小麥麩膳食纖維對(duì)豬肉肌原纖維蛋白凝膠功能特性的影響

劉英麗，謝良需，丁　立，張慧娟，龔凌霄，王　靜*，姜國(guó)慶

（北京工商大學(xué) 北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心，北京 100048）

小麥麩膳食纖維對(duì)豬肉肌原纖維蛋白凝膠功能特性的影響

劉英麗，謝良需，丁立，張慧娟，龔凌霄，王靜*，姜國(guó)慶

（北京工商大學(xué) 北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心，北京 100048）

為開(kāi)發(fā)低脂肪多纖維的健康肉制品，明確膳食纖維添加對(duì)肉制品品質(zhì)的影響，以豬肉肌原纖維蛋白為研究對(duì)象，利用單因素分析法研究肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠性質(zhì)及小麥麩膳食纖維對(duì)豬肉肌原纖維蛋白功能特性的影響。結(jié)果表明：肌原纖維蛋白變性聚集的溫度范圍是40～70 ℃；肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性隨肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度增加而增大，當(dāng)質(zhì)量濃度到達(dá)70 mg/mL時(shí)，凝膠硬度和保水性趨于穩(wěn)定；pH值為5.5時(shí)肌原纖維蛋白凝膠硬度達(dá)到最大，凝膠保水性在pH 7.0時(shí)趨于穩(wěn)定；離子強(qiáng)度為0.6 mol/L時(shí)凝膠的硬度和保水性趨于穩(wěn)定。隨著小麥麩膳食纖維添加量的增加，肌原纖維蛋白乳化性有所升高但是不明顯，當(dāng)添加量為5%時(shí)，乳化性增加7.4%，肌原纖維蛋白乳化穩(wěn)定性降低；蛋白的彈性模量增大；凝膠硬度和保水性提高，添加量為4%時(shí)變化趨于平緩。隨著膳食纖維粒徑的減小，肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性逐漸提高；微觀結(jié)構(gòu)更加致密；蛋白彈性模量降低。由此可見(jiàn)，膳食纖維能夠明顯改變肌原纖維蛋白功能特性，通過(guò)在肉制品中添加適量的膳食纖維可以明顯改良肉制品的風(fēng)味，并替代脂肪，減少人體熱量的攝入。

肌原纖維蛋白；小麥麩膳食纖維；功能特性；凝膠性質(zhì)

肌原纖維蛋白是肌肉中的一類重要的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)群，是由肌球蛋白、肌動(dòng)球蛋白、肌動(dòng)蛋白以及調(diào)節(jié)蛋白的原肌球蛋白、肌鈣蛋白等組成的復(fù)合體。肌原纖維蛋白在肌肉蛋白中占50%～55%左右，除了參與肌肉的收縮、影響肌肉的嫩度外，對(duì)肉制品品質(zhì)和功能特性有非常重要的影響。肉糜類制品在加工過(guò)程中，肌原纖維蛋白受熱形成的凝膠決定了產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)構(gòu)、黏著力及保水性等特性。在不同溫度［1-3］、pH值［4］、離子強(qiáng)度［5］、肌肉類型［6］及不同的添加物［7-8］條件下，肌原纖維蛋白形成凝膠的能力和特性不同，所表現(xiàn)出的功能特性也不相同。

膳食纖維是不易被消化的食品營(yíng)養(yǎng)素，根據(jù)溶解性不同可分為水不溶性纖維和水溶性纖維兩大類。膳食纖維單元中含有許多親水性基團(tuán)，有很強(qiáng)的吸水性、持油性、保水性和膨脹性，雖然不能被小腸消化利用，但是可以在人體腸道內(nèi)通過(guò)部分或全部發(fā)酵產(chǎn)生降血糖、降膽固醇、促進(jìn)排便、預(yù)防肥胖及消除人體內(nèi)有害物質(zhì)的生理功能［9-11］。因此在肉制品中加入膳食纖維，可以部分替代脂肪減少熱量攝入，帶來(lái)良好的健康效應(yīng)。此外，如果低脂多纖維肉制品的風(fēng)味和口感能夠?yàn)橄M(fèi)者所接受，將會(huì)產(chǎn)生巨大的市場(chǎng)價(jià)值。小麥麩皮是豐富的膳食纖維來(lái)源，其總量占麥麩干物質(zhì)成分的35%～50%，其中大部分為水不溶性膳食纖維。Sánchez-Alonso等［12-13］發(fā)現(xiàn)添加量為3%和6%的小麥纖維可以增加魚肉的保水性，且產(chǎn)品的感觀品質(zhì)較好；當(dāng)將其用于魷魚魚糜凝膠中時(shí)，其微觀結(jié)構(gòu)顯示麥麩膳食纖維打斷了凝膠連續(xù)的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了凝膠的硬度和持水性等凝膠特性，這主要與小麥纖維的粒徑大小有關(guān)，對(duì)其感官品質(zhì)無(wú)影響。

