葡萄糖酸內(nèi)酯對(duì)豬肉肌原纖維蛋白功能性的影響

王 宇，孔保華*，李明清，夏秀芳，劉 騫

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

葡萄糖酸內(nèi)酯對(duì)豬肉肌原纖維蛋白功能性的影響

王 宇，孔保華*，李明清，夏秀芳，劉 騫

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

在豬肉肌原纖維蛋白中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)的葡萄糖酸內(nèi)酯(GDL)，研究其對(duì)肌原纖維蛋白乳化能力和凝膠性的影響。結(jié)果顯示，添加GDL能顯著提高肌原纖維蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性(P＜0.05)，但是不同添加量之間差異不顯著；凝膠白度隨GDL添加量的增加呈下降趨勢(shì)；0.5%以下添加量對(duì)凝膠保水性沒有顯著影響，0.5%以上的添加量會(huì)大幅提高保水性；除凝膠黏附性隨GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而下降外，凝膠硬度、膠黏性和回彈性都在GDL添加量0～1.0%之間有不同程度的下降，然后隨著GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而升高。綜合來(lái)看，1.5%的GDL添加量對(duì)豬肉肌原纖維蛋白的功能性有較好的改善作用。

肌原纖維蛋白；葡萄糖酸內(nèi)酯；凝膠

豬肉中肌原纖維蛋白(myofibrillar proteins，MP)占總蛋白質(zhì)的50%～55%，對(duì)豬肉加工品質(zhì)起決定性影響[1-2]。在加熱的過程中肌原纖維蛋白通過下面兩步典型的變化形成凝膠。第一步發(fā)生在30～50℃的溫度范圍內(nèi)，第二步在50℃以上發(fā)生。第一步包括肌球蛋白頭部的聚集，研究人員通過電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，提純后的肌球蛋白經(jīng)不同溫度處理，在30℃加熱30min時(shí)加熱對(duì)肌球蛋白沒有影響；在35℃加熱30min時(shí)，大部分肌球蛋白仍保持完整的結(jié)構(gòu)，即具有自己?jiǎn)为?dú)的頭部，少數(shù)形成了新的結(jié)構(gòu)，如兩個(gè)肌球蛋白分子會(huì)通過頭部結(jié)合形成二聚體；在40℃加熱30min后，肌球蛋白分子單體已經(jīng)很少存在，僅存的單體的頭部也已經(jīng)發(fā)生聚合；50℃加熱會(huì)進(jìn)一步加劇肌球蛋白凝集，此時(shí)已經(jīng)很難分辨出肌球蛋白的尾部；當(dāng)加熱到60℃時(shí)，肌球蛋白形成較大的球狀凝集，尾部全部消失。第二步主要是肌球蛋白螺旋結(jié)構(gòu)的改變，疏水基團(tuán)相互作用，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[3]。單獨(dú)的肌動(dòng)蛋白不能形成凝膠，但是和肌球蛋白一起加熱時(shí)，會(huì)更好的促進(jìn)肌球蛋白形成凝膠，使凝膠質(zhì)地緊密，硬度較大，氣孔較少[4]。

葡萄糖酸內(nèi)酯(glucono-δ-lactone，GDL)，又名葡萄糖醛酸內(nèi)酯或葡醛內(nèi)酯，是一種用途十分廣泛的食品添加劑。一般用作豆腐凝固劑[5]，還有作為奶類膠凝劑或者作為酸化劑使用。研究表明，在產(chǎn)品中添加2%乳酸和0.125% GDL即可有效抑制李斯特菌的生長(zhǎng)[6]。Hong等[7]研究了GDL在重組肉中的作用效果，發(fā)現(xiàn)GDL對(duì)肉色起重要作用，并能增強(qiáng)重組肉的結(jié)合力。GDL在人體內(nèi)可分解產(chǎn)生葡醛酸，葡醛酸能與體內(nèi)含有羧基的有害物質(zhì)結(jié)合形成無(wú)毒或低毒的葡醛酸結(jié)合物由泌尿系統(tǒng)排出。同時(shí)可降低肝淀粉酶的活性，降低肝糖原含量，起保護(hù)肝臟及解毒作用[8]。但目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于GDL和肌肉蛋白(主要是肌原纖維蛋白)相互作用的研究還比較少。

