鱼翅中胶原蛋白检测方案(质构仪)

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中国食品感官科学网 http：//www.sensory.cn 加热条件下鱼翅结构和物性学参数变化 徐凤香，高昕，许加超，薛长湖 (中国海洋大学食品科学与工程学院，青岛 266003) 摘要： 研究了鱼翅在不同加热时间(1h， 2h， 3h， 4h)条件下组织构造及其物性学参数(凝胶强度，最大破断应变，剪切应力，破断强度)变化，并测定了胶原蛋白含量。通过扫描电子显微镜镜观察鱼翅的组织构造，采用质构仪测定其物性特性。结果表明，在不同的加热条件下，鱼翅的物性学参数变化显著，总体呈减小趋势。加热3小时后即可达到鱼翅最佳质构。这些变化主要是由于占鱼翅蛋白总量90%以上的胶原蛋白在不同加热时间条件下状态的不同造成的。 关键词： 鱼翅 胶原蛋白 物性学特性 感官评定 鱼翅是我国传统的名贵海珍品，药用、营养价值很高，它是由鲨鱼，渔鱼，银鲛鱼的的(背鳍、胸鳍、腹鳍、臀鳍、尾鳍)，经过一系列的加工而成。食用部分是其中的翅筋。世界上的鲨鱼约有300多种，用来割取鱼翅的有20多种。鲨鱼鱼鳍多者可达8块，少者6块。其主要来源于日本、非洲、南美、印尼、菲律宾、中国等地。明清时代起，就被列为八珍之一，《本草纲目拾遗》称，鱼翅能补五脏、益气、清痰、开胃。现代医学认为，鱼翅还具有滋补养颜、促进新陈代谢、降血脂、抗动脉硬化及抗凝血的作用，适当食用对冠心病等疾患有一定疗效2。近年医学界报道，从鱼翅中提取的血管生成抑制因子，具有抗肿瘤的作用3.当前对鱼翅的研究主要集中在鱼翅的营养价值，抗癌等食疗功效，鲨鱼硫酸软骨素的提取纯化，以及人造鱼翅的研制及优化[4~71研究方面。但对其流变学特性的研究鲜有报道。开展鱼翅加热过程中流变学特性及内部构造的变化，并探究其原因，对鱼翅的深加工具有重要意义。 本文通过通过扫描电子显微镜镜观察鱼翅不同加热时间条件下的组织构造和胶原纤维变化，利用质构仪测定其物性学特性值(凝胶强度，最大破断应变，剪切应力，破断强度)。 ( 资助项目 ： 教育部科学技术重点项目(106106)；山 东省优秀中青年科学家科研奖励基金 (2004BS07003)；青岛市科技发展人才基金(04-2 一JZ-110)。 ) ( 作者简简：徐凤香，女，1981年出生，硕士， E-mail： xingao@ouc.edu.cn ) 在此基础上探讨其两者之间(构造、流变特性值)关系，并对鱼翅中的胶原蛋白进行类型和含量的测定。 1材料和方法 1.1材料 1.1.1原料 鲨鱼尾鳍，牙拣翅，原翅(50~100克)。购自青岛市鱼翅专卖店 1.2实验方法 1.2.1样品处理： 将带砂的原翅在冷水中浸泡过夜使其初步回软，放入70℃水浴中约4个小时，刮砂去肉，去骨。开水煮沸，得到翅针。 1.2.2成分测定 蛋白含量采用半微量凯氏定氮法；水分含量采用恒温干燥法；粗脂肪含量采用氯仿甲醇法；：干法灰化法测定灰分含量；总糖含量采用硫酸一苯酚法； 1.2.3胶原蛋白含量的测定 标准曲线的制作：吸取羟脯氨酸储存液30ml到100ml容量瓶中，用蒸馏水定容到100mL，浓度为 100ug/mL。吸取羟氨氨酸标准工作液3.0、6.0、9.0、12.0、15.0mL，分别用蒸馏水定容到100mL，浓度分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ug/mL。以蒸馏水为空白，分别吸取上述标准液1mL，加入1mL柠檬酸缓冲液和1 mL氯胺T溶液在室温氧化10min 后，加入高氯酸1 mL 放置 10min， 加入对二甲基氨基苯甲醛1mL， 65℃水浴显色20min， 冷却后在560nm 处测吸光度。 胶原蛋白含量的测定：称取0.5左右干燥样 品放入安安瓶中，然后加入浓度为 6mol/LHCl溶液2mL，封口，置于130℃下水解 3h。将水解液定容后，测定吸光值，得出结果果。 