類PSE禽肉(肉雞、火雞)加工特性及蛋白質功能性質改善研究進展

劉 爽 李 翔 唐華麗

(1.重慶市渝東北特色生物資源開發(fā)利用工程技術研究中心，重慶 404100；2.重慶三峽學院，重慶 404100；3.重慶三峽職業(yè)學院，重慶 404155；4.重慶三峽學院生物與食品工程學院，重慶 404100)

類PSE禽肉主要發(fā)生在胸肌部位，基因特性、宰前應激和宰后高溫環(huán)境均能導致類PSE禽肉的產生[8]。現(xiàn)階段，尚未鑒定出控制類PSE禽肉發(fā)生的標記基因，大多通過營養(yǎng)喂養(yǎng)、運輸管理、裝卸方式、屠宰方法、宰后胴體冷卻等措施降低類PSE禽肉的發(fā)生率[9]。但據調查研究[4]顯示，至少有5%的發(fā)生率是任一時刻都存在的。在不考慮發(fā)病率和原因的情況下，如何利用技術手段最大程度降低類PSE禽肉產生的不良影響是研究者和加工企業(yè)最為關心的問題。文章擬對近20年國內外研究改善類PSE禽肉加工特性及蛋白質功能性質的文獻報道進行綜述，以期為提高類PSE禽肉的利用率和加工性能提供理論依據。

1 改善類PSE禽肉加工特性的方法

1.1 多糖類成分

添加多糖類成分有助于改善類PSE禽肉制品的質構和保水性。Zhang等[10]研究發(fā)現(xiàn)，添加馬鈴薯淀粉(普通和改性)、木薯淀粉(普通和改性)均可降低熟制類PSE雞胸肉糜的蒸煮損失，其中改性木薯淀粉效果最好。這是因為淀粉顆粒加熱后吸水糊化膨脹會均勻分布于蛋白質基質中，黏度增大，使凝膠網絡結構變得更加緊密，保水性增強。其中，可能是由于木薯淀粉的改性作用以及本身顆粒較小，與蛋白質基質接觸面積大，所以處理效果最好。其流變學結果顯示添加淀粉的正常雞胸肉糜的儲能模量(G')均顯著高于對照組，說明肉和淀粉間具有協(xié)同效應。Daigle等[11]研究發(fā)現(xiàn)，與未添加κ-卡拉膠的類PSE火雞胸肉處理組相比，添加0.3%κ-卡拉膠的類PSE火雞胸肉斬拌型產品的貯存損失顯著降低(P<0.05)，但蒸煮損失、壓榨汁液損失和蛋白結合無顯著變化(P>0.05)。

1.2 蛋白類成分

蛋白類成分作為非肉蛋白質，蛋白含量高，能夠提高類PSE禽肉制品的產率、凝膠性和保水性等。Daigle等[11]研究發(fā)現(xiàn)，添加1.5%大豆?jié)饪s蛋白的類PSE火雞胸肉斬拌型產品的蒸煮損失和貯存損失顯著降低(P<0.05)，蛋白結合強度極顯著增大(P<0.005)，且與正常肉組在消費者接受性上無顯著差異。Ozturk等[12]研究發(fā)現(xiàn)，添加1.0%和2.0%雞蛋白蛋白的類PSE火雞胸肉斬拌型產品的蛋白含量均顯著增大，貯存損失均有效降低。這主要是由于雞蛋白蛋白具有較高的保水性和肉塊結合力。Schilling等[13]研究發(fā)現(xiàn)，添加1.5%膠原蛋白能顯著提高類PSE雞胸肉斬拌型產品的蛋白結合(P<0.05)，降低蒸煮損失(P<0.05)，與添加1.5%膠原蛋白的正常雞胸肉處理組無顯著差異。這主要是由于膠原蛋白可以與肌原纖維蛋白(MP)相互作用，固定自由水，防止加熱和貯存處理造成水分流失[14]。這種作用在添加鹽的濃度較大，原料肉為PSE肉時效果更為明顯。