本研究擬采取不同的加熱溫度和不同的GDL添加量處理豬肉肌原纖維蛋白，測(cè)定處理后肌原纖維蛋白的乳化能力和凝膠性，探討加熱條件下GDL與肌原纖維蛋白的相互作用，為GDL應(yīng)用于肉制品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

宰后經(jīng)過解僵成熟24h豬背最長(zhǎng)肌 北大荒肉業(yè)；葡萄糖酸內(nèi)酯(GDL) 北京索萊寶科技有限公司；其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TA-XT plus 型質(zhì)構(gòu)分析儀 英國(guó)Stable Micro System公司；TU-1800紫外-可見光分光光度計(jì) 北京普析通用儀器公司；冷凍離心機(jī) 上海分析儀器公司；DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋 天津泰斯特儀器有限公司；色差計(jì) 上海申光儀器廠；IKA-T18型勻漿機(jī) 德國(guó)IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 肌原纖維蛋白提取

肌原纖維蛋白提取方法參考Liu等[9]方法并略作修改，取豬背最長(zhǎng)肌，剔除脂肪和結(jié)締組織，切成1cm3小塊，加入4倍體積緩沖液(10mmol/L Na3PO4、 0.1mol/L NaCl、2mmol/L MgCl2和 1mmol/L EGTA，pH7.0)，勻漿60s，2000×g冷凍離心15min，取沉淀重復(fù)上面步驟兩次，得到粗提的肌原纖維蛋白。然后取此沉淀加入4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液，勻漿60s ，2000×g冷凍離心15min，重復(fù)此操作一遍，取沉淀加4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液，勻漿60s，4層紗布過濾，用0.1mol/L HCl調(diào)節(jié)pH6.0，2000×g冷凍離心15min，沉淀即為提純的肌原纖維蛋白，4℃冷藏備用。以上操作均在4℃條件下進(jìn)行。用雙縮脲法以標(biāo)準(zhǔn)牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)蛋白測(cè)定肌原纖維蛋白含量。

1.3.2 乳化性和乳化穩(wěn)定性

乳化性和乳化穩(wěn)定性參考Pearce等[10]的濁度法并略作改動(dòng)，量取2mL的玉米油和8mL的蛋白樣品溶液(用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GDL溶液稀釋蛋白質(zhì)量濃度到2mg/mL)，置于直徑2.5cm離心管中，速度設(shè)置為4，約15000r/min)，立即倒入30cm×50cm玻璃稱量瓶中，從距離瓶底0.5cm處取50μL新鮮的乳化液分散到5mL 0.1% SDS溶液中，在波長(zhǎng)500nm處以0.1% SDS為空白測(cè)量其吸光度。靜置10min，以上述方法測(cè)量乳化液在靜置10min后的吸光度。乳化性和乳化穩(wěn)定性計(jì)算公式如下：

式中：A500nm為波長(zhǎng)500nm處的吸光度；φ為油相體積分?jǐn)?shù)(φ=20%)；C為蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度(2mg/mL)；A0、A10為乳狀液在0min和10min的吸光度；n為稀釋倍數(shù)(即 5mL/50μL=100)。

1.3.3 制備凝膠

用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GDL溶液(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)稀釋肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度至40mg/mL，室溫下保持2h取15mL加入到30cm×50cm玻璃稱量瓶中，蓋上蓋子，從25℃開始水浴加熱到70℃(升溫速度為1℃/min)，并在70℃條件下保溫20min，立即取出放入冰浴中30min，4℃保存過夜。

1.3.4 凝膠保水性測(cè)定

凝膠保水性參考Kocher等[11]的方法修改后進(jìn)行測(cè)定。測(cè)量前在室溫(22±2)℃條件下放置30min。取5g不同的凝膠樣品加入離心管(直徑30mm)中，3000×g離心15min，去除離心出的水分，稱量凝膠質(zhì)量。計(jì)算公式如下：

