超聲波處理對雞肉腌制和谷氨酰胺轉氨酶滲透的影響*

孫金輝，管俊峰，劉爽，尚永彪，2

1(西南大學食品科學學院，重慶，400716) 2(重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶，400716)

超聲波處理對雞肉腌制和谷氨酰胺轉氨酶滲透的影響*

孫金輝1，管俊峰1，劉爽1，尚永彪1，2

1(西南大學食品科學學院，重慶，400716) 2(重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶，400716)

以雞肉為原料，通過雞肉中NaCl含量的測定和SDS-PAGE電泳法研究了不同超聲波處理條件(頻率、功率和處理時間)對腌制和TGase滲透的影響。結果表明:NaCl的滲透與超聲波的功率和處理時間成正相關;TGase的滲透量隨著超聲波的功率增大而增大，隨著超聲波處理時間的延長，TGase對肌球蛋白重鏈(MHC)的交聯(lián)程度在增大。

超聲波處理，腌制，TGase，滲透

超聲波是頻率高于20 kHz的機械波，在醫(yī)藥、醫(yī)療、化工等方面已經得到了廣泛的應用，如超聲波檢測、超聲波殺菌、超聲波輔助提取等［1］。超聲波的空化效應、機械效應和彌散效應等特點可以使化學試劑快速滲透到物料中，同時對物料的組織結構有一定的破壞性［2］。超聲波這些特性在肉制品加工中具有很好的應用價值，比如可以提高腌制速度、嫩化肌肉和利用超聲波解凍等。

在肉腌制的過程中，超聲波處理可以有效地提高腌制速率，縮短腌制時間，從而提高生產效率。蔡華珍等［3］研究了超聲波腌制咸肉制品，試驗表明采用功率密度為0.68 W/cm2的超聲波處理3 h能破壞鮮肉的組織結構，加快食鹽的滲透速度，腌制期間超聲波組比對照組提前2 d達到腌制平衡。Cárcel等［4］研究了超聲波對豬背肉的腌制效果，結果表明超聲波處理時有一個閾值，當超聲波的強度超過該閾值時，樣品的含鹽量與使用的超聲波強度成正比。而且，超聲波腌制時，樣品的幾何形狀對腌制效果在統(tǒng)計學上沒有表現(xiàn)出顯著的差異性。Siró等［5］研究了超聲波輔助腌制豬背肉，結果表明超聲波處理組和滾揉處理組有較高的NaCl擴散系數(shù);并且，NaCl的擴散系數(shù)與超聲波的強度呈指數(shù)增長趨勢。適宜頻率和強度的超聲波腌制不僅可以提高NaCl等腌制劑的滲透速度，而且可以改變肌肉組織的微觀結構，提高肉質的保水性和質地。超聲波頻率、功率、處理時間是影響超聲波腌制的主要因素。

谷氨酰胺轉氨酶(Transglutaminase，簡稱TGase或TG酶，EC 2.3.2.13)又稱轉谷氨酰胺酶，是一種催化賴氨酸ε-氨基與谷氨酸γ-羥酰胺基形成共價鍵使得蛋白質分子內、蛋白質分子間和蛋白質與氨基酸發(fā)生交聯(lián)的酶。它能有效地改善肉制品的品質，在肉制品中應用廣泛。

本研究利用超聲波處理加入TGase的腌制的雞肉，以期NaCl和TGase更快速均勻地分散到雞肉中，達到提高腌制速率，縮短腌制時間和改善肉制品品質的目的。為探索低鹽肉制品快速腌制和加工的新方法提供一些理論依據(jù)。

1 試驗材料與儀器

1.1 試驗材料

TGase(100 U/g)，江蘇瑞欣食品科技發(fā)展有限公司;丙烯酰胺、甲叉雙丙烯酰胺、Tris堿、TEMED、過硫酸銨、甘氨酸、考馬斯亮藍R-250等，北京鼎國生物技術有限責任公司;鹽酸、乙酸鋅、乙醇、硝酸銀、氯化鈉、鉻酸鉀、十二烷基磺酸鈉、β-巰基乙醇、甲醇、冰醋酸、溴酚藍、鐵氰化鉀、甘油、疊氮鈉、EDTA、磷酸氫二鈉等，成都科龍化工試劑廠;蒸餾水，西南大學食品科學學院實驗室。

