不同淀粉地肌纖維蛋白流變學(xué)性質(zhì)和凝膠持水性的影響

吳滿剛，熊幼翎，陳 潔

（食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

不同淀粉地肌纖維蛋白流變學(xué)性質(zhì)和凝膠持水性的影響

吳滿剛，熊幼翎，陳 潔*

（食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

將馬鈴薯、木薯、玉米和大米淀粉分別以0～3%的濃度添加到2%的肌原纖維蛋白溶液中，形成蛋白-淀粉復(fù)合物，主要研究了這四種淀粉對(duì)肌原纖維蛋白凝膠流變性和保水性的影響。結(jié)果顯示，馬鈴薯、木薯和玉米淀粉對(duì)混合凝膠增強(qiáng)效應(yīng)與其糊化溫度和糊化后的粘度有著非常一致的關(guān)系，淀粉糊化后，才會(huì)對(duì)復(fù)合體系形成凝膠彈性增強(qiáng)效應(yīng)；而且淀粉對(duì)于復(fù)合凝膠彈性的促進(jìn)效應(yīng)與淀粉本身糊化后的粘度呈正相關(guān)，馬鈴薯淀粉的促進(jìn)效應(yīng)最強(qiáng)，木薯其次，玉米再次。但大米淀粉略有特別，在55～74℃升溫范圍內(nèi)，隨著淀粉濃度的增加，G′與淀粉濃度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，溫度高于74℃后，隨著大米淀粉濃度的增加，G′隨之增加。同時(shí)淀粉對(duì)于復(fù)合凝膠的持水性也與其糊化溫度相關(guān)，形成凝膠溫度越接近或者越超過淀粉糊化溫度，淀粉對(duì)凝膠的持水性的增強(qiáng)效應(yīng)越好。在所實(shí)驗(yàn)的四種淀粉中，木薯淀粉在70～80℃時(shí)對(duì)復(fù)合凝膠的持水性具有最好的作用。本研究結(jié)果對(duì)于提高含淀粉肉制品品質(zhì)具有一定的借鑒意義。

淀粉，肌原纖維蛋白，流變性，糊化性質(zhì)，保水性

淀粉是肉制品中常用原料，尤其在價(jià)格相對(duì)低廉的火腿腸、鹽水火腿等產(chǎn)品中，淀粉作為填充劑被大量使用。在這類制品中，由于過多的淀粉、大豆蛋白等配料的存在，往往存在制品結(jié)構(gòu)松散、產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)容易析水等問題［1］。如何保證含淀粉的肉制品的質(zhì)構(gòu)、持水性等品質(zhì)指標(biāo)，是肉制品行業(yè)一直關(guān)注的焦點(diǎn)問題［2］。前期研究顯示，加熱對(duì)于肌纖維蛋白凝膠具有很大的影響，過度加熱會(huì)導(dǎo)致肌纖維蛋白凝膠的弱化和析水［3-4］，但是加熱對(duì)于淀粉-肌肉纖維蛋白復(fù)合凝膠的性質(zhì)特別是流變學(xué)性質(zhì)和持水性的研究不多，不同來源的淀粉在不同加熱條件下與肌原纖維蛋白的相互作用以及這種作用對(duì)產(chǎn)物持水性的影響還有待研究。本文選取了四種不同顆粒大小的淀粉：馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉和大米淀粉，以探討淀粉性質(zhì)對(duì)肌原纖維蛋白凝膠流變性質(zhì)和保水效果的影響，以期為提高含淀粉肉制品的品質(zhì)提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬瘦肉 市售；淀粉 馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、大米淀粉 天津頂新公司；氯化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氯化鎂、EGTA等 均為分析純。

高速組織搗碎機(jī) 上海精科實(shí)業(yè)有限公司；TA1XT2i/25物性測(cè)試儀（Texture Analysers） 英國Stable Micro System公司；恒溫水浴鍋 國產(chǎn)；流變儀AR1000 英國TA公司；RVA Tecmaster快速黏度分析儀 Newport Scientific公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 肌原纖維蛋白的提取 參考Wu［5］等人的方法，在0～4℃條件下采用豬肉提取。

1.2.2 淀粉性質(zhì)的測(cè)定 參考洪雁等人的方法［6］，配制6%淀粉溶液于含有50mmol/L磷酸鈉（pH 6.2）的0.6mol/L NaCl溶液中，攪拌均勻后采用RVA測(cè)定粘度變化，加熱過程從50℃開始以每分鐘增加2℃升溫至95℃。

1.2.3 淀粉蛋白復(fù)合物凝膠持水性的測(cè)定 參考Xiong等［7］和Kong等［8］的方法，在2%肌原纖維蛋白溶液中，分別添加量1%、2%、3%的淀粉，混合均勻后分別放于16.8mm×50mm的平底試管中，在60、70、80℃下加熱20min（所有樣品制備和暫存均在2～4℃，肌纖維蛋白在12h之內(nèi)使用完畢）成膠，然后在冰水中冷卻3h后，參考Wu［5］等人方法進(jìn)行凝膠持水性測(cè)試。每個(gè)樣品做4個(gè)平行樣，空白樣品不加淀粉。

