3种亲水胶对磷酸化鱼糜_蟹肉混合凝胶品质的影响.pdf
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1、食品化学 食品科学 2023,Vol.44,No.16 713 种亲水胶对磷酸化鱼糜/蟹肉混合 凝胶品质的影响朱亚军,叶 韬,鲁玉凤,夏立志,刘松昆,卢曜昆,姜绍通,林 琳,陆剑锋*(合肥工业大学食品与生物工程学院,安徽省农产品精深加工重点实验室,农产品生物化工教育部工程研究中心,安徽 合肥 230009)摘 要:探索不同添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)圆苞车前子壳粉(psyllium husk powder,PHP)、结冷胶(gellan gum,GG)和魔芋胶(konjac glucomannan,KGM)3 种亲水胶与磷酸化协同作用下的鱼糜/蟹肉混合凝胶(mix
2、ed gel,MG)特性变化,旨在为磷酸化鱼糜和其他亲水胶之间的互作研究提供一定参考。在磷酸化MG中,添加较少(0.1%)的PHP和GG,凝胶特性改善;随着亲水胶添加量的增加,相分离的发生导致凝胶性能无明显变化,甚至开始下降;而KGM的添加对破断力和凝胶强度无显著影响,在激光共聚焦显微镜的结果中没有出现相分离。此外,PHP和GG的添加提高了G开始降低的温度,这有利于凝胶性质的改善。添加亲水胶的磷酸化MG体系中肌球蛋白的变性需要更高温度和更少能量,在变性过程中温度可能将成为主要影响因素。PHP和KGM的少量添加增强了MG的总体蛋白质结构稳定性,但PHP和GG对肌动蛋白存在一定破坏作用,相反,KG
3、M在添加量较少时,可以增加肌动蛋白结构的稳定性,然而肌动蛋白的稳定可能不利于形成更好的凝胶。在混合体系中肌球蛋白和肌动蛋白之间的互作有利于增强总体蛋白质结构的稳定性。3 种亲水胶在添加量为0.1%时有利于凝胶性质的改善,尤其GG存在时效果更佳,亲水胶的加入可能是提高磷酸化鱼糜/蟹肉混合凝胶品质的新策略。关键词:亲水胶;鲢鱼糜;蟹肉;混合凝胶;磷酸化Effects of Three Hydrophilic Colloids on the Properties of Phosphorylated Surimi-Crab Meat Mixed GelsZHU Yajun,YE Tao,LU Yufe
4、ng,XIA Lizhi,LIU Songkun,LU Yaokun,JIANG Shaotong,LIN Lin,LU Jianfeng*(Key Laboratory for Agricultural Products Processing of Anhui Province,Engineering Research Center of Bio-process,Ministry of Education,School of Food and Biological Engineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China)Ab
5、stract:The effects of adding different amounts(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%and 0.5%)of psyllium husk powder(PHP),gellan gum(GG)or konjac glucomannan(KGM)on the properties of phosphorylated surimi-crab meat mixed gels(MG)were investigated.The gel properties were improved by adding a small amount(0.1%)of PHP o
6、r GG.With increasing addition level of hydrophilic colloids,phase separation occurred,so that the gel properties did not significantly change and even began to decrease.However,the addition of KGM had no significant effect on the breaking force or gel strength,and no phase separation was observed un