1.2 試驗儀器

KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司;JY92－II型超聲波細胞粉碎器，寧波新藝超聲設備有限公司;DYCZ－24D型垂直電泳槽、DYY－4型穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀，北京市六一儀器廠;微量進樣器，上海安亭微量進樣器廠;HH－8恒溫水浴鍋，北京維欣奧科技發(fā)展有限公司;FA2004A電子天平，上海精天電子儀器廠;移液器，大龍醫(yī)療設備(上海)有限公司;HJ－3恒溫磁力加熱攪拌器，江蘇金壇

市城西曉陽電子儀器廠;4K－15型臺式冷凍離心機，德國SIGMA公司;燒杯、容量瓶等玻璃儀器為實驗室常規(guī)儀器。

2 試驗方法

2.1 預處理

將冷凍雞腿肉充分解凍，剔除筋腱等結締組織，切分成2 cm×2 cm×2 cm的塊狀。

2.2 超聲波處理

2.2.1 超聲波功率對NaCl滲透和TGase滲透的影響

把8.0%的NaCl溶液和試樣按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃條件下，分別用40 kHz超聲波0、80、100、120、140、160、180 和200 W 不同功率處理 90 min 和 20 kHz超聲波 0、100、200、300、400、500、600和800 W不同功率處理40 min。

把1.0%的TGase溶液和試樣按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃條件下，分別用40 kHz超聲波0 W、80、100、120、140、160、180 和 200 W 和 20 kHz 超聲波 0、100、200、300、400、500、600 和 800 W 不同功率處理90 min和40 min。然后，用蒸餾水沖洗掉試樣表面粘附的TGase，并在37℃條件下將試樣保溫反應2 h。

2.2.2 超聲波處理時間對NaCl滲透和TGase滲透的影響

把8.0%的氯化鈉溶液和試樣按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃條件下，用40 kHz超聲波140 W功率處理時間分別為0、15 、30 、45 、60 、75 、90 、105、120 min。一部分處理1h后將試樣放置在10℃條件下靜置腌制，分別在 2、4、8、12、18、24、36、48 和 72 h后測定其氯化鈉含量。

把1.0%的TGase溶液和試樣按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃條件下，用40 kHz超聲波140 W功率處理時間分別為 0、10、20、30、40、50 和 60 min。然后，在37℃條件下將試樣保溫反應2 h。

2.3 NaCl含量的測定［6］

按照GB/T12457—1990，食品中氯化鈉的測定方法測定。

2.4 肌原纖維蛋白的提取

制備方法在Xiong等［7］的基礎上進行了改進。取100 g樣品，添加肉質量4倍體積的0.05 mol/L Na2HPO4(0.1mol/L NaCl，5 mmol/L EDTA，pH 7.0)緩沖溶液，高速勻漿1 min，然后在離心機中以2 000×g(4℃)離心分離15 min，倒掉上清液，取殘渣;將殘渣按前述提取步驟重復提取兩次。將經過3次提取的殘渣與4倍體積的0.1mol/L NaCl混合，高速勻漿30 s，2 000 ×g(4℃)離心分離 15 min，倒掉上清液，取殘渣;將殘渣與8倍體積的0.1 mol/L NaCl混合，撈出結締組織，用4層醫(yī)用紗布過濾;調整混合液的pH 值為6.25，2 000 × g(4℃)離心分離15 min，倒掉上清液，剩余殘渣即為肌原纖維蛋白質。

2.5 SDS-PAGE 電泳試驗［8－9］

SDS-PAGE電泳采用12.5%分離膠和4%濃縮膠，樣品溶液和樣品緩沖液進行體積比1∶1混合，沸水浴處理2～10 min，上樣量為15μL。然后，在恒定電流條件下進行電泳，濃縮膠為20 mA，分離膠為30 mA。

2.6 數(shù)據(jù)分析

用Statistix 9.0對實驗結果進行差異顯著性分析，用Microsoft Office 2007的Excel軟件對數(shù)據(jù)進行平均數(shù)和標準偏差的統(tǒng)計分析并作圖。并用照相機對SDS-PAGE電泳圖進行拍照，并采用圖像處理軟件進行處理。

