响应曲面法优化罗非鱼肉鸡盐溶蛋白提取条件及其热诱导凝胶持水性的研究

响应曲面法优化罗非鱼肉鸡盐溶蛋白提取条件及其热诱导凝胶持水性的研究

鱼体内的碱性蛋白质主要是指肌肉原纤维蛋白质。这是影响肉类及其健康保护的主要蛋白质。在加热过程中，凝胶的保水性与肉类的得率密切相关。它的功能性质是肉食品加工中重要的功能特性之一[6~9]。目前对于盐溶性蛋白热诱导凝胶特性的研究多以畜禽肉为对象。Chang等2001年研究了离子强度对兔肉盐溶性蛋白热凝胶性的影响;Tomasz等2003年研究了pH值对鸡胸肉蛋白凝胶特性的影响;王修俊等2008年对复合磷酸盐对鲜切猪里脊肉肌球蛋白凝胶保水性的影响做了研究;王淑杰、周亚军等2010年对鹿肉盐溶蛋白热诱导凝胶特性影响因素进行了研究,而目前国内外对鱼肉中盐溶性蛋白凝胶特性的研究还比较少。罗非鱼俗称非洲鲫鱼,中国作为全球最大的罗非鱼生产基地,2007年罗非鱼的产量已经达到121万t,近年来产量仍在不断增加,而罗非鱼的加工主要是利用集中冷冻保鲜或初加工冷藏保鲜,产品附加值低。研究罗非鱼鱼肉盐溶蛋白热诱导凝胶保水性,进行更多品种的罗非鱼肉制品的开发及生产,对罗非鱼肉制品加工具有重要的指导意义。盐溶蛋白热诱导凝胶的形成除受其蛋白质结构和分子特征的影响外,还受提取和加工条件等因素的影响。本文采用罗非鱼为原料,通过对盐溶液浓度、提取溶液的pH值、提取时间以及提取溶液的固液比4个因素进行研究,确定鱼肉中盐溶性蛋白的最佳提取条件,并研究磷酸盐对盐溶性蛋白热诱导凝胶持水性的影响。1材料和方法1.1纯药品的种类罗非鱼,市售;牛血清白蛋白:国药集团;氯化钠、柠檬酸、氢氧化钠、牛血清白蛋白、考马斯亮蓝G-250、95%乙醇、85%磷酸、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠均为分析纯药品。1.2仪器、检测方法H1650-W台式高速离心机,湖南湘仪仪器开发公司;Avanti-25型高速冷冻离心机,美国贝克曼有限公司;UV-5200紫外分光光度计,上海元析仪器有限公司;FiveEasv20型台式酸度测定仪,梅特勒一托利多仪器(上海)有限公司;分析天平,上海友声衡器有限公司。1.3方法1.3.1原料处理1.3.2盐溶蛋白溶液的制备先将样品解冻至半冻结状态,放入绞肉机,同时按试验设计加入氯化钠溶液,充分绞碎,绞碎后的样品用柠檬酸或氢氧化钠调整pH值,匀浆后在4℃冰箱中静置10min,4000r/min离心10min,得到的上清液即为盐溶蛋白溶液,4℃冷藏备用。1.3.3分析盐溶蛋白含量的测定——考马斯亮蓝法。1.3.4制备热诱导凝胶得到的盐溶蛋白溶液称重后,加入适量的磷酸盐,置于干净的烧杯中,然后于40℃水浴锅中加热40min,加热后的溶液于沸水浴中加热10min得到热诱导凝胶,形成的凝胶用自来水冷却并称重(W1)。1.3.5凝胶持水性测定将制备好的盐溶蛋白质凝胶以3000r/min的速度离心5min,称重得W2,计算持水性(WHC)。式中,W1为未离心的凝胶重(g);W2为离心后的凝胶重(g)。2结果与分析2.1罗非鱼水域盐溶性蛋白提取的单一因素试验2.1.1蛋白提取的影响在pH值为7.0、提取时间为24h、固液比为1∶20的条件下,研究不同浓度的NaCl溶液对盐溶性蛋白提取的影响,见图1。由图1中可以看出,提取的盐溶性蛋白含量在NaCl溶液浓度为0~0.4mol/L的范围内并无明显变化,随着NaCl溶液浓度由0.4mol/L提高到0.6mol/L,盐溶性蛋白的含量达到最大值为24.02mg/g,继续增加NaCl溶液浓度到0.8mol/L蛋白含量变化趋于平稳。2.1.2性蛋白提取的影响在NaCl溶液浓度为0.6mol/L、提取时间为24h、固液比为120的条件下,研究溶液pH值对盐溶性蛋白提取的影响,见图2。由图2可知,当提取溶液的pH值为4.0时,溶液中盐溶性蛋白含量很低,这是因为pH值接近蛋白质等电点,蛋白质发生沉降而造成的,在pH值由4.0到6.0的过程中,溶液中盐溶性蛋白含量逐渐增大,而pH值由6.0变化到8.0时,盐溶性蛋白含量变化很小,因此确定提取鱼肉盐溶性蛋白的最适pH值为6.0。