（食品科学专业论文）鱼肉猪肉复合凝胶制品的开发及其影响因素的研究.pdf

鱼肉猪肉复合凝胶制品的开发及其影响因素的研究 摘要 我国是淡水渔业生产大国，2 0 0 4 年淡水产品产量达2 1 3 3 9 7 万吨，其中鲢、鳙、 草鱼等低值鱼的比例高达6 0 ，但因鲢鳙、草鱼等存在品质较差、a n - r 比例低问题， 而未能很好的开发利用。本课题在分析鱼肉和猪肉的基本组成、氨基酸组成及功能 性质的基础上，研究了原辅料的组成、加工工艺对制品凝胶特性、持水性、色泽和 感官品质的影响，开发出品质优良的鱼肉猪肉复合凝胶制品，并通过测定鱼肉、猪 肉肌原纤维蛋白的变性温度和动态流变学特性初步探讨了鱼肉猪肉肌原纤维蛋白的 凝胶机理。主要研究结果如下： 1 鲢鱼肉和猪肉的基本组成、氨基酸组成以及功能特性存在一定的差异。鲢鱼 肉中固形物含量低于猪肉，但其盐溶性蛋白含量高于猪肉，乳化性、持水性、粘结 性优于猪肉。猪肉中氨基酸含量高于鱼肉，且疏水性氨基酸含量较高，利于凝胶网 络结构的形成。 2 研究了原辅料组成对复合凝胶制品品质的影响。随着猪肉添加量的增大，产 品凝胶强度先增大后减小，红色度上升；复合制品中添加猪肥膘后，产品凝胶强度 下降，白度显著提高。水的添加量越多，凝胶强度越低，且失水率增加。添加蛋清 可提高复合凝胶制品的硬度和弹性；添加适量的大豆蛋白可以提高制品的硬度，改 善产品持水性，但若添加过多，会导致制品变硬且弹性减弱。添加焦磷酸钠、三聚 磷酸钠、六偏磷酸钠不同程度的改善制品的凝胶特性。在鱼肉猪肉加盐混合斩拌后 加入转谷氨酰胺酶，可以促进鱼肉猪肉蛋白之间的交联，提高制品的凝胶强度。在 鱼肉猪肉复配肉糜( 7 ：3 ) 中，添加6 猪肥膘、3 0 水、1 6 蛋清、3 大豆蛋白、0 4 5 复合磷酸盐( 焦磷酸钠：三聚磷酸钠：六偏磷酸钠= 4 ：2 ：3 ) 、o 5 转谷氨酰胺酶， 可获得最佳的复合凝胶制品。 3 研究了漂洗、斩拌、脂肪的添加方式、热处理等加工工艺对复合凝胶制品品 质的影响。采用清水漂洗鱼肉、碳酸钠溶液( p h = 1 1 ) 漂洗猪肉可以提高制品的硬 度和弹性。漂洗时应先搅拌2 r a i n ，再静置5 m i n 后脱水。加盐斩拌6 0 s e c 后加入冻藏 的脂肪和其它配料较好。采用先于4 0 c 加热5 0 m i n 、再于9 0 c 加热3 0 m i n 的两段加 热法进行熟化成型，有利于复合凝胶制品形成，其凝胶性能和口感明显优于先于4 0 加热5 0 m i n ，再高温( 1 1 0 1 1 0 * c ) 加热的方法，高压灭菌使复合凝胶制品的品质 变差。 4 初步探讨了鱼肉猪肉复合凝胶制品的凝胶机理。采用差式量热扫描仪法 ( d s c ) 、动态流变仪测定了鱼肉猪肉肌原纤维蛋白的变性温度和加热过程中的动态 流变学特性。鱼肉猪肉肌原纤维蛋白复合后，热流曲线并未出现各自的变性温度， 华中农业大学2 0 0 6 届硕士学位论文 出现了一个更高的变性温度。流变学图谱显示加入淀粉和脂肪后，在6 5 c 后贮藏模 量g7 急剧上升。因此，可推断鱼肉与猪肉肌原纤维蛋白复合体系在加热过程中形 成的是一种复合凝胶，蛋白间相互发生了作用。而脂肪和淀粉与复合肌原纤维蛋白 形成的是一种填充型的凝胶网络。 关键词：鱼肉：猪肉；加工工艺；转谷氨酰胺酶；d s c ；动态流变仪 鱼肉猪肉复合凝胶制品的开发及其影响因素的研究 a b s t r a c t c h i n aw a sa b u n d a n ti nf r e s hw a t e rf i s h 。t h ep r o d u c t i o no ff r e s hw a t e rp r o d u c tw a s 21 339 7m i l l i o nt o n si n2 0 0 4 ，o fw h i c hs i l v e rc a r p ，b i g h e a d ，g r a s sc a r pa c c o u n tf o rs i x t y p e r c e n t h o w e v e r ，a sa r e s u l to f t h e i rp o o r e rq u a l i t ya n dl e s sp r o c e s s i n gr a t e ，s i l v e rc a r p ， b i g h e a d ，g r a s sc a r pw a sn o tp u tt og o o du s e e f f e c to fm a t e r i a l s ，o t h e ri n g r e d i e n t s ，a n d m a n u f a c t i n gp r o c e s so ng e lp r o p e r t i e s ，w a t e rh o l d i n gc a p a c i t y ，c o l o ra n ds e n s o r yq u a l i t y o fc o m p o s i t eg e lp r o d u c tw a ss t u d i e da n ds u r i m i p o r kc o m p o s