酶法制备猪血热诱导凝胶的配方优化

郑亚美1，王 宇1，尚永彪1,2,*

(1.西南大学食品科学学院，重庆 400716；2.重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400716)

摘 要：以鲜猪血为原料，研究在猪血凝胶制备过程中转谷氨酰胺酶(TG)添加量、NaCl添加量及血水比对猪血凝胶蒸煮损失率、质构特性、色泽的影响。结果表明：添加TG能显著提高猪血凝胶品质，且TG添加量在0.2%左右时为最佳，当TG添加量大于0.2%时，血凝胶品质显著下降，蒸煮损失明显增加且伴有严重的起泡现象。NaCl浓度0.3mol/L、血水比控制在1:2.4(V/V)时所形成的猪血凝胶质构特性、保水性、色泽较好。

关键词：猪血凝胶；转谷氨酰胺酶；蒸煮损失率；质构；色泽

Enzymatic Production of Heat-Induced Porcine Blood Gels

ZHENG Ya-mei1，WANG Yu1，SHANG Yong-biao1,2,*

(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China；

2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400716, China)

Abstract：This study reports on the use of transgluminase (TG) for enzymatic preparation of heat-induced porcine blood gels from fresh porcine blood. Various experimental conditions, such as TG dosage, the amount of added NaCl and blood-to-water ratio were investigated for their influence on cooking loss, textural properties and color of heat-induced porcine blood gel. Results indicated that the textural properties of heat-induced porcine blood gels exhibited a significant enhancement when added with 0.2% of TG. The heat-induced gels revealed significantly deteriorated quality, an evident increase in cooking loss and a severe foaming phenomenon when more TG was added. The heat-induced gels formed at NaCl concentration of 0.3 mol/L and a blood-to-water ratio of 1:2.4 (V/V) had good textural properties, water-holding capacity and color.

Key words：pork blood gel；transglutaminase (TG)；cooking loss；texture；color parameters

中图分类号：TS251.9 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)22-0322-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201322065

猪血来源丰富，价格便宜，且是一种营养价值很高的食品，素有人体“清道夫”、“液态肉”之美称。猪血蛋白质中包含18种氨基酸，其中含有人体必需的8种氨基酸，尤以赖氨酸和亮氨酸的含量较高[1]。猪血中还含有多种无机盐和微量元素，尤其是铁含量高达2100～2200mg/1000g(以血质量计)，并且猪血中的铁几乎均为极易被人体吸收的血红素型二价铁，是一种良好的天然补血剂[2]。猪血含有大量的保健食品因子[3]，现代医学研究亦证明猪血具有滑肠、排毒、降压、抗癌等功效[4]。

中国人有史以来就有吃猪血豆腐的习惯，然而现阶段市场上供消费的猪血豆腐主要是以手工小作坊生产，所得产品质量均一程度较差，容易出现起孔、碎血、产品不成形等问题。不少商贩借用甲醛浸泡血豆腐，得到的产品外形好、有光泽、不易碎血，且可以防腐。但是甲醛是人体致癌物质，在猪血豆腐制备过程中不能滥用。所以，对血豆腐形成机理及加工工艺进行研究与优化，切实解决血豆腐制备过程中碎血、产品不成形等问题具有很大的现实意义。

近年来，人们开展了大量转谷氨酰胺酶在肉制品中的研究[5]。转谷氨酰胺酶(transglutaminase，TG)是一种酰基转移酶，它能够催化多肽或蛋白质的谷氨酰胺残基的γ-羟胺基团(酰基的供体)与许多伯胺化合物(酰基受体)之间的酞基转移反应的酶。由于它可催化蛋白质分子内及分子间的谷氨酰胺残基和赖氨酸残基形成一种非二硫共价键、使蛋白质分子间发生交联，因而能够增强制品凝胶强度，赋予制品更加优良的品质[6-9]。目前TG主要应用在肉类研究中，而将TG添加到血液制品中的相关研究鲜有报道。本实验主要研究猪血凝胶制备过程中转谷氨酰胺酶添加量、血水比、NaCl添加量对血凝胶品质的影响，旨在为猪血豆腐的工业化、规模化生产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜猪血 北龙食品有限责任公司；NaCl(分析纯) 重庆川东化工有限公司；转谷氨酰胺酶(酶含量1%) 江苏欣瑞食品科技发展有限公司。