7、der laser scanning confocal microscopy(LSCM).The addition of PHP and GG increased the temperature at which G began to decrease,which was beneficial to the improvement of gel properties.The denaturation of myosin required higher temperature and less energy in the phosphorylated MG system with hydroph
8、ilic colloids,and temperature may become a major influential factor in the denaturation process.The overall structural stability of proteins in MG was enhanced by adding a small amount of PHP or KGM.However,PHP and GG had a destructive effect on actin.On the contrary,the addition of a small amount o
9、f KGM could increase the structural stability of actin,which may be unfavorable for the formation of gels.The interaction between myosin and actin in the MG system was conducive to enhancing the overall structural stability of proteins.The three hydrophilic colloids,especially GG,at an addition leve
10、l of 收稿日期:2022-05-27基金项目:国家虾蟹产业技术体系建设专项(CARS-48);安徽水产产业技术体系建设专项(AHCYJSTX-08)第一作者简介:朱亚军(1996)(ORCID:0000-0002-5672-4126),女,硕士研究生,研究方向为水产品加工与贮藏。E-mail:*通信作者简介:陆剑锋(1976)(ORCID:0000-0002-5887-9455),男,教授,博士,研究方向为水产品加工与贮藏。E-mail:72 2023,Vol.44,No.16 食品科学 食品化学0.1%was beneficial to the improvement of gel pr
11、operties.The incorporation of hydrophilic colloids may be a novel strategy to improve the quality of phosphorylated MG.Keywords:hydrophilic colloids;silver carp surimi;crab meat;mixed gel;phosphorylationDOI:10.7506/spkx1002-6630-20220527-334中图分类号:TS254.1 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2023)16-0071-10引文格式:朱亚
12、军,叶韬,鲁玉凤,等.3 种亲水胶对磷酸化鱼糜/蟹肉混合凝胶品质的影响J.食品科学,2023,44(16):71-80.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220527-334.http:/ ZHU Yajun,YE Tao,LU Yufeng,et al.Effects of three hydrophilic colloids on the properties of phosphorylated surimi-crab meat mixed gelsJ.Food Science,2023,44(16):71-80.(in Chinese with English ab
