沙蒿胶对虾蛄肌原纤维蛋白乳化和理化特性的影响

袁程程，张坤生*，任云霞

(天津商业大学 生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津，300134)

沙蒿胶对虾蛄肌原纤维蛋白乳化和理化特性的影响

袁程程1，张坤生1*，任云霞2

(天津商业大学 生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津，300134)

为丰富虾蛄肉糜类制品，对虾蛄肌原纤维蛋白乳化及理化性质进行了研究。从虾蛄中提取肌原纤维蛋白，对其进行不同沙蒿胶添加量、NaCl浓度、温度的处理，考察其乳化性质，包括乳化活性和乳化稳定性。同时测定其理化性质，包括表面疏水性和黏度。结果表明：在相同的NaCl浓度条件下，随着沙蒿胶添加量的增加，虾蛄肌原纤维蛋白的乳化活性和乳化稳定性先升高后降低，黏度增大；添加0.6%～0.8%沙蒿胶的实验组与对照组相比差异均显著(P<0.05)；添加0.4%～0.6%的沙蒿胶能显著提高肌原纤维蛋白的表面疏水基含量(P<0.05)。NaCl浓度为0.4 mol/L时，乳化活性值最大；浓度为0.5 mol/L时浊度值最低，增大NaCl浓度会减小肌原纤维蛋白黏度。随着温度升高，肌原纤维蛋白乳化活性值和浊度变大，乳化稳定性先增大后减小，黏度降低。研究结果为进一步研究沙蒿胶在虾蛄制品中的应用提供了一定的基础。

虾蛄；沙蒿胶；肌原纤维蛋白；理化性质；乳化性

虾蛄(Oratosquillaoratoria)为多年生大型甲壳类[1]，因体部干重蛋白质含量高达72%，氨基酸含量全面且易于体内消化吸成为倍受人们喜爱的海味食品。但虾蛄饲养具有季节性，夏季的资源密度最大，冬季最低[2]，所以将虾蛄加工成为成品或半成品可以较好地开发和利用虾蛄。虾蛄肉中的肌原纤维蛋白是盐溶性蛋白，其乳化和理化特性直接影响着乳化肉制品的质构、黏着性、保油保水性和出品率等[3]。影响肌原纤维蛋白功能特性的因素很多，如温度、pH值、离子强度、蛋白质浓度和各种添加剂等。其中，通过外源添加物来改善肉类食品的功能特性是研究的一大热点[4-8]。

沙蒿胶(Artemisia sphaerocephala Krasch gum, ASK gum)是一种常见的高保水性食品添加剂，作为增稠保鲜剂用于肉类食品中，不仅能改善其保水、保油特性，还有助于保存保鲜，提高肉制品的成品率[9-11]。

王诗萌等人分别研究了魔芋胶、黄原胶、卡拉胶对虾蛄中磷酸化肌原纤维蛋白凝胶特性的影响，得到3种食用胶均能不同程度的提高凝胶保水性[12]。杨明等将转谷酰胺酶和马铃薯淀粉添加到鲤鱼肌原纤维蛋白中，研究得出二者可有效改善肌原纤维蛋白的功能特性[13]。乔亮等得出在乳化肠里添加一定量的沙蒿胶可以有效提高其黏着性[14]。但沙蒿胶对虾蛄肌原纤维蛋白乳化和理化性质影响的研究未见报道，使沙蒿胶在肉类制品中的应用缺乏理论基础。本文以虾蛄肌原纤维蛋白为研究对象，探究在不同加热温度和NaCl浓度条件下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液乳化能力、表面疏水性、浊度和黏度的影响，旨在为虾蛄肉制品的深加工提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

虾蛄，于5月旺季购自天津市北辰区老板娘水产城，-18 ℃以下冻藏，使用前于4 ℃下解冻。

沙蒿胶(食品级)，河北百味生物科技有限公司；NaCl、Na2HPO4、NaH2PO4、H3PO4(分析纯)，天津市赢达稀贵化学试剂厂；MgCl2(分析纯)，天津市天大化工实验厂；牛血清蛋白(BSA)，Sigma试剂公司；考马斯亮蓝G250，天津市科密欧化学试剂开发中心；95%乙醇，天津市风船化学试剂科技有限公司。