1.2.4 流變特性的測(cè)定 參考Wu［5］等人的方法，通過AR1000流變儀測(cè)定流變性質(zhì)。樣品以2℃/min的恒定速度采用溫度掃描程序由20℃升溫至80℃，以0.631rad/s（100mHz）的振蕩頻率2%的振幅進(jìn)行正弦應(yīng)變，測(cè)定加熱過程中彈性模量隨溫度升高的變化情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉粘度和成糊溫度的測(cè)定

淀粉本身的性質(zhì)對(duì)于其在肉制品中的應(yīng)用有巨大影響，為了模擬不同淀粉在肉制品環(huán)境中的粘度和糊化溫度等性質(zhì)，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用快速粘度分析儀（RVA）分析了馬鈴薯、木薯、玉米和大米四種淀粉分別在含有0.6mol/L NaCl、pH為6.2的50mmol/L磷酸鹽緩沖溶液中的粘度曲線，結(jié)果如圖1所示。RVA譜分析揭示，馬鈴薯淀粉粘度上升最快，且粘度峰值最高，其次是木薯淀粉、玉米淀粉，大米淀粉的糊化峰值粘度最小，成糊溫度也最慢。

淀粉的成糊溫度（pasting temperature，PT）是指淀粉粘度剛開始升高時(shí)的溫度［9］。一般來說，淀粉的濃度越高，其PT值越準(zhǔn)確，淀粉濃度在3%時(shí)粘度上升比較慢，因此本文選擇了6%的淀粉濃度測(cè)定RVA曲線。表1列舉了四種淀粉分別在測(cè)定復(fù)合凝膠流變性時(shí)，相同的離子環(huán)境和升溫速率下的成糊溫度。

緩沖溶液中以升溫速率2℃/min進(jìn)行升溫的RVA譜圖中以2℃/min升溫速度測(cè)定。

圖1 不同種類淀粉在含有0.6mol/L NaCl的磷酸鹽

表1 各種淀粉成糊溫度的比較

2.2 淀粉對(duì)蛋白凝膠流變性質(zhì)的影響

肌原纖維蛋白凝膠的流變學(xué)性能可以表征肌原纖維蛋白在加熱過程中分子形態(tài)和性質(zhì)的變動(dòng)。通過流變學(xué)性質(zhì)可以預(yù)測(cè)產(chǎn)物的質(zhì)構(gòu)以及品質(zhì)，并為產(chǎn)品配方、加工工藝、設(shè)備選型和質(zhì)量檢測(cè)等提供依據(jù)［10］。本研究詳細(xì)測(cè)定了肌原纖維蛋白與四種淀粉形成的復(fù)合物在熱凝膠過程中動(dòng)態(tài)粘彈流變性的變化，結(jié)果通過儲(chǔ)能模量（G′）表示（圖2）。圖2顯示，對(duì)照樣品的G′從42℃開始增加，一直到48℃達(dá)到最大，之后急劇下跌，在55℃降至最低；在隨后的加熱過程中G′又穩(wěn)步上升。這種流變學(xué)的轉(zhuǎn)變?cè)诩≡w維蛋白和肌球蛋白加熱凝膠的過程中可以被廣泛地觀察到，目前被普遍接受的解釋是42～48℃時(shí)G′的增大來自于肌球蛋白頭部的接合，隨著溫度的進(jìn)一步升高，肌球蛋白尾部（rod subfragment）會(huì)逐漸展開，導(dǎo)致肌球蛋白的頭部結(jié)合崩潰瓦解，致使G′下降；在溫度超過55℃后，隨著蛋白的變性，凝膠網(wǎng)絡(luò)再次形成，G′持續(xù)增加［11］。

不同淀粉對(duì)肌原纖維蛋白的流變學(xué)性質(zhì)的影響各不相同。從圖2可以看出，從20～55℃這段升溫過程中，四種淀粉對(duì)于復(fù)合體系的G′作用效應(yīng)是一致的，隨著淀粉濃度的增加，G′隨之增加。但是在高于55℃的升溫過程中，添加馬鈴薯淀粉的復(fù)合體系在溫度超過60℃時(shí)淀粉對(duì)凝膠增強(qiáng)作用開始顯現(xiàn)，而木薯淀粉和玉米淀粉分別在66℃和72℃以后開始顯現(xiàn)這種促進(jìn)凝膠彈性的效應(yīng)。結(jié)合圖1和表1這三種淀粉對(duì)凝膠出現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)，與其糊化溫度和糊化后的粘度有著非常一致的關(guān)系，淀粉糊化后，才會(huì)對(duì)復(fù)合體系形成凝膠彈性增強(qiáng)效應(yīng)；而且淀粉對(duì)于復(fù)合凝膠的彈性的促進(jìn)效應(yīng)與淀粉本身糊化后的粘度呈正相關(guān)，馬鈴薯淀粉的促進(jìn)效應(yīng)最強(qiáng)，木薯其次，玉米再次。但大米淀粉略有特別，在55～74℃升溫范圍內(nèi)，隨著淀粉濃度的增加，G′與淀粉濃度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，說明在此溫度段大米淀粉與肌原纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了與其他淀粉不盡相同的某種作用，使得大米淀粉在凝膠形成中起了負(fù)面效果。溫度高于74℃后，隨著大米淀粉濃度的增加，G′也隨之增加。

