余永名1，仪淑敏1,*，徐永霞1，邵俊花1，励建荣1,*，李钰金2，季广仁3
（1.渤海大学食品科学与工程学院，辽宁省食品安全重点实验室，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州 121013；2.泰祥集团荣成泰祥食品股份有限公司，山东 荣成 264300；3.锦州笔架山食品有限公司，辽宁 锦州 121000）
摘 要：为研究鲢鱼与金线鱼混合鱼糜的凝胶特性，本实验对混合鱼糜凝胶的凝胶强度、持水性、蒸煮损失、白度值、横向弛豫时间、微观结构和肌原纤维蛋白进行分析。结果表明：混合鱼糜的白度值较纯金线鱼鱼糜显著提高（P＜0.05），且鲢鱼鱼糜与金线鱼鱼糜质量比5∶1混合后的凝胶白度值高于纯鲢鱼鱼糜；此配比下的混合鱼糜凝胶性能最好，其中凝胶破断力、凹陷距离、凝胶强度和持水性较鲢鱼鱼糜分别提高了18.33%、27.29%、51.01%和5.65%，较金线鱼鱼糜分别提高了5.84%、19.50%、26.49%和3.45%；该配比下的混合鱼糜凝胶的蒸煮损失较鲢鱼鱼糜和金线鱼鱼糜分别降低了15.88%和7.48%。低场核磁共振分析显示鲢鱼鱼糜与金线鱼鱼糜质量比5∶1混合后的鱼糜凝胶的横向弛豫时间T22比鲢鱼鱼糜凝胶T22缩短了10.34 ms。通过扫描电镜观察发现鲢鱼鱼糜与金线鱼鱼糜质量比5∶1混合时可形成高度均匀、致密的空间凝胶网络结构。肌原纤维蛋白凝胶电泳图显示该配比下肌球蛋白重链（myosin heavy china，MHC）发生交联，大分子聚集体形成，进入凝胶中MHC更少，条带更细窄。
关键词：鲢鱼；金线鱼；混合鱼糜；凝胶特性；微观结构；横向弛豫时间
辽宁省高校重大科技平台项目
励建荣（1964—），男，教授，博士，主要从事水产品贮藏加工及安全控制研究。E-mail：lijr6491@163.com
引文格式：
余永名,仪淑敏,徐永霞,等.鲢鱼与金线鱼混合鱼糜的凝胶特性[J].食品科学,2016,37(5):17-22.DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605004.http://www.spkx.net.cn
YU Yongming,YI Shumin,XU Yongxia,et al.Gel properties of mixed surimi from silver carp and Nemipterus virgatus[J].Food Science,2016,37(5):17-22.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605004.http://www.spkx.net.cn
鲢鱼是我国四大家养鱼之一，2013年年产值385.09 万t[1]，产量仅次于草鱼。鲢鱼虽然产量大，但由于肉薄刺多、低脂、且具有土腥味和易腐败等原因，在市场上以鲜销为主，经济价值偏低，因此用于加工鱼糜及其制品的比例正逐年上升，在一定程度上提高了鲢鱼的经济价值，然而由于其凝胶性能较差，严重影响了鲢鱼鱼糜制品的品质，限制了鲢鱼鱼糜制品的开发。
市场上的鱼糜产品主要以海水鱼为原料，随着淡水鱼养殖产量的增加，海洋渔业资源的不断减少，淡水鱼糜的市场会不断扩大。金线鱼作为一种重要的海产经济鱼类，隶属于鲈形目、金线鱼科，体形呈椭圆形、稍延长，是加工冷冻鱼糜的重要原料之一。
提高鱼糜的凝胶特性，是加工鱼糜制品的关键技术之一。现阶段主要是通过一些添加剂来达到凝胶特性改善的目的，如淀粉、膳食纤维、多糖和酶制剂等。但利用海水鱼糜改善淡水鱼糜凝胶特性的研究较少。国内有相关学者研究了鲢鱼和带鱼的混合鱼糜的凝胶特性，当鲢鱼鱼糜和带鱼鱼糜的配比一定时，凝胶性能有所改善[2]；陈汉勇等[3]将罗非鱼和沙丁鱼进行混合，混合鱼糜的凝胶特性有不同程度的提升。国外Panpipat等[4]将黄花鱼与3 种马鲛鱼按一定比例混合后，混合鱼糜的凝胶强度高于单一的马鲛鱼鱼糜。本研究以鲢鱼鱼糜为主体，混入不同比例的金线鱼鱼糜，以期了解其混合鱼糜凝胶特性的变化规律，为改善鲢鱼鱼糜凝胶性能提供思路。
1.1材料
鲢鱼鱼糜 湖北潜江市柳伍水产食品有限公司；金线鱼鱼糜 青岛锦灿食品有限公司；食盐 锦州市大润发超市。
1.2仪器与设备