1.2 仪器与设备

IKA T10高速组织匀浆机，德国IKA公司；Avanti J-E高效离心机，美国BECKMAN公司；HW-S24型电热恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；UV-7504紫外可见分光光度计，上海欣茂仪器有限公司；FA2004A电子天平，上海精天仪器有限公司；Hunter Lab 色差仪，美国Hunter Lab 公司；SMSTA TA-XT plus质构仪，英国Stable Micro System公司。

1.3 方法

1.3.1 虾蛄肌原纤维蛋白的提取

参考XIONG[15]和王诗萌[16]的方法。去壳取得虾蛄肉，加入4倍体积的蛋白提取液(0.1 mol/L NaCl、0.002 mol/L MgCl2、0.001 mol/L EDTA、0.1 mol/L Na2HPO4/NaH2PO4pH=7.0)，30 s高速匀浆，在5 000 r/min，15 min，4 ℃条件下高速冷冻离心，取沉淀，再重复2次，之后加入4倍体积的0.1 mol/L NaCl溶液，30 s高速匀浆，在5 000 r/min，15 min，4 ℃条件下高速冷冻离心，再重复2次后将混合液的pH调至6.25，离心(5 000 r/min，15 min，4 ℃)，最后所得沉淀即为肌原纤维蛋白。

1.3.2 不同温度处理

用0.3 mol/L NaCl将肌原纤维蛋白稀释到10 mg/mL，沙蒿胶的添加量为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，充分搅拌至沙蒿胶分散均匀，在15、25、35、45、55 ℃水浴锅中加热30 min，备用，进行相关指标测试。

1.3.3 不同NaCl浓度处理

用0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol/L NaCl将肌原纤维蛋白稀释到10 mg/mL，沙蒿胶的添加量为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，充分搅拌至沙蒿胶分散均匀，在25 ℃水浴锅中加热30 min，备用，进行相关指标测试。

1.4 检测方法

1.4.1 蛋白质含量的测定

参照才卫川[17]的方法，利用考马斯亮蓝法测定肌原纤维蛋白含量。

1.4.2 乳化活性和乳化稳定性的测定

参考AGYARE等[18]的方法，取16 mL稀释蛋白液与4 mL大豆油混合放入50 mL烧杯中高速匀浆2 min，分别在0与10 min时从底部吸取100 μL，加入到10 mL 0.1% SDS溶液中，振荡混匀后在500 nm处测定吸光度(0.1% SDS溶液为空白)。乳化活性EAI(m2/g)和乳化稳定性ESI(%)分别由下面的公式来表示：

(1)

(2)

式中：A0为乳状液在0 min的吸光度；A10为乳状液在10 min的吸光度；n为稀释倍数；C为蛋白质质量浓度，(g/mL)；φ为油相体积分数(φ= 0.2)。

1.4.3 表面疏水性的测定

参考CHELH等[19]的方法并稍作修改，方法如下：取2 mL稀释蛋白液加入400 μL 1 mg/mL的溴酚蓝溶液，充分混合，相应的磷酸缓冲液为空白，4 000 r/min离心20 min后，在595 nm处测定上清液的吸光度。表面疏水基含量按公式(3)计算。

(3)

式中：A对照为对照组的吸光值，A样品为处理组的吸光值。

1.4.4 浊度的测定

参考BENJAKUL等[20]的方法，取5 mL稀释蛋白液放入试管中，分别在不同温度的水浴锅中水浴30 min后取出，冷却，在600 nm处测定吸光度(不加蛋白的溶液为空白)。

1.4.5 黏度的测定

用MCR 301旋转流变仪测定取3 mL的稀释蛋白液均匀涂布于测试平台。使用直径为40 mm的平行板，设定平行板间空隙为0.5 mm，剪切速率为25 1/s。

1.5 数据处理方法

采用SPSS 19.0、Originpro 9.0、Excel 2007进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 蛋白质含量标准曲线绘制