表2 淀粉的添加對(duì)肌纖維蛋白凝膠持水性的影響（%）

圖2 淀粉類型和濃度對(duì)肌原纖維蛋白凝膠彈性模量（G′）的影響

2.3 淀粉添加對(duì)復(fù)合凝膠持水性的影響

不同淀粉對(duì)于復(fù)合凝膠持水性的影響見表2。從表2可以看出，純肌纖維蛋白凝膠隨著加熱溫度的升高，其持水性呈現(xiàn)微微下降的趨勢(shì)，這與前人的報(bào)道［4］是一致的。經(jīng)過60℃加熱后，除馬鈴薯淀粉在含量3%時(shí)凝膠持水性與空白無差別外，其它含有淀粉的復(fù)合凝膠持水性較對(duì)照凝膠幾乎均有所下降。70℃加熱形成的凝膠，含有馬鈴薯淀粉和木薯淀粉的凝膠其持水性隨著淀粉含量的提高而顯著提高，其他兩種淀粉依然對(duì)復(fù)合凝膠持水性有負(fù)作用。70℃加熱后，所有含淀粉的凝膠的持水性均隨著淀粉含量的增加而增加。

結(jié)合表1和表2結(jié)果，可以進(jìn)一步分析，淀粉對(duì)肌纖維蛋白凝膠持水性的效應(yīng)與其糊化溫度也有著密切關(guān)系，形成凝膠溫度越接近或者越超過淀粉糊化溫度，淀粉對(duì)凝膠的持水性的增強(qiáng)效應(yīng)越好。在所實(shí)驗(yàn)的四種淀粉中，木薯淀粉在70～80℃時(shí)對(duì)復(fù)合凝膠的持水性具有最好的作用。

3 結(jié)論

本文通過在肌原纖維蛋白體系中添加不同種類的淀粉，模擬西式火腿或者乳化腸體系中探討淀粉對(duì)肉品凝膠體系的流變性和保水性的影響作用。通過對(duì)比馬鈴薯、木薯、玉米和大米淀粉的RVA曲線和成糊溫度，以及四種淀粉對(duì)于2%肌纖維蛋白凝膠體系的流變學(xué)性質(zhì)和凝膠持水性，可以得出，蛋白-淀粉復(fù)合物在熱誘導(dǎo)凝膠形成的過程中其流變性質(zhì)與不同淀粉的糊化性質(zhì)有正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)形成凝膠溫度越接近或者越超過淀粉糊化溫度，淀粉對(duì)凝膠的持水性的增強(qiáng)效應(yīng)越好。在所實(shí)驗(yàn)的四種淀粉中，木薯淀粉在70～80℃時(shí)對(duì)復(fù)合凝膠的持水性具有最好的作用。本研究結(jié)果對(duì)提高西式火腿及西式乳化腸制品品質(zhì)以及淀粉在肉制品中的應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

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Effects of starch characteristics on the rheology and water holding capacity of myofibrillar protein gels

WU Man-gang，XIONG You-ling，CHEN Jie*
（State Key Laboratory of Food Science and Technology，School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

Potato，tapioca，corn and rice starch were added to 2%of myofibrillar protein solution in 0.6mol/L NaCl at pH 6.2 to form protein-starch（up to 3%starch）composites for the study of the effects of starch type on the rheological and water holding properties of heat-induced myofibrillar protein（MP）gels.The results from rapid viscosity analyzer and rheometer showed the viscocity of gelatinized starch and gelation temperature of starch had strong effects on the storage modulus of the MP composite gel.Potato starch significantly improved storage modulus，followed by tapioca and corn starches.Rice starch had special effects on the MP composite gel，and increased storage modulus of MP gels only at temperatures above 74℃.The effects of starch on the water holding capacity（WHC）of the MP gels were also related with the starch gelatinization temperature.Starches improved WHC of the MP gels at the heating temperatures near or above the starch gelatinization temperature.Within the tested four starches，tapioca starch-protein gel presented the highest WHC.The results offered an insight into the mechanism of gelation in starch-added Western-style comminuted meat products.

starch；myofibrillar protein；rheology；gelatinization properties；water holding capacity

TS201.7

A

1002-0306（2010）10-0092-04

2010-04-15 *通訊聯(lián)系人

吳滿剛（1977-），男，博士研究生，研究方向：食品蛋白質(zhì)功能。

“973”計(jì)劃前期研究專題項(xiàng)目（2006CB708200）；“十一五”國家支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAD05A03）。