ZB-20型斩拌机 诸城市瑞恒食品机械厂；IKA-T25均质机 德国IKA公司；TA.XT.Plus型质构仪英国Stable Micro System公司；SORVALL Stratos型冷冻高速离心机 德国Sigma公司；CR-400色彩色差计、S4800场发射扫描电子显微镜 日本Minolta公司；NMI20型核磁共振成像仪 上海纽迈电子科技有限公司；Bio-Rad电泳仪 美国Bio-Rad公司。
1.3方法
1.3.1 混合比例设定
实验组：将鲢鱼鱼糜与金线鱼鱼糜分别按照1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1的质量比混合。
对照组：以纯鲢鱼鱼糜和纯金线鱼鱼糜为对照。
1.3.2 凝胶制备
工艺流程：鱼糜4 ℃解冻6 h→按设定比例混合→空斩3 min→2.5% NaCl擂溃3 min→调节水分含量为80%后继续斩拌15 min→成型→两段加热形成凝胶（40 ℃水浴加热30 min，90 ℃水浴加热20 min）。
所有样品均于4 ℃保存备用。
1.3.3 凝胶强度的测定
凝胶强度为破断力与凹陷距离的乘积。测定前将凝胶样品于室温放置30 min，切成直径为2.5 cm，高为2.5 cm的圆柱体[5]。凝胶强度通过质构仪进行测定。每组样品测3 份平行。
参数设定：探头型号为P/5S；测前速率为1 mm/s；测试速率为1 mm/s；测后速率为1 mm/s；压缩距离为15 mm；触发力为10 g。
1.3.4 持水性的测定
将鱼糜凝胶切成5 mm的薄片，准确称质量m1，将凝胶薄片用三层滤纸包好放入50 mL离心管中，4 ℃条件下5 000×g离心15 min后立即取出样品，准确称质量m[6]。
2每组样品测3 份平行。持水性的计算公式如下。
1.3.5 蒸煮损失的测定
根据Yang Zhen等[7]的方法稍作修改。将鱼糜凝胶制成直径为10 mm，高为20 mm的圆柱体，并准确称质量m1后放入8 cm×9 cm小型蒸煮袋中封口，90 ℃水浴下蒸煮20 min后迅速取出，轻轻将表面液体擦干后再次称质量m2。每组样品测3 份平行。蒸煮损失的计算公式如下。
1.3.6 白度值的测定
采用CR-400色差计测定鱼糜凝胶的亮度（L*）值，其值从0到100变化，0表示黑色，100表示白色；红绿（a*）值表示从红到绿的值，正值代表红色程度，负值代表绿色程度；黄蓝（b*）值表示从黄到蓝的值，正值表示黄色程度，负值表示蓝色程度。每组样品测3 份平行。白度值的计算公式如下[8]。
1.3.7 低场核磁共振分析
凝胶样品在室温下放置平衡30 min后，制成直径为10 mm，高为20 mm的圆柱体并装入核磁管，采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脉冲序列进行自旋-自旋弛豫时间（T2）的测定。参数设定：SFI=22 MHz，P90=14 μs，SW=100 kHz，TR=2 000 ms，NS=8，τ=150 μs，Echocnt=4 000。
1.3.8 鱼糜凝胶扫描电子显微镜观察
参照Oujifard等[9]的方法并稍作修改。鱼糜凝胶→切块（3 mm×3 mm×2 mm）→体积分数2.5%戊二醛溶液（含50% 0.2 mol/L，pH 7.2磷酸盐缓冲液）固定24 h→去除固定液→磷酸盐缓冲液（0.2 mol/L，pH 7.2）漂洗3 次，15 min/次→去离子水漂洗1 h→50%、70%、90%的乙醇溶液梯度各脱水1 次，15 min/次→100%乙醇脱水3 次，10 min/次→真空冷冻干燥→离子溅射镀金→扫描电子显微镜观察（×10000）。
1.3.9 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gelelectrophoresis，SDS-PAGE）分析
参考Laemmli[10]的方法并稍作修改。称取鱼糜凝胶3.0 g，绞碎后加入27 mL加热到85 ℃的5% SDS，用高速匀浆机均质4 min后85 ℃水浴加热1 h，冷却后将匀浆液在26～28 ℃、11 000 r/min条件下离心5 min，取上清液。调节上清液质量浓度为6 mg/mL，与上样缓冲液按体积比1∶2混合，沸水浴5 min。制胶后上样10 μL，其中浓缩胶4%，分离胶10%。在52 mA恒流下进行凝胶电泳。电泳完成后进行染色和脱色，染色液：0.25%的考马斯亮蓝R-250、50%甲醇和10%冰醋酸；脱色液：含50%甲醇和10%冰醋酸，脱色至背景基本无色，在凝胶成像仪上成像。
