豬肉鹽溶蛋白提取條件的優(yōu)化研究

劉 野， 宋煥祿

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048)

豬肉鹽溶蛋白提取條件的優(yōu)化研究

劉 野， 宋煥祿

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048)

為提高豬肉鹽溶蛋白的提取率，分別對(duì) NaCl溶液濃度、MgCl2溶液濃度、NaH2PO4添加量和pH值4個(gè)因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn).利用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定豬肉鹽溶液中的蛋白含量.按L9(3)4正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)，利用SPSS16.0軟件進(jìn)行正交分析，結(jié)果表明，豬肉鹽溶蛋白的優(yōu)化提取條件為:NaCl溶液濃度0.8 mol/L，MgCl2溶液濃度0.04 mol/L，NaH2PO4添加量4 g/kg，pH值7.0.

豬肉;正交試驗(yàn);鹽溶蛋白;優(yōu)化

豬肉鹽溶蛋白主要包括肌原纖維蛋白和肌漿蛋白等，是影響肉制品保水性及結(jié)構(gòu)特性的主要肌肉蛋白質(zhì)［1－2］.由于這些蛋白質(zhì)形成熱誘導(dǎo)凝膠的能力是肉制品加工中最重要的功能特性，對(duì)肉制品的工藝特性和感官品質(zhì)具有重要的影響［3］.

目前關(guān)于鹽溶蛋白質(zhì)的研究主要集中在凝膠特性方面.趙春青等［2］研究表明，肌球蛋白是豬背最長(zhǎng)肌鹽溶蛋白中最重要的功能性蛋白，并且含肌球蛋白較多的鹽溶蛋白凝膠的質(zhì)地，組織狀態(tài)較好，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)均勻、致密;同時(shí)均勻、細(xì)致、平滑的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有助于保水性的提高.靳紅果等［4］認(rèn)為，NaCl和pH值對(duì)牛背最長(zhǎng)肌鹽溶蛋白質(zhì)凝膠保水性和凝膠強(qiáng)度具有顯著影響，MgCl2僅對(duì)凝膠破斷應(yīng)力影響較大.亢春雨等［5］研究了雞胸肉鹽溶蛋白的凝膠保水性和超微結(jié)構(gòu)的關(guān)系，得到了與豬肉鹽溶蛋白同樣的結(jié)論.雖然前人在研究鹽溶蛋白質(zhì)凝膠特性的同時(shí)也有關(guān)于鹽溶蛋白提取條件優(yōu)化的報(bào)道，但不同種類的肉以及同一種類不同部位的肉中鹽溶蛋白的結(jié)構(gòu)和含量不盡相同.本研究主要考察NaCl溶液濃度、MgCl2溶液濃度、NaH2PO4添加量和pH值對(duì)豬通脊鹽溶蛋白提取的影響，并通過正交試驗(yàn)對(duì)提取條件進(jìn)行優(yōu)化.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬外脊(通脊)瘦肉，購(gòu)于北京超市發(fā)連鎖超市航天橋店，剔除原料肉中可見脂肪和結(jié)締組織，絞碎成肉餡，置于－15℃冷凍備用.實(shí)驗(yàn)前常溫解凍，每15 g分為一份.

牛血清白蛋白，美國(guó) Sigma公司.NaCl、MgCl2、NaH2PO4、考馬斯亮藍(lán)、濃 H3PO4、乙醇、鹽酸、NaOH 均為分析純.

PHS－3D型pH計(jì)，上海精科雷磁儀表廠;JJ－2型組織破碎勻漿機(jī)，江蘇金壇市榮光機(jī)械制造公司;CR－22G型高速冷凍離心機(jī)，日本日立公司;GS53型紫外可見分光光度計(jì)，上海棱光科學(xué)技術(shù)有限公司;BSA224S－CW型分析天平，德國(guó)賽多利斯集團(tuán).

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 豬肉鹽溶蛋白的提取

參照白艷紅等［6］的方法略作修改:取15 g豬通脊肉餡，放入250 mL錐形瓶中，加入180 mL NaCl溶液，10 mL MgCl2溶液，加入NaH2PO4粉末，用玻璃棒攪拌10 min，調(diào)整不同的pH值，將混合溶液放入組織破碎勻漿機(jī)，在最低轉(zhuǎn)速下勻漿3 min后，常溫靜置4 h.在4℃，10000 r/min，離心20 min.上清液用四層紗布過濾，所得濾液即為豬肉鹽溶蛋白粗提液.

1.2.2 豬肉鹽溶蛋白濃度的測(cè)定

采用Bradford法進(jìn)行豬肉鹽溶蛋白濃度的測(cè)定［7］.稱取0.1 g考馬斯亮藍(lán)G250溶于50 mL 95%乙醇中，加入100 mL濃 H3PO4，加蒸餾水定容到1 000 mL.取牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照表1制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1.