近些年來(lái)，不少國(guó)內(nèi)外學(xué)者嘗試將各種來(lái)源的膳食纖維添加到肉中用以開(kāi)發(fā)低脂肉制品［14-17］，得到了較好的產(chǎn)品感官特性，但并沒(méi)有全面研究膳食纖維對(duì)肌原纖維蛋白凝膠及功能性質(zhì)的影響。因此，本課題組在研究豬肉肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠性質(zhì)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了小麥麩這種谷物膳食纖維對(duì)豬肉肌原纖維蛋白及其凝膠性質(zhì)的影響，以期為促進(jìn)谷物膳食纖維在肉制品加工領(lǐng)域的應(yīng)用提供有意義的借鑒。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

新鮮豬（品種：北京花豬）通脊肉，購(gòu)于北京市永輝超市。

磷酸鈉、氯化鈉、氯化鎂、六水合氯化鎂、叔丁醇、十二水合磷酸氫二鈉、戊二醛、三氯甲烷/乙二醇雙（2-氨基乙基醚）四乙醚（均為分析純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑北京有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

POLYTRON System PT 2500E型高速勻漿機(jī) 瑞士Kinematica公司；Himac CR 22G型高速冷凍離心機(jī)日本日立公司；HWS26型電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科技有限公司；ALC-1100.2型電子天平、TB-214 型分析天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；PHS-3D型pH計(jì)上海三信儀表廠；UV-2450型紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)、RF-5301PC型熒光分光光度計(jì) 日本島津公司；S53/54型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海棱光技術(shù)有限公司；CT3型 Texture Analyzer質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)博勒飛公司；Sigma3k15型離心機(jī) 美國(guó)Sigma公司；DCW-3506型低溫恒溫槽 浙江寧波新芝生物科技股份有限公司；TESCAN VEGA Ⅱ掃描電子顯微鏡 捷克帝肯公司；Kinexus型超級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀、Mastersizer激光粒度分析儀英國(guó)馬爾文儀器有限公司；SHB-ⅢA型循環(huán)水式多用真空泵 河南鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；WZJ6（BFM6）型振動(dòng)式超微粉碎機(jī) 山東濟(jì)南倍力粉技術(shù)工程有限公司；ALPHA 1-2 LD Plus冷凍干燥機(jī) 德國(guó)Christ公司；7620離子濺射鍍膜儀 美國(guó)Electron Microscopy Sciences公司。

1.3方法

1.3.1豬肉肌原纖維蛋白的提取

參考Liu Gang等［18］的方法，并做了部分改進(jìn)。將新鮮豬通脊肉絞成肉餡，加入4 倍體積提取液（10 mmol/L Na3PO4、0.1 mol/L NaCl、2 mmol/L MgCl2和1 mmol/L乙二醇雙（2-氨基乙基醚）四乙醚，pH 7.0），攪勻，用高速勻漿機(jī)勻漿5 min，2 000×g、4 ℃離心15 min，倒掉上清液，收集沉淀，重復(fù)勻漿離心提取3 次，得到肌原纖維蛋白粗提樣品，在粗提肌原纖維蛋白沉淀中加入4 倍體積的0.1 mol/L NaCl溶液，高速勻漿5 min，1 層紗布過(guò)濾（紗布提前在沸水中煮20 min），3 000×g、4 ℃離心15 min，取沉淀，加4 倍體積的0.1 mol/L NaCl溶液，勻漿5 min，重復(fù)提取兩遍得到的沉淀，即為提純的肌原纖維蛋白，在4 ℃條件下冷藏備用。

1.3.2肌原纖維蛋白質(zhì)成分分析

參照郭堯君［19］和Laemmli［20］等的十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）不連續(xù)電泳方法，采用SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-polyacrylamide gelelectrophoresis，SDS-PAGE）法對(duì)肌原纖維蛋白進(jìn)行電泳分析。

1.3.3肌原纖維蛋白濁度的測(cè)定

參考Benjakul等［21］方法測(cè)定肌原纖維蛋白的濁度。以不含蛋白的溶液為空白對(duì)照組，由于吸光度越大，濁度越大，因此在600 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，研究不同溫度對(duì)肌原纖維蛋白濁度的影響。

