加熱時間和葡萄糖酸內(nèi)酯對豬肌原纖維蛋白凝膠性的影響

陳洪生 孔保華 王宇

摘 要：研究不同加熱時間和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的葡萄糖酸內(nèi)酯（GDL）添加量對豬肉肌原纖維蛋白凝膠特性的影響。結(jié)果表明：GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%～2.0%，加熱時間30min時凝膠的保水性、硬度、黏聚性和回彈性最好（P<0.05）；同時，加熱30min后凝膠的白度值降到了最低值；加熱時間對凝膠彈性的影響不顯著（P>0.05），但隨著GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，凝膠彈性逐漸增加，當(dāng)GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時凝膠彈性最好并趨于平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：肌原纖維蛋白；葡萄糖酸內(nèi)酯；加熱時間；凝膠性

中圖分類號：TS251 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2013）04-0001-04

許多肉制品加工過程中都需要加熱，加熱一方面可以改善肉品的色、香、味，使其易于消化吸收；另一方面也可以抑制或殺滅肉品中的微生物，提高產(chǎn)品貨架期，另外，加熱也會嚴(yán)重影響肉制品的品質(zhì)。決定肉品品質(zhì)的主要是豬肉中的肌原纖維蛋白（myofibrillar protein，MP），占總蛋白質(zhì)的50%～55%[1-2]。加熱能使肌肉蛋白質(zhì)在適宜的條件下形成凝膠[3]，肌肉蛋白質(zhì)的凝膠性能決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、口感、乳化性及保水性等。肌肉凝膠的形成是蛋白變性和蛋白相互凝集形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的一個過程，肌球蛋白對凝膠的形成有很大的作用，并容易受到溫度、加熱時間、pH值、添加劑和離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)等的影響[4]。葡萄糖酸內(nèi)酯又名葡醛內(nèi)酯，是一種用途十分廣泛的食品添加劑。一般作為豆腐凝固劑[5]，奶類膠凝劑或者酸化劑使用。研究表明，在產(chǎn)品中添加2%乳酸和0.125%葡萄糖酸內(nèi)酯（glucono-δ-lactone）即可有效抑制李斯特菌的生長[6]。Hong等[7]研究了GDL在重組肉中的作用效果，發(fā)現(xiàn)GDL對肉色起重要作用，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)合形成無毒或低毒的葡醛酸結(jié)合物由泌尿系統(tǒng)排出。同時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。本實驗主要是在前期研究確定最佳加熱溫度為75℃[9]的基礎(chǔ)上，研究加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠特性的影響，包括凝膠保水性、顏色和凝膠質(zhì)構(gòu)，旨在通過研究確定形成最好的凝膠功能特性的加熱時間和GDL添加量，以用于指導(dǎo)實際生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選用宰后經(jīng)過解僵成熟24h的豬背最長肌為試驗原料 北大荒肉業(yè)有限公司；其余化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司；TU-1800紫外-可見光分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；冷凍離心機(jī) 德國Beckman公司；DK-S24型電熱恒溫水浴鍋 上海森信實驗儀器有限公司；WSC-S測色色差計 上海物理光學(xué)器廠；IKA-T18型勻漿機(jī) 德國IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 單因素試驗

在前期研究已經(jīng)確定最佳加熱溫度75℃基礎(chǔ)上，分別設(shè)計加熱時間為10、20、30min，GDL添加量為0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%對凝膠保水性、凝膠顏色和凝膠質(zhì)構(gòu)等特性的影響。

1.3.2 肌原纖維蛋白提取

參考Liu Gang等[10]的方法略作修改，選取豬背最長肌，除去脂肪和結(jié)締組織，然后切成1cm3小塊，加入4倍體積的緩沖液（10mmol/L Na3PO4溶液、0.1mol/L NaCl溶液、2mmol/L MgCl2溶液和1mmol/L EGTA溶液，pH7.0）勻漿60s，2000×g冷凍離心15min，棄去上清液，取沉淀重復(fù)前面步驟兩次，得到粗提的肌原纖維蛋白。然后，加入4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液于沉淀中，勻漿60s，2000×g冷凍離心15min，重復(fù)此操作1次，取沉淀加4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液，勻漿60s，4層紗布過濾后取上清液，用0.1mol/L HCl溶液調(diào)pH值至6.0，再用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℃進(jìn)行，用雙縮脲法以標(biāo)準(zhǔn)牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)蛋白測定蛋白含量。

1.3.3 凝膠制備

用蒸餾水調(diào)節(jié)肌原纖維蛋白（pH7.0）質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%，并加入各個質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GDL，室溫保持2h取15mL加入到3.0cm×5.0cm直徑×高度，玻璃稱量瓶中，蓋上蓋，從25℃開始水浴加熱，當(dāng)中心溫度達(dá)到目標(biāo)溫度75℃后開始計時，分別加熱10、20、30min，隨后取出放入冰浴中30min，4℃保存過夜。

1.3.4 凝膠保水性測定

凝膠保水性的測定參考Kocher等[11]的方法，略作修改。將制備的蛋白凝膠從稱量瓶中取出，測量前在室溫22℃放置30min。取各組凝膠樣品各5g加入離心管（直徑30mm）中，3000×g離心15min，去除離心水分，稱量凝膠質(zhì)量。按式（1）計算凝膠保水性。

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)的測定

用質(zhì)構(gòu)分析儀進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析。測定前將肌原纖維蛋白凝膠在室溫22℃放置30min，然后將待測樣品連同稱量瓶置于平臺上固定好，參數(shù)如下：探頭型號選擇P/0.5，測試前速度2mm/s，測試速度1mm/s，測試后速度2mm/s，下壓距離為凝膠高度的50%，觸發(fā)力為5g[12]。