1.3 油脂類成分

油脂作為組成肉制品的重要原料之一，以游離或乳化狀態(tài)分布于蛋白凝膠網絡中，有助于減緩蛋白結構熱收縮，提高肉制品熱穩(wěn)定性，對肉制品的口感、風味、質構、營養(yǎng)和經濟價值均有積極作用。彭曉龍[15]研究發(fā)現(xiàn)，未添加油脂時，類PSE雞胸肉凝膠微觀呈聚集態(tài)，表現(xiàn)出較高L*、較低咀嚼性。當花生油添加量為8%～12%時，與正常肉處理組相比，類PSE雞胸肉凝膠的L*、保水保油性、硬度、彈性和黏聚性均無顯著差異，可明顯改善類PSE雞肉凝膠品質。拉曼光譜分析表明油脂可以通過影響類PSE雞胸肉蛋白二級結構和微觀環(huán)境改善類PSE雞胸肉凝膠品質。

1.4 鹽類成分

鹽和磷酸鹽是常用的禽肉腌制添加劑。鹽可以增強禽肉的風味，結合磷酸鹽使用時有助于鹽溶性蛋白提取至肌肉表面，提高保水性。磷酸鹽可以通過提高肌肉pH、離子強度以及蛋白質結構解折疊，螯合與蛋白結合的某些金屬離子，解離肌動球蛋白為肌球蛋白和肌動蛋白等作用來提高肌肉與水的結合[16-17]。注射和滾揉是禽肉腌制時經常配套使用的兩種方法：禽肉生產和加工企業(yè)利用注射機向產品中均勻添加鹽水，選擇注射機時需要考慮針的單位面積數量、粗細、注射壓力和傳送速度等因素；滾揉具有增強肌肉保水性，提高肌肉風味、多汁性、嫩度和產率等優(yōu)點。但小塊肉體積與表面積比值較高，可以不經注射直接滾揉。目前，國內外學者研究鹽和磷酸鹽腌制對類PSE禽肉品質影響的試驗結果存在差異，可能是由于腌制的配方、方法、設備參數、濃度和時間等不同。

綜上，添加非肉成分在一定程度上能夠改善類PSE禽肉的加工特性，但不符合天然肉制品的發(fā)展趨勢。此外，人體攝入過多磷酸鹽也會影響體內鈣/磷比值，損害腎臟的磷穩(wěn)態(tài)或骨骼鈣化系統(tǒng)[21-22]。

2 改善類PSE禽肉蛋白質功能性質的技術手段

2.1 高壓處理技術

高壓處理(HPP)是改善肉制品食用品質與功能特性的一項重要技術。Chan等[23]在4 ℃條件下將低pH24 h類PSE火雞胸肉(肉糜89.5%、水10.0%、食鹽0.5%)分別于0，50，100，150，200 MPa下處理5 min，當處理壓力為50，100 MPa時，類PSE火雞胸肉的總蛋白溶解度、MP表面疏水性、自由巰基含量和保水性均顯著提高；流變學行為表明類PSE火雞胸肉在這兩種壓力作用下能夠形成更好的凝膠網絡結構。說明50，100 MPa是提高低pH24 h類PSE雞胸肉保水性，降低食鹽添加量，生產健康肉制品的適宜壓力。

“其他的苦情都是編出來的？”“也不全是，我真失戀了，那天老媽給我介紹的對象看不上我，說我太性感?！薄斑@也算失戀？”

2.2 高強度超聲波技術

高強度超聲波(HIU)是指振動頻率低(20～100 kHz)，單位面積傳遞能量大(>5 W/cm2或10～1 000 W/cm2)的一種縱向機械波。HIU因具備安全、節(jié)能、無污染、處理時間短等優(yōu)點而備受關注，其可以通過修飾蛋白質的分子特征改善蛋白質的結構和功能性質[24-25]。

2.2.1 對蛋白質功能性質的影響 Li等[26]研究發(fā)現(xiàn)，HIU處理可顯著提高類PSE雞胸肉漿的溫度和pH，降低肉漿粒度，使體系變得更加均一。同時，HIU處理改變了類PSE雞胸肉漿的流變學性質，儲能模量(G')和損失模量(G")均顯著增加，黏彈性提高，形成的熱誘導凝膠強度和保水性也顯著提高，且掃描電鏡觀察到HIU處理的類PSE雞胸肉漿的凝膠微觀網狀結構更加均一、緊密。SDS-PAGE結果顯示HIU處理降低了類PSE雞胸肉漿鹽溶性蛋白溶出量，引起肌球蛋白變性和聚集。HIU處理可以改變類PSE雞胸肉漿蛋白的二級結構，顯著降低α-螺旋含量，增加β-折疊、β-轉角和無規(guī)則卷曲含量，有助于蛋白聚集和凝膠形成。