13、stract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220527-334.http:/鱼糜是通过去头、去内脏、切片、去骨、洗涤、脱水、精滤、冷冻保护剂混合后进行冷冻等各种分步工艺生产的精制鱼肌原纤维蛋白,是一种可以直接用于食品加工的中间产品1。当加工鱼糜制品时,在碎鱼肉中加入2%3%的食盐,经绞碎、擂溃或斩拌,能够形成非常黏稠且具可塑性的溶胶状肉糊,即鱼糜。这是因为在食盐和擂溃的机械破坏作用下,促进了肌原纤维的粗丝和细丝的溶解,在溶解过程中其主要成分肌球蛋白和肌动蛋白吸收大量的水分并聚合形成肌动球蛋白的溶胶2。除了增强鱼糜产品的风味,在鱼糜加工过程中,盐主要用来提取肌原纤维蛋
14、白,以获得所需的质地和味道。但目前大量科学研究表明,过量食用盐会导致许多健康风险,如高血压、心脏病和其他心血管疾病3。如果不添加盐,肌球蛋白重链(myosin heavy chain,MHC)就不可能聚集,因为缺乏肌球蛋白溶解和展开4。此外,盐浓度的降低对鱼糜蛋白质的可提取性和溶解性产生不利影响,导致凝胶结构和机械性能较差5。对于低盐鱼糜凝胶产品主要有两种研究思路,一种是挖掘外源添加剂或钠盐替代品,另一种是开发新的加工技术,以弥补低盐对凝胶性能的不良影响。如Tuankriangkrai等6报道了改性木薯淀粉(羟丙基磷酸二淀粉)对经过不同冻融循环的大眼鲷(Priacanthus tayenus)
15、鱼肉凝胶的质地和感官特性的改善作用。还有一些研究发现,在适当的加工条件下,添加氨基酸7、多糖8、油9和谷氨酰胺转氨酶10可以显著改善低盐鱼糜的凝胶特性和质地。另外据报道,高静水压11、微波12、超声波13、微波与蒸汽结合14等技术,以部分取代传统的水浴加热均对鱼糜凝胶的性质有所改善。蛋白质由氨基酸组成,通过生化或物理方法使氨基酸残基和多肽链发生变化,可以对蛋白质进行改性,从而改变蛋白质的结构和性能15。磷酸化可以改变膳食蛋白质的功能特性,如溶解性、热稳定性、乳化特性、起泡特性和凝胶特性16。某些肌原纤维蛋白和肌球蛋白特定丝氨酸残基处的磷酸化可能对肌动蛋白解离至关重要,这可能有助于改善肉制品的保
16、水能力、质地和嫩度17。分离蛋白的磷酸化可能是一种修饰过程,可以产生带有负电荷侧链的蛋白质。肌原纤维蛋白的磷酸化可以调节肌肉收缩,从而影响肌动球蛋白的解离。Chen Lijuan等18发现,肌原纤维蛋白磷酸化可能通过收缩机制和糖酵解影响肉类僵硬度,最终影响肉类产品的嫩度。研究发现,磷酸化蛋白分离物可以通过Zn2更好地交联,从而产生更大的凝胶破断力和破断距离19。化学磷酸化是指用磷酸盐化合物对食品蛋白质进行化学修饰,以获得磷酸化蛋白质。三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate,STP)有较多的负电荷,可提高海鲜、肉类和家禽的持水能力,已被批准作为食品添加剂。研究表明,STP在被
17、用于单角革鲀(Aluterus monoceros)皮肤中明胶的磷酸化中,可以改善明胶的性质20。圆苞车前子壳是一种富含可溶性和不溶性膳食纤维黏性多糖,具有降低胆固醇、通便和提高胰岛素敏感性等功能,目前主要用于药物和药理补充剂中21。结冷胶(gellan gum,GG)是一种阴离子微生物多糖,其凝胶形成能力强、组织相容性和复配性较好22。魔芋胶(konjac glucomannan,KGM)是一种非离子型高分子杂多糖,具有良好的凝胶性和保水性,由于其在降血糖、降血脂和抗癌等方面的作用而在食品及医药领域应用广泛23-24。这3 种多糖亲水胶都被证明对改善鱼糜凝胶特性具有一定积极作用。Singh等
18、25研究了圆苞车前子壳粉(psyllium husk powder,PHP)对金线鱼糜凝胶流变学和结构特性的影响,结果表明适当的PHP增加了凝胶的破断力和持水性,诱导形成更紧密的网络结构以改善凝胶性能。Wang Xuejiao等26报道了4 种多糖(卡拉胶、高酰基结冷胶、黄原胶、刺槐豆胶)对乳化鱼肠中盐释放和咸度的影响,发现卡拉胶提高了香肠的咸味感知,能够调节质地属性和微观结构促进盐释放,以减少香肠中的盐添加。近年来,尽管已有广泛研究通过添加亲水胶体对鱼糜凝胶的性质进行改善,但鲜有其对于磷酸化鱼糜食品化学 食品科学 2023,Vol.44,No.16 73制品性质的影响分析。根据研究,离子不断
19、包围溶液中的蛋白质和多糖分子,通过静电相互作用或水合效应影响蛋白质和多糖的溶解度、流变学和胶凝特性,而多价离子可同时与多种氧结合,并作为多糖和蛋白质的交联剂27。而磷酸化使得鱼糜蛋白质体系的负电荷增加,其是否对蛋白质和多糖亲水胶的相互作用有影响,并且是如何影响的,值得关注,这可为低盐鱼糜制品的开发提供新的思路和解决方案。1 材料与方法1.1 材料与试剂AAA级冷冻鲢鱼鱼糜,含6%蔗糖,20 kg/块,购自井力水产食品有限公司,贮存在20 条件下不超过2 个月;中华绒螯蟹蟹肉购自于福恩食品科技有限公司。磷酸化试剂(STP、PHP、GG和KGM)浙江一诺生物科技有限公司;食品级肠衣 大润发超市;异