1.3.6 凝膠白度測定

凝膠的白度值用色差計測定，計算公式參考Zhu Kerui等[13]方法計算，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，a*值越大，顏色越接近紅色，a*值越小越接近綠色；b*值越大，顏色越接近黃色，b*值越小越接近藍(lán)色1.3.7 統(tǒng)計分析

全部實驗重復(fù)3次，每次進(jìn)行3個平行，每次重新提取肌原纖維蛋白，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（analysis of variance，ANOVA）。用Duncan氏比較法進(jìn)行差異性檢驗，方差分析顯著（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠保水性的影響

1 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白保水性的影響

由圖1可知，隨著GDL添加量的增加，凝膠的保水性在逐漸的增加，但當(dāng)GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.0%時，對保水性的影響不顯著（P>0.05）。這可能是由于1.0%的添加量已經(jīng)足以與肌原纖維蛋白形成較好的三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，繼續(xù)增加GDL并不會繼續(xù)影響已經(jīng)形成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。不添加GDL加熱時間為10、20min和30min的情況下，凝膠的保水性基本沒有太大的變化（P>0.05）。但加熱時間30min時得到的凝膠保水性均優(yōu)于其他兩個處理組，可能是因為加熱時間長可以使蛋白有足夠的變性時間，且能固化蛋白分子之間的交聯(lián)作用。在之后的加工處理中不易失水，同時，加熱時間越長，蛋白變性越充分，分子間發(fā)生的交聯(lián)作用越大，導(dǎo)致凝膠的保水性也越來越好。

2.2 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響

2 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白白度的影響

通常凝膠的白度和蛋白質(zhì)的變性程度相關(guān)聯(lián)[15]，凝膠白度值降低越大，可以推測蛋白的變性程度越大。由圖2可知，各個加熱時間的白度值都是隨著GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而下降的，但在GDL添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%時，各組加熱時間之間凝膠的白度變化不顯著（P>0.05）。在GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時，加熱30min的蛋白凝膠的白度值達(dá)到了最低值，說明添加GDL可以加速肌原纖維蛋白的變性，在較低的GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)時加熱時間對凝膠白度的影響不大，說明蛋白變性之后，繼續(xù)加熱對肉顏色的影響并不明顯，而當(dāng)GDL大于2.0%時加熱時間會明顯影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而影響白度值，加熱時間越長變性程度越大白度值越低。另外凝膠的白度值還會受溶液的pH值、蛋白的種類和添加的非肉成分的影響。

2.3 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠質(zhì)構(gòu)的影響

由圖3A可知，隨著GDL添加量的增加凝膠的硬度明顯增強(qiáng)，加熱時間30min時凝膠的硬度均高于10min和20min處理組，當(dāng)GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、0.5%和2.0%時差異不顯著（P>0.05），而GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%和1.5%、加熱時間30min時，凝膠硬度顯著高于其他兩組（P<0.05），這主要是由于添加1.0%和1.5%的GDL足以和肌原纖維蛋白形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，繼續(xù)增加GDL不會對穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。圖3B顯示，凝膠彈性隨著GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加明顯增強(qiáng)，對彈性影響的圖像趨勢基本與硬度相同，同樣是加熱30min制備凝膠的彈性略好于其他的處理時間，但差異不顯著（P>0.05）。

a.硬度

b.彈性

c.黏聚性

d.回彈性

3 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠質(zhì)構(gòu)的影響

由圖3C可知，加熱時間和GDL添加量對黏聚性影響較大，在GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、1.0%和1.5%時，加熱時間為30min時形成凝膠的黏聚性顯著高于10min和20min處理組的黏聚性（P<0.05）。圖3D顯示，加熱時間和GDL添加量對凝膠回彈性影響的圖像趨勢基本與硬度相同，在GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%和0.5%時，不同加熱時間之間無顯著差異（P>0.05），在1.0%、1.5%和2.0% GDL添加量時，加熱時間會顯著影響回彈性，30min時回彈性最大（P<0.05）。前人曾研究了更長時間的加熱對凝膠質(zhì)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)加熱時間由30min延長到45min時，凝膠的硬度有所增加，但當(dāng)加熱時間從30min延長到60min時，凝膠的硬度基本沒有增加，甚至有些減小，這與李俐鑫等[16]和高麗[17]的研究結(jié)果相似。

3 結(jié) 論

由實驗結(jié)果可知，加熱時間和GDL添加量對豬肉肌原纖維蛋白凝膠特性有較大的影響。

加熱30min的保水性最好，白度值達(dá)到了最低值，對凝膠彈性的影響不明顯，加熱30min后的黏聚性顯著高于其他組。凝膠的保水性、硬度、彈性、黏聚性和回彈性均隨著GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大，GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%～2.0%之間時，各項凝膠特性指標(biāo)趨于穩(wěn)定，能夠形成較好的肉制品品質(zhì)，凝膠的白度值隨GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低，但各個加熱時間之間的白度值差異并不大。通過對試驗結(jié)果的分析，并考慮經(jīng)濟(jì)方面和食品安全方面等因素可以發(fā)現(xiàn)，理想的加熱時間為30min。加熱時間大于30min，對產(chǎn)品質(zhì)量提高不大，但會造成過多的能源浪費；加熱時間過短，不利于肉制品形成良好的結(jié)構(gòu)和風(fēng)味，并且也不能有效的殺滅原料中的有害微生物。

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