乳化油脂与罗非鱼肌原纤维蛋白复合凝胶质构性质的研究

贾丽娜，庞　杰，吴云辉，简文杰4，（.上海海洋大学食品学院，上海20306；2.哈佛大学物理系杰弗逊物理实验室，马萨诸塞州0238；3.福建农林大学食品科学学院，福建福州350000；4.厦门医学高等专科学校，福建厦门36000；5.厦门海洋职业技术学院，福建厦门3600）

乳化油脂与罗非鱼肌原纤维蛋白复合凝胶质构性质的研究

贾丽娜1，庞杰2，3，吴云辉5，*，简文杰4，5，*
（1.上海海洋大学食品学院，上海201306；2.哈佛大学物理系杰弗逊物理实验室，马萨诸塞州02138；3.福建农林大学食品科学学院，福建福州350000；4.厦门医学高等专科学校，福建厦门361000；5.厦门海洋职业技术学院，福建厦门361100）

将乳化的猪油和玉米油以不同比例（1%、2%、3%）添加到罗非鱼肌原纤维蛋白复合凝胶中，并对凝胶强度、凝胶白度、凝胶持水力、微观结构进行研究。当油脂添加量为1%或2%时，乳化玉米油-肌原纤维蛋白复合凝胶的凝胶强度显著（p＜0.05）低于猪油-肌原纤维蛋白复合凝胶的凝胶强度，但显著（p＜0.05）高于对照组。此添加水平时，乳化玉米油-肌原纤维蛋白复合凝胶的持水性、凝胶白度也比对照组显著提高。凝胶微观结构表明，没有添加乳化油脂的肌原纤维蛋白凝胶的三维空间结构中存在大量的空隙，但添加之后孔隙明显减少，说明一部分乳化油脂的颗粒填充于蛋白的空间结构中。这一结果与添加油脂的复合凝胶可以提高凝胶强度、持水力相吻合。实验结果说明，在鱼糜制品加工过程中，用经过乳化的玉米油代替猪油是可行的。

油脂，罗非鱼，肌原纤维蛋白，质构性质，微观结构

随着海洋资源的开发利用，鱼类的大量捕捞，使得海水鱼的资源越来越有限。而在我国，罗非鱼的养殖面积较大、资源丰富、生产成本低廉，是制作鱼糜制品的理想原料。在鱼糜制品加工制作过程中，评价鱼糜制品质量优劣的标准包括凝胶强度、凝胶白度、持水力等几个指标。其中，鱼糜中对凝胶强度起主要作用的主要成分是肌原纤维蛋白。而在鱼糜制品加工制作过程中会添加油脂来改善鱼糜制品的风味及外观，随着人们健康意识的增强，越来越多的人意识到动物脂肪中含有大量饱和脂肪酸，长期食用容易导致慢性病的发生。因此用含不饱和脂肪酸的油脂代替动物脂肪添加到食品中成为人们的研究重点。玉米油是从玉米胚芽中提炼出的油，其不饱和脂肪酸含量高达80%～85%，可溶解血液中积累的胆固醇［1-3］，所以具有一定的保健价值。此外，玉米油具有抗癌［4］、抗氧化［5］及降低血糖血脂［6-7］的作用。因此，探索玉米油代替猪油，具有现实的应用价值。综上所述，本文选取资源丰富的罗非鱼中的肌原纤维蛋白与玉米油、猪油作为研究对象，通过对比肌原纤维蛋白-玉米油与肌原纤维蛋白-猪油复合凝胶质构特性，探讨用乳化玉米油代替乳化猪油的理论可行性。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

冷冻罗非鱼（Oreochromis spp）鱼糜福建安井食品有限公司提供；玉米油购买于当地超市；猪油福建安井食品有限公司提供；氯化钠西陇化工股份有限公司；牛血清白蛋白上海生工；五水合硫酸铜分析纯AR，国药集团化学试剂有限公司；酒石酸钾钠分析纯AR，国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钠分析纯AR，西陇化工有限公司。