i t eg e lp r o d u c to fg o o d q u l i t yw a sd e v e l o p e db a s i n go na n a l y z i n gb a s i cc o m p o s i t i o n ，a m i n oa c i dc o m p o s i t i o na n d f u n c t i o np r o p e r t i e so fp o r ka n ds u r i m i t h eg e lm e c h a n i s mw a sp r i m a r i l yd i s c u s s e d t h r o u g ht h ed e t e r m i n a t i o no fm y o f i b r i lp r o t e i nd e n a t u r a t i o nt e m p e r a t u r ea n dd y n a m i c r h e o l o g i c a lp r o p e r t i e s t h em a i nr e s u l t sw e r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 s o m ed i f f e r e n c e so fb a s i cc o m p o s i t i o n ，a m i n oa c i dc o m p o s i t i o na n df u n c t i o n p r o p e r t i e sw e r ef o u n db e t w e e ns i v l e rc a r ps u r i m ia n dp o r k s o l i dc o n t e n to fs i l v e rc a r p s u r i m iw a sl o w e rt h a np o r k ，w h i l es a l ts o l u b l ep r o t e i n ，e m u l s i f y i n gp r o p e r t i e s ，w a t e r h o l d i n gc a p a c i t ya n d c o h e n s i v e n e s sw a sh i g h e r a m i n oa c i dc o n t e n to f p o r kw a sh i g h e r t h a ns i l v e rc a r ps u r i m i ，e s p e c i a l l ya b u n d a n ti nh y d r o p h o b i ca m i n oa c i d s ，w h i c ha r eg o o d t of o r mg e lm a t r i x 2 e f f e c to fm a t e r i a l sa n di n g r e d i e n t so nt h eq u a l i t yo fc o m p o s i t eg e lp r o d u c tw a s s t u d i e d g e ls t r e n g t hi n c r e a s e df i r s ta n dt h e nd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s i n go ft h ea m o u n t f o rp i gl e a nm e a ta n dr e d n e s so ft h ep r o d u c tw a sr a i s e d g e ls t r e n g t hd e c r e a s e da n d w h i t e n e s sw a si m p r o v e ds i g n i f i c a n t l ya f t e ra d d i n gp i gf a t t h em o r ew a t e rw a sa d d e d ，t h e l o w e rg e ls t r e n g t hw a sa n dt h em o r ew a t e rl o s t l i q u i de g gw h i t ec o u l di n c r e a s e dr i g i d i t y a n de l a s t i c i t yo fc o m p o s i t eg e lp r o d u c t ，s o yp r o t e i nc o u l di n c r e a s e dg e ls t r e n g t ho f p r o d u c ta n dw a t e rh o l d i n gc a p a c i t yw a si m p r o v e d h o w e v e r , o v e r m u c hs o yp r o t e i na d d e d m i g h ti n d u c e dh i g