式中：ma為離心后凝膠質(zhì)量；mp為離心管質(zhì)量；mb為離心前凝膠質(zhì)量。

1.3.5 凝膠質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

采用質(zhì)構(gòu)分析儀進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析。測(cè)定前將肌原纖維蛋白凝膠在室溫(22±2)℃條件下放置30min，然后將待測(cè)樣品連同稱量瓶置于平臺(tái)上固定好，以測(cè)定凝膠的硬度和黏附性等。參數(shù)如下：探頭型號(hào)選擇P/0.5，測(cè)試前速度2mm，測(cè)試速度1mm，測(cè)試后速度2mm，下壓距離為凝膠高度的40%，觸發(fā)力為5g[12]。測(cè)定指標(biāo)包括硬度：指第一次穿沖樣品時(shí)的壓力峰值；黏附性：第一次咀嚼動(dòng)作中負(fù)峰的面積，也就是克服樣品與探頭之間黏性作用所施用的功作為黏附性的量值；膠黏性：計(jì)算公式為第二次穿沖的用功面積除以第一次的用功面積的商值；回彈性：在第一次穿刺中的“收回”階段的面積同下壓穿刺階段面積的商。

1.3.6 凝膠白度測(cè)定

凝膠的白度值用色差計(jì)測(cè)定，計(jì)算公式參考Zhu等[13]方法計(jì)算，其中L、a和b值分別為亮度指數(shù)、色調(diào)和彩度指數(shù)，L=0為黑色，L=100為白色，正a值越大，顏色越接近紅色，負(fù)a值越小越接近綠色；+b值越大，顏色越接近黃色，－b值越小顏色越接近藍(lán)色[14]。凝膠白度計(jì)算公式如下：

1.3.7 統(tǒng)計(jì)分析

全部實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，每次取3個(gè)平行，每次重新提取肌原纖維蛋白，數(shù)據(jù)采用Statistix 8.0 (Analytical Software Inc., USA)線性模型處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行方差分析(ANOVA)。用Duncan比較法進(jìn)行差異性檢驗(yàn)，ANOVA顯著(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)肌原纖維蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響

圖 1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)GDL對(duì)肌原纖維蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of GDL on EAI and ESI of myofibrillar protein

由圖1可以看出，添加GDL的樣品明顯比空白樣品有高的乳化性和乳化穩(wěn)定性(P＜0.05)。但是添加量的不同沒有顯著影響。這可能是因?yàn)镚DL增加了肌原纖維蛋白和油脂之間的交聯(lián)作用，將肽分子固定在油-水界面上，導(dǎo)致表面張力降低，增加了乳化能力[15]。

2.2 不同GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)肌原纖維蛋白凝膠白度和保水性的影響

圖 2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)GDL對(duì)肌原纖維蛋白凝膠白度和保水性的影響Fig.2 Effect of GDL on whiteness and WHC of myofibrillar protein gelation

由圖2可知，肌原纖維蛋白凝膠白度隨GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而逐漸降低，但只在GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1.0%后有顯著影響(P＜0.05)；保水性隨GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增加，同樣是從1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)開始有顯著差異。凝膠白度的降低可能是由于蛋白在酸性條件下，空間結(jié)構(gòu)改變，發(fā)生變性，造成凝膠白度值下降。Hwang等[16]的實(shí)驗(yàn)表明魚糜凝膠的白度變化與蛋白變性程度關(guān)聯(lián)，Hong等[7]的研究表明，添加0.25%、0.5%和0.75% 的GDL會(huì)導(dǎo)致重組豬肉pH值快速下降，保水性降低，但黏結(jié)強(qiáng)度隨GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增大。凝膠白度下降的原因可能和保水性的增加有關(guān)系，因?yàn)樗趾繒?huì)對(duì)凝膠顏色造成一部分影響。Faustman等[17]也報(bào)道了高的水分含量會(huì)導(dǎo)致肉色變深。水在肌肉中的存留，主要依靠水和蛋白質(zhì)之間電荷的相互作用、氫鍵作用和毛細(xì)管作用，由于GDL對(duì)pH值的降低作用，導(dǎo)致肌原纖維蛋白偏離等電點(diǎn)(肌原纖維蛋白的pI約為5.5)，表面所帶電荷數(shù)增加，從而增加了蛋白質(zhì)分子間的靜電斥力，使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)松弛，可容納更多的水分，增強(qiáng)了保水性。

