豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶特性的影响

吴 芳，江 舒，胡曼子，刘 贝，罗海英，胡 婷

（黄冈师范学院生物与农业资源学院，经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室，大别山特色资源开发湖北省协同创新中心，湖北黄冈 438000）

我国淡水资源丰富，白鲢作为中国“四大家鱼”之一，具有较高的产量和较低的成本，容易被人体消化和利用，有很大的发展前景。鱼糜制品是以冷冻鱼糜或鲜鱼肉为原料经一系列工序制得的一种富有弹性的凝胶状食品[1-2]，它因营养丰富、方便、口味特别，受到许多消费者的喜爱[3]。但是与其他鱼糜相比，白鲢鱼糜制品存在凝胶强度低、易发生凝胶劣化等问题，因此，改善白鲢鱼糜凝胶性能具有十分重要的意义[4]。

目前通过引入外源添加物（淀粉类[5-6]、蛋白类[7-8]、可食性亲水胶体[9-10]、膳食纤维[11]、磷酸盐[12]等）来改善鱼糜凝胶特性是常用手段，其中，蛋白类因成本低、加工性能好、营养价值高，常作为添加物来增强鱼糜制品的品质[13]。目前，使用非肌肉食用蛋白提高鱼糜制品的凝胶性能已成为研究热点，研究发现，米渣蛋白[14]、卵清蛋白[15]、大豆蛋白[16]和菜籽蛋白[17]等的添加对淡水鱼糜凝胶特性有一定改善作用。豆粕是一种从大豆中分离提取出来的副产品，色泽从淡黄色到淡棕色不等，富含多种营养物质，其中蛋白质含量为40%～50%[18-19]。然而豆粕基本作为饲料使用，价格低下，利用率不高，且目前对于豆粕蛋白作为外源添加物改善鱼糜凝胶特性的研究并未见报道。

因此，在前期实验基础上，从低温脱脂豆粕中提取获得豆粕蛋白，并将其加入到白鲢冷冻鱼糜中制备鱼糜凝胶，探究豆粕蛋白添加量（0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%）对冷冻鱼糜凝胶性能的影响并确定最佳添加量，并进一步从化学作用力、蛋白二级结构等角度分析影响原因。该研究不仅能为豆粕的开发和利用提供一条新思路，还为开发凝胶性能强、成本低的鱼糜制品奠定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白鲢冷冻鱼糜（AAA 级） 湖北省洪湖市井力水产食品有限公司；低温脱脂豆粕 招远市温记食品有限公司；食盐 黄冈黄商购物中心；NaOH、NaCO3、HCl、酒石酸钾钠、甘氨酸和福林酚试剂国药集团化学试剂有限公司；CuSO4天津市恒兴化学试剂制造有限公司；Tris 和EDTA 上海创赛科技有限公司；DTNB 上海麦克林生化试剂有限公司。

Nicolet6700 傅里叶红外光谱仪 赛默飞世尔科技（原热电公司）分子光谱部；722S 可见分光光度计

上海菁华科技仪器有限公司；真空冷冻干燥机北京松源华兴科技发展有限公司；CR-10 色差计日本柯尼卡美能达公司；CT3 质构分析仪 美国Brookfield 有限公司；HS153 水分含量测定仪 美国Mettler Toledo 集团。

1.2 实验方法

1.2.1 豆粕蛋白的提取 向低温脱脂豆粕粉中加入pH 为8.5 的NaOH 溶液进行超声辅助碱法提取，具体参数为料液比1:25 g/mL、超声功率572 W、超声时间30 min；超声完成后在50 ℃下水浴30 min，待冷却后在5000 r/min（4 ℃）条件下离心20 min，收集上清液用HCl 调等电点至4.6 进行酸沉，4 ℃、5000 r/min 下再次离心20 min，收集沉淀进行反复水洗至中性后真空冷冻干燥，即得豆粕蛋白。