hr i g i d i t ya n dl o we l a s t i c i t y s o d i u mp y r o - p h o s p h a t e ，s o d i u mt r i p o l y p h o s p h a t ea n ds o d i u mh e x a m e t a p h a s p h a t ei m p r o v e dg e lp r o p e r t i e so fc o m p o s i t eg e l p r o d u c tt od i f f e r e n td e g r e e a f t e rs u r i m i p o r km i x t u r ec h o p p e dw i t hs a l t ，m i c r o t r a n s g l u t a m i n a s ep r o m o t e dt h ec r o s s l i n ko fs u r i m ia n dp o r ka n de n h a n c e dg e ls t r e n g t ho f p r o d u c ts i g n i f i c a n t l y t h eo p t i m u mf o r m u l a t i o nw a s ：s u r i m i7 0 ，p o r kp a s t e 3 0 ，p i gf a t6 ， w a t e r3 0 ，l i q u i de g gw h i t e16 ，s o yp r o t e i n3 ，c o m p o s i t ep h o s p h a t e ( p y r o - p h o s p h a t e ： s o d i u m t r i p o l y - p h o s p h a t e ： s o d i u m h e x a m e t a p h a s p h a t e 2 4 ：2 ：3 )o 4 5 ， a n d 华中农业大学2 0 0 6 届硕士学位论文 t r a n s g l u t a n m i n a s e0 5 3 e f f e c to fm a n u f a c t u r i n gp r o c e s ss u c ha sw a s h i n g ，c h o p p i n g ，p i gf a ta n dh e a t t r e a t m e n to nq u n i t yo fc o m p o s i t eg e lp r o d u c tw a ss t u d i e d b r e a k i n gf o r c e ，d e f o r m a t i o n ， g e ls t r e n g t hw a sg r e a t l yi n c r e a s e dt h r o u g hw a s h i n gs u r i m iw i t ht a pw a t e ra n dp o r kw i t h s o d i u mc a r b o n a t es o l u t i o n ( p h11 ) t h eq u a l i t yo ft h ep r o d u c tc a nb ei m p r o v e do b v i o u s l y b ys t i r r i n gs l o w l yf o rt w o m i n u t e sa n dd e p o s i t i n gf o rf i v em i n u t e sd u r i n gw a s h i n g f r o z e n p i gf a ta n do t h e ri n g r e d i e n tw o u l db ea d da f t e rc h o p p i n gw i t hs a l t f o r6 0 s e c g e l p r o p e r t i e so fc o m p o s i t ep r o d u c th e a t e db yt w os t e ph e a t i n g ( 4 0 c ，5 0 m i n ；9 0 c ，3 0 m i n ) w e r es i g n i f i c a n t l yb e a e rt h a no n es t e ph e a t i n g ( 9 0 c ，30 m i n ) t h eq u a l i t yo fc o m p o s i t e g e lp r o d u c th e a t e db yh i g hp r e s s u r ew a sw o r s e t h a nh e a t e db yt w os t e ph e a t i n g 4 t h eg e lm e c h a n i s mo fc o m p o s i t eg e lp r o d u c tw a sp r i m a r i l yd i s c u s s e