復合抗凍劑對藍圓鯵冷凍魚糜抗凍效果的影響

梁 鵬 ,鐘 機 ,張 浩 ,程文健 ,陳麗嬌

(福建農林大學食品科學學院 ,福建福州350002)

復合抗凍劑對藍圓鯵冷凍魚糜抗凍效果的影響

梁 鵬 ,鐘 機 ,張 浩 ,程文健 ,陳麗嬌

(福建農林大學食品科學學院 ,福建福州350002)

以藍圓鯵冷凍魚糜為材料 ,研究復合磷酸鈉、山梨糖醇和聚葡萄糖對鹽溶性蛋白溶解量和肌原纖維蛋白Ca2＋-ATPase活性的影響 ,并通過正交試驗優化了抗凍劑的配方.結果表明:山梨糖醇添加量為4%、聚葡萄糖添加量為4%、復合磷酸鈉添加量為0.3%時 ,抗凍效果最好.在此條件下 ,藍圓鲹魚糜凍藏6周后 ,測得鹽溶性蛋白溶解量為31.67 mg?g－1,Ca2＋-ATPase活性為0.0901 μmol?mg－1?min－1,較未經處理的魚糜分別高31.19%和42.30%.

藍圓鯵；冷凍魚糜；凍藏；復合抗凍劑

魚糜是指將魚體經過采肉、漂洗和脫水之后再精濾制成的濕的肌肉蛋白質濃縮物.魚肉蛋白質一般由水溶性的肌漿蛋白、鹽溶性的肌原纖維蛋白和不溶性的基質蛋白組成 ,其中對魚糜凝膠形成起關鍵作用的是肌原纖維蛋白.為了方便貯藏與運輸 ,通常將新鮮魚糜在低溫條件下凍藏 ,然而隨著凍藏時間的延長 ,會引起肌原纖維蛋白質中的肌動蛋白和肌球蛋白結構發生改變 ,導致魚糜失去它原有的彈性和保水力 ,凝膠形成能力也隨之下降 ,即發生蛋白質的冷凍變性.

目前 ,抑制魚肉蛋白質冷凍變性最有效的方法是添加抗凍劑 ,其中常用的抗凍劑是4%蔗糖和4%山梨糖醇 ,同時混合一定量的多聚磷酸鹽.由于蔗糖甜度高、熱量大 ,對魚糜及其制品品質會造成不良影響 ,急需一種可替代的糖類.研究表明 ,一些低聚糖類 ,如聚葡萄糖等表現出較好的抗凍效果[1－6].如Sych et al[2]在大西洋鱈魚魚糜中添加聚葡萄糖 ,發現其對鹽溶性蛋白、蛋白質熱變性溫度變化等的保護效果與商業抗凍劑基本等同；Park et al[5]分別研究了添加聚葡萄糖和添加蔗糖/山梨糖醇復合體系對狹鱈魚糜的抗凍效果 ,發現添加聚葡萄糖時鹽溶性蛋白溶解量下降程度為20% ,而添加后者時下降程度為18% ,說明聚葡萄糖相比蔗糖/山梨糖醇復合體系具有更好的抗凍效果.此外 ,聚葡萄糖還具有熱量小和甜度低等特點.

藍圓鯵(Decapterus maruadsi)是一種資源豐富的低值海水魚 ,但目前對藍圓鯵資源的開發和利用率較低.若能采用藍圓鯵開發魚糜制品 ,對藍圓鯵資源的綜合利用將具有重要的經濟效益.然而在魚糜加工的過程中 ,抗凍劑的選擇對魚糜制品的營養價值和品質都具有重要的影響.因此 ,在開發藍圓鯵魚糜制品前 ,有必要對抗凍劑進行篩選 ,考察抗凍劑在藍圓鯵魚糜保藏過程中對相關指標的影響 ,以填補國內外對藍圓鯵魚糜加工過程中抗凍劑研究的空白.因此 ,本試驗以預制的藍圓鲹魚糜為原料 ,選擇幾種新型抗凍劑 ,包括聚葡萄糖、山梨糖醇和復合磷酸鈉 ,以鹽溶性蛋白溶解量和肌原纖維蛋白Ca2＋-ATPase活性等為考察指標 ,評價所選用的抗凍劑對藍圓鲹魚糜凍藏期間的抗凍效果 ,同時獲得復合抗凍劑的最優配比.