1.2.2 复合凝胶的制备 参照李雨琦[20]的制备方法并做少量修改，准确称取5 份200 g 解冻后的白鲢鱼糜，放入斩拌机中低速空斩1 min，再加入质量分数为2.5%的氯化钠溶液，高速盐斩30 s，接着分别加入质量分数为0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的豆粕蛋白，并加冰水调节含水量至80%，再次高速斩拌30 s 后灌肠，将鱼肠置于40 ℃的水浴锅中煮制1 h，然后迅速放入90 ℃下水浴锅中煮制30 min，取出后立即放入冰水中冷却20 min，最后置于4 ℃冰箱储藏过夜，次日测定指标。

1.2.3 持水性的测定 将鱼糜凝胶切成0.5 cm 薄片，称取3 g 左右的样品（W1，g），把样品包裹在两层滤纸（直径为20 cm）中，放入50 mL 离心管内，4 ℃下3000 r/min 离心15 min，取出后称重（W2，g），平行测定三组。持水性按公式（1）计算[21]：

1.2.4 蒸煮损失率的测定 把鱼糜凝胶切成0.5 cm薄片，称其重量（W3，g），放入蒸煮袋并封口，将其于90 ℃下水浴30 min 后取出冷却并称重（W4，g），平行测定三组。蒸煮损失率按公式（2）计算[22]：

1.2.5 白度值的测定 把鱼糜凝胶切成0.5 cm 薄片，采用色差仪测定样品的亮度（L*）、红度（a*）和黄度（b*）。白度值W 按公式（3）计算[23]：

1.2.6 质构特性分析 鱼糜凝胶切成厚2 cm 圆柱，利用CT3 质构分析仪，采用P/5R 探头，检测前、中、后速度分别为5、0.5、0.5 mm/s，进行两次压缩，其中触发力为5 g，针入距离6 mm，测定鱼肠的硬度、弹性、内聚性、咀嚼性等指标[24]。

1.2.7 感官分析 根据表1 的要求，8 名食品专业学生在外观、气味、弹性、滋味上进行评分，满分一百分，结果为平均值[25]。

表1 鱼糜凝胶的感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard of surimi gel

1.2.8 化学作用力的测定 先称取2 g 的样品，将其分别与10 mL 0.05 mol/L 的NaCl（SA）、0.6 mol/L NaCl（SB）、0.6 mol/L NaCl+1.5 mol/L 尿素（SC）、0.6 mol/L NaCl+8 mol/L 尿素（SD）溶液混合并将其均质，之后在4 ℃下10000 r/min 离心15 min，最后用Lowry 法测定上清液中蛋白质的含量[26]。

标准曲线的绘制：称取0.1 g 牛血清蛋白粉末，加少量纯水溶解，并定容至100 mL，配制成浓度为1 mg/mL 的牛血清蛋白溶液。取10 支试管并编号，分别加入上述牛血清蛋白溶液0、100、200、300、400、500 μL，然后分别加入蒸馏水500、400、300、200、100、0 μL。向每支试管内加入5 mL 现配的福林酚A 液，30 ℃下水浴15 min 后，分别再加入0.5 mL 福林酚B 液，30 ℃下水浴30 min，待反应结束后在750 nm 处测吸光值。以标准曲线的蛋白质浓度（X）为横坐标，以吸光度（Y）为纵坐标绘制标准曲线，得回归方程：Y=0.3115X+0.2325（R2=0.9951）。上清液中蛋白质含量的测定：吸取500 μL 样液，加入试管中，向试管中加入福林酚A 液5 mL 并混匀，30 ℃下水浴15 min，再加入0.5 mL 福林酚B 液，30 ℃下水浴30 min，待反应结束后测定吸光值，并根据回归方程计算上清液中蛋白质的含量。各化学作用力用蛋白质在不同溶液中溶解的含量差表示，离子键：SB-SA；氢键：SC-SB；疏水相互作用：SDSC[27]。

1.2.9 总巯基含量的测定 取0.086 mol/L 的Tris溶液、0.09 mol/L 甘氨酸溶液，4 mmol/L 的EDTA溶液、8 mol/L 尿素溶液各25 mL 混合均匀，配制成缓冲液。取0.1 g 样品加入15 mL 缓冲液，利用高速均质机均质30 s 后用磁力搅拌器搅拌6 h，置于50 mL 离心管，11000 r/min（4 ℃）离心15 min。取3 mL 上清液，加入0.3 mL 10 mmol/L 的DTNB 溶液，将其于40 ℃下水浴25 min，然后在412 nm 下测吸光值，按公式（4）计算[28]：

