼糜制品，取10 g左右样品至50 mL离心管中，准确称质量W1（g），将离心管置于冷冻离心机中以10 000×g离心10 min。取出后将离心管倒置弃去水溶液，用滤纸将残余水分吸干，准确称质量，记为W2（g）。离心管的质量为W0（g）。每份样品重复测定3次，取平均值。持水性按式（3）计算。

1.2.5 流变特性测定

根据Hu等[6]的方法，采用MCR302流变仪对鱼糜的储能模量（G’）进行测定。将样品置于底部平台，采用直径20 mm平行板，狭缝1 mm，应变1%，频率1 Hz。进行动态温度扫描，升温速率2℃/min，升温范围25～120℃；应变扫描确定应变1%，频率1 Hz位于线性黏弹区间。为防止水分蒸发，在测试时采用硅油封住样品。

1.2.6 红外光谱检测

参照马玉婵等[7]的方法，把鱼糜样品切成碎片，置于培养皿中，覆上保鲜膜，表面戳洞，置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥，称取1 mg样品与1 g纯KBr混合，用研钵研磨均匀，在油压机上用5×107～10×107Pa压力压成透明薄片，室内温度25℃，扫描范围400～4 000 cm-1，扫描次数16，分辨率4 cm-1。

2 结果与讨论

2.1 TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶质构特性的影响

如表1所示，与对照组相比，随着TG酶添加量增加，高温处理鱼糜制品的硬度逐渐增大，当TG酶添加量为0.5%时，鱼糜凝胶硬度和弹性最大，与对照组相比分别增加41.2%和14.7%。添加TG酶可显著增加鱼糜凝胶内聚性，胶黏性和咀嚼性具有与硬度相似的变化趋势。高温加热条件下，组成鱼糜凝胶网络结构的肌球蛋白和肌动蛋白等被降解，三维网络结构被破坏，导致凝胶劣化。而TG酶的添加则有利于在高温条件下加热时，形成热不可逆凝胶。

表1 TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶质构的影响

凝胶强度是反映鱼糜制品凝胶品质的重要指标之一。由图1可知，高温杀菌鱼糜制品的凝胶强度随着TG酶添加量增加而逐渐增大，当添加量为0.5%时，凝胶强度比对照组增加61.5%。这是因为TG酶的加入催化形成更多ε-（γ-谷氨酸）-赖氨酸键，使蛋白质分子间共价交联作用增强，加强凝胶网络结构的形成。于繁千惠等[8]认为，TG酶的添加能够增强120℃高温处理鱼糜凝胶的破断力、破断距离，显著增加鱼糜制品的凝胶强度。马玉婵等[7]的研究也发现在鱼糜凝胶制作过程中添加TG酶可显著增强鱼糜制品凝胶强度。

图1 TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶强度的影响

2.2 TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶持水性的影响

由图2可知，与对照组相比，TG酶的添加显著增加高温杀菌鱼糜凝胶的持水性。这是由于TG酶促进鱼肉中肌原纤维蛋白之间交联，形成的凝胶网络更加牢固，锁住大量自由水，因此高温杀菌后水分损失较少。当TG酶添加量为0.4%时，持水性最大，随着TG酶添加量增加，持水性变化不显著。才卫川等[9]研究同样发现在鸡肉糜制品加工过程中，TG酶的添加能显著提高产品保水率。

2.3 TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶白度的影响

白度是鱼糜制品品质的重要评价指标之一。高温杀菌处理会引起鱼糜制品种水分子重新排列，此外还会导致蛋白质的非共价键被破坏，蛋白质发生变性，引起鱼糜凝胶白度降低[10]。由图3可知，TG酶的加入能显著提高鱼糜制品白度，随着TG酶添加量的逐渐增大，鱼糜制品白度呈缓慢增长趋势。说明加入TG酶后，大量自由水被保留在凝胶网络中，较好地保持鱼糜制品透明度，提高鱼糜制品白度。

图2 TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶持水性的影响

图3 TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶白度的影响

2.4 TG酶对高温杀菌鱼糜流变特性的影响

流变特性用来分析鱼糜凝胶的非破断凝胶特性。对鱼糜样品在线性黏弹区内进行温度扫描，结果如图4所示。结果表明，流变曲线呈现与肌球蛋白相似的典型四阶段变化[11]。随着温度增加，样品的G’略微升高，随后迅速降低至最小值，升高温度，G’逐渐升高。当温度低于40℃时，加入0.2% TG酶的鱼糜具有较高的储能模量，空白组最低。当温度高于55℃时，随着温度升高，TG酶添加量越大，样品的储能模量增加越快。随着TG酶含量增加，鱼糜储能模量逐渐增大。当温度升高到120℃时，添加0.5% TG酶的弹性模量为8 453.4 Pa，是空白组的1.8倍。加热过程中，肌球蛋白轻链发生变性，引起蛋白溶胶G’减小，进而形成热不可逆的凝胶[12]。Carlos等[13]研究发现在加热过程中，TG酶添加能提高储能模量。

2.5 TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶红外光谱的影响

酰胺I区的谱带（1 600～1 700 cm-1）可用来表征蛋白质的二级结构，主要包括C＝O的伸缩振动、N—H平面内弯曲振动、C—C—N弯曲振动和C—N伸缩振动[14]。酰胺I区通常由α-螺旋（1 645～1 657 cm-1）、β-折叠（1 665～1 680 cm-1）、β-转角（1 680 cm-1附近）和无规则卷曲（1 660～1 665 cm-1）组成[15]。由图5可以看出，空白组在1 645 cm-1附近出现吸收峰，经过高温杀菌处理后，添加TG酶的样品在1 649 cm-1附近出现吸收峰，说明高温杀菌鱼糜制品蛋白中α-螺旋含量较高。添加TG酶后，催化形成更多无规则卷曲结构，形成更多的ε-（γ-谷氨酸）-赖氨酸键，促进蛋白质分子间凝胶网络的形成，改善鱼糜凝胶品质。

图4 TG酶对高温杀菌鱼糜流变特性的影响

图5 TG酶对高温杀菌鱼糜凝胶红外光谱的影响

3 结论

添加TG酶可以改善高温杀菌淡水鱼糜的凝胶品质。TG酶能够提高杀菌鱼糜凝胶的凝胶强度、硬度和弹性，增加持水性、白度及储能模量，维持蛋白质α-螺旋结构的稳定。当TG酶添加量为0.5%时，所制得高温杀菌鱼糜凝胶具有较好的热稳定性。因此，TG酶的加入能减少高温杀菌鱼糜凝胶品质劣化。