大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的凝胶质构研究

谢建华，庞 杰，郑良燕

(1.漳州职业技术学院食品工程学院，福建漳州363000；2.福建农林大学食品科学学院，福建福州350002)

凝胶作为食品的一种主要形态，它对食品的组织结构和口感具有很大的影响[1-2]。而蛋白质和多糖是食品原料中的两个关键结构的实体，它们通过静电相互介导形成凝胶体系[3-5]。蛋白质和多糖的相互作用，对食品的质构和流变性质以及其他理化性质[6]均产生较大的影响。一方面蛋白质具有胶凝性、乳化性、起泡性等，两者的结合很大程度上改善了这些特性，从而使其胶态的凝胶特性等受到很大的影响。另一方面多糖的凝胶性能对改善食品的质构特性起到重要作用，已成为重要的食品原料[7]。但是蛋白质和多糖存在热力学不兼容现象，当他们在同一体系中时就会出现体系分离，从而引起凝胶变化[8]。其形成的凝胶体系与多糖和蛋白质自身的分子结构和量以及环境条件(如温度)有关。魔芋葡甘聚糖具有良好的保水性、胶凝性以及生物相容性，使其具备与其它蛋白质相结合的很好条件[9-10]。近年来，魔芋葡甘聚糖与大豆蛋白、卵清蛋白、盐溶性蛋白等形成复合凝胶，但是目前国内外尚未有对大黄鱼肌原纤维蛋白与魔芋葡甘聚糖形成的混合凝胶研究的报道。

本文以大黄鱼肌原纤维蛋白和魔芋葡甘聚糖为原料，制备不同添加量的魔芋葡甘聚糖和不同浓度的大黄鱼肌原纤维蛋白，将其进行共混，加热冷却，制得大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶，然后采用物性测定仪、全自动色差计以及冷冻离心机对形成的复合凝胶的质构、白度、持水性等凝胶特性进行研究和优化选择，为大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖凝胶体系的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

大黄鱼，福建福州永辉超市购买，于-18℃冷藏；魔芋精粉(KGM含量为89.53%)，四川宜宾三艾魔芋制品有限公司；磷酸氢二钠、氯化钠，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器与设备

质构分析仪(TA.XT.plus，英国SMS公司)；数显恒温水浴锅(HH-4，常州国华电器有限公司)；全自动色差计(CTK，北京辰泰克仪器技术有限公司)；均质机(AF-B1，上海艾枫机电设备有限公司)；高速冷冻离心机 (TGL-16GR，上海安亭科学仪器厂)。

1.3 测定方法

1.3.1 大黄鱼肌原纤维蛋白的提取

将购于超市的新鲜冰冻大黄鱼去除鱼鳞、内脏、头、尾和鱼皮，取大黄鱼背部的肉，将其混匀。参照杨振等[11]的方法,并稍加修改制得肌原纤维蛋白。用双缩脲法测定其蛋白含量，制备的蛋白密封后4℃冷藏备用。

1.3.2 大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的制备

1.3.2.1 不同添加量的魔芋葡甘聚糖与固定浓度的肌原纤维蛋白形成的复合凝胶

将提取的肌原纤维蛋白用蒸馏水溶于烧杯中并搅拌均匀，配制成浓度为40 mg/mL的大黄鱼肌原纤维蛋白，用电动搅拌器不断搅拌，将1.00 g、1.50 g、2.00 g、2.50 g、3.00 g的魔芋葡甘聚糖在电动搅拌器不断搅拌下分别缓慢添加到烧杯中，分别在70℃、80℃和90℃水浴加热30 min，冰液中冷却，贮存在4℃的冰箱中备用。每次分析前将制备好的复合凝胶在室温下放置一段时间，使凝胶的温度与室温相近。

1.3.2.2 不同浓度的肌原纤维蛋白和固定添加量的魔芋葡甘聚糖形成的复合凝胶

将提取的肌原纤维蛋白用蒸馏水溶于烧杯中并搅拌均匀，分别配制成浓度为20 mg/mL，40 mg/mL，60 mg/mL，80 mg/mL的大黄鱼肌原纤维蛋白，用电动搅拌器不断搅拌，然后将1.50 g魔芋葡甘聚糖在电动搅拌器不断搅拌下缓慢添加到烧杯中，分别在70℃、80℃和90℃水浴加热30 min，冰液中冷却，贮存在4℃的冰箱中备用。每次分析前将制备好的复合凝胶在室温下放置一段时间，使凝胶的温度与室温相近。