式中：SH 表示巯基摩尔浓度，μmol/g；A421表示样品在412 nm 处的吸光值；C 为蛋白浓度，mg/mol。

1.2.10 蛋白质二级结构的测定 采用溴化钾压片法分析鱼糜凝胶的红外光谱，取1 mg 冷冻干燥后的样品加入至100 mg 的干燥溴化钾粉末中研磨，使其均匀混合，再用压片机将其压缩为薄片，放进调至分辨率为4 cm-1的红外光谱仪器扫描检测，共扫描64次，波数为4000～500 cm-1[29]。

1.3 数据处理

采用Excel 2010 软件绘图和分析，SPSS 24.0 软件进行ANOVA 单因素方差分析，显著性水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶持水性的影响

由图1 可以看出，随豆粕蛋白添加量的不断增加，鱼糜凝胶的持水性先上升后下降，并在添加量为1.5%时达到最高。豆粕蛋白本身具有一定的吸水性，适量地添加到鱼糜凝胶可以和鱼糜本身的蛋白进行相互作用，让其形成更为致密的凝胶网络，使结构更加紧密，提高其持水性。继续加入豆粕蛋白，持水性反而降低，这可能与加入过多的豆粕蛋白会造成肌原纤维间的交联受阻[17]，进而导致其凝胶网络的稳定性受到破坏有关。

图1 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶持水性的影响Fig.1 Effect of soybean meal protein with different concentrations on the water-holding capacity of surimi gel

2.2 不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶蒸煮损失率的影响

由图2 可以看出，随豆粕蛋白添加量的不断增加，鱼糜凝胶的蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势，并在添加量为1.5%时达到最低。添加适量的豆粕蛋白，能降低鱼糜凝胶的蒸煮损失率，并能减少其营养物质、水分的流失，原因可能是添加豆粕蛋白后，形成了紧密的凝胶网状结构，锁住了更多的水分[30]，从而降低了鱼糜凝胶的蒸煮损失率；加入过多的豆粕蛋白会破坏鱼糜凝胶网络结构的稳定性，导致水分的流失，进而引起蒸煮损失率升高。

图2 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶蒸煮损失率的影响Fig.2 Effect of soybean meal protein with different concentrations on the cooking loss rate of surimi gel

2.3 不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶白度值的影响

白度是反映产品外观、色泽的重要指标，白度值高的产品更受欢迎。由图3 可以看出，添加豆粕蛋白的样品组的白度值均小于空白对照组（P＜0.05）。鱼糜凝胶的颜色特征与添加剂的类型和种类有关，加入的豆粕蛋白呈微黄色，当添加至鱼糜中，会对其色泽有一定的影响，导致样品的白度值降低。从图3中可以看出，当豆粕蛋白添加量为1.5%时，其白度值为73.67±0.09，相比于空白组（74.81±0.06），略有降低，对产品外观影响不大。

图3 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶白度值的影响Fig.3 Effect of soybean meal protein with different concentrations on the whiteness value of surimi gel

2.4 不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶TPA 性能的影响

由表2 可以看出，随豆粕蛋白添加量的不断增加，鱼糜凝胶的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性先上升后下降，且当添加量为1.5%时均可达到最大值。添加适量的豆粕蛋白能改善鱼糜凝胶的质构特性，可能是当豆粕蛋白添加较少时，其能均匀填充到凝胶网状结构的空隙，导致鱼糜凝胶硬度、弹性、内聚性等指标增大。若继续加入豆粕蛋白，反而会阻碍鱼糜蛋白之间的交联，降低凝胶网络结构的稳定性[17]，导致鱼糜凝胶质构特性相关指标的下降。