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與試劑 冰鮮藍圓鯵購于福州永輝超市；食鹽由福建中鹽集團生產；牛血清蛋白、三羥甲基氨基甲烷和三磷酸腺苷二鈉均為生化試劑；復合磷酸鈉(三聚磷酸鈉∶焦磷酸鈉∶六偏磷酸鈉＝5∶2∶3)、聚葡萄糖和山梨糖醇均為食品級；其他試劑均為分析純.

1.1.2 儀器 主要儀器有Anke GL-20G-Ⅱ離心機(上海安亭科學儀器廠)、T6紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)、DK-S24電熱恒溫水浴鍋(上海精宏實驗設備有限公司)和Multiquick3博朗食物調理機(德國博朗公司)等.

1.2 冷凍魚糜的制備

[7]的方法 ,略作修改.藍圓鯵經人工采肉、漂洗和脫水之后 ,再用調理機低速處理2 min ,按照試驗設計分別加入復合磷酸鈉、聚葡萄糖和山梨糖醇等抗凍劑 ,混合均勻 ,于－18℃凍藏6周備用.

1.3 鹽溶性蛋白溶解量的測定

鹽溶性蛋白溶解量參考文獻[8]的方法測定 ,略作修改.稱取1.0 g魚肉樣品兩份 ,分別加入30 mL高、低離子磷酸鹽緩沖液 ,均質后將懸濁液于4℃分別抽提3和1 h ,在8000 r?min－1離心10 min.取上清液 ,加入10 mL 15%三氯乙酸使蛋白質發生沉淀 ,靜置2 h ,于8000 r?min－1離心5 min.去上清液取沉淀 ,加入5 mL 1 mol?L－1NaOH溶解沉淀 ,再分別以高、低離子磷酸鹽緩沖液定容至25 mL ,最后用雙縮脲法測定蛋白質含量.高鹽溶液中的蛋白質含量減去低鹽溶液中的蛋白質含量即為鹽溶性蛋白溶解量.

1.4 Ca2＋-ATPase活性的測定

肌原纖維蛋白溶液參考文獻[9]的方法制備 ,其Ca2＋-ATPase活性的測定方法如下:在試管中加入0.5 mL 0.5 mol?L－1Tris-maleate、0.5 mL 0.1 mol?L－1CaCl2、2.2 mL 2.0 mol?L－1KCl、0.5 mL 20 mmol?L－1ATP(pH 7.0)和1.0 mL肌原纖維蛋白溶液.反應混合液恒溫(25℃)水浴 ,加酶液后反應開始 ,反應5 min后加入5 mL 15%高氯酸終止反應.空白組為反應開始之前加入5 mL 15%高氯酸.采用釩鉬黃比色法[10]測定反應中釋放的無機磷含量 ,同時設一空白對照.Ca2＋-ATPase活性以每毫克蛋白質在每分鐘內生成的微摩爾Pi來表示[11].

1.5 藍圓鯵魚糜復合抗凍劑的選擇

1.5.1 山梨糖醇添加量的影響 在復合磷酸鈉和聚葡萄糖的添加量分別為藍圓鯵魚糜質量的0.4%和4%的條件下 ,山梨糖醇添加量依次設置為0%、1%、2%、3%、4%和5% ,考察山梨糖醇添加量對藍圓鯵魚糜抗凍效果的影響.

1.5.2 聚葡萄糖添加量的影響 在山梨糖醇和復合磷酸鈉的添加量分別為藍圓鯵魚糜質量的4%和0.4%的條件下 ,聚葡萄糖添加量依次設置為0%、1%、2%、3%、4%和5% ,考察聚葡萄糖添加量對藍圓鯵魚糜抗凍效果的影響.