2.2.2 對蛋白質功能性質影響的機制 HIU技術的作用機制是依靠空化作用、機械應力、高速剪切等產生的熱效應、理化和生化效應來改善類PSE雞胸肉蛋白質的功能性質[27]。HIU產生的高速剪切能夠進一步破壞肌原纖維和結締組織完整性，促進肌原纖維小片化，提高MP提取量，同時類PSE雞胸肉漿顆粒也會降低，變得更加均一。HIU處理能夠產生高活性自由基和氫過氧化物，并與蛋白相互作用，導致肌肉酸性基團含量降低，pH增大，提高蛋白帶電能力，增加與水結合的氫鍵位點。HIU處理的空化效應和機械振動產生的能量會導致類PSE雞胸肉漿溫度升高，溫度升高和空化效應產生的氣泡破裂力區(qū)域也會增加蛋白變性。HIU處理降低類PSE雞胸肉漿鹽溶性蛋白溶解度，增加鹽溶性蛋白聚集、變性，促進類PSE肉漿樣品蛋白解折疊，增加黏彈性。HIU處理產生的化學效應使類PSE雞胸肉漿蛋白隱藏的活性基團暴露，改變蛋白結構或加強疏水基團交互作用，修飾蛋白質變性展開。以上這些作用均有助于類PSE雞胸肉漿形成具有良好強度和保水性的凝膠。

2.3 脈沖電場技術

脈沖電場(PEF)是一種非熱處理技術，可在幾納秒至幾毫秒的短持續(xù)時間內將脈沖電場(0.1～80.0 kV/cm)施加到兩電極之間的物料上，具有短時、持續(xù)、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點，已被應用至修飾蛋白結構上[28]。

Dong等[1]研究發(fā)現(xiàn)，隨著脈沖電場強度和脈沖頻率的增加，類PSE雞胸肉MP的溶解度、表面疏水性和活性巰基含量均穩(wěn)定增加。這可能是由于疏水性基團和活性巰基的適度暴露有利于蛋白質與水相互作用，提高MP溶解度。但當電場強度超過18 kV/cm時，類PSE雞胸肉MP溶解度、表面疏水性和活性巰基含量下降。這是由于極化的蛋白質分子之間相互吸引，重新形成的分子聚集體增加所致。PEF處理改變了類PSE雞胸肉MP的流變學行為，最佳脈沖頻率800 Hz時類PSE雞胸肉MP形成的凝膠彈性較低。PEF處理的類PSE雞胸肉MP一級結構未改變，而二級結構發(fā)生了改變，α-螺旋含量增加，β-轉角和無規(guī)則卷曲含量降低。因此，PEF處理能夠改善類PSE雞胸肉MP理化性質和結構，進一步提高類PSE雞胸肉的經濟價值。

2.4 非酶糖基化

蛋白質糖基化是指蛋白質與多糖通過美拉德反應形成共價鍵，反應實質為蛋白質的ε-NH2與多糖分子上的還原末端羰基之間的反應[29]。蛋白質糖基化是一種安全、無危害的蛋白質化學改性方法，已被廣泛用于改善肉類蛋白質的功能性質[30]。

Bian等[31]將正常和類PSE雞胸肉MP懸浮液(4 mg/mL)與氨基葡萄糖(GlcN)按質量比1∶6混合，然后在37 ℃磷酸鹽緩沖液(0.6 mol/L KCl,20 mmol/L K2HPO4/KH2PO4,0.02% NaN3,pH 7.5)中反應12 h，未處理的正常和類PSE雞胸肉MP懸浮液于4 ℃保存，分別作為陽性和陰性對照組。SDS-PAGE結果顯示類PSE雞胸肉MP通過糖基化與GlcN共價交聯(lián)成功；糖基化處理顯著提高了類PSE雞胸肉MP的凝膠強度、保水性和黏彈性(P<0.05)，與陽性對照組無顯著差異；糖基化處理可以顯著提高類PSE雞胸肉MP的表面疏水性，降低pH值和活性巰基含量(P<0.05)，表明蛋白質的三級結構發(fā)生了變化。由此來說，非酶糖基化是一種潛在的改善類PSE雞胸肉中MP功能性質的方法。