表1 蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線制作對(duì)照表Tab.1 Control table of standard curve of protein

圖1 蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of protein

1.3 單因素實(shí)驗(yàn)

1.3.1 不同NaCl濃度的提取實(shí)驗(yàn)

在MgCl2溶液濃度為0.02 mol/L，NaH2PO4添加量為3 g/kg，pH值為6.5的條件下，比較不同NaCl濃度(0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mol/L)對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響.

1.3.2 不同MgCl2濃度的提取實(shí)驗(yàn)

在NaCl溶液濃度為0.6 mol/L，NaH2PO4添加量為3 g/kg，pH值為6.5的條件下，比較不同MgCl2濃度(0，0.02，0.04，0.06，0.08 mol/L)對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響.

1.3.3 不同NaH2PO4添加量的提取實(shí)驗(yàn)

在MgCl2溶液濃度為0.02 mol/L，NaCl溶液濃度為0.6 mol/L，pH值為6.5的條件下，比較不同NaH2PO4添加量(1，2，3，4，5 g/kg)對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響.

1.3.4 不同pH值的提取實(shí)驗(yàn)

在MgCl2溶液濃度為0.02 mol/L，NaCl溶液濃度為0.6 mol/L，NaH2PO4添加量為3 g/kg，比較不同pH值(用0.1 mol/L HCl和NaOH溶液分別將提取液pH值調(diào)節(jié)為5.5，6.0，6.5，7.0，7.5)對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響.

1.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步優(yōu)化豬肉鹽溶蛋白提取的較佳參數(shù)，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用SPSS16.0軟件設(shè)計(jì)L9(3)4正交表進(jìn)行正交試驗(yàn).

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 NaCl濃度對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響

通過1.3.1中實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)豬肉鹽溶蛋白的濃度隨著NaCl濃度的升高呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)(P＜0.05)，并且在NaCl溶液濃度為0.6 mol/L的條件下，豬肉鹽溶蛋白的提取率最高，見圖2.這可能是由于鹽濃度改變氨基酸側(cè)鏈電荷分布，改變鹽溶蛋白在溶液中的存在狀態(tài)，從而降低或增加蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)之間的相互作用，進(jìn)而影響其溶解性［8］.因此，選取NaCl溶液濃度為0.4，0.6和0.8 mol/L三個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn).

圖2 NaCl濃度對(duì)鹽溶蛋白提取效果的影響Fig.2 Effect of NaCl concentration on salt soluble protein extract

2.1.2 MgCl2濃度對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響

通過1.3.2中實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)豬肉鹽溶蛋白的提取濃度隨著MgCl2濃度的增大呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)(P＜0.05)，并且在MgCl2溶液濃度為0.02 mol/L的條件下，豬肉鹽溶蛋白的提取率最高，見圖3.Mg2+具有增大蛋白質(zhì)凝膠保水性的能力，MgCl2濃度的提高可以使豬肉鹽溶蛋白更容易與水結(jié)合，從而增加其溶解性，使提取率升高［9］.而當(dāng)Mg2+濃度過高又導(dǎo)致豬肉鹽溶蛋白的氨基酸側(cè)鏈電荷的變化，使蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的作用增強(qiáng)，使提取率降低.因此，選取MgCl2溶液濃度為0，0.02和0.04 mol/L三個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn).

圖3 MgCl2濃度對(duì)鹽溶蛋白提取效果的影響Fig.3 Effect of MgCl2concentration on salt soluble protein extract

2.1.3 NaH2PO4添加量對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響

通過1.3.3實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)豬肉鹽溶蛋白的提取濃度隨著NaH2PO4添加量的增大呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)(P＜0.05)，并且當(dāng)NaH2PO4添加量為3 g/kg的條件下，豬肉鹽溶蛋白的提取率最高，見圖4.NaH2PO4同樣對(duì)蛋白質(zhì)的保水性和流變性產(chǎn)生一定影響，它的添加會(huì)與Mg2+產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，增加豬肉鹽溶蛋白的溶解性，但其濃度過高同樣會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)的溶解起到抑制作用.因此，選取NaH2PO4添加量為2，3和4 g/kg三個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn).

2.1.4 pH值對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響

由1.3.4實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)豬肉鹽溶蛋白的提取濃度隨著pH值的升高而增大(P＜0.05)，并且在pH值為6.5的條件下，豬肉鹽溶蛋白的提取率最高，見圖5.這可能是由于高pH值使肌原纖維蛋白質(zhì)偏離其等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)的凈電負(fù)荷增加，蛋白質(zhì)和水之間的相互作用加強(qiáng)，蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)之間的相互作用減弱，使蛋白質(zhì)的溶解度增大，提取更充分.因此，選取pH值為6.0，6.5和7.0三個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn).

