食用膠對豬肉肌原纖維蛋白功能特性的影響

賈 娜，陳 倩，韓 齊，劉登勇，蘆嘉瑩，孔保華，*

(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)研究院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧錦州121013;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030)

蛋白質(zhì)是動物肌肉的主要成分之一，占肌肉質(zhì)量的18%～20%，占肉中固形物質(zhì)量的80%，肌肉中的蛋白質(zhì)可分為肌原纖維蛋白、肌漿蛋白和肉基質(zhì)蛋白，其中肌原纖維蛋白約占蛋白質(zhì)總量的40%～60%，是最主要的一類蛋白質(zhì)［1］。肌原纖維蛋白具有在高鹽溶液中溶解的特性，而肌肉蛋白質(zhì)的大多數(shù)功能性質(zhì)與其溶解性密切相關(guān)，因此，肌原纖維蛋白對肉及肉制品的品質(zhì)具有重要影響。近年來，國內(nèi)外學(xué)者研究了pH、溫度、離子強(qiáng)度和谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶等因素對肌原纖維蛋白功能特性的影響［2-4］。肉制品加工中廣泛使用食用膠來改善肉制品品質(zhì)，其主要成分為親水性多糖，可與肌肉蛋白質(zhì)發(fā)生靜電相互作用，具有提高肉凝膠的保水性、保護(hù)蛋白質(zhì)和提高乳化體系穩(wěn)定性的作用［5-7］。本實(shí)驗(yàn)選取了肉制品生產(chǎn)中常用的四種食用膠，即卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠，通過測定添加食用膠后肌原纖維蛋白乳化能力、凝膠質(zhì)構(gòu)特性、凝膠保水性和凝膠白度的變化情況，來研究食用膠對肌原纖維蛋白功能特性的影響，為食用膠在肉和肉制品中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料肉 雙匯冷鮮豬后腿肉;魔芋粉 鄭州世紀(jì)美添食化貿(mào)易有限公司;卡拉膠 哈爾濱億人食品技術(shù)研究所;黃原膠、亞麻籽膠 新疆綠旗企業(yè)(集團(tuán))生物科技有限公司; 十二烷基磺酸鈉(SDS)、牛血清白蛋白(BSA)、乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA) Sigma 試劑公司;其他試劑 均為國產(chǎn)分析純。

高速冷凍離心機(jī) 湖南長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司;DK-98-1 型電熱恒溫水浴鍋天津泰斯特儀器有限公司;T18 basic 型高速勻漿機(jī) 德國IKA;TU-1800紫外可見光分光光度計(jì) 北京普析儀器公司;TA-XT plus 型質(zhì)構(gòu)分析儀 英國Stable Micro System 公司;電色ZE-6000 色差儀 日本色電工業(yè)株式會社;AL-104 精密電子天平 瑞士梅特勒-托利多有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 肌原纖維蛋白的提取 按照Liu 等［8］的方法提取肌原纖維蛋白，提取液由10mmol/L 磷酸鹽、0.1mol/L NaCl、2mmol/L MgCl2和1mmol/L EGTA(pH7.0)組成，洗液是0.1mol/L NaCl。將豬肉絞碎，加入4 倍體積提取液勻漿60s，3500 × g、4℃離心15min，棄上清，沉淀再用4 倍體積的提取液重復(fù)提取2 次。用4 倍體積洗液按上述離心條件洗滌沉淀3 次，最后一次離心前用6 層紗布過濾，然后用0.1mol/L HCl 調(diào)節(jié)pH 至6.2。采用雙縮脲法測定蛋白含量。

向所提取的肌原纖維蛋白溶液中分別添加卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠，每種膠的添加量分別為肌原纖維蛋白質(zhì)量的0、0.15%、0.20%、0.25%，對添加食用膠后的肌原纖維蛋白的乳化能力和凝膠特性等指標(biāo)進(jìn)行測定。

1.2.2乳化能力的測定以乳化活性指數(shù)(Emulsifying Activity Index，EAI)和乳化穩(wěn)定性指數(shù)(Emulsion Stability Index，ESI)表示肌原纖維蛋白的乳化能力，采用濁度法測定［9］。在4℃下用0.1mol/L pH6.5 的磷酸鹽緩沖液將肌原纖維蛋白溶解，配制成1mg/mL 的蛋白溶液。取2.0mL 大豆油和8.0mL 蛋白溶液置于體積為50mL 的塑料離心管中，高速勻漿1min 后，立即從距離心管管底0.5cm 處取出50μL 勻漿液，加入到含有5mL 0.1%SDS 溶液的試管中，振蕩混勻后于500nm 測定吸光值記作A0。勻漿10min后，再次在相同位置取勻漿液50μL，加入到另一個含有5mL 0.1%SDS 溶液的試管中，振蕩混勻后測定吸光值記作A10。用0.1% SDS 溶液作空白對照。EAI和ESI 分別按照如下公式計(jì)算:

式中:A500為500nm 處的吸光值;φ 為油相體積分?jǐn)?shù)(φ =0.25);C 為蛋白質(zhì)濃度(g/mL);A0、A10為乳狀液在0min、10min 的吸光值。