1.2.4差示量热扫描(DSC)测定 将原翅放入2M NaOH中浸泡约2小时，待其翅针全部露出，取出翅针，用水冲洗后，取样品重量34mg，用DSC (2000PC， NETZSCHGeratebau GmbH， Germany)测定。升温速度为2.5℃/min。 1.2.5扫描电镜观察 将待测样品放入2.5%的戊二醛溶液(0.1M磷酸缓冲剂)中固定2h后，用乙醇(50%，70% -90%--100%)梯度脱水，液氮冷冻，并于冷冻下割断，二氧化碳临界点干燥，离子溅色喷金。用扫描电子显微镜(JSM-84，JEOL公司，日本)，3000倍率观察。 1.2.6物性学参数测定 实验运用单轴向压缩和拉伸型流变仪(型号TMS-PRO； 美国food technologycorporation， U.S.A.)在室温下进行测量。对不同时间加热(1h， 2h， 3h， 4h)鱼翅样品用 质构仪进行恒速剪切，恒速压断，恒速拉伸试验。速度为120mm/min。压缩探头直径3mm。破断应力，破断应变应用如下方程计算：o=F/S； 8=(L-Lo)/L 其中o为最大破断应力，即凝胶强度；8为最大破断应变；F为翅针凝胶断裂时所受的最大力(gf)； S 为翅针凝胶断裂的截面积(mm)；L为凝胶断裂时的变形(mm)；LO为凝胶拉伸前的原长(mm)[10]. 1.2.7感观评定 感观评定由5位专家组成分析型感观评定小组，针对鱼翅的质构特点，确定五项鉴定指标分别为硬度、弹性、筋道感、颗粒感、滑爽感。将不同时间(1h， 2h， 3h， 4h)煮鱼翅放于温水(40~80)℃中保存供感观评价用。确定煮 1hour 样品为标准品。并统一规定标准品的各项指标分数，后面样品根据与标准样品的差别来打分。分数由1到10。 2结果与讨论 表1 鱼翅的基本成分 基本成分 总蛋白 水分 脂肪 灰分 总糖 胶原蛋白 含量(%) 19.76±0.3 74.03±0.5 0.818±0.1 0.7±0.06 3.38±0.2 18.32±0.05 鱼翅的基本测定结果见表1。从表中可以看出，鱼翅含水量到70.%以上，蛋白质含量约20%，胶原蛋白含量为 18.32%，以粗蛋白含量中粗略计算得出，胶原蛋白占蛋白总量的 92.7%，，所以胶原蛋白在鱼翅组织中的存在状态对其构造和物性学特性会造成较大影响。 2.2差示热量扫描分析(DSC)结果 DSC /(mW/mg) (a) DSC /(mW/mg) (b) 图1 鱼翅的 DSC吸热曲线图 (a) 碱处理鱼翅 (b)鱼翅胶原蛋白 未经加热碱处理鱼翅的差示量热扫描分析结果如图1-(a)所示，从DSC吸热曲线可以看出，在66℃~76℃范围内有两个明显的吸热峰，分别为66.72℃和74.97℃。从鱼翅中提取胶原蛋白的DSC热分析结果(图1-b)中发现，鱼翅的胶原蛋白的热变性温度为67.98℃，与图1-(a) 中66.72℃的吸热峰值基本吻合，故推论66.72℃的吸热峰为胶原蛋白热变性所引起。Kimura等研究指出，鱼翅胶原蛋白是与I型不同的胶原蛋白，称为拟弹性蛋白，是支撑 鱼翅的一种胶原蛋白复合体，在拟弹性蛋白中，占角质纤维的80%的胶原是由3条同样的o链组成，与真皮中的o1(I)胶原类似。而约占纤维20%的非胶原性蛋白质能显著提高拟弹性蛋白的热稳定性[11，12]。DSC图谱中 74.97℃的吸收面积明显少于 66.72℃峰面积，鉴于此，我们推测74.97℃吸热峰为拟弹性蛋白中的非胶原性蛋白所引起的。 2.3扫描电镜观察结果 (a (b) 图2 加热鱼翅组织构造变化 (a)横切面(b)纵切面 100℃加热 1h 鱼翅横切面和纵切面的扫描电子显微镜观察结果如图2所示。从图中可以看出，横、纵两断面结构致密，无明显空隙。横切面由比较致密的纤维束紧密结合而成，方向性明显，在纤维束表面和空隙间能明显观察到蛋白质变性形成的凝聚点或块状物。这证明了加热引起鱼翅内部胶原蛋白收缩，进而变性形成明胶状物质。 2.4加热过程中物性学参数的变化 不同加热时间鱼翅样品的物性学参数测定结果见图3。