标准方程：Y=0.008 42X-0.005 95；相关系数R2=0.998 7。

图1 蛋白质标准曲线Fig.1 BSA standard curve

2.3 肌原纤维蛋白乳化活性和乳化稳定性

2.3.1 不同NaCl浓度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白乳化活性和乳化稳定性的影响

乳化特性是蛋白质主要的功能特性之一，乳化活性和乳化稳定性是评价蛋白质乳化特性的常用指标。由图2、图3可知，在相同的NaCl浓度条件下，虾蛄肌原纤维蛋白的乳化活性和乳化稳定性随着沙蒿胶添加量的增加整体呈先上升后下降的趋势，添加0.6%～1.0%沙蒿胶的实验组与对照组相比差异均显著(P<0.05)。这可能是因为沙蒿胶是交联结构的多糖物质，多糖能与肌原纤维蛋白相互作用，提高蛋白的持水、持油能力，从而形成稳定的乳化体系[18]。但当沙蒿胶的添加量过大时，使乳化膜厚度增大成为整个溶液，在乳化液中不溶性的多糖使乳化微粒距离变小，乳化活力和乳化稳定性降低[20]。

在相同的沙蒿胶添加量条件下，随着NaCl浓度的增大，肌原纤维蛋白的乳化活性呈先增大后降低趋势，在浓度为0.4 mol/L时达到最大值，显著高于0.1、0.2 mol/L NaCl实验组(P<0.05)。乳化稳定性呈逐渐上升趋势。在NaCl浓度为0.1 mol/L时，肌原纤维蛋白的乳化稳定性最差。乳化稳定性是评价蛋白质保持乳化体系油水界面的能力的重要指标，增大NaCl浓度会减少蛋白从油水界面向水相体系的通过量，使乳状液油滴表面电位下降，乳状液体系的斥力电位上升，更易使油滴之间发生聚集，从而提高了乳化稳定性[21]。但浓度过大会可能会使蛋白发生盐析效应，乳化活性和稳定性均降低[22]。

图2 不同NaCl浓度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液乳化活性的影响Fig.2 Effect of ASK gum on the emulsifying activity of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

图3 不同NaCl浓度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液乳化稳定性的影响Fig.3 Effect of ASK gum on the emulsion stability of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

2.3.2 不同温度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白乳化活性和乳化稳定性的影响

由图4、图5可知，在相同的温度条件下，虾蛄肌原纤维蛋白的乳化性和乳化稳定性随着沙蒿胶添加量的增加呈先升高后下降的趋势，在沙蒿胶添加量为0.6%时乳化活性达到最大值，45 ℃时乳化活性由对照组的9.24 m2/g提高到13.33 m2/g，继续添加乳化活性值下降。在相同的沙蒿胶添加量条件下，随着温度的升高，乳化活性呈逐渐上升趋势，温度为55 ℃时达到最大值且显著高于15、25和35 ℃实验组的乳化活性值(P<0.05)，与45℃实验组相比差异不显著(P>0.05)。乳化稳定性呈先升高后下降的趋势，15～35 ℃实验组的稳定性值逐渐增大，继续升高温度稳定性开始下降。这可能是由于温度升高，肌原纤维蛋白的分子构象适当展开，促进了油体分子与蛋白分子的相互作用，增强了蛋白质界面上的吸附性，从而使蛋白的乳化活性增加。但温度过高会引起蛋白分子变性，也能降低吸附在界面上的蛋白质膜的粘度和硬度，使乳化稳定性降低[23]。

图4 不同温度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液乳化活性的影响Fig.4 Effect of ASK gum on the emulsifying activity of myofibrillar proteins at different temperatures

图5 不同温度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液乳化活性的影响Fig.5 Effect of ASK gum on the emulsion stability of myofibrillar proteins at different temperatures