1.3.3 凝胶质构的测定

将烧杯置于测定平台上，室温下利用物性分析仪进行测量。用TA.XT.Plus型质构分析仪测定凝胶的硬度、弹性、强度和胶黏性等[12]，选用的参数分别为：探头类型为P36R，测前速率2.00 mm/s，测试速率1.00 mm/s，压缩距离5 mm，触发力5.0 g。

2 结果与分析

2.1 大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的凝胶强度变化分析

2.1.1 不同魔芋葡甘聚糖添加量对大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的影响

由图1可知，大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的凝胶强度随着魔芋葡甘聚糖添加量的增加而增强，这是因为魔芋葡甘聚糖与大黄鱼肌原纤维蛋白之间发生了交联，随着魔芋葡甘聚糖的增加，相互作用增大，使复合凝胶的凝胶强度增大，所以随着魔芋葡甘聚糖的增加，凝胶强度增大。

图1 不同魔芋葡甘聚糖添加量对复合凝胶的凝胶强度的影响

2.1.2 不同浓度的肌原纤维蛋白对大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的影响

由图2可知，大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的凝胶强度随着肌原纤维蛋白浓度的增大，先小幅度上升，在40 mg/mL时达到最大，在60 mg/mL时快速下降，随后趋缓，表明魔芋葡甘聚糖和肌原纤维蛋白之间可能发生了相互作用, 当肌原纤维蛋白浓度为40 mg/mL时，复合凝胶的凝胶强度最强。

图2不同浓度的肌原纤维蛋白对复合凝胶的凝胶强度的影响 图3不同温度对复合凝胶的凝胶强度的影响

2.1.3 不同温度对大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的影响

由图3可知，大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的凝胶强度随温度的升高，凝胶强度先上升后下降，在80℃时凝胶强度达到最大。

2.2 大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的凝胶强度工艺优选

以复合凝胶的凝胶强度为指标,选取魔芋葡甘聚糖添加量(A)、大黄鱼肌原纤维蛋白浓度(B)、温度(C) 3个因素进行正交试验，水平见表1，正交试验表见表2。

表1 大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶凝胶强度工艺因素水平

表2 凝胶强度正交试验表

由以上结果可以看出，3个因素对复合凝胶的凝胶强度的影响程度不同，依次为A>B>C，最佳条件为A3B2C2，即在魔芋葡甘聚糖添加量为3.0 g、大黄鱼肌原纤维蛋白浓度为40 mg/mL、温度为80℃时所形成的复合凝胶的凝胶强度最强。

表3 凝胶强度试验结果方差分析表

注：**表示差异极显著。

由表3凝胶强度方差分析可知，因素A、B、C对形成的复合凝胶的凝胶强度影响均极其显著(P<0.01)。

3 讨论

在研究不同浓度的大黄鱼肌原纤维蛋白对复合凝胶的凝胶强度的影响中，随着大黄鱼肌原纤维蛋白浓度的提高，复合凝胶的强度先小幅上升，在40 mg/mL时凝胶强度达到最大，然后快速下降的原因可能是随后添加的肌原纤维蛋白在凝胶中逐渐起填充作用，减弱了它们之间的相互作用，因而凝胶强度快速下降[13]。

在研究温度对大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶影响中，随着温度的升高，复合凝胶的凝胶强度先升高后下降的原因可能是由于70℃时一部分肌原纤维蛋白没有充分变性和发生相互作用；80℃时肌原纤维蛋白内部各亚基充分暴露，从而各亚基间形成凝胶结构，使其在80℃凝胶强度最大；而90℃时由于温度太高，肌原纤维蛋白不能在蛋白变性后相互交联形成网络结构从而影响凝胶的强度，使凝胶的强度下降[14]。

4 结论

本试验研究分析了不同添加量的魔芋葡甘聚糖、不同浓度的大黄鱼肌原纤维蛋白和不同温度对大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的凝胶强度的影响，在此基础上，对复合凝胶的凝胶强度进行优化选择。结果发现,大黄鱼肌原纤维蛋白-魔芋葡甘聚糖复合凝胶的凝胶强度随着魔芋葡甘聚糖添加量的增加而增强；随着肌原纤维蛋白浓度的增大先增强再下降然后趋于稳定，在浓度为40 mg/mL时凝胶强度最强；随着温度的上升，凝胶强度先上升后下降。对于其凝胶强度的优化结果为魔芋葡甘聚糖添加量为3.0 g、大黄鱼肌原纤维蛋白浓度为40 mg/mL、温度为80℃时所形成的复合凝胶的凝胶强度最强。