环境扫描电镜Quanta 450FEI公司；T18 digital ULTRA RURRAX德国IKA公司；JYL-C022九阳料理机九阳股份有限公司；冷冻离心机SIGMA公司；WSC-S测色色差计上海精密科学仪器有限公司；TA-XT Plus质构仪英国Stable Micro System；ML204电子天平梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；数显恒温水浴锅HH-2国华电器有限公司；TU-1810紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2实验方法

1.2.1罗非鱼鱼糜肌原纤维蛋白的提取参考罗永康［8］的方法并稍加修改。将鱼糜切碎加入5倍体积的0.6mol/L冰NaCl溶液，用料理机搅拌30s，并用T18 digital ULTRA RURRAX高压均质机4000r/min均质30s，4℃冰箱浸泡20h，冷冻离心机进行离心：4℃、8000g、15min。收集上层悬浮液，并用5倍体积的冰蒸馏水进行稀释。将稀释液再次离心：4℃、8000g、15min。离心所得沉淀用3倍体积0.6mol/L冰NaCl清洗，重复3次，离心条件同上。最后所得沉淀即为所需肌原纤维蛋白。提取的肌原纤维蛋白用双缩脲法进行含量测定。为确保肌原纤维蛋白在提取过程中不会变性，控制提取全程保持4℃环境。

1.2.2玉米油和猪油乳化活性及稳定性测定本实验分别研究了玉米油和猪油的乳化活性。参考Pearce［9］方法，并稍微修改。用冰磷酸盐缓冲液将提取的肌原纤维蛋白稀释，使最终溶液中NaCl浓度为0.6mol/L，磷酸盐浓度为0.05mol/L，肌原纤维蛋白浓度为10mg/mL。分别将3g玉米油和猪油（使用前置于40℃水浴锅液化）与12g肌原纤维蛋白溶液混合，分别于9000、17000、24000r/min转速均质1min。

乳化完毕将乳化液放置于小烧杯中，将烧杯置于碎冰中并放在4℃冰箱。立即从小烧杯底部取200μL乳化液放入50mL比色管中，用0.1%的SDS定容至50mL。然后，分别在10、30、60、120、180min时取烧杯底部沉淀液放于50mL比色管，然后用0.1%SDS定容至50mL。用分光光度计测定稀释液在500nm吸光值。求取EAI和ESI的值，分析乳化能力和乳化稳定性。

本实验中用乳化后不同时间溶液的吸光值来表示ESI。根据江志炜［10］计算出EAI的值。

式中，C：乳化前肌原纤维蛋白溶液浓度（g/mL）；Ø：乳化液中油脂所占体积比例；N：稀释倍数；A500：乳液在500nm处吸光值。

1.2.3乳化油脂-肌原纤维蛋白复合凝胶的制备按MANGANG WU［11］方法制备玉米油和猪油的乳化油脂，将新鲜乳化液立即与1%肌原纤维蛋白溶液和4%肌原纤维蛋白溶胶混合，确保最终混合物中蛋白浓度为2%，油脂含量分别为0、1%、2%、3%，混合均匀后分装于25mL小烧杯中，4℃反应12h，然后将小烧杯置于85℃水浴锅加热20min，加热完毕，碎冰冷却3h，凝胶性质测定前置于室温放置半小时。每个样品做3组平行。

1.2.4复合凝胶凝胶强度测定将小烧杯置于质构仪平台，用物性测定仪在室温条件下进行样品凝胶强度测定。测试参数：探头：SMS P/5S，测前速率2mm/s，测试速率2mm/s，测后速率2mm/s，压缩距离：10mm。

1.2.5复合凝胶凝胶白度测定使用色差计测定复合凝胶的L、a、b。根据杨振［12］的方法计算白度。

1.2.6复合凝胶持水力的测定参考Wu［13］的方法，将测试完质构及凝胶白度的样品每种样品大约取5g左右置于离心管中，4℃、10000g，离心10min，弃去上层水分，分别测定试管质量m1（g）、离心前试管和复合凝胶的质量m2（g），离心后试管和复合凝胶的质量m3（g）。