20、硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)、罗丹明(Rhodamine)B荧光染色液 索莱宝生物科技有限公司。1.2 仪器与设备S2-5斩拌机 广州旭众食品机械有限公司;SU-50型卡扣机 浙江瑞安特丰机械厂;HZ-2两孔数显水浴锅 江苏金坛市环宇科学仪器厂;TA-XT物性分析仪 英国Stable Micro System公司;CT15RT高速冷冻离心机 上海 天美生化仪器与设备工程有限公司;FA1104N电子分析天平 海民桥精密科学仪器有限公司;Q200差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)仪 美国TA公
21、司;Anton Paar MCR旋转流变仪 奥地利安东帕有限公司;A1激光共聚焦显微镜 日本Nikon公司。1.3 方法1.3.1 混合凝胶的制备取适量冷冻鱼糜解冻(4、12 h)斩拌(添加1.8%食盐和0.3%STP)至肉糊状(手动)灌肠两端卡扣密封二段水浴加热冰水冷却放置过夜(4)测定凝胶特性。对照组的亲水胶添加量为0%,PHP、GG和KGM添加量为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。对STP诱导蛋白质化学磷酸化实验条件的具体研究内容已做单因素试验,鱼糜与蟹肉混合比例的确定根据梁峰等28结果确定。1.3.2 凝胶强度测定使用TA-XT物性分析仪测定SG和MG样品的破断 力(g
22、)和破断距离(cm)。样品切割成直径约为30 mm、高度约为25 mm的圆柱体。测试具体设置和参数如下:鱼糜穿刺模式,P/5S球形探头(直径5 mm),预压缩速率1.0 mm/s,下压缩速率1.5 mm/s,测试速率1.0 mm/s,恢复速率10.0 mm/s,按压距离15 mm,触发类型:自动(g),传感力5.0 g。对每个样品进行6 份测量,删除最大值和最小值后计算平均值。凝胶强度计算如式(1)所示:?(1)1.3.3 持水性测定持水性的分析采用离心法进行,该方法基于Liang Feng等13的方法,并稍作修改。准确称量约2 mm厚的凝胶样品(12 g)(W1),并将其切成两等份,用两层滤
23、纸包裹并转移到50 mL离心管中。每个样品在室温(约2426)以8 000 r/min离心10 min。离心后,再次称量样品(W2)。每个实验进行3 次平行。根据式(2)计算每个样品的持水性:?/%?100W1W2(2)1.3.4 动态流变使用直径25 mm平行板,载物台与平板间的距离为0.1 mm,升温速率2/min,温度范围1090,振荡频率0.1 Hz,应变2%,温度、储能模量(G)和损耗模量(G”)的数据每30 s记录一次。根据式(3)计算损耗因子(tan):tan?GG”(3)1.3.5 DSC准确称取约15 mg的混合凝胶放入液体铝坩埚中并密封,保护气味氮气,流速为50 mL/mi
24、n左右,温度范围为2090,升温速率为5/min,保温5 min。记录热流随温度变化的数据,随后使用TA analysis软件进行分析,得到各个特征峰的变化温度和热焓。1.3.6 激光共聚焦显微镜用磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)配制含有2 种荧光染料的染色液FITC 0.25 g/L,Rhodamine B 0.025 g/L。每个样品称取0.25 g,装入1.5 mL离心管。每管加入1 mL荧光染料,重悬样品。室温染色10 min,3 000 r/min离心5 min,去除上清多余的染色液。加入1 mL PBS重悬,静置10 min,3 000 r
25、/min离心5 min,去除上清多余的染色液。如此再重复一次。用Nikon A1激光共聚焦仪器拍照,使用40 倍物镜进行,FITC使用488 nm激发光,Rhodamine B使用561 nm激发光。1.4 统计分析使用SPSS 25.0中Duncan模型进行单因素方差分析,用于确定从样本中获得实验数据之间的差异显著性(95%置信范围)。实验数据以 s表示。2 结果与分析2.1 3 种亲水胶对磷酸化低盐MG凝胶强度的影响不添加STP的磷酸化低盐MG凝胶强度见图1ac。74 2023,Vol.44,No.16 食品科学 食品化学由图1d可知,随着添加量的增加,PHP处理组凝胶的破断力先增加后下降
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