2.4 肌原纤维蛋白表面疏水性

2.4.1 不同NaCl浓度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白表面疏水性的影响

表面疏水性对蛋白质的功能特性产生重要的影响。由图6可知，在相同的NaCl浓度条件下，随着沙蒿胶添加量的增加，肌原纤维蛋白的表面疏水基含量整体呈先上升后下降趋势，0.4%～1.0%实验组间虽有差异，但差异不显著(P>0.05)，添加0.4%～0.6%的沙蒿胶与对照组相比能显著提高肌原纤维蛋白的表面疏水基含量(P<0.05)。在相同的沙蒿胶添加量条件下，随着NaCl浓度的增加，肌原纤维蛋白表面疏水基含量呈下降趋势。这可能是因为肌原纤维蛋白是盐溶性的蛋白，当NaCl浓度较高时，可使蛋白质周围的亲水基团结合大量水分子，将蛋白质的疏水基团部分包埋在分子内部，暴露程度逐渐降低，肌原纤维蛋白的表面疏水性减小[24]。

图6 不同NaCl浓度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液表面疏水性的影响Fig.6 Effect of ASK gum on the surface hydrophobicity of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

2.4.2 不同温度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白表面疏水性的影响

蛋白质的表面疏水性反映了蛋白质分子表面疏水性氨基酸的相对含量。由图7可知，在相同的温度条件下，随着沙蒿胶添加量的增加，肌原纤维蛋白的表面疏水基含量呈先增大后减小态势，结果表明在一定范围内，加入沙蒿胶对肌原纤维蛋白的表面疏水性有增加作用。在相同的沙蒿胶添加量条件下，随着温度升高，肌原纤维蛋白的表面疏水基含量先增加后降低，在35～45 ℃时表面疏水基含量较高，继续升高温度，表面疏水基含量有所下降，结果表明在25～55 ℃范围内，各实验组差异不显著(P>0.05)，但与15 ℃相比差异显著(P<0.05)。这可能是因为虾蛄肌原纤维蛋白在升温的过程中，蛋白内部展开，利于沙蒿胶与蛋白发生反应，使蛋白的疏水基团暴露[25]。

图7 不同温度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液表面疏水性的影响Fig.7 Effect of ASK gum on the surface hydrophobicity of myofibrillar proteins at different temperatures

2.5 肌原纤维蛋白浊度

2.5.1 不同NaCl浓度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白浊度的影响

浊度通常作为判断蛋白聚集的指标，反映蛋白溶液中悬浮粒子的数量和大小。由图8可知，在相同NaCl浓度下，随着沙蒿胶添加量的增加，浊度整体呈上升趋势。同一沙蒿胶添加量条件下，随着NaCl浓度的增加，浊度明显下降。这可能是由于肌原纤维蛋白的盐溶性，随着溶液中NaCl浓度增大，蛋白更容易溶解分散，从而导致吸光度下降，浊度减小。当NaCl浓度达到0.5 mol/L时，蛋白质得到溶解度最好，浊度最小。

图8 不同NaCl浓度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液浊度的影响Fig.8 Effect of ASK gum on the turbidity of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

2.5.2 不同温度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白浊度的影响

如图9可知，同一温度条件下，随着沙蒿胶添加量的增加，浊度呈逐渐上升趋势。沙蒿胶添加量从0%增加到0.4%浊度值变化不显著(P>0.05)，在55 ℃时，当沙蒿胶添加量进一步增大，肌原纤维蛋白的浊度呈显著增加趋势(P<0.05)。在相同的沙蒿胶添加量条件下，随温度的升高，浊度增大。这可能是由于温度的升高导致肌原纤维蛋白凝聚，蛋白分子直径变大，使光发生了散射从而使得溶液浊度升高[26]。

图9 不同温度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液浊度的影响Fig.9 Effect of ASK gum on the turbidity of myofibrillar proteins at different temperatures