1.2 仪器与设备

Centrifuge5810高速离心机 德国Eppendorf公司； TA.XT2i物性测定仪 英国Stable Miro Systems 公司； HH-6数控恒温水浴锅 国华电器有限公司；TCP2色差仪 北京奥依克光电仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

活猪电晕放血→接血→加NaCl→倒入预加水和TG酶的大烧杯中→迅速搅匀并平均分配到规格为30mm×120mm的平底试管中→凝血→恒温蒸煮→冷却→成品→检测

准确量取100mL新鲜猪血，将NaCl按不同浓度添加到猪血中搅拌均匀，将搅匀的猪血倒入预加不同量蒸馏水及不同质量分数TG的大烧杯中，迅速搅匀后平均分配到试管中，在室温条件下凝血，将凝结成型的猪血凝胶放在100℃水浴锅中恒温水浴25min，然后取出用自来水冷却至室温，放在4℃冰箱中待测。

1.3.2 单因素试验对猪血凝胶品质的影响

1.3.2.1 TG添加量

在NaCl添加量0.3mol/L、血水比1:2.4(V/V)条件下，考察不同TG添加量0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%对猪血凝胶硬度、蒸煮损失率、色泽方面的影响。

1.3.2.2 NaCl浓度

在血水比1:2.4、TG添加量0.2%条件下，测定不同NaCl浓度0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mol/L对猪血凝胶硬度、蒸煮损失率、色泽方面的影响。

1.3.2.3 血水比

在NaCl添加量0.3mol/L、TG添加量0.2%条件下，血液中加入2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0倍的蒸馏水，测定血水比对猪血凝胶硬度、蒸煮损失率、色泽方面的影响。

1.3.3 猪血凝胶蒸煮损失率的测定

参照Rohrer等[10]的方法，稍作修改。将冷藏后的猪血凝胶从冰箱中取出，然后用滤纸吸干其表面的水分，称量血凝胶的质量，计算蒸煮损失率。

1.3.4 猪血凝胶质构特性的测定

测量前将猪血凝胶从冰箱中取出，室温条件下放置30min，采用TA.XT2i物性测试仪对血凝胶质构特性进行测定[11]：将试样放在质构仪的测定平板上，质构仪测定模式采用TPA模式，测定参数为：测试前速率：2.0mm/s；测试速率：1.0mm/s；测试后速率：2.0mm/s；试样变形率：70%；2次压缩间隔时间：5.0s；探头型号：P5；数据收集率：200nm点/s；测定时环境温度：25℃[12]。

1.3.5 猪血凝胶色度值的测定

参照杨明等[13]的方法稍作修改。将冷藏后的猪血凝胶块从冰箱中取出，用滤纸吸干其表面的水分，用薄刀片将样品切成长×宽×高=5cm×3cm×3cm的小块，用校准后的色差仪对血豆腐的色度指标进行测定。并记录样品L*、a*、b*值。

1.4 数据分析

每次实验重复3次，结果用

±s表示。应用SPSS 16.0进行数据显著性分析，采用Origin 8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 TG添加量对血凝胶品质的影响

2.1.1 TG添加量对血凝胶蒸煮损失率的影响

图 1 TG添加量对血凝胶蒸煮损失率的影响

Fig.1 Effect of TG dosage on cooking loss of heat-induced
porcine blood gels

由图1可以看出，TG添加量对猪血凝胶蒸煮损失率有显著的影响(P＜0.05)，且当TG添加量在0.05～0.20%范围内时，随着TG添加量的增加，蒸煮损失呈下降趋势，即保水性呈增强的趋势，这可能是由于TG的加入使猪血凝胶形成过程中引入了新的共价键，蛋白质分子内或分子间的网络结构增强，凝胶水合作用增强，凝胶网络结构中的水分不易析出[14]。但当TG添加量大于0.20%时，血凝胶蒸煮损失率迅速增大，这可能是由于酶的添加量过大使溶液中的蛋白质过分交联，从而降低了血凝胶中蛋白质分子对水分子的束缚力，进而使凝胶蒸煮损失增大，即保水性降低[15]。