2.5 不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶感官品质的影响

由表3 可以看出，随豆粕蛋白添加量的不断增加，鱼糜凝胶的弹性和滋味得分呈先升后降的趋势，在添加量为1.5%时，得分均达到最高。加入1.5%的豆粕蛋白时，鱼糜凝胶的三维网络结构最为紧密，使鱼糜制品具有良好的弹性，能赋予鱼糜制品较好的组织形态，从而使弹性和滋味得分增加。鱼糜凝胶的外观及气味与空白组相比，并无显著性变化（P＞0.05）。综上，当豆粕蛋白添加量为1.5%时，鱼糜凝胶的总分最高；继续增大其添加量，总分反而下降。

表3 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶感官品质的影响Table 3 Effect of soybean meal protein with different concentrations on the sensory evaluation of surimi gel

2.6 不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶化学作用力的影响

由图4 可以看出，随豆粕蛋白添加量的不断增加，鱼糜凝胶中的疏水相互作用含量先上升后下降，当添加量为1.5%时，疏水相互作用含量达到最高；氢键和离子键含量无显著性变化（P＞0.05）。1.5%的豆粕蛋白能均匀地填充至鱼糜凝胶网络结构的空隙中，形成致密的三维网状结构，从而提高了鱼糜凝胶中疏水相互作用的含量[28]。当添加量增大至2.0%时，过量的豆粕蛋白会破坏凝胶网络结构的稳定性，导致疏水相互作用含量降低。

图4 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶化学作用力的影响Fig.4 Effect of soybean meal protein with different concentrations on chemical forces of surimi gel

2.7 不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶总巯基含量的影响

由图5 可以看出，随豆粕蛋白添加量的不断增加，鱼糜凝胶的总巯基含量先上升后下降，且在添加量为1.5%时达到最大值，这一趋势与疏水相互作用结果保持一致。巯基含量是蛋白结构变化的一个重要指标，它在保持蛋白质构象方面起着关键的作用[31]。添加过量的豆粕蛋白反而会抑制鱼糜蛋白分子的展开，使得包裹在分子内部的巯基不能充分暴露在外[28]，进而降低了鱼糜凝胶中的总巯基含量。

图5 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶总巯基含量的影响Fig.5 Effect of soybean meal protein with different concentrations on the content of total sulfhydryl groups of surimi gel

2.8 不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶蛋白质二级结构的影响

由图6 可以看出，豆粕蛋白的添加并未使红外光谱图中出现新的特征吸收峰或者发生明显特征峰位移，说明豆粕蛋白并未与鱼糜蛋白发生反应形成新物质。在凝胶形成中，酰胺I 带为主要的研究目标，因为它对蛋白质二级结构的区域变化很敏感[32]，研究其区域的峰值，通过比较不同豆粕蛋白添加量下峰值的变化情况，能更好地分析豆粕蛋白对鱼糜蛋白二级结构的影响。在1600～1700 cm-1的酰胺I 带中，β-折叠部分为1600～1640 cm-1，无规则卷曲部分为1640～1650 cm-1，α-螺旋部分为1650～1660 cm-1，β-转角部分为1660～1695 cm-1[33-34]。如图6 所示，不同添加量的豆粕蛋白在酰胺区谱峰依次为：1655、1651、1650、1650 和1650 cm-1，说明豆粕蛋白的添加对鱼糜蛋白的二级结构影响较小。

图6 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶蛋白质二级结构的影响Fig.6 Effect of soybean meal protein with different concentrations on the protein secondary structure of surimi gel

3 结论

向白鲢冷冻鱼糜中加入1.5%的豆粕蛋白后，鱼糜凝胶的持水性、硬度、弹性、内聚性、咀嚼性和感官得分均有所提高，且显著高于空白组（P＜0.05），同时蒸煮损失率达到最低，且显著低于空白组（P＜0.05）。此时，鱼糜凝胶疏水相互作用含量为7.96±0.16 mg/g，总巯基含量为2.10±0.21 μmol/g，均达到最大值，豆粕蛋白的加入对鱼糜蛋白的二级结构无较大影响。因此，添加1.5%的豆粕蛋白到白鲢冷冻鱼糜中能够有效地改善鱼糜制品的品质。