1.5.3 復合磷酸鈉添加量的影響 在山梨糖醇和聚葡萄糖的添加量均為藍圓鯵魚糜質量的4%的條件下 ,復合磷酸鈉添加量依次設置為0.0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5% ,考察復合磷酸鈉添加量對藍圓鯵魚糜抗凍效果的影響.

1.6 數據分析

試驗數據采用Excel和DPS軟件進行處理及分析 ,顯著性分析采用多重比較法(SNK).

2 結果與分析

2.1 山梨糖醇添加量的確定

山梨糖醇為魚糜抗凍劑的主要糖類物質之一.研究表明 ,因山梨糖醇分子中的羥基能與蛋白質分子的某些基團結合 ,使蛋白質分子處于飽和狀態避免了蛋白分子相互聚集 ,從而使蛋白質變性程度降低 ,起到抗凍效果[12].因此 ,本試驗研究山梨糖醇的添加量對藍圓鯵魚糜鹽溶性蛋白和Ca2＋-ATPase活性的影響 ,結果(圖1)表明:隨著山梨糖醇添加量的增加 ,鹽溶性蛋白溶解量逐漸增大；當山梨糖醇添加量達到4%時 ,鹽溶性蛋白溶解量為31.11 mg?g－1,較未添加山梨糖醇的鹽溶性蛋白溶解量高28.87%；繼續添加山梨糖醇 ,鹽溶性蛋白溶解量變化趨于平穩 ,差異不顯著(P>0.05) ,即對藍圓鯵魚肉蛋白的抗凍效果不大.此結果與謝超等[13]的研究結果一致 ,即鹽溶性蛋白溶解量隨著山梨糖醇添加量(0%－10%)的增加而增大 ,且添加量達到6%之后趨于平穩.

圖1 山梨糖醇添加量對藍圓鯵魚糜抗凍效果的影響Fig.1 Effect of sorbitol on the frozen characteristics of D.maruadsi surimi

從圖1還可看出:Ca2＋-ATPase活性隨著山梨糖醇添加量的增加而逐漸增大；當山梨糖醇添加量達到4%時 ,Ca2＋-ATPase活性為0.0873 μmol?mg－1?min－1,較未添加山梨糖醇的Ca2＋-ATPase活性高37.91%；繼續添加山梨糖醇 ,Ca2＋-ATPase活性變化趨于平穩 ,即對藍圓鯵魚肉蛋白的抗凍效果不大.此結果與關志強等[14]的研究結果類似 ,即4%山梨糖醇能顯著抑制Ca2＋-ATPase活性下降 ,而繼續增加山梨糖醇的添加量 ,對Ca2＋-ATPase活性的影響不顯著.

2.2 聚葡萄糖添加量的確定

聚葡萄糖作為一種新型抗凍劑 ,逐漸成為近年來的研究熱點.研究表明 ,聚葡萄糖作為抗凍劑 ,可抑制蛋白質空間構象發生變化 ,從而減緩冷凍引起的鹽溶性蛋白含量、Ca2＋-ATPase活性和巰基含量的降低 ,同時在抑制巰基含量下降、二硫鍵含量上升及肌原纖維蛋白溶出量下降等方面的效果顯著[15－16].本試驗研究聚葡萄糖的添加量對藍圓鯵魚糜鹽溶性蛋白和Ca2＋-ATPase活性的影響 ,結果(圖2)表明:隨著聚葡萄糖添加量的增加 ,鹽溶性蛋白溶解量逐漸增大；當聚葡萄糖添加量達到4%時 ,鹽溶性蛋白溶解量為31.31 mg?g－1,較未添加聚葡萄糖的鹽溶性蛋白溶解量高29.70%；繼續添加聚葡萄糖 ,鹽溶性蛋白溶解量趨于平穩 ,差異不顯著(P>0.05) ,即對藍圓鯵魚肉蛋白的抗凍效果不大.