2.5 谷氨酰胺轉氨酶酶促糖基化

近年來，因谷氨酰胺轉氨酶(Transglutaminase,EC 2.3.2.13,簡稱TGase或TG)催化的糖基化反應具有位點特異性、效率高、環(huán)境友好、反應條件溫和等優(yōu)點而受到廣泛關注，已被應用于修飾多種類型的食品蛋白質[32]。TGase可以催化谷氨酰胺殘基的γ-羧酰胺基與糖類的一級氨基(如GlcN)之間共價交聯(lián)。Xu等[33]以TGase為生物催化劑，將類PSE雞胸肉MP接枝到GlcN上，最佳接枝條件為37 ℃、pH 7.5下反應6 h，mMP∶mGlcN為1∶3。二級結構分析結果顯示經GlcN糖基化處理的類PSE雞胸肉MP的α-螺旋水平降低，β-折疊、β-轉角和無規(guī)則卷曲水平增加。經GlcN糖基化處理后類PSE雞胸肉MP的表面疏水性顯著降低，等電點時的溶解度明顯改善(P<0.05)。說明TGase酶促糖基化處理是提高類PSE雞胸肉MP溶解度的一種可行方法。

2.6 酸堿處理技術

酸堿處理技術(pH-shifting method)，又稱ISP技術(Isoelectric solubilization/precipitation method)，是一種蛋白提取、加工技術，適合應用于低值肉類蛋白分離以及劣質蛋白改性方面。ISP技術的原理主要是基于在酸堿處理過程中蛋白變性、復性中的結構變化[34]。研究[35-37]表明，蛋白經極端酸堿條件處理后，包含大多數疏水性基團的肌球蛋白頭部變?yōu)椤叭苋趹B(tài)球體”，結構變得松散，內部疏水性殘基充分暴露，蛋白—蛋白分子之間疏水作用增強，以及巰基氧化生成二硫鍵，有助于增強蛋白的凝膠強度。傳統(tǒng)ISP技術主要包括3個步驟：① 極端pH條件下(通常<3.5或>10.5)溶解蛋白；② 等電點處回收蛋白；③ 將分離蛋白調至需要pH(最終pH)[38]。因此，ISP技術可能是改善類PSE禽肉蛋白功能性質的一種方法。

2.6.1 對蛋白凝膠特性的影響 Zhao等[2]研究發(fā)現(xiàn)，當溶解pH為3.5，11.0時，類PSE雞胸肉ISP分離蛋白的凝膠硬度、保水性和白度顯著提高(P<0.05)。Zhao等[39]結果顯示：當回收pH為6.2時，類PSE雞胸肉ISP分離蛋白的凝膠硬度和蒸煮損失均顯著高于pH 5.5和其他未經ISP處理組(P<0.05)；最終pH為7.0時能顯著降低類PSE雞胸肉ISP分離蛋白(特別是回收pH為6.2時)凝膠的蒸煮損失(P<0.05)。動態(tài)流變學結果表明類PSE雞胸肉ISP分離蛋白熱誘導凝膠的形成機制不同于未經ISP處理組，其形成的凝膠硬度大，但彈性小。

2.6.2 對蛋白氧化穩(wěn)定性的影響 Zhao等[40]利用Fe3+/H2O2體系模擬類PSE雞胸肉ISP分離蛋白體外氧化穩(wěn)定性試驗，發(fā)現(xiàn)經酸(溶解pH為3.5)、堿(溶解pH為11.0)處理均能有效降低類PSE雞胸肉蛋白中脂肪、色素、肌紅蛋白3種促氧化成分的含量。經堿處理的類PSE雞胸肉蛋白氧化前、后彈性凝膠的形成能力均好于對照組。同時提出了ISP分離蛋白在Fe3+/H2O2體系中氧化穩(wěn)定性提高主要有兩方面原因：① 處理組含硫蛋白更易氧化生成二硫鍵。蛋白展開過程也誘發(fā)了嚴重的蛋白聚集，蛋白聚集體在水溶液中的分散程度較低，不利于氧化反應發(fā)生；② ISP分離蛋白活性位點減少，不易被氧化，形成的羰基衍生物和席夫堿較少。總之，從氧化穩(wěn)定性上來看，ISP分離蛋白比PSE蛋白更適合作為一種新型功能性食品添加劑。