2.3 不同GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)肌原纖維蛋白質(zhì)構(gòu)特性的影響

本實(shí)驗(yàn)測(cè)定了肌原纖維蛋白凝膠的硬度、黏附性、膠黏性和回彈性。肉眼觀察不同GDL添加量的凝膠發(fā)現(xiàn)，隨GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，凝膠由低質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)的純白色變?yōu)橛行┩该?，組織狀態(tài)由低質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)的松軟細(xì)膩?zhàn)優(yōu)檩^硬的有顆粒狀的凝膠。如圖3所示，凝膠硬度、膠黏性和回彈性在GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%到1.0%的范圍內(nèi)呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，在1.0%到2.0%的GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)為上升趨勢(shì)。0%、0.5%和1.0% GDL添加量對(duì)硬度和膠黏性無(wú)顯著影響(P＞0.05)，但1.5%和2.0% GDL添加量影響顯著(P＜0.05)。黏附性則隨著GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而一直降低，但僅1.5%和2.0% GDL添加量才有顯著影響(P＜0.05)。這可能是質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，pH值降低越多，導(dǎo)致蛋白在加熱后變性加劇，蛋白內(nèi)部各種化學(xué)鍵的斷裂導(dǎo)致黏附性的降低。這與Ioanna等[18]用GDL處理牛奶和山羊奶得出的結(jié)果一致，Davilae等[19]研究了不同pH4.5、6.0和7.5時(shí)對(duì)豬血漿蛋白熱誘導(dǎo)凝膠的影響，發(fā)現(xiàn)隨著pH值的降低，蛋白的熱穩(wěn)定性和凝膠點(diǎn)都在降低。

圖 3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)GDL對(duì)肌原纖維蛋白凝膠硬度、黏附性、膠黏性和回彈性的影響Fig.3 Effect of GDL on hardness, adhesiveness, gumminess and resilience of myofibrillar protein gelation

3 結(jié) 論

通過在豬肉肌原纖維蛋白中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GDL，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，0.5%～2.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GDL可以顯著提高肌原纖維蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性并降低其凝膠的白度值；0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)以上的GDL提高了肌原纖維蛋白的保水性；1.0%添加量以下對(duì)肌原纖維形成的凝膠物理結(jié)構(gòu)沒有改善作用，1.0%以上可以增加凝膠的硬度、膠黏性和回彈性，實(shí)驗(yàn)中的各個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)都降低了凝膠的黏附性。本實(shí)驗(yàn)只是在單一溫度(70℃)下進(jìn)行，其他加熱溫度條件還有待于進(jìn)一步研究。

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Effect of Glucono-δ-lactone on Functional Properties of Porcine Myofibrillar Protein

WANG Yu，KONG Bao-hua*，LI Ming-qing，XIA Xiu-fang，LIU Qian
(College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

The emulsion and gelation capabilities of myofibrillar protein (MP) during the addition of glucono-δ-lactone (GDL)at various concentrations (0.5%, 1.0%, 1.5% and 2.0%) were investigated. Results showed that the emulsion and gel capabilities were greatly improved by GDL (P＜0.05) and no significant difference among different doses was observed. The whiteness of gel exhibited a decrease due to the increasing concentration of GDL. Meanwhile, the addition amount of GDL exhibited an obvious effect on water-holding capacity (WHC). No obvious effect of GDL with the addition less than 0.5% on WHC was observed; in contrast, a significant improvement of WHC was determined due to the addition of GDL ranged within 0.5%—2.0%. In addition, the hardness, gumminess and resilience exhibited a reduction while the addition of GDL was ranged within 0.5%—1.0% and then exhibited an increase while the addition of GDL was ranged within 1.5%—2.0%. However, the adhesiveness exhibited a decrease at all conditions. Based on the comprehensive analysis, the best functional property of MP was achieved by the addition of 1.5% GDL.

myofibrillar protein (MP)；glucono-δ-lactone (GDL)；gelation

TS251.51

A

1002-6630(2010)09-0067-04

2009-09-19

黑龍江省杰出青年基金項(xiàng)目(JC200702)；國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(200903012-02)

王宇(1985—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品加工。E-mail：foodneau@126.com

孔保華(1963—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品加工。E-mail：kongbh63@hotmail.com