1.2.7微观结构的观察复合凝胶的微观结构用环境扫描电镜Quanta 450进行观察，主要步骤如下：将样品台涂导电胶，并将样品置于导电胶上。接着将样品进行液氮预冷。然后转移冷冻样品至传输台，升华10min，喷镀铂金1min。最后转移至扫描电镜样品仓，观察。样品观察过程中放大倍数为10000倍。

1.3数据统计

所有实验数据均为至少三次重复实验的平均值，数据分析采用SPSS 18.0程序进行统计，显著性分析采用Duncan（D）程序进行（p＜0.05）。

2　结果与分析

2.1玉米油和猪油乳化稳定性和乳化活性

以不同的均质速度对油脂-蛋白混合液进行乳化，乳化活性测试结果如图1所示。从图1中可以看出：与预期结果一样，在9000、17000、24000r/min均质条件下，随着均质速度的增大，乳液的乳化活性显著升高（p＜0.05），说明均质速度对乳液的乳化活性有显著影响。与此同时，在相同均质速度下，玉米油的乳化活性值均显著（p＜0.05）高于猪油的乳化活性值，由此说明即使均质时两种油脂都处于液态，玉米油也更容易分散于肌原纤维蛋白中。由此可以推断，相对于饱和脂肪酸，在结构上具有高度灵活性的不饱和脂肪酸能够与水/油界面的蛋白质产生更加强烈的反应。从实验结果来看，植物油-肌原纤维蛋白体系比动物脂肪-肌原纤维蛋白体系更有利于乳化的进行。

图1　不同均质速度下肌原纤维蛋白对猪油和玉米油乳化活性的影响Fig.1　Effect of myofibrillar protein on lard and corn oil emulsification activity under different homogenization speeds

如表1所示，无论是玉米油还是猪油，随着均质速度的增加，乳液的乳化活性显著升高（p＜0.05）。这说明高剪切速率可以更加有效的分散猪油和玉米油。当剪切速率为17000r/min或24000r/min时，玉米油-肌原纤维蛋白乳化液的乳化活性值显著（p＜0.05）高于猪油-肌原纤维蛋白乳化活性值。这说明高剪切速率下，玉米油比猪油更容易乳化。但是，随着静置时间的延长，乳液的乳化稳定性显著下降（p＜0.05）。存放时间不超过120min时，乳液的乳化活性随均质速度的增加显著增加（p＜0.05）。但是，当存放时间达到180min时，均质速度为17000r/min的乳化液的乳化活性显著高于9000r/min和24000r/min均质得到的乳化液的乳化活性值。这说明随着时间的延长，均质速度17000r/min得到的乳化液具有更好的乳化稳定性。综合考虑乳化液的乳化活性及乳化稳定性，接下来的凝胶实验乳化液的均质速度选取17000r/min。

表1　不同均质速度下肌原纤维蛋白对猪油和玉米油乳化稳定性的影响Table 1　Effect of myofibrillar protein on lard and corn oil emulsification stability under different homogenization speeds

2.2玉米油和猪油对肌原纤维蛋白凝胶强度的影响

为了研究玉米油和猪油及其添加量对肌原纤维蛋白凝胶强度的影响，本实验将样品在85℃下水浴加热20min，其后，碎冰冷却3h，冷却完毕室温静置30min，进行质构测定。结果图2所示。

图2　猪油和玉米油对肌原纤维蛋白凝胶强度的影响Fig.2　Impact of lard and corn oil on myofibrillar protein gel strength

从图2可以看出，当脂肪含量低于1%或脂肪含量为2%～3%时，随着脂肪含量的增加，猪油可以显著（p＜0.05）提高肌原纤维蛋白的凝胶强度。当脂肪含量介于1%～2%时，随着脂肪含量的增大，复合凝胶的凝胶强度反而显著下降（p＜0.05）。这是因为当脂肪含量添加比较少时，少量脂肪颗粒填充于肌原纤维蛋白形成的三维空间结构的空隙中，使得复合凝胶的凝胶强度显著提高（p＜0.05）。当脂肪添加量达到一定程度（1%），添加的脂肪中的一部分会破坏蛋白质之间的二硫键，导致蛋白凝胶强度显著下降（p＜0.05）。脂肪含量达到2%～3%时，复合凝胶凝胶强度的增加主要是因为猪油中含有更多的不饱和脂肪酸，在25℃的测试条件下，猪油呈固态，使复合凝胶表现出更高的凝胶强度。

