CN103609835B - 一种提高冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性的方法，采用安全性高、可控的蛋白酶解法制备凝胶保水混合肽，该亲水肽类不仅可以有效改善冷冻的鱼肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶保水性，改善产品口感，而且还可以提高鱼肉肌原纤维蛋白凝胶的营养性和功效性，为开发功能型鱼肉蛋白凝胶提供技术依据。
Description
技术领域
本发明涉及鱼肉加工技术领域，特别涉及一种提高冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性的方法。
背景技术
蛋白质能够形成凝胶是因为蛋白质受热后使非共价键解离象改变，使反应基团暴露出来，特别是球蛋白的疏水基团有利于蛋白质之间的相互作用，使受热变性展开的蛋白质基团因聚合作用而形成较大分子的凝胶体。国内外对肌肉型蛋白凝胶性研究主要集中在肌原纤维蛋白凝胶化及改性研究方面，因为在所有的动物蛋白中，肌原纤维蛋白的热诱导凝胶能力最强，在浓度为0.5%时就可以产生凝胶。鱼肉蛋白质主要由占全蛋白质量60~70%的肌原纤维蛋白组成，一旦形成网状结构凝胶，不仅可以有效保留水分，而且还是风味剂、糖以及其它配合物的载体，并且凝胶保水性也决定了鱼肉的嫩度。但是鱼肉肌原纤维蛋白的稳定性较陆地动物蛋白差，冷冻后的鱼肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶保水性降低，会影响冷冻鱼肉的食品加工性。因此，采取安全有效方法改善鱼肉肌原纤维蛋白冷冻后凝胶保水性具有重要意义。
CN 102273661 A的发明公开了一种脆肉草鱼鱼糜制品的制作方法，凝胶化 时采取的措施为：取出冷藏的鱼肉，加入食盐和谷氨酰胺转胺酶搅拌均匀，这样所得的鱼肉其保水性差，口感不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性的方法，采用安全性高、可控的蛋白酶解法制备凝胶保水混合肽，该亲水肽类不仅可以有效改善冷冻的鱼肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶保水性，改善产品口感，而且还可以提高鱼肉肌原纤维蛋白凝胶的营养性和功效性，为开发功能型鱼肉蛋白凝胶提供技术依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种提高冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性的方法，包括以下步骤：
（1）鱿鱼预处理：去除鱿鱼内脏、鱼眼，洗净后，切块，用组织捣碎机捣碎为鱼肉糜，备用。
（2）酶解：将鱼肉糜与去离子水按照料液比1:1-4的比例配比，搅拌混合均匀，调节pH至7-8，加入木瓜蛋白酶、动物蛋白酶或中性蛋白酶在37-50℃下酶解3-5h，反应结束后在95-100℃下加热10-15min灭酶。
（3）分离：将步骤（2）所得酶解液离心或过滤，得到上清液或滤液作为凝胶保水混合肽备用。
（4）鲢鱼鱼肉肌原纤维蛋白提取：将鲢鱼去鳞片、头、内脏，洗净后，切块，用组织捣碎机捣碎为鱼肉糜；将鱼肉糜与磷酸盐缓冲液按照料液比1:3-5的比例配比，搅拌混合均匀，匀浆，低温离心，弃上清液，重复3-4次；将离心后所得沉淀所得沉淀取出，加入氯化钠溶液溶解，低温离心，所得上清液即为鱼肉肌原纤维蛋白溶液。
（5）混合、冷冻：将步骤（3）所得凝胶保水混合肽加入到步骤（4）所得鱼肉肌原纤维蛋白溶液中，混合均匀，冷冻过夜。
（6）热诱导凝胶：将鱼肉肌原纤维蛋白溶液与凝胶保水混合肽的混合物解冻，然后在70℃±5℃下热诱导30-35min形成凝胶，冷却至室温即可。
作为优选，步骤（2）中木瓜蛋白酶、动物蛋白酶或中性蛋白酶的用量为鱼肉糜重量的0.5-3%。
作为优选，步骤（4）中所述低温离心为2-4℃下，10000-12000r/min，离心10-15min。
作为优选，步骤（4）中所述氯化钠溶液的浓度为0.6-0.8mol/L。
作为优选，步骤（4）中所得鱼肉肌原纤维蛋白溶液的浓度≥0.5wt%。