d t h e d e n a t u r a t i o nt e m p e r a t u r ea n dd y n a m i cr h e o l o g i c a lp r o p e r t i e so ff i s ha n dp o r km y o f i b r i l p r o t e i n sw e r ed e t e r m i n e d n of i s ho rp o r km y o f i b r i lp r o t e i nd e n a t u r a t i o np e a kw a sn o t f o u n di nt h ec u r v ef o rt h em i x t u r eo ff i s ha n dp o r km y o f i b r i lp r o t e i nw i t ht h er i a t i o7 ：3 w h e na d d i n gs t a r c ho rf a t ，g o fm y o f i b r i lp r o t e i nm i x t u r er a i s e ds h a r p l ya f t e r6 5 。c s u r i m ia n dp o r km y o f i b r i lp r o t e i nm i g h ti n t e r a c tw i t he a c ho t h e ra n df o r m e dc o m p o s i t e g e lm a t r i xw h i c hw a sf i l l e dw i t h f a ta n ds t a r c hg e ld u r i n gh e a t i n g k e yw o r d s ：s u r i m i ；p o r k ；p r o c e s s i n gt e c h n i c s ；t r a n s g u l t a m i n a s e ；d i f f e r e n t i a ls c a n n i n g c a l o r i m e t r y ；d y n a m i cr h e o l o g i c a lp r o p e r t i e s 4 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 偶 如需保密，解密时间加g 年7 月日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 研究生签名： 孑卫莰 时间：矽多年月 廖日 - “j 一，j 学位论文使用授权书 本人完全了解“华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定”，即学生必须按 照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电 子版，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论 文的全部或部分内容。 注：保密学位论文在解密后适用于本授权书。 学位论文作始王2 艿 钟娩多，芬拓 签名日期：矽7 年6 月厣日签名日期：产r “年衫月汐日 鱼肉猪肉复合凝胶制品的开发及其影响因素的研究 1 前言 1 1 国内外研究现状 1 1 1 肌肉蛋白质的凝胶机理 蛋白质的胶凝从过程上可以分为蛋白质变性、蛋白质蛋白质间的相互作用( 聚 集) 和蛋白质的凝胶三个步骤。凝胶基质的结构和物理化学特性取决于变性和聚集 的相对速率。蛋白质聚集的速率相对于变性的速率较慢，变性链可以更好定向，有 序聚集形成细致均一、高弹性的凝胶网络。当蛋白质聚集的速率高于变性的速率时， 变性链无序聚集而凝结，就会形成粗糙的凝胶网络或凝结物( 杨龙江，2 0 0 1 ) 。一般 认为，凝胶网络的形成是蛋白质蛋白质和蛋白质水相互作用之间及相邻多肽链吸 引力和排斥力之间达到均衡的结果。疏水相互作用、静电相互作用、氢键和二硫键 能保持多肽链吸引；静电排斥( 尤其是远离等电点的p h 时) 和蛋白质水相互作用能 将多肽链保持在分离状态。当引力占优势时，会形成凝结物或高度脱水收缩的不透 明凝胶。当斥力占优势时，则不会形成凝胶。只有两者平衡，才能形成具有高保水 力的透明凝胶。影响这些力平衡的因素，比如p h 、离子强度和温度等会改变所形成 凝胶的类型及其流变学特性。 肌肉组织内的蛋白质通常可以分为三类：肌原纤维蛋白、肌浆蛋白、基质蛋白。 肌原纤维蛋白又称盐溶性蛋白，是肌肉中最重要的蛋白质，约占总蛋白含量的 5 0 一6 0 ，它是由肌球蛋白、肌动蛋白、肌动球蛋白和调节蛋白( 原肌球蛋白、肌 钙蛋白) 等形成的复合体( 周光宏，2 0 0 2 ) 。肌球蛋白是肌肉组织中形成热诱导凝胶 的最主要蛋白质，它具有两个球状的“头部”和一个杆状的尾部。肌球蛋白分子的尾 部在加热过程中能形成高强度的凝胶，而肌球蛋白分子中的头部亚单位的凝胶性则 较差。