当玉米油添加量低于2%时，复合凝胶的凝胶强度显著增加（p＜0.05）。添加量为2%～3%时，添加玉米油的实验组的复合凝胶的凝胶强度显著下降（p＜0.05）。当玉米油添加量达到3%时，复合凝胶的凝胶强度显著低于（p＜0.05）对照组的凝胶强度。这主要是因为玉米油中不饱和脂肪酸含量较高，高剪切速率下，颗粒较小，可以更好地填充于肌原纤维蛋白的三维空间结构中，从而提高复合凝胶的凝胶强度。但是过多的玉米油的添加会使得一部分玉米油填充复合凝胶的空隙提高凝胶强度，多余的部分反而会破坏蛋白质原有的结构造成凝胶强度的降低，破坏程度高于提高的程度，复合凝胶最终的凝胶强度显著低于（p＜0.05）未添加油脂的空白组。

2.3玉米油和猪油对肌原纤维蛋白凝胶白度的影响

图3　猪油和玉米油对肌原纤维蛋白凝胶白度的影响Fig.3　Impact of lard and corn oil on myofibrillar protein gel whiteness

从图3可以看出，玉米油或猪油的添加都可以显著提高（p＜0.05）复合凝胶的凝胶白度值。但是变化趋势并不完全相同，对于玉米油，当添加量低于1%时，随着玉米油添加量的增加，凝胶白度之呈增长趋势。当添加量超过1%时，随着玉米油含量的增加，复合凝胶的凝胶白度呈下降趋势。这说明在乳化过程中，必须严格控制玉米油的添加量，否则会显著影响复合凝胶的白度值。而对于猪油的添加，当猪油添加量低于2%时，随着添加量的增加，凝胶白度显著增加（p＜0.05），超过2%后，凝胶白度值显著下降（p＜0.05）。这说明猪油-肌原纤维蛋白复合凝胶制备过程中，猪油的添加量必须低于2%。这样可以在一定程度上显著提高（p＜0.05）复合凝胶白度值。从凝胶白度值方面考虑，油脂添加量为1%或2%都会显著提高（p＜0.05）复合凝胶的白度值。

图4　猪油和玉米油对肌原纤维蛋白凝胶持水力的影响Fig.4　Impact of lard and corn oil on myofibrillar protein gel water holding capacity

2.4玉米油和猪油对肌原纤维蛋白凝胶持水力的影响

从图4可以看出，当玉米油添加量低于2%时，随着玉米油添加量的增加，复合凝胶持水力显著增加（p＜0.05）。当玉米油添加量为3%时，复合凝胶的持水力显著低于（p＜0.05）添加量为2%时的白度值，但仍显著高于（p＜0.05）添加量为0、1%时的持水力。这是因为少量添加的玉米油填充于复合凝胶的空间网络结构，使之结构更加坚固，更有利于水分的保持。而玉米油的添加量过多时，过多的油脂破坏蛋白质原有的空间结构，不利于蛋白二硫键的形成，从而使持水力下降。

对于添加猪油形成的复合凝胶，由于测试温度为室温，此时猪油以固态形式存在，可以固定一部分水分。所以猪油添加量超过1%时，添加的越多，复合凝胶的持水力显著增高（p＜0.05）。但是，添加量为1%时，复合凝胶的持水力显著低于（p＜0.05）对照组，这说明过低的猪油的添加不利于复合凝胶水分的保持。从持水力角度来看，玉米油添加量为2%时更有利于复合凝胶水分的保持。