1.4数据统计分析
实验数据采用SPSS 19.0软件进行分析处理，利用Origin 8.0软件作图。
2.1混合鱼糜凝胶破断力、凹陷距离和凝胶强度的变化
由图1可知，金线鱼鱼糜凝胶的破断力、凹陷距离和凝胶强度均较鲢鱼鱼糜凝胶高；且混合鱼糜凝胶的破断力、凹陷距离和凝胶强度较鲢鱼鱼糜凝胶出现了不同程度的提高；m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）为5∶1、 6∶1和7∶1时破断力、凹陷距离和凝胶强度高于金线鱼鱼糜凝胶。当m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）为5∶1时凝胶特性最好，其破断力、凹陷距离和凝胶强度较鲢鱼鱼糜凝胶分别提高了18.33%、27.29%和51.01%；较金线鱼鱼糜凝胶分别提高了5.84%、19.50%和26.49%。
图1 混合鱼糜凝胶凹陷距离、破断力和凝胶强度的变化
Fig.1 Changes in deformation,breaking force and gel strength of mixed surimi gels
凝胶强度是用于衡量鱼糜凝胶品质最基本的指标之一。混合鱼糜凝胶的凝胶强度提高可能是由内源性谷氨酰胺转氨酶（TGase）和蛋白水解酶的共同作用。少量的内源性TGase能够增强肌原纤维蛋白之间的交联[11]，且两种鱼糜中可能存在可供反应的物质，促进蛋白质相互之间的交联。除此之外，蛋白水解酶也是影响鱼糜凝胶强度的因素之一[12]，当金线鱼鱼糜含量较高时，凝胶强度改善不显著，可能与金线鱼鱼糜中的蛋白水解酶有关，随着金线鱼鱼糜添加量的减少，混合鱼糜中蛋白水解酶的含量越少，对蛋白质的降解程度越低，从而对肌原纤维蛋白的交联影响较小。
2.2 混合鱼糜凝胶持水性和蒸煮损失的变化
图2 混合鱼糜凝胶持水性和蒸煮损失的变化
Fig.2 Changes in water holding capacity and cooking loss rate of mixed surimi gels
除凝胶强度外，鱼糜凝胶的持水性和蒸煮损失也是其重要的物理参数之一，高持水性和低蒸煮损失表明鱼糜凝胶低的失水率[13]。由图2可知，鲢鱼鱼糜凝胶的持水性最低，蒸煮损失最高。混合鱼糜凝胶的持水性和蒸煮损失较鲢鱼鱼糜凝胶有所改善，m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）为5∶1、6∶1和7∶1时较金线鱼鱼糜凝胶持水性高，同时蒸煮损失要低。当m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）为5∶1时，其持水性最高，较鲢鱼鱼糜和金线鱼鱼糜分别提高了5.65%和3.45%；其蒸煮损失最低，较鲢鱼鱼糜和金线鱼鱼糜分别降低了15.88%和7.48%。
鱼糜凝胶的持水性和蒸煮损失主要取决于肌球蛋白与肌动蛋白交联形成的三维网络结构[14]，持水性和蒸煮损失与鱼糜凝胶的凝胶强度成一定的相关性，共同反映了鱼糜凝胶微观网络结构的致密程度。持水性越高，蒸煮损失越低，表明鱼糜凝胶的网络结构对水分的束缚能力越强，即凝胶的空间网络结构越致密，凝胶强度越高。m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）为5∶1时，表现出较高的持水性和较低的蒸煮损失，说明此配比的混合鱼糜凝胶对水的束缚能力最强，其凝胶空间网络结构更加致密。
2.3混合鱼糜凝胶白度值的变化
表1 混合鱼糜凝胶L**、a**、b*和白度值的变化（x±s，n==33）
Table 1 Changes inn L**,,a**,,b* value and whiteness of mixed surimi gels(x ±ss,,n == 33))
注：A.鲢鱼鱼糜，B.金线鱼鱼糜；同列小写字母不同表示显著差异（P＜0.05）。