從圖2還可看出:隨著聚葡萄糖添加量的增加 ,Ca2＋-ATPase活性逐漸增大；當聚葡萄糖添加量達到4%時 ,Ca2＋-ATPase活性為0.0883 μmol?mg－1?min－1,較未添加聚葡萄糖的Ca2＋-ATPase活性高39.49%；繼續添加聚葡萄糖 ,Ca2＋-ATPase活性變化趨于平穩 ,即對藍圓鯵魚肉蛋白的抗凍效果不大.劉安軍等[15]也認為 ,添加4%聚葡萄糖對冷凍魚糜有較好的抗凍效果.因此 ,適當添加聚葡萄糖可大幅改善藍圓鯵魚糜的抗凍效果 ,但其抗凍效果比山梨糖醇差.

2.3 復合磷酸鈉添加量的確定

在魚糜加工的過程中 ,通常會添加復合磷酸鈉用于改善魚糜的凍藏品質 ,主要是因為復合磷酸鈉可以提高魚糜的pH ,增加離子強度 ,還可以促進冷凍魚糜的鹽溶性和肌原纖維蛋白質的解膠等特性[7].為了研究復合磷酸鈉對藍圓鯵魚糜的抗凍效果 ,本試驗研究復合磷酸鈉的添加量對藍圓鯵魚糜鹽溶性蛋白和Ca2＋-ATPase活性的影響 ,結果(圖3)表明:隨著復合磷酸鈉添加量的增加 ,鹽溶性蛋白溶解量逐漸增大；當復合磷酸鈉添加量達到0.4%時 ,鹽溶性蛋白溶解量為31.18 mg?g－1,較未添加復合磷酸鈉的鹽溶性蛋白溶解量高29.16%；繼續添加復合磷酸鈉 ,鹽溶性蛋白溶解量變化不大 ,差異不顯著(P>0.05) ,即對藍圓鯵魚肉蛋白的抗凍效果不大.謝超等[13]研究也表明 ,復合磷酸鹽的添加量達到0.3%之后 ,冷凍魚糜的鹽溶性蛋白溶解量趨于穩定.

圖2 聚葡萄糖添加量對藍圓鯵魚糜抗凍效果的影響Fig.2 Effect of polydextrose on the frozen characteristics of D.maruadsi surimi

圖3 復合磷酸鈉添加量對藍圓鯵魚糜抗凍效果的影響Fig.3 Effect of composite sodium phosphate on the frozen characteristics of D.maruadsi surimi

從圖3還可看出:隨著復合磷酸鈉添加量的增加 ,Ca2＋-ATPase活性逐漸增大；當復合磷酸鈉添加量達到0.4%時 ,Ca2＋-ATPase活性為0.0863 μmol?mg－1?min－1,較未添加復合磷酸鈉的Ca2＋-ATPase活性高36.33%；繼續添加復合磷酸鈉 ,Ca2＋-ATPase活性變化不大 ,差異不顯著(P>0.05) ,即對藍圓鯵魚肉蛋白的抗凍效果影響不大.

2.4 藍圓鯵魚糜復合抗凍劑最優配比的選擇

為獲得復合抗凍劑的最優配比 ,本試驗在考察單因素試驗的基礎上 ,以山梨糖醇、聚葡萄糖和復合磷酸鈉的添加量作為試驗因素 ,以鹽溶性蛋白溶解量和Ca2＋-ATPase活性作為考察指標 ,采用正交試驗設計優化抗凍劑的添加量 ,確定復合抗凍劑的最優配比.正交試驗設計編碼表如表1所示.

表1 因素水平編碼表Table 1 Coded values for factors′levels of the othogonal test

2.5 藍圓鯵魚糜復合抗凍劑最優配比的確定

采用正交試驗 ,以鹽溶性蛋白溶解量和Ca2＋-ATPase活性為考察指標 ,對聚葡萄糖、山梨糖醇和復合磷酸鈉進行復配優化.試驗結果及方差分析結果如表2、3和4所示.