作为优选，步骤（5）中凝胶保水混合肽占鱼肉肌原纤维蛋白溶液的体积百分比为0.8-1.2%。
本发明的有益效果是：可以有效改善冷冻的鱼肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶保水性，安全性高、可控性好，改善了产品口感，还可以提高鱼肉肌原纤维蛋白凝胶的营养性和功效性，为开发功能型鱼肉蛋白凝胶提供技术依据。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是料液比对水解液的凝胶化保水作用影响。
图3是加酶量对水解液的凝胶化保水作用影响。
图4是酶解反应时间对水解液的凝胶化保水作用影响。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例：
如图1所示的一种提高冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性的方法，包括以下步骤：
（1）鱿鱼预处理：去除鱿鱼内脏、鱼眼，洗净后，切块，用组织捣碎机捣碎为鱼肉糜，备用。
（2）酶解：将鱼肉糜与去离子水按照料液比1:1-4的比例配比，搅拌混合均匀，用6mol/L NaOH和6mol/L HCl调节pH至7-8，加入木瓜蛋白酶、动物蛋白酶或中性蛋白酶在37-50℃下酶解3-5h，每隔30min用6mol/L NaOH和6mol/L HCl调节反应液pH值，反应结束后在95-100℃下加热10-15min灭酶。反应结束后必须灭酶，以防止酶解过渡，导致具有保水作用的肽被暴露出疏水性氨基酸残基或者被水解为游离氨基酸，不利于冷冻条件下肌原纤维蛋白稳定性保持，热诱导后凝胶的保水性变差。
（3）分离：将步骤（2）所得酶解液离心（7000rpm离心10min），得到上清液作为凝胶保水混合肽备用。
（4）鲢鱼鱼肉肌原纤维蛋白提取：将鲢鱼去鳞片、头、内脏，洗净后，切块，用组织捣碎机捣碎为鱼肉糜。
将鱼肉糜与磷酸盐缓冲液（4℃，pH6.6）按照料液比1:3-5的比例配比，搅拌混合均匀，匀浆，低温离心（4℃，10000r/min，离心15min），弃上清液，重复3-4次（以去除杂蛋白）。重复3-4次即将离心后沉淀与磷酸盐缓冲液混合后，搅拌混合均匀，匀浆，低温离心（4℃，10000r/min，离心15min），弃上清液这样的操作重复。
将离心后所得沉淀所得沉淀取出，加入氯化钠溶液溶解，氯化钠溶液的浓度为0.6-0.8mol/L，优选0.7mol/L，低温离心（2℃，12000r/min，离心10min），所得上清液即为鱼肉肌原纤维蛋白溶液，所得鱼肉肌原纤维蛋白溶液的浓度≥0.5wt%（指鱼肉肌原纤维蛋白的浓度）。将上述鱼肉肌原纤维蛋白溶液按照每管5mL分装到离心管中，备用。
（5）混合、冷冻：将步骤（3）所得凝胶保水混合肽加入到步骤（4）所得鱼肉肌原纤维蛋白溶液中，凝胶保水混合肽占鱼肉肌原纤维蛋白溶液的体积百分比为0.8-1.2%，优选1%；混合均匀，冷冻过夜。
（6）热诱导凝胶：将鱼肉肌原纤维蛋白溶液与凝胶保水混合肽的混合物解冻，然后在70℃±5℃下热诱导30-35min形成凝胶，冷却至室温即可，称量质量，记作m1，然后3000r/min离心5min，倾去水分后再次称量质量，记作m2，按照下面公式计算鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性：
凝胶保水性 /%=[(m2-m0)/(m1-m0]×100%
其中m0为离心管质量。
最佳条件的确定：
1、最佳酶选择
选用木瓜蛋白酶、动物蛋白酶、中性蛋白酶，以相同量添加到鱿鱼鱼肉糜中，在三种酶各自最适酶解温度、酶解pH值下水解鱿鱼肉糜4h，然后将鱿鱼蛋白水解液添加到鱼肉肌原纤维蛋白中，冷冻，然后解冻，测定冷冻的鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性，结果如表1所示。