对于鱼糜制品而言，白度对其感官评价至关重要。由表1可知，鲢鱼鱼糜凝胶的白度值高于金线鱼鱼糜凝胶，这是因为金线鱼为红肉鱼，其鱼糜凝胶的白度值最低。随着金线鱼鱼糜添加量的减少，混合鱼糜凝胶的白度值和L*值呈现先增大，7∶1时出现下降；a*值和b*值呈现先减小，7∶1时出现增大；当比例达到4∶1之后时，混合鱼糜凝胶的白度值都高于鲢鱼鱼糜凝胶的白度值。
白度值与光在鱼糜凝胶中的散色有关，而这也是由凝胶结构、肌原纤维蛋白质以及散色粒子的大小所决定的[15]。因此，白度值主要取决于蛋白质成分、蛋白质变性与聚合程度以及其表面的光学特性[16-19]。随着金线鱼鱼糜含量的下降，混合鱼糜凝胶的白度值和L*值增加，a*值降低，可能是由于混合鱼糜中鲢鱼鱼糜含量的上升，肌红蛋白含量的减少，从而受热过程中肌红蛋白发生氧化形成高铁肌红蛋白的量减少，高铁肌红蛋白越少，白度值越高[20]；除此之外，受热后蛋白质变性导致均匀不透明的凝胶体的形成[21]。另外，物体表面光反射率越大，白度值越高，反之亦然。白度值的增加还可能与凝胶致密的空间网络结构有关。Kang等[15]报道了致密的凝胶三维网络结构会反射更多的光，使凝胶白度增加。由此可以进一步说明混合鱼糜中蛋白质产生聚合，形成空间致密的网络结构。金线鱼鱼糜中含有较多的脂质，受热后，脂质氧化导致醛类和羰基类化合物的生成，这些化合物与蛋白质氨基之间发生美拉德反应，使得b*值较高，且白度值较低[4]，所以随着金线鱼鱼糜含量的下降，b*值逐渐下降。
2.4混合鱼糜凝胶微观结构和T2水分分布的变化
图3 混合鱼糜凝胶微观结构的变化
Fig.3 Changes in the microstructure of mixed surimi gels
由图3可知，金线鱼鱼糜凝胶、鲢鱼鱼糜凝胶和混合鱼糜凝胶的微观结构存在明显差异。其中鲢鱼鱼糜凝胶表现出的微观结构不平整，结构粗糙，不均匀，且没有形成均一的、有序的网络结构。与此相比较，金线鱼鱼糜凝胶和混合鱼糜凝胶的微观结构相对较平整、均一和孔隙较小。随着金线鱼鱼糜添加量的减少，混合鱼糜凝胶逐渐形成了较致密的网络结构，特别是当m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）为5∶1时，混合鱼糜凝胶明显形成了高度均匀有序的三维网络结构，具有更强空间层次感，凝胶致密的空间网络结构有利于紧紧地束缚更多的游离水，从而使鱼糜凝胶具有较高的持水性和凝胶强度。
图4 混合鱼糜凝胶横向弛豫时间T2的分布变化
Fig.4 Changes in T2transverse relaxation time distribution of mixed surimi gel
图5 混合鱼糜凝胶横向弛豫时间和峰面积比例的变化
Fig.5 Changes in T22 transverse relaxation time and peak ratio of mixed surimi gels
弛豫时间是指系统受到外界瞬时扰动后，重新回复到原来的平衡态时所经历的时间。凝胶系统中的水分特性通常用横向弛豫时间T2（又称自旋-自旋弛豫时间）来表征[22]。T2值的大小反映了水分流动性的强弱[23]。鱼糜凝胶中有3 种状态的水，T21具有较短的弛豫时间，被认为是结合水[24]，表示与蛋白质等大分子表面的极性基团以氢键相结合的单层水，以及位于大分子固有结构上的质子[25]。T22由组织中的显微和亚显微结构及膜所阻留的水，即束缚在凝胶微观网络结构中的水分，称为可移动水，是鱼糜凝胶中最主要的水分，占鱼糜凝胶总水分的90%左右。T23表示自由水。由图4可知，鱼糜凝胶水分存在3 个T2区间，分别为T21（0.8～2 ms）、T22（42～110 ms）和T23（200～320 ms）。由图5可知，鲢鱼鱼糜凝胶中T22弛豫时间最大，T22对应的水分含量最低，随着金线鱼鱼糜添加量的减少，混合鱼糜凝胶的T22弛豫时间出现阶段性的下降，且T22对应水分含量有所上升。混合鱼糜凝胶的电子显微镜扫描图显示m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）为5∶1时形成致密的凝胶网络的结构，无较大孔隙，表面平整，此结果与凝胶强度、持水性和蒸煮损失的结果基本一致。鲢鱼鱼糜的弛豫时间T22最长，且T22水分含量最低，说明其对水分的束缚能力最差，随着金线鱼鱼糜添加量的减少，弛豫时间T22出现阶段性地下降，说明凝胶对水的束缚能力有所提升，这可能是由于混合鱼糜凝胶形成了较鲢鱼鱼糜凝胶更加致密的网络结构，凝胶强度更高，从而降低了水的移动性，能束缚更多的水，这与凝胶强度、持水性和电子显微镜观察的结果相一致。