3 結果與討論

3.1 超聲波功率對NaCl滲透的影響結果

從圖1和圖2中可以看出，未經超聲波處理的試驗組的NaCl含量只有1.30%，而經過超聲波處理的試驗組的NaCl含量都超過了1.50%，與對照組相比均表現(xiàn)出了極顯著性差異。從試驗結果可以得出，使用超聲波處理雞肉能夠加速NaCl的滲透速率，提高雞肉的腌制速率，此結論與蔡華珍等［10－11］在超聲波腌制方面的研究一致。此外，隨著超聲波功率的增大，試樣的NaCl含量也在增加，在超聲波頻率一定的時候，隨著超聲波功率的增大，超聲波的空化效應等會增強［12］，對肌肉結構的破壞作用力增強，從而減小了NaCl滲透的阻力;另外，功率的增大也會使得NaCl分子振動增強，使得NaCl更容易向濃度低的地方擴散。

從圖1可以看出，≥100 W試驗組與80 W試驗組和≥120 W試驗組與100 W試驗組之間表現(xiàn)出了極顯著差異;80 W試驗組與100 W試驗組、100 W試驗組與120 W試驗組和120 W試驗組≥140 W試驗組之間表現(xiàn)出了顯著性差異;而≥140 W試驗組之間差異不顯著。所以，綜合考慮功耗等因素，40 kHz 140 W的超聲波能在提高NaCl的滲透速率、提高雞肉的腌制速率方面能夠得到最好的腌制效果。

從圖2可以看出，20 kHz，100～800 W的超聲波同樣可以加速NaCl的滲透，提高腌制速率。其中，100、200、400和800 W之間 NaCl含量差異極顯著;200 W與300 W、300 W與400 W、400 W與600 W和600 W與800 W之間差異顯著;400、600和500 W間差異較顯著。

圖1 40 kHz超聲波不同功率對雞肉中NaCl含量的影響

圖2 20 kHz超聲波不同功率對雞肉中NaCl含量的影響

3.2 超聲波時間對NaCl滲透的影響結果

圖3是40 kHz、140 W超聲波不同處理時間對雞肉中NaCl含量的影響。

圖3 40 kHz超聲波不同處理時間對雞肉中NaCl含量的影響

圖3 中顯示出120 min內超聲波處理組和對照組NaCl含量的變化。處理組和空白組的NaCl含量都隨著時間的增加而成增加的趨勢，0～40 min內NaCl的含量增加量極顯著，40～120 min內NaCl增加量顯著。與對照組相比，NaCl含量略高于對照組，而且隨著時間的增加兩者之間的差值越來越大。其中，處理組中 0、15、30、45、75、105 min 之間 NaCl含量的差異極顯著，60 min與75 min、75 min與90 min、90 min與105 min和105 min與120 min之間NaCl的含量差異顯著;對照組中 0、15、30、45、75、120 min 之間NaCl的含量差異極顯著，45 min與60 min、105 min與120 min之間NaCl含量差異顯著，而90 min與105 min之間無差異。前40 min內，對照組和處理中的NaCl含量急劇增加的原因是腌制液中NaCl的含量高，滲透壓差大，NaCl的滲透速率較快，而此時超聲波的加速滲透效應不明顯;隨著NaCl的滲透，滲透壓差在逐漸縮小，導致40 min后NaCl含量增加變緩。但是，處理組中的超聲波加速滲透作用比較明顯，原因可能是超聲波處理的破壞作用和加速物質交換使得比對照組NaCl含量較大，而且隨著時間的增加，這種外力作用使得兩組NaCl含量差距越來越大。