1.3.4肌原纖維蛋白凝膠及膳食纖維混合凝膠的制備

參考徐幸蓮［22］和朱君［23］等的凝膠制備方法，每次實(shí)驗(yàn)前將凝膠放在室溫條件下平衡30 min。

1.3.5肌原纖維蛋白凝膠質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

取平衡好的凝膠放在載物臺(tái)上，利用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)凝膠樣品做6 個(gè)平行實(shí)驗(yàn)。壓縮模式下測(cè)定凝膠的硬度，質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定設(shè)置參數(shù)如下：測(cè)定模式選擇下壓目標(biāo)值為4 mm，測(cè)試速率為0.5 mm/s，引發(fā)力為4.5 g，探頭型號(hào)選擇TA10。

1.3.6不同因素下肌原纖維蛋白凝膠硬度的測(cè)定

測(cè)定不同質(zhì)量濃度（20、30、40、50、60、70、80 mg/mL）、pH值（5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0）、離子強(qiáng)度（NaCl濃度分別為0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 mol/L）、膳食纖維粒徑（未分級(jí)、過(guò)100、150、200、300 目篩）條件下肌原纖維蛋白凝膠硬度，觀察其變化。

1.3.7肌原纖維蛋白凝膠保水性的測(cè)定

采用Kocher法［24］并部分改進(jìn)。測(cè)量前將肌原纖維蛋白（混合）凝膠在室溫條件下放置30 min，取45 g不同的凝膠樣品加入50 mL離心管中稱質(zhì)量，記為m1/g；3 000×g離心15 min，倒出離心出的水分，再次稱質(zhì)量，記為m2/g；空離心管質(zhì)量為m0/g。凝膠保水性按式（1）計(jì)算。

1.3.8小麥麩膳食纖維的提取、粉碎和分級(jí)

小麥麩膳食纖維的提取參考Bunzel等［25］的方法，膳食纖維純度測(cè)定參考GB/T 5009.88—2008《食品中膳食纖維的測(cè)定》［26］。

小麥麩膳食纖維粉碎分級(jí)：取200 g膳食纖維加入超微粉碎機(jī)中，間歇性粉碎3 次，每次粉碎時(shí)間持續(xù)10 min。粉碎后將膳食纖維分別過(guò)100、150、200、300 目篩。收集過(guò)篩后的產(chǎn)物，對(duì)膳食纖維進(jìn)行分級(jí)。

膳食纖維粒徑測(cè)定：使用Mastersizer激光粒度分析儀濕法測(cè)定樣品的粒度分布。

1.3.9肌原纖維蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的測(cè)定

在Pearce濁度法［27］的基礎(chǔ)上稍作改動(dòng)，測(cè)定乳化性（emulsifying activity index，EAI）和乳化穩(wěn)定性（emulsion stability index，ESI）。取2 mL的玉米油和8 mL的肌原纖維蛋白樣品溶液（蛋白質(zhì)量濃度為2 mg/mL），置于直徑50 mL的離心管中，用高速勻漿機(jī)進(jìn)行勻漿，轉(zhuǎn)速約10 000 r/min。勻漿后立即從距離管底0.5 cm處吸取50 μL新鮮的乳化液分散到5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的SDS溶液中，以0.1%SDS為空白，在500 nm波長(zhǎng)處測(cè)量其吸光度A0。靜置10 min后再次從相同位置吸取50 μL的乳化液，以上述方法測(cè)量乳化液此時(shí)吸光度A10，每個(gè)樣品做3 次重復(fù)，EAI、ESI分別按式（2）、（3）計(jì)算。

式中：φ為油相體積分?jǐn)?shù)（φ=20%）；ρ為肌纖維蛋白質(zhì)量濃度/（mg/mL）。

1.3.10肌原纖維蛋白混合凝膠流變性的測(cè)定

參考Ramirez-Suarez等［28］方法，肌原纖維蛋白和膳食纖維樣品混合物在升溫過(guò)程中產(chǎn)生的凝膠力學(xué)變化由蛋白變性所引起，測(cè)定模式為正弦振蕩模式，將樣品放在直徑為40 mm的平板夾具之間，兩平板之間間隔為1 mm，清理除去平板周圍多余的樣品，樣品用硅油密封后，蓋上蓋子，從25 ℃開(kāi)始以1 ℃/min的升溫速率升至80 ℃，最大應(yīng)變?yōu)?.02，固定頻率為0.1 Hz，凝膠的彈性模量為G’，作為評(píng)價(jià)凝膠黏彈性能的指標(biāo)。