1.2.3 肌原纖維蛋白凝膠的制備 將肌原纖維蛋白配制成40mg/mL 的蛋白溶液，將溶液分裝于密封的玻璃瓶中(25 ×40mm，Dia. ×L)，于70℃水浴加熱30min，形成凝膠后取出，放在冰浴中冷卻1h，將所有的凝膠樣品貯存在2～4℃的冰箱中備用。制備好的凝膠在每次分析前要放在室溫下(25～27℃)平衡30min。

1.2.4 凝膠質(zhì)構(gòu)的測定 用TA-XT plus 型質(zhì)構(gòu)分析儀測定肌原纖維蛋白凝膠的質(zhì)構(gòu)特性。質(zhì)構(gòu)分析儀參數(shù)如下:測定模式選擇下壓距離，測試前速度為5mm/s，測試速度為2mm/s，測試后速度為2mm/s，下壓距離為凝膠高度的50%，引發(fā)力為5g，探頭型號選擇P/0.5。將待測樣品置于測定平臺上固定好，在室溫下進(jìn)行測定，每組樣品進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，取平均值。

1.2.5 凝膠白度的測定 用日本色電ZE-6000 色差計(jì)測定凝膠的L*值、a*值和b*值，按照Park［10］的方法計(jì)算凝膠的白度，公式如下:

1.2.6 凝膠保水性的測定 采用Salvador［11］的方法測定凝膠保水性(Water-holding Capacity，WHC)，并做適當(dāng)修改。準(zhǔn)確稱取離心管的質(zhì)量，記為m0，取一定質(zhì)量凝膠(5～8g)放入離心管底部，準(zhǔn)確稱取此時離心管的質(zhì)量，記為m1。在4℃下3000r/min 離心10min，離心后小心用中性濾紙吸干離心管中凝膠析出的水分，再次準(zhǔn)確稱取離心管質(zhì)量，記為m2。每組樣品進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，取平均值。計(jì)算公式如下:

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

每個實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，結(jié)果表示為X ± SD。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Statistix 8.1(分析軟件，StPaul，MN)利用軟件包中Linear Models 程序進(jìn)行，差異顯著性(p ＜0.05)分析使用Tukey HSD 程序。

2 結(jié)果與分析

2.1 食用膠對肌原纖維蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響

乳化能力是指蛋白質(zhì)乳化脂肪的能力，通常以乳化活性指數(shù)(EAI)和乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)反映乳化能力的大小。由圖1a 可以看出，添加卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠后，肌原纖維蛋白的EAI 與對照組相比顯著提高(p ＜0.05)，且每種食用膠的添加量越高，EAI 增加的幅度越大，其中亞麻籽膠提高肌原纖維蛋白EAI 的效果最好，始終顯著高于卡拉膠和魔芋膠(p ＜0.05)，其次是黃原膠。由圖1b 可以看出，肌原纖維蛋白的ESI 也隨著卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠添加量的增加而逐漸增加，且每種食用膠的不同添加量之間差異顯著(p ＜0.05)，其中亞麻籽膠的效果顯著優(yōu)于其他三種食用膠(p ＜0.05)，其他三種食用膠提高肌原纖維蛋白ESI 的能力依次為卡拉膠＞魔芋膠＞黃原膠。由此可見，卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠均可提高肌原纖維蛋白的乳化能力，這可能是因?yàn)檫x用的四種食用膠的主要成分均為多糖，可以與肌原纖維蛋白發(fā)生相互作用，提高蛋白的持水、持油能力，從而形成穩(wěn)定的乳化體系［12］。但不同食用膠提高EAI 和ESI 的效果不盡相同，這是由于四種食用膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同。亞麻籽膠含有一定量的結(jié)合蛋白，其中的疏水性氨基酸含量占氨基酸總含量的40%，因此具有很好的乳化作用和穩(wěn)定乳濁液的作用［13-14］。

2.2 食用膠對肌原纖維蛋白凝膠硬度的影響

凝膠硬度是衡量凝膠質(zhì)構(gòu)特性的重要指標(biāo)之一，是指質(zhì)構(gòu)分析儀探頭在第一次下壓凝膠時，壓力的最大值。從表1 可以看出，肌原纖維蛋白的凝膠硬度隨著每種食用膠添加量的增加而顯著增加(p ＜0.05)。但各種食用膠提高凝膠硬度的效果不盡相同，添加量為0.15%時，亞麻籽膠處理組的凝膠硬度顯著高于其他各組(p ＜0.05);添加量為0.20%時，亞麻籽膠、卡拉膠和魔芋膠處理組三者之間的凝膠硬度差異不顯著(p ＞0.05)，但均顯著高于黃原膠處理組(p ＜0.05);添加為0.25%時，亞麻籽膠處理組的凝膠硬度最高，其次是卡拉膠、黃原膠和魔芋膠，但四者之間差異不顯著(p ＞0.05)。以上結(jié)果說明，卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠均可顯著提高肌原纖維蛋白的凝膠硬度(p ＜0.05)。這是由于四種食用膠的主要成分均為可溶性多糖，本身具有凝膠性，溶于水即可形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的凝膠，因此將其加入到肌原纖維蛋白后，多糖分子與蛋白質(zhì)分子交聯(lián)形成了穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得肌原纖維蛋白凝膠的硬度也有了較大的提高。