肌球蛋白头部受热变性后，其疏水性基团暴露，肌球蛋白头部间通过疏水性 结合，有序聚集在脂肪滴的外围构成吸附界面膜，而肌球蛋白的尾部则呈现放射状 伸向周围的基质，在适宜的温度范围内，肌球蛋白的尾部发生不可逆的变性，由原 来有序的螺旋结构转变成为无序的盘绕结构，这些呈放射状的无序盘绕的肌球蛋白 尾部交联其它游离的肌球蛋白和肌动球蛋白而形成凝胶基质的网络结构，构成凝胶 基质的基本构架。 1 1 2 鱼糜蛋白质凝胶的机理 对于鱼糜制品蛋白质弹性的形成过程有许多学者进行了研究，目前一般认为： 鱼糜蛋白质形成凝胶过程要经历三个阶段， 和鱼糕化( k o m b a k o ) ( 罗永康等，2 0 0 1 ) 。 5 即凝胶化( s u w a r i ) 、凝胶劣化( m o d o r i ) 凝胶化通常发生在5 0 以下，是指肌球 华中农业大学2 0 0 6 届硕：t 学位论文 蛋白和肌动蛋白分子在食盐的作用下溶出，聚合成肌动球蛋白溶胶，溶胶变凝胶的 过程( z i e g l e ra n df o e g e d i n g ，1 9 9 0 ) 。凝胶化过程，是形成鱼糜制品的弹性结构的过 程，主要依赖相邻肌球蛋白分子的相互作用，包括肌球蛋白分子尾部c 【螺旋结构的 展开( 3 0 4 0 ) 以及疏水区( 头部富含) 的相互作用( 5 0 ) ，分子间产生架桥 形成三维的网状结构，架桥与疏水基和s s 基有关( s a n oe ta 1 ，1 9 9 0 ) 。当温度升高 到一定范围( 5 0 7 0 ) ，会激活鱼体中的组织蛋白酶和热稳定碱性蛋白酶，导致已 形成的凝胶网络结构破坏，出现凝胶劣化现象。进一步升高温度，凝胶变成有序和 非透明状，肌球蛋白和肌动球蛋白形成的网络结构被固定，并将淀粉等辅料包裹在 凝胶网络中，鱼糜制品的凝胶强度则明显加大，从而最后完成鱼糕化。在用低温凝 胶化后直接于9 0 加热，使凝胶化鱼糜快速通过5 0 7 0 。c 温区，则有利于鱼糜凝胶形 成。 1 1 3 鱼糜凝胶形成的影响因素 鱼糜制品弹性的强弱是衡量其质量优劣的一个最重要的指标。鱼糜制品的弹性 是硬度、伸缩性以及粘性的综合体现，主要取决于鱼糜中蛋白质的胶凝情况，常用 凝胶强度来反映。影响鱼糜凝胶形成的因素有较多，其中鱼的种类、鲜度、鱼糜p h 、 酶类、功能性添加剂和加工工艺对鱼糜凝胶强度的影响较大。 1 1 3 1 鱼的种类的影响 鱼的种类不同，肌球蛋白的含量不同，肌原纤维蛋白热稳定性不同，从而导致 鱼糜凝胶形成能力和凝胶强度存在一定的差异( w ue ta 1 ，1 9 8 5 a ) 。红色肉鱼类制 成的产品的弹性和白度方面均不如白色肉鱼类。此外，淡水鱼类比海水鱼类凝胶形 成能力弱，软骨鱼类比硬骨鱼类凝胶形成能力弱( 李来好，2 0 0 2 ) 。 1 1 3 2p i t 值和鱼的鲜度的影响 原料鱼的鲜度是影响鱼糜制品质量的关键，原料新鲜，蛋白质稳定，制品弹性 就好，反之鲜度下降，鱼肉由于受自身酶和细菌的作用，蛋白质分解变性，致使鱼 糜制品的色、香、味和弹性均受影响。 p h 值高低是影响鱼糜凝胶强度的重要因素之一。鱼肉肌原纤维蛋白质的等电点 为p h 5 2 - 5 5 ，此酸碱范围内鱼肉形成的凝胶弹性最差。鱼肉刚捕获，肌肉p h 基本为 中性，当鱼肉新鲜度下降，其p h 值迅速下降，凝胶形成能力也迅速下降。对于白色 鱼肉来说，最适的p h 为7 0 7 5 ，例如太平洋牙鳕( k i me ta 1 ，1 9 9 3 ；c h u n ge ta 1 ， 1 9 9 3 ；s h a oe ta 1 ，2 0 0 1 ) 。f u n a t s u 和k e n i c h i ( 1 9 9 3 ) 报道鳕鱼糜p h 7 3 5 时破断强 6 鱼肉猪肉复合凝胶制品的开发及其影响因素的研究 度达到最大值，p h 6 5 - 7 6 时凹陷深度达到最大。中性p h ( 6 5 7 o ) 及加盐擂溃后的 鱼糜对于肌球蛋白重链大量交联形成弹性凝胶是必不可少的。高p h 值下肌球蛋白重 链交联高于 k 毛p h ，因此破裂强度提高( s h a ow e ie la 1 ，2 0 0 1 ) 。 1 1 3 3 鱼体中的酶类的影响 鱼体中影响鱼糜凝胶化的主要酶类是转谷氨酰胺酶和蛋白酶类。内源性蛋白酶 主要有组织蛋白酶和热稳定碱性蛋白酶两大类。鱼肉蛋白在低温下凝胶化( s e t t i n g ) 与鱼肉本身所含有的转谷氨酰胺酶有很大关系( y a m a s h i t aa n dk o n a g a y a ，1 9 9 0 ) 。 而鱼体中的组织蛋白酶类和热稳定碱性蛋白酶是引起凝胶劣化的主要因素。不同鱼 体中内源蛋白酶的活性也有很大差异，对凝胶劣化也就会有不同的贡献，一般说来， 淡水鱼鱼肉中内源蛋白酶的活性要高于海水鱼。 组织蛋白酶l 对肌球蛋白的亲和性高，可以降解鱼肌肉中的多种蛋白质成分( 肌 球蛋白、肌纤维蛋白、胶原蛋白等) ，其最适温度为5 5 。c ，最适p h 在5 2 5 5 5 之间， 且不能在加工中被完全漂洗去除。鲢鱼糜会在5 5 发生凝胶劣化，这是因为组织蛋 白酶l 在此温度活性最高，引起肌球蛋白降解造成的( 孔保华，2 0 0 1 ) 。 