1.3.11肌原纖維蛋白混合凝膠微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定

參考Pan等［29］的方法觀察肌原纖維蛋白混合凝膠微觀結(jié)構(gòu)。將制備好的肌原纖維蛋白和膳食纖維混合凝膠樣品切成2 mm×3 mm×3 mm的小塊，用pH 6.8、2.5 g/100 mL的戊二醛溶液浸泡過(guò)夜，然后用pH 7.2、0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖液洗滌30 min，反復(fù)洗滌3次。然后用體積分?jǐn)?shù)50%、70%、80%、90%的乙醇依次進(jìn)行脫水，每次30 min，最后用100%乙醇脫水30 min，反復(fù)脫水3次。然后用氯仿脫脂1 h，最后用V（100%乙醇）∶V（叔丁醇）=1∶1的混合液置換30 min。然后用冷凍干燥機(jī)對(duì)樣品進(jìn)行干燥。干燥后將凝膠樣品斷開(kāi)使斷面朝上，不同樣品黏在不同的載物臺(tái)上，并做標(biāo)記，然后用EMS 7620離子濺射鍍膜儀進(jìn)行噴金，觀察處理好的樣品，每個(gè)樣品做3組平行實(shí)驗(yàn)。

1.4數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

2　結(jié)果與分析

2.1豬肉肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠性質(zhì)分析

2.1.1肌原纖維蛋白成分分析

圖1　肌原纖維蛋白SDS-PAGE凝膠電泳結(jié)果Fig.1　SDS-PAGE electrophoresis of myofibrillar proteins

肌原纖維蛋白是由幾種蛋白組成的混合蛋白，其中肌球蛋白是最重要的一種蛋白質(zhì)，分子質(zhì)量大約為480 kD，由2 條重鏈（約200 kD）和4條輕鏈（16～25 kD）組成，還包括肌動(dòng)蛋白（單體約43 kD）、肌鈣蛋白（3個(gè)亞基約37、23、18 kD）、原肌球蛋白（2×35 kD）和其他一些功能不明的調(diào)節(jié)性結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)［30-31］。其中肌球蛋白對(duì)于凝膠的形成有重要作用。由圖1電泳結(jié)果推測(cè)，200、43、37、23、18 kD處的蛋白條帶依次可能為肌球蛋白重鏈、肌動(dòng)蛋白、肌鈣蛋白，其中肌球蛋白輕鏈需要用5，5’-二硫雙（2-硝基苯甲酸）或在堿性（pH 11.4）條件下處理后才能分離，電泳圖未能觀察到，而原肌球蛋白也可能和肌動(dòng)蛋白結(jié)合未能分離。圖1肌球蛋白重鏈條帶色澤深且寬，說(shuō)明該蛋白質(zhì)含量高。提取的肌原纖維蛋白可以用于后續(xù)研究。

2.1.2不同溫度對(duì)肌原纖維蛋白濁度的影響

圖2　不同溫度對(duì)肌原纖維蛋白濁度的影響Fig.2　Effect of temperature on turbidity of myofibrillar proteins

濁度大小反映蛋白質(zhì)的凝聚程度，以及蛋白質(zhì)溶液中懸浮顆粒的數(shù)量和大?。?2］。蛋白質(zhì)分散時(shí)，顆粒間沒(méi)有發(fā)生凝聚，顆粒直徑較小，濁度??；當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)凝聚時(shí)，懸浮顆粒直徑變大，濁度升高。在濁度變化較大的溫度范圍，肌原纖維蛋白顆粒大量聚集，變性程度也較嚴(yán)重。由圖2可知，隨著溫度升高，濁度升高。在30～40 ℃時(shí)濁度變化不大，從40 ℃開(kāi)始濁度升高，在40～70 ℃變化比較大，70 ℃時(shí)濁度達(dá)到最大。在40～70℃時(shí)濁度變化比較大，說(shuō)明此時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生變性，蛋白分子交聯(lián)作用加大，濁度升高。90 ℃時(shí)濁度下降，原因是蛋白質(zhì)迅速變性聚沉。

2.1.3肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度對(duì)其凝膠保水性和硬度的影響

圖3　肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度對(duì)其凝膠保水性和硬度的影響Fig.3　Effect of MPI concentration on textual properties and WHC of MP gels

由圖3可知，肌原纖維蛋白凝膠硬度隨肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度的增加而增大，當(dāng)質(zhì)量濃度為70 mg/mL時(shí)硬度達(dá)到最大。這是由于隨著肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度增加，蛋白質(zhì)分子間的距離變小，蛋白質(zhì)分子之間凝集的機(jī)會(huì)增加，參與凝膠分子數(shù)量增加。當(dāng)肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度為80 mg/mL時(shí)，凝膠硬度減小，可能原因是蛋白質(zhì)量濃度大，蛋白質(zhì)分子不能充分展開(kāi)，形成凝膠網(wǎng)絡(luò)受影響。