从图中可以看出，随着加热时间的延长，鱼翅的凝胶强度，最大破断应变，剪切力，破断压力凝胶强度都呈降低趋势，加热1~2h，变化尤为明显；加热时间越短，最大破断应变越大，最高可达130%，随加热时间延长，破断应变基本呈递减，加热3h后稍有升高(图3-b)；剪切力和破断强度一直呈减小趋势，加热至3h时分别减少49%和55%， 加热3-4h，没有大幅度变化。总体上看，各物 性学参数在加热3h后趋于稳定。 图3 不同加热时间条件下鱼翅物性学参数变化 (a) 凝胶强度(b)最大破断应变(c)剪切应力 (d)破断强度 2.5感观评定 表2 鱼翅的感观评定结果 加热时间 硬度 弹性 筋道感 颗粒感 滑爽感 综合评分 1h 9 6 9 6 5 6 2h 8 7 9 5 7 7 3h 7 8 8 4 9 9 4h 6 7 7 4 8 8 3 结论 加热鱼翅样品的感观评定结果如表2所示。结果表明，经过不同时间加热处理，鱼翅的硬度，弹性，筋道感，颗粒感，滑爽感都有不同程度的变化，硬度明显呈降低趋势，与质构仪测定结果基本一一。加热至3h，弹性、滑爽感明显增加，而筋道感几乎没有变化，颗粒感降低，综合评价值最高。加热4h样品，虽然硬度有所降低，但弹性和筋道感指标都下降。综合以上结果，我们认为鱼翅在加热3h时其质构品质、口感较好。 鱼翅蛋白质主要成分是胶原蛋白，占蛋白质总量的90%以上，其热变性温度为67.98℃。随着加热时间的延长，鱼翅的物性学参数变化显著，总体呈减小趋势，加热3小时后变化不明显，与感观评定结果基本一致。综合结果得出：鱼翅加热3小时可达到较好的质构特性。 ( 参考文献： ) ( 1邵建华，燕翅鲍肚参之再认识，四川烹 饪 ，2004/03，22~24 ) ( 2青岛良友餐饮有限公司编，吃鱼翅，青岛 出 版社，2006.1，5~7 ) ( 3贾福星，沈先荣.鲨鱼软骨血管生成抑制因子的研究进展.解放军药学学报，20 0 2，1 8 (1)：34~37 ) ( 4杨贤庆，李来好等，鱼翅的加工技术及其氨基酸评价。中国 水产，2001年第8期，68~69 ) ( 5肖凯军，菜妙颜等，鲨软骨多糖的酶法提取及组分分析。华 南理工大 学 学报(自然科学版)，2005， Vol .33 ，No . 5： 7 4~ 77 ) ( 6 赵谋明，李敏等，明胶与海藻酸钠的相互作用及其应用。 食品与发酵工业，1999 ， Vol.26， No.3：10~ 1 4 ) ( 7 成 成研，人造鱼翅生产技术。中小企业科技，2002，2：9 ) ( 8 Woessner J. 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The structural properties were observed using SEM and the rheological parameters (gelstrength， the maximum breakage strain， shearing strength and fracture stress) were determined with a texture meter. Iturns out that the rheological parameters of the shark fin heated in different period changes obviously and declines in themass. After 3 hours， we can get the optimal texture. The reasons for the texture properties is due to the interior collagenduring heat treatment，whose content ratios to the content of crude protein is more than 90%. Key word： shark fin；1；collagen；；rheological properties ；；sensory analysis