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

基于單因素提取豬肉鹽溶蛋白的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L9(3)4正交試驗(yàn)，如表2.

圖4 NaH2PO4添加量對(duì)鹽溶蛋白提取效果的影響Fig.4 Effect of NaH2PO4content on salt soluble protein extract

圖5 pH值對(duì)鹽溶蛋白提取效果的影響Fig.5 Effect of pH on salt soluble protein extract

表2 正交試驗(yàn)因素水平表Tab.2 Level of factors of orthogonal design

由方差分析可知，NaH2PO4、MgCl2、NaCl和 pH四個(gè)因素均對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果有顯著影響(P值均小于0.01)，見表3.由極差分析可知，各因素對(duì)豬肉鹽溶蛋白提取效果影響的大小順序?yàn)?RNaH2PO4＞RMgCl2＞RNaCl＞RpH，表明對(duì)蛋白濃度影響由大到小的順序是NaH2PO4、MgCl2、NaCl和pH值，見表4.通過極差分析表可以得到豬肉鹽溶蛋白提取條件的優(yōu)化組合為NaCl濃度0.8 mol/L，MgCl2濃度0.04 mol/L，NaH2PO4添加量4 g/kg，pH值7.0.

表3 正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Tab.3 Variance analysis of orthogonal experiment

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Tab.4 Results and analysis of orthogonal experiment

3 結(jié)論

單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)的研究表明，在豬肉鹽溶蛋白提取過程中，NaCl濃度、MgCl2濃度、NaH2PO4添加量和pH值均是影響提取效果的主要因素.通過方差分析得出，豬肉鹽溶蛋白提取的優(yōu)化條件是 A3B3C3D3，即 NaCl濃度為 0.8 mol·L－1，MgCl2濃度為 0.04 mol·L－1，NaH2PO4添加量為4 g·kg－1，pH 值為 7.0.方差分析表明，NaCl濃度、MgCl2濃度、NaH2PO4添加量和pH值均有極顯著影響(P＜0.01).

豬肉鹽溶蛋白的保水性和凝膠性對(duì)于肉制品品質(zhì)的提升可起到重要的作用.作為品質(zhì)改良劑，豬肉鹽溶蛋白在肉制品加工中的應(yīng)用有著廣闊前景，因此對(duì)其提取條件進(jìn)行優(yōu)化具有重要意義.

［1］彭增起.肌肉鹽溶蛋白質(zhì)溶解性和凝膠特性研究［D］.南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

［2］趙春青，李繼紅，彭增起.豬肉鹽溶蛋白質(zhì)熱誘導(dǎo)凝膠功能特性的研究［J］.食品工業(yè)科技，2005(8):84-87.

［3］Wang S F，Smith D M，Steffe J F，et al.Effect of pH on the dynamic rhelogical properties of chicken breast saltsoluble protein during heat-induced gelation［J］.Poultry Science，1990，69:2220-2227.

［4］靳紅果，彭增起，周光宏.牛肉鹽溶蛋白質(zhì)熱誘導(dǎo)凝膠特性研究［J］.食品科學(xué)，2008，29(8):95-99.

［5］亢春雨，趙春青.雞胸肉鹽溶蛋白熱誘導(dǎo)凝膠保水性和超微結(jié)構(gòu)的研究［J］.食品科學(xué)，2007，28(1):50-53.

［6］白艷紅，張小燕，趙電波，等.提取條件對(duì)豬肉鹽溶蛋白凝膠強(qiáng)度影響的研究.食品科技，2009(6):104-107.

［7］魏群.基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.3版.北京:高等教育出版社，2010.

［8］劉安軍，王瑩，鄭捷，等.鱈魚鹽溶蛋白提取條件優(yōu)化及其在魚糜制品加工中的變化［J］.現(xiàn)代食品科技，2010，26(10):1104-1107.

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(責(zé)任編輯:葉紅波)

Optimization of Extraction Conditions for Salt Soluble Pork Protein

LIU Ye，SONG Huan-lu
(School of Food and Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China)

In order to improve the extraction rate，single factors including NaCl and MgCl2concentration，NaH2PO4content，and pH，and orthogonal experiments were applied to optimize the extraction conditions.Bradford method was selected to determined salt soluble protein content in pork.After orthogonal experiment，the preferred condition by variance analysis was 0.8 mol/L NaCl，0.04 mol/L MgCl2，4 g/kg NaH2PO4，and pH 7.0.

pork;orthogonal experiment;salt soluble protein;optimization

TS 251.5

A

1671-1513(2012)03-0026-04

2012-01-04

劉 野，男，講師，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏方面的研究.