當(dāng)肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度小于50 mg/mL時(shí)，凝膠保水性隨蛋白質(zhì)量濃度的增大而增大，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)量濃度達(dá)到50 mg/mL時(shí)凝膠保水性趨于穩(wěn)定。高密度的蛋白質(zhì)形成的肌原纖維蛋白相互交織形成了非常緊密穩(wěn)定的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［33］。因此，凝膠保水性隨之升高。綜合考慮，選擇60 mg/mL作為后續(xù)研究的蛋白質(zhì)量濃度。

2.1.4pH值對(duì)肌原纖維蛋白凝膠保水性和硬度的影響

圖4　pH值對(duì)肌原纖維蛋白凝膠保水性和硬度的影響Fig.4　Effect of pH on textual properties and WHC of MP gels

由圖4可知，在pH 5.5時(shí)MP凝膠硬度最大，可能是因?yàn)榇藭r(shí)是蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，蛋白間靜電斥力較弱，蛋白質(zhì)分子間的吸引相互作用增強(qiáng)，所以形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，蛋白凝聚在一起，形成的凝膠硬度很大，在中性條件下，由于肌原纖維蛋白的靜電斥力大于在酸性條件下的靜電斥力，從而使蛋白-蛋白間的作用降低，凝膠硬度變?。?4］。凝膠保水性隨pH值升高而增大，在pH 7.0時(shí)，增長(zhǎng)平緩，上升幅度變小。當(dāng)pH 5.5時(shí)，接近肌原纖維蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)分子間的結(jié)合作用較強(qiáng)，蛋白質(zhì)與水的作用較弱，因此凝膠保水力較低。隨著pH值升高，偏離肌原纖維蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，蛋白側(cè)鏈基團(tuán)的凈負(fù)電荷數(shù)增加，分子間的排斥作用變大，同時(shí)凈電荷的增加為環(huán)境中的水分子提供更多的氫鍵結(jié)合位點(diǎn)，增大了水合作用表面積，凝膠保水性提高［35-36］。

2.1.5離子強(qiáng)度對(duì)肌原纖維蛋白凝膠保水性和硬度的影響

圖5　離子強(qiáng)度對(duì)肌原纖維蛋白凝膠保水性和硬度的影響Fig.5　Effect of ionic strength on textual properties and WHC of MP gels

由圖5可知，離子強(qiáng)度小于0.7 mol/L時(shí)，凝膠硬度隨離子強(qiáng)度的增加而增大，在離子強(qiáng)度為0.7 mol/L時(shí)肌原纖維蛋白凝膠硬度達(dá)到最大，以后硬度逐漸降低。這是因?yàn)榧≡w維蛋白是鹽溶蛋白，離子強(qiáng)度較低時(shí)，處于溶解狀態(tài)的肌原纖維蛋白較少，蛋白質(zhì)分子間的交聯(lián)作用力較弱，因而凝膠強(qiáng)度弱；離子強(qiáng)度較高時(shí)，肌原纖維蛋白可以很好的溶解，蛋白質(zhì)分子鏈展開(kāi)，疏水基團(tuán)暴露，疏水相互作用較大，分子間相互吸引作用增強(qiáng)，能夠快速聚集形成硬度較大的凝膠。但鹽濃度過(guò)高（＞0.7 mol/L），肌原纖維蛋白可能發(fā)生了鹽析現(xiàn)象，導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度降低［37］。

當(dāng)離子強(qiáng)度小于0.8 mol/L時(shí)，肌原纖維蛋白凝膠保水性隨離子強(qiáng)度的增加而增大，在離子強(qiáng)度為0.8 mol/L時(shí)保水性最好，當(dāng)離子強(qiáng)度大于0.6 mol/L后，凝膠保水性增長(zhǎng)平緩，上升幅度小。在鹽濃度較低時(shí)，肌原纖維蛋白的狀態(tài)是不溶解的肌纖絲，處于溶解狀態(tài)的肌原纖維蛋白不足以形成致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)，不能有效地保留水分；在鹽濃度較高時(shí)，肌原纖維蛋白充分溶解，加熱形成復(fù)雜的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以保留住更多網(wǎng)絡(luò)中的水分，凝膠持水性變大［38-39］。

2.2小麥麩膳食纖維添加量對(duì)豬肉肌原纖維蛋白凝膠功能性質(zhì)的影響

2.2.1小麥麩膳食纖維添加量對(duì)肌原纖維蛋白凝膠EAI和ESI的影響

采用GB/T 5009.88—2008方法可測(cè)得小麥麩膳食纖維總含量為40.15%，純度為80.85%。小麥麩膳食纖維添加量對(duì)肌原纖維蛋白EAI和ESI的影響如圖6所示。