2.1.2 TG添加量对血凝胶质构特性的影响

由表1可以看出，TG的添加对血凝胶硬度和咀嚼性方面有显著的改善作用。这可能是由于TG促进了猪血中蛋白质之间的共价交联，从而增强了血凝胶的凝胶强度。这里适宜添加量的TG能增强凝胶强度的结论与李俊杰等[16]在鲢鱼鱼浆对鱼糜凝胶品质的影响中TG对凝胶强度的作用结果相似。但当TG添加量超过0.25%以后，硬度、咀嚼性上升趋势变缓，同时血凝胶成品成型较差，出现大量起泡现象，且血凝胶成品随着TG添加量的增加起泡现象变得越来越严重。这可能是由于过量的TG导致猪血中蛋白质过度交联，影响了凝胶的网状结构，从而使凝胶品质变差[17]。

表 1 TG添加量对血凝胶质构特性的影响

Table 1 Effect of TG dosage on textural properties of heat-induced porcine blood gels

注：数据肩标不同字母表示差异显著(P＜0.05)。下同。

2.1.3 TG添加量对血凝胶色泽的影响

表 2 TG添加量对血凝胶色泽的影响

Table 2 Effect of TG dosage on color parameters of heat-induced
porcine blood gels

由表2可以看出，当TG添加量在0.05%～0.20%范围内时，随着TG添加量的增加，血凝胶在色泽方面亮度、黄度都有显著的下降趋势，红度显著增加。当TG添加量大于0.20%时，随着TG添加量的增加，血豆腐色泽开始变暗，红度增大显著，这可能是由于TG添加量较大时，血凝胶蒸煮损失率较大，从而导致血凝胶中红色色素浓度增大。

2.2 NaCl浓度对猪血凝胶品质的影响

2.2.1 NaCl浓度对血凝胶蒸煮损失率的影响

图 2 NaCl浓度对猪血凝胶蒸煮损失率的影响

Fig.2 Effect of NaCl concentration on cooking loss of heat-induced porcine blood gels

由图2可以看出，没有添加NaCl时，猪血凝胶蒸煮损失率较大，达到22%，但在猪血中适当添加NaCl(＜0.2mol/L时)，蒸煮损失显著下降(P＜0.05)，且当NaCl浓度为0.2mol/L时，蒸煮损失率达到最低，仅为12%，继续增加NaCl浓度，蒸煮损失又呈现增加趋势。这可能是由于低浓度的盐促进了蛋白质的溶解，增强了蛋白质分子之间官能团的有效重叠，从而使凝胶稳定性提高，使凝胶的网状结构能包容大量的水，最终使蒸煮损失较小；而高浓度的盐破坏了维持凝胶稳定性的氢键、离子键之间的平衡，使凝胶稳定性较差，凝胶保水性就相应的会有所下降，即蒸煮损失有所增加。此处NaCl对血凝胶蒸煮损失的影响与常青等[18]在NaCl离子强度、Mg2+浓度、热变温度和pH值对云南地方黄牛肌肉盐溶蛋白凝胶保水性的研究中NaCl对凝胶保水性的作用结果相似。

2.2.2 NaCl浓度对猪血凝胶质构特性的影响

表 3 NaCl浓度对猪血凝胶质构特性的影响

Table 3 Effect of NaCl concentration on textural properties of
heat-induced porcine blood gels

由表3可以看出，随着NaCl浓度的增加，血凝胶硬度逐渐增加，咀嚼性增加也较显著，而当NaCl浓度超过0.4mol/L时，血凝胶硬度随着NaCl浓度的增加呈显著的减小趋势。在一定浓度范围内，NaCl能够增加血凝胶硬度，这可能是由于盐溶作用促进了血浆中蛋白质的溶解，进而使形成网络结构或凝胶所必不可少的蛋白质分子之间的官能团产生有效重叠；但当NaCl浓度超过一定的范围，血凝胶硬度又有所下降，这可能是因为盐浓度过高，会中和溶液中的氢键和离子键，而氢键和离子键是维持凝胶稳定的决定因素[19]，所以，盐浓度过高，凝胶硬度会有所下降。这与孔保华等[20]影响猪血浆蛋白热诱导凝胶质构特性及持水性因素的研究结果相似。