2.1.3提取时间对金枪鱼盐溶性蛋白提取的影响在NaC溶液浓度为0.6mol/L、pH值为6.0、固液比为1∶20的条件下,研究提取时间对鱼肉盐溶性蛋白提取的影响,结果见图3。从图3可以看出,提取时间对盐溶性蛋白提取的影响并不是很明显,由8h增加到16h的过程中,盐溶性蛋白的含量是逐渐增加的,在16h达到最大值,随着时间的延长蛋白质的提取量并无明显增大的趋势。2.1.4固液比对金枪鱼盐溶性蛋白提取的影响在NaCl溶液浓度为0.6mol/L、pH值为6.0、提取时间为16h的条件下,研究固液比对鱼肉盐溶性蛋白提取的影响,结果见图4。从图4可以看出,随着提取溶液的固液比从1∶5增大到1∶20时,溶液中的盐溶性蛋白含量明显有增大的趋势;而固液比大于1∶20时的盐溶性蛋白含量增加趋势减缓,出于经济因素考虑,固液比确定为1∶20较为合理。2.2盐溶性蛋白质含量随时间的变化运用SAS软件对20组试验数据(见表1~表4)进行回归分析,得到回归方程为:由表3可知,线性作用、二次方效应的显著水平均小于5%,说明这些效应都很显著;模型的R2值为0.90,说明试验数据很好地拟合了模型。将NaCl溶液浓度、pH值和时间3个参数分别固定,盐溶性蛋白质含量随其余两个参数变化趋势如图5、图6、图7所示。对响应面结果利用软件进行最优化分析,得到回归方程:Y1=24.18876+0.93472X1+0.32847X2-0.407718X3-1.362935X1X1-0.38625X1X2-0.01625X1X3-1.230352X2X2+0.19375X2X3-0.627543X3X3得出NaCl溶液浓度6.3mol/L,最适pH7.3,提取时间为15.9h,得出理论盐溶性蛋白提取最大值24.32mg/g,以此条件做验证试验,得到盐溶性蛋白提取量为24.35mg/g,与理论值接近。2.3磷酸对盐溶性蛋白质的热诱导凝胶的保水性的影响2.3.1持水性测定在盐溶蛋白溶液中加入不同含量的焦磷酸钠制备热诱导凝胶,测定其持水性,结果见图8。由图8可以看出,随着焦磷酸钠的含量的增加,盐溶性蛋白凝胶的持水性呈现先增加后减小的趋势,当焦磷酸钠的含量达到0.20%时,持水性达到最大值为74.19%。2.3.2聚磷酸钠含量对热诱导凝胶持水性的影响在盐溶性蛋白溶液中添加不同含量的三聚磷酸钠制备热诱导凝胶,测定其持水性,结果见图9。从图9可以看出,前期随着三聚磷酸钠的含量的变化,凝胶的持水性变化并不明显,当三聚磷酸钠的含量大于0.20%之后,热诱导凝胶的持水性则明显下降。因此,制备盐溶性蛋白凝胶时三聚磷酸钠的最佳添加量为0.20%,与此对应的凝胶持水性为77.58%。2.3.3各变量在南海出现的性在盐溶蛋白溶液中添加不同含量的六偏磷酸钠制备热诱导凝胶,测定其持水性,结果见图10。从图10可以看出,随着六偏磷酸钠含量的增加,凝胶的持水性呈现先增加后减小的趋势,当六偏磷酸钠的含量为0.15%时,凝胶持水性达到最大值为72.57%,此后热诱导凝胶的持水性则不断减小。2.4盐溶性蛋白凝胶保水性的影响由于磷酸盐单体的化学结构和组成的不同,其功能和物理性质也不尽相同,相互之间有一定的协同效应。在单因素试验的基础上,考查焦磷酸钠(SAP)、三聚磷酸钠(STP)、六偏磷酸钠(HMP)复合磷酸盐对盐溶性蛋白凝胶保水性的影响,磷酸盐的水平范围结合食品添加剂使用卫生标准GB2760-1996用量规定,具体因素水平见表5,结果见表6,方差分析见表7。从正交试验结果表6可以看出,焦磷酸钠、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠之间有一定的协同效应,影响凝胶保水性的因素主次关系为:A>B>C,即焦磷酸钠对凝胶保水性影响最大,六偏三聚磷酸钠次之,六偏磷酸钠影响最小。最佳配比为A2B3C1,即焦磷酸钠0.15%、三聚磷酸钠0.20%、六偏磷酸钠0.10%,从表7方差分析可以看出3个因素影响均不显著。在上述试验条件下进行验证试验,制备罗非鱼盐溶性蛋白热诱导凝胶,得到的凝胶持水性为80.47%。3盐溶性蛋白提取液与焦磷酸钠比例对罗非鱼肉蛋白持水性的影响罗非鱼鱼肉盐溶性蛋白最佳提取条件为NaCl溶液浓度