3.3 超聲波功率對TGase滲透的影響

從圖4和圖5中可以看出，雞肉的肌原纖維蛋白中主要的2種蛋白質即肌球蛋白重鏈(MHC)和肌動蛋白(Actin)，而肌球蛋白是 TGase的良好底物，TGase催化肌球蛋白重鏈發(fā)生交聯(lián)形成了大分子的蛋白質交聯(lián)物，表現(xiàn)在肌球蛋白重鏈的量減少。而肌動蛋白基本上沒有參與交聯(lián)反應，每個試驗組中肌動蛋白的條帶基本相同，Biral Kilic等［13］研究了TGase和酪蛋白對烤雞肉的影響，也得出了同樣的結論。此外，圖中顯示肌球蛋白重鏈的含量隨著超聲波功率的增大在逐漸減小，造成此現(xiàn)象的原因就是超聲波的功率影響了TGase的擴散，而造成TGase擴散量不同的可能是超聲波功率的不同對雞肉組織破壞的程度和對TGase分子本身的擴散作用。功率愈大，超聲波對肌肉組織的破壞程度就愈強，TGase的滲透阻力變小，同時大功率的超聲波對TGase分子的擴散作用也強，共同作用的最終結果可能就是TGase的擴散量增加。所以，在不破壞TGase催化活性的前提下，增加超聲波功率有可能有助于TGase向肌肉組織中擴散。

3.4 超聲波時間對TGase滲透的影響

如圖6所示，TGase催化肌球蛋白重鏈交聯(lián)生成了大分子的蛋白質交聯(lián)物，在濃縮膠和分離膠結合處形成了條帶，此外在濃縮膠上可能還會有分子質量更大的交聯(lián)物，而肌動蛋白基本不參加反應，與Aktas等［14］使用TGase和酪蛋白處理牛肉也得出的結論一致。肌球蛋白重鏈的含量隨超聲波處理時間的增長在減少，超聲波處理時間越長，TGase擴散到了雞肉組織中的量越大，反應后剩余的肌球蛋白重鏈就越少。由于肌肉組織的致密，TGase不可能滲透到讓反應進行很徹底的程度，只能是讓肌球蛋白的交聯(lián)數(shù)量最大限度的增加。所以，增加超聲波處理時間可以一定程度上增加TGase響肌肉中的滲透量，從而能夠進一步改善肉制品的品質。

圖4 40 kHz超聲波不同功率協(xié)同TGase對雞肉肌原纖維蛋白交聯(lián)作用的SDS-PAGE電泳圖

圖5 20 kHz超聲波不同功率協(xié)同TGase對雞肉肌原纖維蛋白交聯(lián)作用的SDS-PAGE電泳圖

圖6 不同超聲波處理時間協(xié)同TGase對雞肉肌原纖維蛋白交聯(lián)作用的SDS-PAGE電泳圖

4 結論

(1)對20 kHz和40 kHz超聲波不同功率和不同處理時間對NaCl滲透的影響進行了研究。結果顯示，NaCl的滲透與超聲波的功率和處理時間成正相關。其中，40 kHz超聲波在140 W時得到最好的NaCl滲透效果，20 kHz超聲波在500 W時效果最好;在處理時間方面，在不影響產品質量和增加成本的情況下適量增加處理時間能得到更好的效果。

(2)對20 kHz和40 kHz超聲波不同功率對TGase的滲透情況進行了研究，結果顯示增大超聲波的功率，TGase的滲透量增大。其原因可能是超聲波功率的增大使得超聲波對肌肉組織的破壞程度增大，滲透阻力變小，此外增大超聲波的功率可以使得TGase分子自身的擴散作用。隨著超聲波處理時間的延長，TGase對肌球蛋白重鏈(MHC)的交聯(lián)程度在增大，此現(xiàn)象說明了長時間的超聲波處理使得TGase滲透量的增加。

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The Effects of Ultrasonic Treatment on the Penetration of Pickling and TGase

Sun Jin-hui1，Guan Jun-feng1，Liu Shuang1，Shang Yong-biao1，2
1(College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400716，China)2(The Specialty Research Technology Center of Food Engineering in Chongqing，Chongqing 400716，China)

The effects of different conditions of ultrasonic treatment(frequency，power and processing time)on the penetration of pickling and TGase was studied.NaCl content in chicken was determined by SDS-PAGE electrophoresis.The results show that:NaCl penetration and ultrasonic power and processing time are positively correlated.The penetration of TGase increased with ultrasonic power increased.With the timing of ultrasonic treatment，the degree of cross-linking of myosin heavy chain(MHC)was increased.

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