2.6.3 對蛋白電泳圖譜的影響 Zhao等[2]研究發(fā)現(xiàn)，類PSE雞胸肉ISP分離蛋白的總蛋白電泳圖譜(特別是肌球蛋白重鏈,MHC)變化不顯著，而鹽溶性蛋白電泳圖譜中MHC顯著降低。這可能是因為經ISP處理導致MHC發(fā)生不同程度酶解，或者聚合(不溶于鹽溶液)[2,41]。Zhao等[41]研究發(fā)現(xiàn)溶解pH對ISP分離蛋白的鹽溶性和水溶性影響顯著。其SDS-PAGE結果顯示：與酸處理組(溶解pH為3.5)相比，堿處理組(溶解pH為11.0)水溶性蛋白、鹽溶性蛋白的電泳圖譜更接近對照組。這可能是因為酸處理組MHC、肌動蛋白等高分子量蛋白較堿處理組更易酶解生成小分子蛋白，且水溶性蛋白酶解程度高于鹽溶性蛋白。

2.6.4 對蛋白分子構象的影響 Zhao等[42]研究發(fā)現(xiàn)，當溶解pH為11.0，回收pH為6.2，最終pH為7.0時，類PSE雞胸肉ISP分離蛋白的黏度、熱誘導凝膠彈性和結合水能力顯著增強。這些變化均與蛋白質結構改變有關，類PSE雞胸肉ISP分離蛋白分子α-螺旋轉變?yōu)棣?折疊和無規(guī)則卷曲結構，內部色氨酸等疏水性殘基充分暴露，巰基部分氧化成二硫鍵，蛋白分子在低溫下發(fā)生聚合，黏度增大，一定程度上抑制了加熱作為凝膠形成的初始步驟。Zhao等[43]研究了不同極端堿性溶解pH(11.0，11.5，12.0)條件下，類PSE雞胸肉蛋白結構展開、聚集的情況。不對稱流場分餾結合多角度光散射和紫外線檢測器(AF4-MALS-UV)結果顯示，3種極端堿性pH條件下制備的蛋白質懸浮液較對照組表現(xiàn)出明顯的分離圖譜。AF4-MALS-UV和原子力顯微鏡(AFM)結果顯示，溶解pH為12.0時類PSE雞胸肉蛋白發(fā)生小部分聚集，這可能與α-螺旋結構減少、色氨酸強度降低(蛋白質解折疊、變性)有關。

2.6.5 對蛋白熱誘導凝膠形成過程中化學作用力的影響

Zhao等[41]研究發(fā)現(xiàn)，經ISP處理后類PSE雞胸肉蛋白的離子強度增加(靜電相互作用減弱)，非特異性相互作用顯著低于對照組。隨著溫度的升高，對照組非特異性相互作用降低，而ISP處理組保持穩(wěn)定?；厥誴H為6.2時類PSE雞胸肉ISP分離蛋白的疏水相互作用高于pH 5.5的。對照組蛋白初態(tài)的主要作用力是靜電相互作用，而類PSE雞胸肉ISP分離蛋白因變性導致疏水性基團暴露，因而疏水相互作用是其初態(tài)主要作用力。所有ISP處理組蛋白疏水相互作用最高點均在65 ℃，隨著溫度的升高疏水相互作用有所下降。對照組蛋白在55 ℃及以上時，疏水相互作用才成為主要作用力，并隨著溫度的升高而增大。

3 結論與展望

添加非肉成分(多糖類、蛋白類、油脂類、鹽類)在一定程度上能夠改善類PSE禽肉的加工特性，采用HPP、HIU、PEF、非酶糖基化、TGase酶促糖基化、ISP技術等物理、化學手段在一定程度上可以改善類PSE禽肉蛋白質的功能性質，但也存在諸多局限性。如HPP技術設備維護成本較高；HIU技術在肉品加工中的應用主要還處于實驗室階段，未得到廣泛應用[44]；PEF技術對食品組分的結構、功能性質以及質量安全的影響等還需進一步研究[28]；非酶糖基化技術存在反應過程易失控、形成有害化合物、意外褐變、難以實現(xiàn)規(guī)?；瘧玫葐栴}[32,45]；TGase酶促糖基化技術反應過程控制化有待加強，TGase在食品加工中應用的精準性有待提高[45]；ISP技術分離蛋白的基礎理論還有待完善，ISP分離蛋白的風味評定、動物消化試驗、凍藏穩(wěn)定性以及對人體健康的影響還需深入研究[32]。禽肉加工企業(yè)使用添加非肉成分改善類PSE禽肉加工性能時，需從生產實際出發(fā)，結合成本、市場、效益、健康等多種因素綜合考量添加劑使用量。后續(xù)可從分子水平揭示物理、化學技術調控類PSE禽肉蛋白質功能性質的利與弊，以及如何實現(xiàn)規(guī)?；I(yè)應用仍將是研究的熱點。