2.6 肌原纤维蛋白黏度

2.6.1 不同NaCl浓度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白黏度的影响

黏度可作为较可靠的指标用来判断鱼肉蛋白质质量，比蛋白质的溶解性和乳化性有更高的可信度[27]。由图10可知，在沙蒿胶添加量相同的条件下，随着NaCl浓度的增加，黏度呈上升趋势。这可能是因为在不同NaCl浓度下，肌原纤维蛋白分子有不同的排列方式而引起的，当浓度为0.5 mol/L时，黏度最大。在同一NaCl浓度下，肌原纤维蛋白黏度随着沙蒿胶添加量的增加而显著增大。这可能是因为沙蒿胶溶液具有很高的黏度，且随浓度的增加而迅速增加。在低剪切速率下，也呈现较大黏度，是由于沙蒿胶具有弱的分子间力而又稳定的高分子呈刚性的复合团聚体[28]。

图10 不同NaCl浓度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液黏度的影响Fig.10 Effect of ASK gum on the viscosity of myofibrillar proteins at different concentrations of salt

2.6.2 不同温度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白黏度的影响

由图11可知，在相同沙蒿胶添加量条件下，随着温度的升高，黏度逐渐降低且下降的较为缓慢。这可能是因为温度的升高使得肌原纤维蛋白聚集变性从而影响其黏度。在同一温度下，随着沙蒿胶添加量的增加，肌原纤维蛋白黏度整体呈上升趋势，当添加量为1.0%时，黏度最大。

图11 不同温度下添加沙蒿胶对肌原纤维蛋白溶液黏度的影响Fig.11 Effect of ASK gum on the viscosity of myofibrillar proteins at different temperatures

3 结论

沙蒿胶添加量在0.6%～0.8%时乳化活性最佳，55 ℃时乳化活性值最大但稳定性有所下降；在NaCl浓度为0.4 mol/L时乳化活性值最大，但浓度过高会使乳化活性和稳定性均降低。45 ℃时，沙蒿胶添加量为0.6%，表面疏水性最大；随着NaCl浓度的增加，蛋白表面疏水性减弱。随着沙蒿胶添加量的增加，肌原纤维蛋白浊度和黏度均增大；NaCl浓度的增加会使浊度值减小，黏度增大；温度升高会使浊度增大，黏度减小。因此，添加适量的沙蒿胶并结合控制体系中的NaCl浓度和温度更有助于改善虾蛄肌原纤维蛋白的乳化和理化特性。

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Effect of Artemisia sphaerocephala Krasch gum on emulsifying and physicochemical properties of Mantis shrimp myofibrillar protein

YUAN Cheng-cheng1， ZHANG Kun-sheng1*， REN Yun-xia2

(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,College of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

In order to enrich mantis shrimp emulsion products, study was carried out to explore the emulsifying and physicochemical properties of myofibrillar protein from mantis shrimp. Extracted from Mantis shrimp, the myofibrillar protein and the different the amount of Artemisia sphaerocephala Krasch gum(ASK gum), NaCl concentration, temperature as well as the effects of emulsifying properties, including emulsifying activity and emulsion stability were tested. At the fixed concentration of NaCl, with the increase of ASK gum, Mantis shrimp protein emulsifying activity and emulsion stability increased first and then decreased, the viscosity also increased; with 0.6%-0.8% ASK gum, the difference between the experimental group and the control group was significant (P<0.05); 0.4%-0.6% of ASK gum could significantly enhance the surface hydrophobic content of myofibrillar protein (P<0.05). The emulsifying activity was at the maximum at NaCl 0.4 mol/L; the turbidity was the lowest at 0.5 mol/L NaCl, NaCl concentration increase will decrease the viscosity of myofibrillar protein. With the increase of temperature, myofibrillar protein emulsifying activity and emulsion turbidity increased, stability increased first and then decreased, and viscosity decreased. The results provide a basis for the further research on the application of ASK gum in mantis shrimp products.

squilla; Artemisia sphaerocephala Krasch gum; myofibrillar protein; emulsifying properties; physicochemical properties

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201704012

硕士研究生(张坤生教授为通讯作者，E-mail：zhksheng@tjcu.edu.cn)。

国家自然科学基金面上项目(31671873)

2016-08-13，改回日期：2016-10-20