圖6　小麥麩膳食纖維添加量對(duì)肌原纖維蛋白凝膠EAI和ESI的影響Fig.6　Effect of wheat bran dietary fiber addition on emulsifying capacity and emulsion stability of MP gels

由圖6可知，肌原纖維蛋白凝膠EAI隨小麥麩膳食纖維的添加量增大略有升高，但不同添加量之間對(duì)EAI的影響差異不顯著。肌原纖維蛋白凝膠ESI在小麥麩膳食纖維添加量為1%時(shí)最高，之后隨小麥麩膳食纖維添加量增加而降低?？赡茉蚴切←滬熒攀忱w維含有很多的親水基團(tuán)，同時(shí)對(duì)油脂有吸附作用，所以EAI增加，但是膳食纖維不溶于水的特性使蛋白ESI降低。

2.2.2小麥麩膳食纖維添加量對(duì)肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性的影響

圖7　小麥麩膳食纖維添加量對(duì)肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性的影響Fig.7　Effect of wheat bran dietary fiber addition on textual properties and WHC of MP gels

由圖7可知，肌原纖維蛋白凝膠硬度隨膳食纖維添加量的增加而變大，當(dāng)添加量超過(guò)4%時(shí)，硬度值增加變緩，保水性變化趨于平緩。小麥麩膳食纖維具有很強(qiáng)的持水溶脹性，當(dāng)膳食纖維添加到肌原纖維蛋白后，會(huì)形成一定的腔室結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)填充至蛋白凝膠形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，穩(wěn)定蛋白凝膠結(jié)構(gòu)，凝膠的硬度因膳食纖維的機(jī)械充填效應(yīng)而變大，同時(shí)，吸收蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水分，提高肌原纖維蛋白凝膠的保水性。膳食纖維添加量越大，肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)孔隙越大，蛋白的凝膠網(wǎng)絡(luò)受到一定程度破壞，混合凝膠保水性不再增加。綜合考慮膳食纖維添加量過(guò)高容易導(dǎo)致凝膠崩潰，黏聚性低等特點(diǎn)，后續(xù)實(shí)驗(yàn)添加量設(shè)為3%，這一結(jié)論和在凝膠中添加大豆膳食纖維是一致的［23］。

2.2.3小麥麩膳食纖維添加量對(duì)肌原纖維蛋白凝膠流變性的影響

圖8　小麥麩膳食纖維添加量對(duì)肌原纖維蛋白凝膠流變性的影響Fig.8　Effect of wheat bran dietary fiber addition on rheology of MP gels

由圖8可知，肌原纖維蛋白的彈性模量隨小麥麩膳食纖維添加量的增加而增大，其中，未添加膳食纖維組在50 ℃左右發(fā)生了一個(gè)流變學(xué)的轉(zhuǎn)變，隨溫度變化彈性模量先上升達(dá)到一個(gè)峰值然后略微走低，之后再次上升。普遍認(rèn)為轉(zhuǎn)變的原因是：彈性模量的增大源于肌球蛋白頭部的接合，隨著溫度的進(jìn)一步升高，肌球蛋白尾部逐漸展開(kāi)，導(dǎo)致肌球蛋白的頭部結(jié)合崩潰瓦解，致使彈性模量下降，溫度繼續(xù)升高后，隨著蛋白的變性，凝膠網(wǎng)絡(luò)再次形成，彈性模量持續(xù)增加。而加入膳食纖維組的流變學(xué)特性轉(zhuǎn)變約發(fā)生在65 ℃，并且膳食纖維的加入使凝膠增強(qiáng)作用得到較強(qiáng)的顯現(xiàn)，這可能是在加熱過(guò)程中膳食纖維吸水溶脹，阻礙了蛋白質(zhì)分子的充分展開(kāi)，蛋白質(zhì)的變性溫度升高。

2.2.4小麥麩膳食纖維添加量對(duì)肌原纖維蛋白凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖9　小麥麩膳食纖維添加量對(duì)肌原纖維蛋白凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響（300×）300Fig.9　Effect of wheat bran dietary fiber addition on microstructure of MP gels （300×）

由圖9可知，未添加小麥麩膳食纖維的肌原纖維蛋白凝膠內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)粗糙，加入小麥麩膳食纖維后凝膠形成一定的腔室結(jié)構(gòu)，當(dāng)添加量較少時(shí)（圖9b），凝膠腔室較??；當(dāng)其添加量逐漸增大，凝膠形成較大的蜂窩狀腔室結(jié)構(gòu)，這可能是因?yàn)樯攀忱w維添加量過(guò)大，會(huì)阻礙肌原纖維蛋白之間的交聯(lián)，使得部分區(qū)域蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松、缺乏整體完整性，因而體系保水性、硬度等上升不明顯或不再上升。