根據表2正交試驗的結果 ,分析各因素對鹽溶性蛋白溶解量的影響 ,比較各指標下的k、k和k ,確定各因素的最優水平組合為A3B3C2；比較R′的大小 ,可以得到各因素對鹽溶性蛋白溶解量影響的主次順序為:A>B>C.分析各因素對Ca2＋-ATPase活性的影響 ,比較各指標下的k1、k2和k3,確定各因素的最優水平組合為A3B3C2；比較R′的大小 ,可以得到各因素對Ca2＋-ATPase活性影響的主次順序為:A>B>C.

表2 復合抗凍劑的正交試驗結果Table 2 Orthogonal test of the composite antifreeze

表3 復合抗凍劑對鹽溶性蛋白溶解量影響的正交試驗結果方差分析1)Table 3 Variance analysis for orthogonal design to test the effect of complex antifreee on the solubility of salt-soluble proteins

表4 復合抗凍劑對Ca2＋-ATPase活性影響的正交試驗結果方差分析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:復合抗凍劑中各抗凍劑對鹽溶性蛋白溶解量影響的主次順序為:A>B>C ,即山梨糖醇>聚葡萄糖>復合磷酸鈉；由F可知 ,山梨糖醇對鹽溶性蛋白溶解量的影響極顯著 ,聚葡萄糖對鹽溶性蛋白溶解量的影響顯著 ,復合磷酸鈉對鹽溶性蛋白溶解量的影響不顯著.結合考慮實際生產成本 ,確定復合抗凍劑的配方為:A3B3C1,即山梨糖醇添加量為4% ,聚葡萄糖添加量為4% ,復合磷酸鈉添加量為0.3%.為驗證該最優組合的可靠性 ,在最優組合條件下進行3次試驗 ,取其平均值 ,測得鹽溶性蛋白溶解量為31.67 mg?g－1,大于組合A3B3C2的31.31 mg?g－1,由此確定A3B3C1為最優組合.

由表4可知:復合抗凍劑中各抗凍劑對Ca2＋-ATPase活性影響的主次順序為:A>B>C ,即山梨糖醇>聚葡萄糖>復合磷酸鈉；由F可知 ,山梨糖醇和聚葡萄糖對Ca2＋-ATPase活性的影響顯著 ,復合磷酸鈉對Ca2＋-ATPase活性的影響不顯著.結合考慮實際生產成本 ,確定復合抗凍劑的配方為:A3B3C1,即山梨糖醇添加量為4% ,聚葡萄糖添加量為4% ,復合磷酸鈉添加量為0.3%.為驗證該最優組合的可靠性 ,在最優組合條件下進行3次試驗 ,取其平均值 ,測得Ca2＋-ATPase活性為0.0901 μmol?mg－1?min－1,大于組合A3B3C2的0.0883 μmol?mg－1?min－1,由此確定A3B3C1為最優組合.

3 結論

本試驗結果表明 ,當山梨糖醇添加量為4%、聚葡萄糖添加量為4%、復合磷酸鈉添加量為0.3%時對藍圓鯵魚糜的抗凍效果最好 ,該條件下藍圓鲹魚糜凍藏6周后鹽溶性蛋白溶解量和Ca2＋-ATPase活性最高 ,分別為31.67 mg?g－1和0.0901 μmol?mg－1?min－1,較未經處理的魚糜分別高31.19%和42.30% ,即復合抗凍劑對藍圓鲹魚糜具有明顯的抗凍效果.該研究結果為提高藍圓鯵魚糜凍藏品質提供了參考依據 ,同時也有利于今后進一步開發低值藍圓鯵資源.

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(責任編輯:施曉棠)

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 mg?g－1and Ca2＋-ATPase activity of the myofibrillar protein at 0.0901 μmol?mg－1?min－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

海洋動物蛋白質加工關鍵技術及裝備的研發和產業化示范項目(2011NZ01010064).

梁鵬(1985－) ,男 ,講師 ,博士.研究方向:水產品深加工.Email:Liangpeng1372＠sina.com.通訊作者陳麗嬌(1962－) ,女 ,研究員.研究方向:水產品加工.Email:chenlijiao＠126.com.