2.5猪油和玉米油对复合凝胶微观结构的影响

图5　猪油和玉米油对复合凝胶微观结构的影响（10000×）Fig.5　Impact of lard and corn oil on myofibrillar protein gel microstructure（10000×）

从图5可以看出，猪油-肌原纤维蛋白复合凝胶与玉米油-肌原纤维蛋白复合凝胶微观结构表现出很大的不同，由于猪油饱和脂肪酸含量比较高，复合凝胶中存在大量的脂肪球颗粒。而玉米油不饱和脂肪酸含量较高，微观结构观察中看不到明显的脂肪球存在。从图5中可以看出，添加乳化油脂的复合凝胶有更紧凑的结构，这是由于乳化的脂肪颗粒填充于肌原纤维蛋白的空间结构中。不含乳化油脂的对照组中，凝胶的空间结构中有大量的空隙。结合凝胶强度及持水力的结果分析，乳化的油脂在复合凝胶中不是简单的填充作用，还应该存在乳化的脂肪球与肌原纤维蛋白的相互作用以及蛋白质之间的相互作用。这在一定程度上与前人关于复合凝胶微观结构观察的研究结果相吻合［14-16］。

3　结论

将玉米油和猪油在0.6mol/L NaCl、pH6.2的肌原纤维蛋白溶液中进行乳化，然后与肌原纤维蛋白混合加热形成复合凝胶，当油脂添加量为2%时，复合凝胶的凝胶强度、持水力、凝胶白度都显著高于空白对照组。而且，微观结构观察结果也说明，部分乳化油脂填充于肌原纤维蛋白空间结构的空隙中，从而在一定程度上改善复合凝胶的质构性质。从凝胶性质来看鱼糜制品加工制作过程中用玉米油代替猪油在理论上是可行的。而且，高含量的不饱和脂肪酸及其他营养物质也使玉米油越来越受到人们的青睐。可以说，添加玉米油的鱼糜制品有很广阔的发展前景。

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Textural properties of lipid-tilapia myofibrillar protein composite gels

JIA Li-na1，PANG Jie2，3，WU Yun-Hui5，*，JIAN Wen-jie4，5，*
（1.College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China；2.Department of Physics Jefferson Physical Lab Harvard University，MA 02138，the U.S.A；3.College of Food Science，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350000，China；4.Xiamen Medical College，Xiamen 361000，China；5.Xiamen Ocean Vocational College，Xiamen 361100，China）

Emulsified lard and corn oil（1%，2%，3%）was added to tilapia myofibrillar protein to form composite gels.The textural properties of lipid-myofibrillar protein composite gels were compared to investigate the feasibility of using corn oil to replace lard.and the strength，the gel whiteness，the gel water holding capacity，the microstructure of composite gels were researched.It was found that when oil dosage was 1%or 2%，the gel strength of corn oil-myofibrillar protein composite gel was significant（p＜0.05）lower than lard-myofibrillar protein composite gel，but still significant（p＜0.05）higher than the control group.It was also could be concluded that the gel water holding capacity，gel whiteness also significantly higher than the control group. Microstructure observation demonstrated that there were many voids in the three-dimensional structure of myofibrillar protein gels without the adding of emulsified oil and the pore was significantly reduced with the adding of emulsified oil，indicating that part of the emulsified oil particles filled in the spatial structure of the protein.This result coincided with that composite gel with the adding of fat could can increase the gel strength，water holding capacity.The experimental results showed that，it was possible that lard could be instead of corn oil in surimi products processing production process.

oil；tilapia；myofibrillar protein；textural properties；microstructure

TS201.2

A

1002-0306（2015）02-0121-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.018

2014－09－01

贾丽娜（1988-），女，硕士研究生，研究方向：食品科学与工程。

简文杰（1981-），男，博士研究生，讲师，研究方向：天然食品高分子的结构与功能。吴云辉（1961-），男，本科，副教授，研究方向：食品加工与食品检测。

福建省自然科学基金项目（2012J05046）；第51批博士后基金一等资助项目（2012M510199）；福建省教育厅A类科技计划项目（JA11327）；国家自然科学基金（31271837）。