2.3小麥麩膳食纖維粒徑大小對(duì)肌原纖維蛋白凝膠功能特性的影響

2.3.1小麥麩膳食纖維超微粉碎粒徑

由前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，小麥麩膳食纖維更有利于肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，而且添加了小麥麩膳食纖維后凝膠硬度和保水性有了提高，但是凝膠容易崩潰，黏聚性比較低。為了改善這種不利狀況，對(duì)小麥麩膳食纖維進(jìn)行了粉碎分級(jí)，探索不同粒徑小麥麩膳食纖維對(duì)肌原纖維蛋白凝膠性質(zhì)的影響。表1為小麥麩膳食纖維經(jīng)超微粉碎后過(guò)100、150、200、300 目篩的樣品粒徑測(cè)定結(jié)果。

表1　小麥麩膳食纖維平均粒徑測(cè)定結(jié)果Table1　Measurement of wheat bran dietary fiber diameters μm

2.3.2不同粒徑小麥麩膳食纖維對(duì)肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性的影響

樣品中肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度為60 mg/mL，膳食纖維添加量為3%時(shí)，由圖10可知，隨著膳食纖維粒徑的減小，肌原纖維蛋白凝膠硬度逐漸變大，這是因?yàn)樯攀忱w維粒徑越小，凝膠結(jié)構(gòu)越致密（圖9），凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越好，因此，凝膠硬度越大。肌原纖維蛋白凝膠保水性隨膳食纖維粒徑的減小而增大，這是因?yàn)樯攀忱w維粒徑越小，保水性越好，并且膳食纖維肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)致密性、連續(xù)性越好，越可以保留住更多的游離水。

圖10　添加不同粒徑小麥麩膳食纖維對(duì)肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性的影響Fig.10　Effect of different particle sizes of wheat bran dietary fiber on textual properties and WHC of MP gels

2.3.3不同粒徑小麥麩膳食纖維對(duì)肌原纖維蛋白凝膠流變性的影響

圖11　添加不同粒徑小麥麩膳食纖維對(duì)肌原纖維蛋白凝膠流變性的影響Fig.11　Effects of different particle sizes of wheat bran dietary fiber on rheology of MP gels

由圖11可知，未添加膳食纖維組在50 ℃左右發(fā)生了相同的流變學(xué)的轉(zhuǎn)變，添加膳食纖維組在65 ℃左右發(fā)生流變學(xué)轉(zhuǎn)變，膳食纖維的添加使肌原纖維蛋白凝膠的彈性模量增高，表明加入膳食纖維有利于凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，并且隨粒徑的增大而升高，說(shuō)明肌原纖維蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成過(guò)程中小麥麩膳食纖維在網(wǎng)絡(luò)中起支撐作用，粒徑減小對(duì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的支撐作用小，蛋白彈性模量增量變小。

2.3.4添加不同粒徑小麥麩膳食纖維對(duì)肌原纖維蛋白凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖12可知，未添加小麥麩膳食纖維的肌原纖維蛋白凝膠（圖12a）內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)疏松多孔，且孔洞不規(guī)則；添加未超微粉碎的小麥麩膳食纖維凝膠樣品（圖12b）內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)更粗糙，有蜂窩狀腔室結(jié)構(gòu)。隨著膳食纖維粒徑的減小，凝膠的微觀結(jié)構(gòu)變得更加致密、空隙更小。這時(shí)凝膠網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成，小麥麩膳食纖維的存在充填于交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中，支撐網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成了更致密、均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)使凝膠能夠容納更多的水分，這與凝膠的保水性增大結(jié)果相一致。

圖12　不同粒徑小麥麩膳食纖維對(duì)肌原纖維蛋白凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響（300×）300Fig.12　Effects of different particle sizes of wheat bran dietary fiber on microstructure of MP gels （300 ×）

3　結(jié) 論

利用單因素分析法，研究了肌肉中的重要的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)群——肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠的性質(zhì)，分析了肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度、pH值、離子強(qiáng)度對(duì)肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性的影響，并通過(guò)添加不同粒徑的小麥麩膳食纖維構(gòu)成混合凝膠，探討了小麥麩膳食纖維對(duì)肌原纖維蛋白凝膠硬度、保水性、流變性、微觀結(jié)構(gòu)及質(zhì)構(gòu)特性的變化，主要研究結(jié)果如下：