内源性半胱氨酸蛋白酶属于热稳定碱性蛋白酶，对热稳定，是肽键内切酶，一 般最大自溶温度为5 0 6 0 之间，它会破坏低温凝胶化下形成的网络结构，导致出现 凝胶劣化现象( h a m o n ne ta 1 ，1 9 9 0 ) 。 添加外源的转谷氨酰胺酶也可以强化肌原纤维蛋白的低温凝胶化，刘名省 ( 2 0 0 0 ) 发现向冷冻鱼糜中添加一定量的t g a s e ，白鱼糜的凝胶特性得到改善。 1 1 3 4 功能性添加物的影响 淀粉是鱼糜制品加工中最常用添加物，添加淀粉会提高凝胶强度，改善制品的 保水性、组织状态，并能降低产品的成本( 孔保华和郑秋鹏，1 9 9 9 ) 。在加热过程 中，淀粉的吸水膨胀性质增加了网络的强度。淀粉会在鱼肉蛋白质，脂肪和水分之 间起乳胶剂的作用，增强鱼糜的粘稠性。一经加热，淀粉颗粒吸水膨胀，持水性增 加，从而提高了鱼糜制品凝胶强度( y o n g e ta 1 ，1 9 9 7 ) ，提高的程度取决子淀粉的 类型( m a a n d g r o v e ，1 9 9 7 ) 。y a n ga n dp a r k ( 1 9 9 8 ) 报道了淀粉对热诱导鱼糜淀粉 凝胶质地的影响取决于淀粉的添加量、淀粉的改性方式以及淀粉中直链和支链的比 率。支链淀粉含量高，形成的鱼糜淀粉凝胶强度越大。而且，直链淀粉含量高，形 成易碎不透明的凝胶；支链淀粉含量高，形成具有的粘弹性的透明凝胶。k i m 等 ( 1 9 8 7 ) 研究了不同淀粉对鱼糜凝胶特性的影响，发现马铃薯淀粉形成的凝胶硬度 7 华中农业大学2 0 0 6 届硕士学位论文 最大，黏着力也最大。因为马铃薯淀粉中支链淀粉的含量很高，淀粉颗粒吸水能力 很大，能胀到较大的直径；玉米淀粉和小麦淀粉中直链淀粉含量太，形成的凝胶相 对较弱( m c c o r da n ds m i t h ，1 9 9 8 ) 。改性淀粉最大的特点是羟乙基和羟丙基的存在 赋予改性淀粉极好的亲水亲油性，从而改善了鱼糜制品的品质。 g o m e z ( 1 9 9 6 ) 发现在低质量的鱼糜中加入蛋清、大豆分离蛋白等非肌肉蛋自 质能显著改善凝胶强度，b u r g a r e l l a 等( 1 9 8 5 ) 也指出鱼糜中加入蛋清和乳清蛋白对 加热形成的凝胶强度有增加的作用。 1 1 3 5 加工工艺的影响 鱼糜制品的加工工艺，每个工艺过程都对鱼糜制品起重要作用( 邹同宇，1 9 9 9 ) 。 擂溃是非常重要的一个工序，其效果也直接影响到鱼糜制品的凝胶特性。擂溃应分 三段进行，即空擂、盐擂和味擂，各段的时间和擂溃的总时间都会影响到肌原纤维 蛋白的溶胶化及以后的凝胶化，在擂溃时加入c a 2 + 可增加鱼糜凝胶强度( 何松等， 2 0 0 0 ；w a n g 等，1 9 9 4 ) 。漂洗次数、漂洗p h 值和漂洗液种类对鱼糜凝胶强度有显著 影响( 汪之和等，1 9 9 9 、2 0 0 1 ：) 。加热是鱼糜制品形成弹性的关键( w ue ta 1 ，1 9 8 5 b ； 汪之和等，2 0 0 2 ) 。由于加热的温度和时间直接会影响到鱼肉肌原纤维蛋白的凝胶化 和凝胶劣化的程度，从而影响到制品的凝胶强度。加热的方式包括蒸、煮、焙、烤、 炸或采用组合的方法进行加热。加热的目的是使蛋白质变性凝固，形成具有弹性的 凝胶体，并且杀灭细菌和霉菌等( 张弘，1 9 9 7 ) 。就煮制而言又分为一段加热法和二 段加热法两种加热方式，一段加热法是将鱼糜制品置于一个固定的温度下进行加热， 而二段加热法则是在鱼糜制品经过一个较低温度的加热后，又连续放到一个较高温 度下( 多为8 5 ) 进行加热熟制。研究表明二段加热法效果更好( 孔保华，2 0 0 4 ) 。 1 1 4 猪肉凝胶形成的影响因素 鱼肉、猪肉凝胶制品的生产过程均是肌原纤维蛋白在加工过程中变性聚集三维 凝胶网络的形成过程。猪肉的凝胶机理同样主要是肌原纤维蛋白的热诱导凝胶 ( a c t o na n dd i c k ，1 9 8 4 ：z e i g l e ra n df o e g e d i n g ，1 9 9 0 ) 。典型的猪肉凝胶制品主要 是香肠、火腿、午餐肉、肉丸、肉糕等制品。蛋白质的热诱导凝胶特性，如保水性、 流变性以及质构特性取决于这些蛋白质的种类和浓度、混合体系的离子强度、离子 种类、p h 值、多聚磷酸钠、加热速度等因素以及这些因素间的相互作用，但归根到 底，是这些因素影响盐溶蛋白质的提取性及其特性。 8 鱼肉猪肉复合凝胶制品的开发及其影响因素的研究 1 1 4 1 肌肉类型的影响 不同种类的肉或同种家畜不同部位的肉，其肌原纤维蛋白的萃取量是不同的。 在相同的p h 和离子强度条件下，鸡胸肉肌原纤维丝释放的肌球蛋白的量高于鸡腿 肉。在肌肉类型方面，经研究发现，用于深加工的浅色肉和深色肉之间在保水性、 脂肪粘合性和结构特性等方面存在着差异。鸡自肌肉的肌球蛋白、肌动球蛋白比红 肌肉相应蛋白质有更大的凝胶强度。在p h 5 7 以下，牛自肌肉肌球蛋白比红肌肉肌 球蛋白的保水性、胰蛋白酶敏感性和溶解性更高，这些特性的出现是由于在不同肌 纤维中出现异构肌球蛋白所致。a c t o n 着 d i c k ( 1 9 8 4 ) 报道，在热聚合过程中，仔鸡 胸部肌肉的肌动球蛋自比腿部肌肉中的肌动球蛋白具有较低的热转化温度。