2.5混合鱼糜凝胶肌原纤维蛋白的变化
图6 混合鱼糜凝胶SDS-PAGEE分析
Fig.6 SDS-PAGE pattern of mixed surimi gels
当m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）比为5∶1时，相比鲢鱼鱼糜凝胶拥有较细的肌球蛋白重链（myosin heavy china，MHC）条带（图6）。除此之外，纯金线鱼鱼糜凝胶和混合鱼糜凝胶的肌动蛋白的含量大于纯鲢鱼鱼糜凝胶中β-actin的含量。
肌球蛋白重链是肌原纤维蛋白中主要贡献凝胶能力的蛋白质，MHC含量越高，鱼糜凝胶能力越高[26]，经过加热凝胶化后MHC产生交联，其含量出现下降[5]。m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）为5∶1时MHC条带较细，可能是由于在内源性TGase的作用下促进了MHC的交联，使MHC形成聚集体，分子过大未能进入分离胶内，所以会明显减少；当MHC之间形成交联后，会导致鱼糜的凝胶强度提升，并且会促进鱼糜凝胶网络的形成，与前面的结果相一致。混合鱼糜凝胶的肌动蛋白增加，可能是两种鱼糜蛋白之间发生交联导致肌动蛋白的增加。
鲢鱼鱼糜的凝胶特性与金线鱼鱼糜相比较差，当二者混合后，混合鱼糜的凝胶特性、微观结构和横向弛豫时间T22较鲢鱼鱼糜有不同程度的改善。当m（鲢鱼鱼糜）∶m（金线鱼鱼糜）为5∶1时凝胶性能最好，其中凝胶破断力、凹陷距离、凝胶强度和持水性较鲢鱼鱼糜分别提高了18.33%、27.29%、51.01%和5.65%；较金线鱼鱼糜分别提高了5.84%、19.50%、26.49%和3.45%；且蒸煮损失较鲢鱼鱼糜和金线鱼鱼糜分别降低了15.88%和7.48%；此配比下的凝胶微观结构为高度均匀有序的三维网络结构，具有更强空间层次感，凝胶孔隙较小，表面平整；横向弛豫时间T22较鲢鱼鱼糜凝胶T22缩短了10.34 ms，对水的束缚能力更强，从而降低了水的流动性，且凝胶电泳显示其MHC条带较细，更多的MHC产生交联。
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YU Yongming1,YI Shumin1,*,XU Yongxia1,SHAO Junhua1,LI Jianrong1,*,LI Yujin2,JI Guangren3
(1.National and Local Joint Engineering Research Center of Storage,Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products,Food Safety Key Laboratory of Liaoning Province,College of Food Science and Technology,Bohai University,Jinzhou 121013,China; 2.Taixiang Group,Rongcheng Taixiang Food Co.Ltd.,Rongcheng 264300,China; 3.Jinzhou Bijiashan Food Co.Ltd.,Jinzhou 121000,China)
Abstract:In order to explore gel properties of mixed surimi from silver carp surimi and Nemipterus virgatus at various ratios,the gel strength,water holding capacity,cooking loss rate,whiteness,transverse relaxation time,microstructure and myofibrillar protein of mixed surimi gels were analyzed in the present study.The results showed that the