由表1可以看出，鱼肉肌原纤维蛋白经冷冻后，添加木瓜蛋白酶、动物蛋白酶和中性蛋白酶水解液的鱼肉肌原纤维蛋白所形成凝胶的保水性均较对照有提高，说明上述三种蛋白酶水解液对鱼肉肌原纤维蛋白在冷冻条件下的变性有缓解作用，即具有一定的抗冻性，从而能够提高鱼肉肌原纤维蛋白凝胶的保水性。表1结果显示木瓜蛋白酶水解鱿鱼蛋白所得水解液对鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性最高，所以选用木瓜蛋白酶最佳用酶。此外，木瓜蛋白酶还有嫩化作用，可以改善产品的口感。木瓜蛋白酶的酶解产物为分子量在3000da以下的小肽，更容易被人体吸收。
2、最佳酶解条件
2.1 酶解反应影响因素
在商业用木瓜蛋白酶适宜酶解反应温度37℃和酶解初始pH值为7.0基础下，研究木瓜蛋白酶添加量、鱿鱼鱼肉糜和去离子水比例（料液比）和酶解反应时间对酶解液提高冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶化保水性影响。
2.1.1 料液比对酶解液的凝胶化保水作用影响
固定木瓜蛋白酶添加量为1%（w/w），反应初始pH值为7.0，酶解温度37℃，酶解反应时间4h，测定料液比分别为1:1、1:2、1:3、1:4（w/v），测定鱿鱼蛋白酶解液对冷冻肌原纤维蛋白凝胶的保水作用，结果见图2。
从图2可知，料液比过低和过高均不利于鱿鱼蛋白水解液对冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水作用发挥，当料液比为1:2时，鱿鱼蛋白水解液对冷冻鱼肉肌原纤维蛋白的保水作用最强。因为料液比过低时，由于反应体系中水加入量较少，所以蛋白酶的浓度大，结果在相同的反应时间下，酶解反应容易过度，造成一些亲水性强的肽类被水解。而当料液比过大时，酶解液中亲水性肽类的有效浓度不够，或者因为反应体系中水加入量多导致酶解反应用酶浓度低，在相同反应时间下释放出亲水性肽类少，均会造成鱼肉肌原纤维蛋白在冷冻条件下的冷冻变性，从而导致解冻后形成凝胶的保水性变差。
2.1.2 加酶量对酶解液的凝胶化保水作用影响
当料液比为1:2（w/v）时，设定木瓜蛋白酶的添加量分别为0.5%、1.0%、2.0%和3%（按照鱿鱼鱼肉糜质量添加），在37℃下，酶解反应时间4h，测定所得酶解液对冷冻的鱼肉肌原纤维蛋白形成凝胶的保水性影响，结果见图3。
由图3可知，随着木瓜蛋白酶添加量的增加，鱿鱼肉糜水解液对冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性逐渐地增加，说明适当增加酶的加入量有助于在相同反应时间下，鱼肉蛋白被快速水解产生一些具有保水作用的小肽类。但是加酶量过大时，具有保水作用的肽类可能被进一步水解，暴露出疏水性氨基酸残基或者被水解为游离氨基酸，不利于冷冻条件下鱼肉肌原纤维蛋白稳定性保持，结果解冻后鱼肉肌原纤维蛋白的凝胶保水性变差。因此，要控制合适的酶加入量才能最大化地生成具有促凝胶保水作用的肽类。
2.1.3 酶解反应时间对酶解液的凝胶化保水作用影响
固定木瓜蛋白酶的添加量为1%（w/w），料液比1:2（w/v），反应初始pH值为7.0、酶解温度37℃，分别测定酶解反应时间为2、3、4、5和6h时所得鱿鱼蛋白酶解液对冷冻肌原纤维蛋白的凝胶保水作用，结果见图4。
由图4可知，随着酶解反应时间的延长，鱿鱼蛋白水解液对冷冻鱼肉肌原纤维蛋白的凝胶保水性也逐渐地增强，当反应时间为4h时凝胶保水性达到最高值，而后随着反应时间的延长，水解液对冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶的保水作用开始逐渐地下降。因为木瓜蛋白酶属于内肽酶，具有较宽的底物特异性，能够作用精氨酸、赖氨酸、甘氨酸和瓜氨酸残基羧基参与形成的肽键，在酶解过程中木瓜蛋白酶水解鱿鱼蛋白释放出分子量较小的多肽类，而氨基酸序列组成决定多肽的亲水性和疏水性。当水解液中亲水性肽类占绝对优势时，水解液的凝胶保水作用才会明显地表现出来。
2.2 酶解反应条件优化
在以上单因素实验结果上，进行料液比、加酶量和酶解反应时间三因素三水平正交实验，优化出木瓜蛋白酶水解鱿鱼蛋白的最佳水解条件，使所得水解液对冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶化保水作用最强，具体实验安排及实验结果见表2。