该结果 在一定程度上解释了为什么用不同类型肌肉加工成的肉制品存在质量上的差异。 1 1 4 2 磷酸盐对猪肉凝胶形成的影响 p h 、温度、蛋白质的浓度、离子强度及肉制品的种类对凝胶的结构、品质都会 产生影响( 杨速攀和彭增起，2 0 0 3 ) 。复合磷酸盐是很重要的肉类添加剂，在肉制品 中添加磷酸盐可以提高肉的持水性，使肉在加工过程中仍能保持水分，减少营养成 分的损失，同时也保证了肉的柔嫩性，增加了出品率。在肉制品中添加磷酸盐还有 调节p h 值、乳化、缓冲、螯合金属离子等功能作用( 李宏伟等，2 0 0 3 ；刘钟栋， 2 0 0 0 ) 。目前，已经研究了复合磷酸盐对牛肉( 彭增起等，2 0 0 3 ) 和鸡肉( 赵青春和 彭增起，2 0 0 2 ) 和狗肉( 秦卫东和尹秋霞，2 0 0 5 ) 凝胶特性的影响。此外还有研究 指出多聚磷酸盐和谷氨酰氨转胺酶在肉制品加工中共同使用，可以明显改善肉制品 的结构( 程巧芬等，2 0 0 0 ) 。 1 1 4 3 功能性添加成分对猪肉凝胶的影响 天然肉蛋白的使用存在一定的局限性，一方面，其价值较高，导致产品的生产 成本偏高；另一方面其形成产品的质构特性和营养有待于提高。据报道( l i n ，2 0 0 0 a ： 2 0 0 0 b ) ，一些功能性添加物如卡拉胶、淀粉及其它的亲水胶体及一些非肉蛋白如大 豆蛋白、乳蛋白、谷物蛋白等添加到重组的细碎肉制品中，可以改善产品的粘结性、 营养、流变特性及质构特性。 卡拉胶的加入降低了肉丸的蒸煮损失，增加了持水性，一方面可能是卡拉胶的 高持水性起到一定的作用，而另一方面，卡拉胶与蛋白质的作用使胶体的结构更为 致密，因此肉丸的持水性得到提高( 林伟锋等，2 0 0 2 ) 。 据一些国际营养研究权威部门鉴定( b i l i g ，1 9 9 2 ，k o n g ，1 9 9 9 ) ，大豆蛋白中 含有丰富而均衡的必需氨基酸，符合食品营养认定的高营养蛋白标准，大豆蛋白与 9 华中农业大学2 0 0 6 届硕士学位论文 其它的动物蛋白一样具有良好的消化吸收率。更重要的是大豆蛋白具有吸水性、保 油性、乳化性和凝胶性等优良的功能特性，因此在肉制品中应用广泛。 转谷氨酰胺酶可以促进蛋白质之间的共价交联，聚合后的蛋白质常表现出比聚 合前更优良的功能特性。m a t h e i s 和w h i t a k e r ( 1 9 8 7 ) 的研究表明在蛋白质之间发 生交联可以改善食品的质构、溶解性、起泡性、乳化性等功能特性，并由于赖氨酸 受到保护，可防止发生美拉德反应。江波等( 2 0 0 0 ) 研究了转谷氨酰胺酶对火腿肠 凝胶性能的影响，当酶的用量达到6 5 7 u 蛋白质时，凝胶强度达到最大。j o h n 等 ( 1 9 9 9 ) 认为非肉蛋白如大豆分离蛋白、酪蛋白钠、乳清浓缩蛋白按一定比例混合 加入猪肉糜中可显著提高蛋白质的浓度，改善制品的质构。 1 1 5 复合凝胶体系的研究进展 z i e g l e r a n df o e g e d d i n g ( 1 9 9 0 ) 提出了蛋白凝胶或蛋白凝胶和非凝胶辅料空间分 布的5 种可能的模型。前两种模型称为填充型凝胶，根据系统的相态来区分，一种 是单相的，一种是两相的。单相凝胶中，一种组分溶解在另组分凝胶网络的空隙 中。两相凝胶中，由于热力学不相容原理，两种组分会发生相分离。凝胶填充物不 和肌原纤维凝胶连接，以液体分散相或次级凝胶网络存在。鱼糜凝胶和淀粉形成的 就是两相凝胶。第三种模型称为复合凝胶。它是组分间发生相互作用，产生组分间 的物理缔合，共同形成的凝胶。在此凝胶中，非凝胶组分经过非特异性作用随机与 初级网络相连。这种作用会降低初级网络链的弹性，增加凝胶的硬度。第四种模型 为两种或两种以上的蛋白共同聚合形成单一均匀的网络。牛血清蛋白和蛋清蛋白形 成的就是这种凝胶( c l a r k 等，1 9 8 2 ) 。第五种凝模型为互穿凝胶网络即肌肉蛋白质 形成的连续相和非肉蛋白质形成的连续介质彼此穿插共同形成一个混合连续相。牛 血浆蛋白的添加显著增加了剪切应力，而剪切形变基本不变或略有增加，这正是因 为形成了互穿凝胶网络的缘故( y o n g s a w a t d i g ua n dp a r k ，1 9 9 6 ) 。 因为肉蛋白和非肉蛋白( 如植物蛋白或乳蛋白) 形成热凝胶的温度不同，导致 不同蛋白质之间很少发生聚集，而较多以相互渗透方式形成凝胶。非肉蛋白通常用 于提高肉制品的质地( l a n i e r ，1 9 9 1 ) 。总体来说，它们作为另一种凝胶系统来提高 产品产量和质地特性。非肉蛋白通过填充或改变凝胶系统的构造而影响肉制品的结 构。非肉蛋白可直接与肉蛋白相互作用，填满凝胶基质的空隙，或在基质结构上作 为不连续的凝胶相( l a n i e r ，1 9 9 1 ) 。另外，肌原纤维蛋白形成的凝胶网络也会受到 非肉蛋白和肌原纤维蛋白之间发生化学反应的直接影响；同时会受到由于非肉蛋白 的存在导致的分子环境的改变( 如总蛋白浓度、水的状态及可利用性、离子强度和 离子类型、p h 等) 而产生的间接影响。 