溫度對(duì)肌原纖維蛋白濁度的影響結(jié)果表明肌原纖維蛋白變性聚集的溫度范圍為40～70 ℃。肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性隨肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度增加而增大，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)量濃度達(dá)到70 mg/mL時(shí)，肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性不再增加；當(dāng)pH值為5.5時(shí)，肌原纖維蛋白凝膠硬度達(dá)到最大，凝膠保水性在pH 7.0時(shí)開(kāi)始趨于穩(wěn)定；當(dāng)離子強(qiáng)度為0.6 mol/L時(shí)，肌原纖維蛋白凝膠的硬度和保水性趨于穩(wěn)定。

小麥麩膳食纖維添加使肌原纖維蛋白凝膠EAI升高，ESI降低；小麥麩膳食纖維添加量增加使得肌原纖維蛋白凝膠的彈性模量增大、蛋白凝膠硬度和保水性逐漸升高；并且隨著膳食纖維粒徑的減小，凝膠硬度和保水性進(jìn)一步增加；對(duì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的支撐作用小，蛋白的彈性模量增量降低。通過(guò)電子顯微鏡觀察小麥麩膳食纖維添加對(duì)豬肉肌原纖維蛋白凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響，粒徑較小的膳食纖維充填于交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中，支撐網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成了更致密、均勾的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)凝膠保水性更好，且不會(huì)出現(xiàn)崩潰現(xiàn)象，凝膠黏聚性也比較好。

目前膳食纖維添加到肉制品中的商業(yè)化產(chǎn)品市面上鮮有，主要是由于膳食纖維添加量過(guò)高易引起產(chǎn)品離散崩潰且口感較差，而膳食纖維添加量少又很難滿足人們期望的健康低熱量需求。因此，可以在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中通過(guò)降低膳食纖維的粒徑、增大添加量，從而改良肉制品品質(zhì)，減少脂肪攝入量，達(dá)到促進(jìn)人體健康的目的，為功能性肉制品及新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了一定的依據(jù)及參考價(jià)值。

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Effect of Wheat Dietary Fibers on Functional Properties of Pork Myofibrillar Protein Gels

LIU Yingli， XIE Liangxu， DING Li， ZHANG Huijuan， GONG Lingxiao， WANG Jing*， JIANG Guoqing
（Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives， Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health， Beijing Technology and Business University， Beijing 100048， China）

In order to develop healthy meat products with low fat and high fi ber and to clearly defi ne the effect of dietary fi ber on the quality of meat products， we investigate properties of heat-induced gels of pork myofi brillar protein （MP） as well as examined the infl uence of adding wheat bran dietary fi bers to heat-induced MP gels on their properties using the one-factor-at-a-time method. The results showed that the denaturation temperature of MP ranged from 40 to 70 ℃. With the increase in protein concentration， the water-holding capacity （WHC） and gel hardness increased to reach a plateau at 70 mg/mL. At pH 5.5， the heat-induced gel showed the maximum hardness， and WHC tended to be stable at pH 7.0. Both gel hardness and WHC showed a stable trend at the ionic strength of 0.6 mol/L. Meanwhile， the emulsifying capacity of MP was increased but not signifi cantly with increasing addition of wheat bran dietary fi bers， showing an increase of 7.4% at an added concentration of 5%， whereas emulsion stability decreased. Moreover， the elastic modulus， hardness and WHC of heatinduced MP gels were enhanced. The gel hardness and WHC reached a plateau with the addition of 4% of wheat bran dietary fi bers. Gel microstructure became more loose with enlarged pore size as observed under scanning electron microscope （SEM）. By adding dietary fi bers with smaller particle size， the WHC and hardness of gels became stronger， microscopic structure became more compact， a the value of elastic modulus became smaller. In conclusion， dietary fi ber can obviously change the functional properties of myofi brillar proteins. The addition of the right amount of dietary fi ber in meat products can signifi cantly improve meat fl avor as a substitute for fat to reduce energy intake.

myofibrillar protein； wheat bran dietary fiber； functional properties； gel property

10.7506/spkx1002-6630-201619003

TS201.2

A

1002-6630（2016）19-0015-09

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LIU Yingli， XIE Liangxu， DING Li， et al. Effect of wheat dietary fibers on functional properties of pork myofibrillar protein gels［J］. Food Science， 2016， 37（19）： 15-23. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/spkx1002-6630-201619003. http：//www.spkx.net.cn

2016-01-27

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31601564）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31271976；31571940）；北京市教委一般項(xiàng)目（SQKM201610011004）；北京市教委科研類專項(xiàng)項(xiàng)目（19008001226）

劉英麗（1981—），女，副教授，博士，主要從事食品品質(zhì)改良研究。E-mail：liuyingli@th.btbu.edu.cn

王靜（1976—），女，教授，博士，主要從事食品品質(zhì)改良研究。E-mail：wangjing@th.btbu.edu.cn