由表2极差值R大小可知影响鱿鱼蛋白水解液对冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶化保水作用因素顺序为料液比>加酶量>酶解反应时间，说明在酶解反应中要严格控制料液比和酶解反应时间，其中最佳组合为A2B1C2，即料液比为1：2，加酶量为1%，酶解反应时间为4h，该优化条件恰巧是表2中第4组实验，其凝胶保水率为42.2%，也是表2中凝胶保水率最高值，说明优化组合具有合理性。
3 鱿鱼蛋白木瓜蛋白酶水解液对冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶化保水作用评价
因为鱿鱼蛋白的木瓜蛋白酶水解液为液体，所以作为鱼肉肌原纤维蛋白凝胶化保水剂不宜添加过多，以免影响凝胶化。实验分析了在鱼肉肌原纤维蛋白溶液中添加1%的鱿鱼蛋白木瓜蛋白酶水解液，然后经冷冻处理，测定解冻后鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水率，不同添加量的复合磷酸盐和蔗糖做为凝胶保水剂对照，结果见表3。
表 3 鱿鱼蛋白木瓜蛋白酶水解液对冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶化保水作用评价
表3结果显示复合磷酸盐和蔗糖作为凝胶保水剂的保水作用都是随着添加量的增多而增强，在鱼肉肌原纤维蛋白中添加1%鱿鱼蛋白木瓜蛋白酶水解液，冷冻后鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水率分别与0.6%复合磷酸盐和0.8%蔗糖效果接近。但是鱿鱼蛋白木瓜蛋白酶水解液含有低分子量肽类，而且越来越多研究表明小肽比蛋白质和游离氨基酸更容易被人体消化吸收，且小肽类还有多种生物活性。所以，在鱼肉肌原纤维蛋白中添加鱿鱼蛋白木瓜蛋白酶水解液不仅起到一定凝胶化保水作用，而且形成的凝胶将具有更高的营养和保健功效，为开发功能型凝胶奠定基础。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (3)
1. 一种提高冷冻鱼肉肌原纤维蛋白凝胶保水性的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）鱿鱼预处理：去除鱿鱼内脏、鱼眼，洗净后，切块，用组织捣碎机捣碎为鱼肉糜，备用；
（2）酶解：将鱼肉糜与去离子水按照料液比1:1-4的比例配比，搅拌混合均匀，调节pH至7-8，加入木瓜蛋白酶、动物蛋白酶或中性蛋白酶在37-50℃下酶解3-5h，反应结束后在95-100℃下加热10-15min灭酶；
（3）分离：将步骤（2）所得酶解液离心或过滤，得到上清液或滤液作为凝胶保水混合肽备用；
（4）鲢鱼鱼肉肌原纤维蛋白提取：将鲢鱼去鳞片、头、内脏，洗净后，切块，用组织捣碎机捣碎为鱼肉糜；将鱼肉糜与磷酸盐缓冲液按照料液比1:3-5的比例配比，搅拌混合均匀，匀浆，低温离心，弃上清液，重复3-4次；将离心后所得沉淀取出，加入氯化钠溶液溶解，低温离心，所得上清液即为鱼肉肌原纤维蛋白溶液；
（5）混合、冷冻：将步骤（3）所得凝胶保水混合肽加入到步骤（4）所得鱼肉肌原纤维蛋白溶液中，混合均匀，冷冻过夜；
（6）热诱导凝胶：将鱼肉肌原纤维蛋白溶液与凝胶保水混合肽的混合物解冻，然后在70℃±5℃下热诱导30-35min形成凝胶，冷却至室温即可；
步骤（2）中木瓜蛋白酶、动物蛋白酶或中性蛋白酶的用量为鱼肉糜重量的0.5-3%；步骤（4）中所述低温离心为2-4℃下，10000-12000r/min，离心10-15min；步骤（5）中凝胶保水混合肽占鱼肉肌原纤维蛋白溶液的体积百分比为0.8-1.2%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中所述氯化钠溶液的浓度为0.6-0.8mol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中所得鱼肉肌原纤维蛋白溶液的浓度≥0.5wt%。
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