1 0 鱼肉猪肉复合凝胶制品的开发及其影响因素的研究 s a r a hc o m f o r t 等( 2 0 0 3 ) 通过d s c 、s d s 聚丙烯酰胺凝胶电泳、动态流变学 测试及显微结构观察研究了盐溶性肉蛋白和可溶性小麦蛋白的复合体系的凝胶特 性，认为可溶性小麦蛋白可以改变复合凝胶的质构特性。添加少量该蛋白，形成的 凝胶弹性和粘性都增加。但当添加比例达到1 ：1 时，可能是由于两种蛋白质的单独 结合导致相分离，降低了可溶性小麦蛋白在盐溶性蛋白间的稳定作用，导致产品的 凝胶强度下降。 d o e r s c h e r 等( 2 0 0 3 ) 将不同的肌原纤维蛋白和胶原蛋白进行复配，通过d s c 及动态流变学测试证明了这两种蛋白复合时它们之间没有发生相互作用，且胶原蛋 白阻碍了肌原纤维蛋白热凝胶网络的形成。但添加1 0 的胶原蛋白可以提高持水性， 并维持较好的凝胶强度。 在加热期间，适量脂肪通常具有稳定凝胶网络的作用。脂肪作为凝胶的“填充 物”，可使肉糜的收缩减少。在不影响乳化力的前提下，切得越细，脂肪分散越好， 肉糜基质的品质越强。 大量资料表明，肌肉蛋白可以和海藻胶、果胶、c m c 多糖相互作用。一般认为， 蛋白质和多糖之间的相互作用力是静电引力，前人研究了阴离子多糖与肌球蛋白和 牛血清球蛋白的相互作用，结果表明，改变p h 值和离子强度，相互作用力随之改 变，相互作用力的大小随蛋白质所带正电荷数的增加而升高。对于蛋白质多糖体系 加热，蛋白质与多糖之间的相互作用增强，形成了稳定的高分子复合物。一般认为， 蛋白质和多糖的复合物是一种新型的胶凝剂，在适当条件下能形成热稳定性的凝胶。 许时婴( 1 9 9 6 ) 等通过扫描电子显微镜( s e m ) 观察添加复配胶的低脂肉制品的超 微结构，认为复配型亲水胶体作为脂肪代用品应用在肉糜体系中，是通过多糖与多 糖、多糖与蛋白质以及蛋白质与蛋白质之间的相互作用形成了具有粘弹性的三维网 状结构。 1 2 本课题研究内容及目的意义 2 0 0 4 年，我国水产品产量4 9 0 1 7 7 万吨，其中淡水产品产量2 1 3 3 9 7 万吨，占水产 品总量的4 3 5 ( 中国渔业年鉴，2 0 0 5 ) 。在我国淡水渔业快速发展的同时，淡水鱼 的加工却是一个薄弱环节，年加工量仅占淡水水产品总量的5 左右。长期以来，淡 水鱼一直以鲜销为主，在商品鱼养殖集中地区，往往出现“压塘 现象，影响生产 经营效益。鲢、鳙鱼等低值鱼因其饵料易得，生长快、在淡水鱼养殖产量中的比例 高达6 0 。由于加工比例较低，多以鲜销为主，在秋冬鱼获季节，受鱼货集中上市 的冲击，鱼价普遍偏低，渔民增产不增收，严重挫伤了渔民的生产积极性。为了提 高低值鱼的经济价值，将其加工成为鱼糜制品具有广阔的前景。但因为淡水鱼养殖 华中农业大学2 0 0 6 届硕士学位论文 环境使其具有天然的土腥味，且鱼肉容易变性，属于难凝胶化鱼种，因而影响了白 鲢等低值鱼鱼糜制品生产的快速发展。 目前，发展低温肉制品已成为我国肉制品发展的趋势之一。传统高温肉制品的 肉蛋白质过度变性，部分营养物质损失，肉纤维弹性变差，失去固有的风味；香肠 类、火腿类、培根类、肉糕类、肉冻类低温肉制品的肉蛋白质适度变性，基本保持 原有弹性，肉质结实有咀嚼感，最大限度保持原有营养和固有风味，在品质上明显 优于高温肉制品( 李香春和李洪军，2 0 0 4 ) 。但由于原料肉的价格上升，成本升高， 许多厂家为了降低成本，添加大量淀粉、水及其他非肉类原料，致使西式肉制品的 品质下降，消费者失去信心。开发新型、口感风味好的肉制品已经成为肉类加工业 主要发展方向之一。目前，如何利用鱼肉猪肉两者各自的特点，开发营养价值高、 口感风味好的新型复合肉制品已经成为肉类和水产品加工领域中重要的研发方向之 一，且已有将少量猪肉添加到鱼糜制品的尝试( 范江平，2 0 0 4 ) ，但未做系统地深 入地研究。 本课题旨在分析鱼肉和猪肉的基本组成、氨基酸组成及功能性质的基础上，研 究原辅料组成、加工工艺对制品凝胶特性、持水性、色泽和感官品质的影响，并通 过测定鱼肉、猪肉肌原纤维蛋白的变性温度和动态流变特性探讨鱼肉猪肉肌原纤维 蛋白的凝胶形成机理，完成复合制品的配方设计和工艺优化，开发出品质优良的鱼 肉猪肉复合凝胶制品。 1 2 鱼肉猪肉复合凝胶制品的开发及其影响因素的研究 2 材料与方法 2 1 试验材料 2 1 1 试验材料 鲢鱼( s i l v e rc a r p ，h y p o h t h a l m i c h t h y xt i t r i x 个体重量约为1 5 0 0 9 ) ； 猪肉( 里脊肉及背部肥膘) ；生姜，购自华中农大菜市场 食盐、白胡椒、味精、自砂糖等，中百超市购买 羟丙基化马铃薯淀粉( n a t i o n a l8 ) ，天津顶峰淀粉开发有限公司 p v d c 塑料肠衣，湖北鄂州武昌鱼股份有限公司 大豆蛋白，湖北龙云食品有限公司 卡拉胶，h a 3 型，广州蓝星食品添；b n 齐u 有限公司 2 1 2 化学试剂 无水乙醇：分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司 石油醚：分析纯，天津化学试剂有限公司 硫酸：分析纯，信阳市化学试剂厂 硫酸铜：分析纯，天津市福晨化学试剂厂 硫酸钾：分析纯，天津市博迪化工有