whiteness of mixed surimi was significantly promoted compared with the pure Nemipterus virgatus surimi gel(P < 0.05),and the whiteness of the mixed surimi gel from silver carp and Nemipterus virgatus with a ratio of 5:1 was improved compared with the pure silver carp surimi gel.At this ratio,gel properties of the mixed surimi gel were the best.The breaking force,deformation,gel strength and water holding capacity increased by 18.33%,27.29%,51.01% and 5.65%,respectively,compared with the pure silver carp surimi gel,and by 5.84%,19.50%,26.49% and 3.45%,respectively,compared with the pure Nemipterus virgatus surimi gel.In addition,cooking loss of the mixed surimi was lowered by 15.88% and 7.48% than that of silver carp surimi gel and Nemipterus virgatus surimi gel,respectively; the transverse relaxation time T22of the mixed surimi gel was shorter by 10.34 ms in comparison with silver carp surimi gel.As observed under scanning electron microscope,microstructure of the mixed surimi gel from silver carp and Nemipterus virgatus with a ratio of 5:1 was highly uniform and dense.Sodium dodecyl sulfatepolyacrylamide gel electropheresis(SDS-PAGE)of myofibrillar protein indicated that the myosin heavy chain(MHC)cross-linked and formed large molecular weight aggregates so that less MHC entered the gel and the strip was more narrow.
Key words:silver carp; Nemipterus virgatus; mixed surimi; gel properties; microstructure; transverse relaxation time
中图分类号：TS254.1
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2016）05-0017-06
DOI:book=18,ebook=2510.7506/spkx1002-6630-201605004
*通信作者：仪淑敏（1980—），女，副教授，博士，主要从事水产品贮藏加工及质量安全控制研究。E-mail：yishumin@163.com
作者简介：余永名（1990—），男，硕士研究生，主要从事水产品贮藏加工及质量安全控制研究。E-mail：yym1144@163.com
基金项目：国家自然科学基金面上项目（31301418）；“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD29B06）；
收稿日期：2015-04-10