表1 食用膠對肌原纖維蛋白凝膠硬度(g)的影響Table 1 Effect of edible gum on hardness(g)of myofibrillar protein gel

表2 食用膠對肌原纖維蛋白凝膠彈性的影響Table 2 Effect of edible gum on springiness of myofibrillar protein gel

圖1 食用膠對肌原纖維蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of edible gum on EAI and ESI of myofibrillar protein

2.3 食用膠對肌原纖維蛋白凝膠彈性的影響

凝膠彈性是蛋白質(zhì)凝膠質(zhì)構(gòu)特性中的另一重要參數(shù)，指凝膠本身在探頭第一次下壓過程中變形后的回彈程度，可以用兩次下壓壓力最大值的比或探頭做功的比兩種方法表示。從表2 可以看出，肌原纖維蛋白的凝膠彈性隨著卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠添加量的增加而逐漸增加，且不同添加量之間差異顯著(p ＜0.05)。添加量為0.15%時，卡拉膠處理組的凝膠彈性最大，其次是亞麻籽膠和魔芋膠，但三者之間差異不顯著(p ＞0.05)，黃原膠處理組的凝膠彈性最低;添加量為0.20%和0.25%時，四種食用膠處理組的凝膠彈性均不存在顯著差異(p ＞0.05)。食用膠能提高凝膠彈性可能是由于其與蛋白質(zhì)相互交聯(lián)形成了較為柔韌的凝膠體系，使凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不易斷裂。

2.4 食用膠對凝膠保水性的影響

肌原纖維蛋白凝膠的保水性反映了其凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對水的穩(wěn)定能力。從圖2 可以看出，與對照組相比，卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠均可顯著提高肌原纖維蛋白凝膠的保水性(p ＜0.05)，且添加量越高，保水性越大。添加量為0.15% 時，亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠處理組之間的凝膠保水性不存在顯著差異(p ＞0.05)，且均顯著高于卡拉膠處理組(p ＜0.05);添加量為0.20%和0.25%時，各處理組之間凝膠保水性差異不顯著(p ＞0.05)。四種食用膠均為親水膠體，在溶于水形成凝膠的過程中會吸收大量水分，因此可以降低肌原纖維蛋白凝膠凝膠體系中游離水的比例，使凝膠的保水性得到顯著提高。Verbeken 等研究了卡拉膠對雞肉中鹽溶性蛋白質(zhì)凝膠的復(fù)合模量、保水性、微觀結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)卡拉膠能提高肌肉蛋白的復(fù)合模量、凝膠強(qiáng)度和持水性［15］;卡拉膠還能提高牛肉凝膠的熱穩(wěn)定性和保水性［16］;陳海華等通過鹽溶蛋白-亞麻籽膠混合凝膠動態(tài)流變性質(zhì)、凝膠強(qiáng)度、析水率的測定和超微結(jié)構(gòu)的觀察，證實(shí)了亞麻籽膠能夠提高鹽溶蛋白的熱穩(wěn)定性、凝膠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和保水性［17］。本研究與上述研究所得結(jié)論相一致，即食用膠能提高肌原纖維蛋白的凝膠硬度和彈性以及凝膠保水性。

圖2 食用膠對肌原纖維蛋白凝膠保水性的影響Fig.2 Effect of edible gum on water-holding capacity of myofibrillar protein gel

2.5 食用膠對凝膠白度的影響

卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響如圖3 所示。可以看出，隨著食用膠添加量的增加，凝膠白度顯著降低(p ＜0.05)?？ɡz對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響最小，當(dāng)添加量為0.25%時，凝膠白度降低到86.62，與對照組相比降低了3.99%。而其他三種食用膠對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響均比較明顯，在添加量為0.25%時，亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠處理組的凝膠白度分別為84.95、83.30、85.08，與對照組相比分別降低了5.84%、7.67%、5.69%。由于食用膠本身具有一定的顏色，將其加入到肌原纖維蛋白凝膠中會使凝膠的白度有所降低，而卡拉膠溶于水后形成的溶液在所選用的四種食用膠中最為澄清透明，因此它對凝膠白度的影響最低。

圖3 食用膠對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響Fig.3 Effect of edible gum on whiteness of myofibrillar protein gel

3 結(jié)論

本研究所選用的卡拉膠、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠均可顯著提高肌原纖維蛋白的乳化活性指數(shù)和乳化穩(wěn)定性指數(shù)，即提高乳化能力(p ＜0.05);與未添加食用膠的對照組相比，添加四種食用膠后，肌原纖維蛋白混合凝膠的硬度、彈性和保水性也得到顯著提高(p ＜0.05);添加食用膠使肌原纖維蛋白的凝膠白度值降低?？ɡz、亞麻籽膠、黃原膠和魔芋膠均具有改善肌原纖維蛋白功能特性的作用，可將其廣泛應(yīng)用于肉制品加工中。

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