2.2.3 NaCl浓度对血凝胶色泽的影响

表 4 NaCl浓度对血凝胶色泽的影响

Table 4 Effect of NaCl concentration on color parameters of
heat-induced porcine blood gels

由表4可以看出，随着NaCl浓度的增加，血凝胶亮度增加较为显著，且NaCl浓度在大于0.2mol/L后，随着NaCl浓度的增加，血凝胶成品红度值增加，这可能是由于NaCl浓度在此范围时血凝胶蒸煮损失增加，从而导致凝胶成品中红色色素积累的原因。与苏宇静等[21]在猪血豆腐制作工艺的研究中NaCl最适添加量3%相比，本研究中NaCl最适添加量明显减少。这可能是由于TG使血凝胶在较低的NaCl浓度范围内就能达到较高的硬度指标及较低的蒸煮损失。即TG能在不影响产品感官品质的前提下有效地减少盐的使用量[22-23]。

2.3 猪血凝胶制备过程中血水比对其品质的影响

2.3.1 血水比对血凝胶蒸煮损失率的影响

图 3 血水比对血凝胶蒸煮损失率的影响

Fig.3 Effect of blood/water ratio on cooking loss of heat-induced porcine blood gels

由图3可以看出，血水比在1:2.0～1:2.2(V/V)范围内时，血凝胶蒸煮损失率逐渐增大，在1:2.2～1:2.4范围内时却呈显著的下降趋势。但当血水比小于1:2.4时，血凝胶成品蒸煮损失率总体呈显著的增加趋势。这可能是由于在猪血凝胶制备过程中，水所占比例增加，溶液蛋白质浓度减小，这会导致凝胶成型过程中蛋白质之间形成的网络结构强度相应的有所减小，进而导致凝胶网状结构包容水的能力减小。同时，水的增加对混合溶液中的TG也会有一定的稀释作用。所以，凝胶保水性会在一定程度上有所下降。

2.3.2 血水比对血凝胶质构特性的影响

表 5 血水比对猪血凝胶质构特性的影响

Table 5 Effect of blood/water ratio on textural properties of
heat-induced porcine blood gels

由表5可以看出，在血凝胶制备过程中，水的添加量对血凝胶质构特性影响较为显著。随着水的比例增加，血凝胶硬度有明显的下降趋势，咀嚼性也有所降低。这可能是因为水的添加使得溶液中蛋白质浓度减小，蛋白质之间形成的凝胶网络结构强度较小，同时水的增加对体系中的TG也会有一定的稀释作用。所以，当水的比例增大时所制备的血凝胶质构特性就会有所下降。

2.3.3 血水比对血凝胶色泽的影响

表 6 血水比对血凝胶色泽的影响

Table 6 Effect of blood/water ratio on color parameters of
heat-induced porcine blood gels

由表6可以看出，随着水添加量的不断增大，血凝胶亮度增大显著。这可能是由于水添加量的增加导致猪血凝胶持水性下降，从而导致凝胶组织间隙水分含量增加，增强了对光的反射，进而引起凝胶亮度的增加。而血凝胶红度随水分含量的增加呈显著的下降趋势，这可能是由于水分含量的增加稀释了血液中血红素的浓度，最终导致产品红度下降。

3 结 论

在血凝胶制备过程中，适当的TG添加量对血凝胶质构特性及色泽都有显著的改善作用。但当TG添加量大于0.2%时，血凝胶硬度仍显著增加，但其保水性极差，起泡现象较严重，血凝胶品质明显变差。所以在制备血凝胶的过程中，TG添加量在0.2%左右为宜。适当的NaCl添加量能够增强猪血凝胶稳定性，提高凝胶保水性，且能使凝胶色泽更好，但当NaCl添加量大于0.4mol/L时，猪血凝胶稳定性会受到一定程度的破坏，保水性也会有所下降。随着水的添加量逐渐增大，血凝胶硬度有所下降，但当血水比大于1:2.4倍时，血凝胶硬度及保水性显著下降。即血凝胶制备时最适血水比应在1:2.4左右为宜。而切实可行的猪血凝胶工业化生产还有待进一步研究。

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