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        葡萄糖酸內(nèi)酯對豬肉肌原纖維蛋白功能性的影響

        2010-10-28 07:06:36孔保華李明清夏秀芳
        食品科學 2010年9期
        關鍵詞:質(zhì)量

        王 宇,孔保華*,李明清,夏秀芳,劉 騫

        (東北農(nóng)業(yè)大學食品科學學院,黑龍江 哈爾濱 150030)

        葡萄糖酸內(nèi)酯對豬肉肌原纖維蛋白功能性的影響

        王 宇,孔保華*,李明清,夏秀芳,劉 騫

        (東北農(nóng)業(yè)大學食品科學學院,黑龍江 哈爾濱 150030)

        在豬肉肌原纖維蛋白中添加不同質(zhì)量分數(shù)(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)的葡萄糖酸內(nèi)酯(GDL),研究其對肌原纖維蛋白乳化能力和凝膠性的影響。結果顯示,添加GDL能顯著提高肌原纖維蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性(P<0.05),但是不同添加量之間差異不顯著;凝膠白度隨GDL添加量的增加呈下降趨勢;0.5%以下添加量對凝膠保水性沒有顯著影響,0.5%以上的添加量會大幅提高保水性;除凝膠黏附性隨GDL質(zhì)量分數(shù)增加而下降外,凝膠硬度、膠黏性和回彈性都在GDL添加量0~1.0%之間有不同程度的下降,然后隨著GDL質(zhì)量分數(shù)增大而升高。綜合來看,1.5%的GDL添加量對豬肉肌原纖維蛋白的功能性有較好的改善作用。

        肌原纖維蛋白;葡萄糖酸內(nèi)酯;凝膠

        豬肉中肌原纖維蛋白(myofibrillar proteins,MP)占總蛋白質(zhì)的50%~55%,對豬肉加工品質(zhì)起決定性影響[1-2]。在加熱的過程中肌原纖維蛋白通過下面兩步典型的變化形成凝膠。第一步發(fā)生在30~50℃的溫度范圍內(nèi),第二步在50℃以上發(fā)生。第一步包括肌球蛋白頭部的聚集,研究人員通過電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),提純后的肌球蛋白經(jīng)不同溫度處理,在30℃加熱30min時加熱對肌球蛋白沒有影響;在35℃加熱30min時,大部分肌球蛋白仍保持完整的結構,即具有自己單獨的頭部,少數(shù)形成了新的結構,如兩個肌球蛋白分子會通過頭部結合形成二聚體;在40℃加熱30min后,肌球蛋白分子單體已經(jīng)很少存在,僅存的單體的頭部也已經(jīng)發(fā)生聚合;50℃加熱會進一步加劇肌球蛋白凝集,此時已經(jīng)很難分辨出肌球蛋白的尾部;當加熱到60℃時,肌球蛋白形成較大的球狀凝集,尾部全部消失。第二步主要是肌球蛋白螺旋結構的改變,疏水基團相互作用,形成網(wǎng)狀結構[3]。單獨的肌動蛋白不能形成凝膠,但是和肌球蛋白一起加熱時,會更好的促進肌球蛋白形成凝膠,使凝膠質(zhì)地緊密,硬度較大,氣孔較少[4]。

        葡萄糖酸內(nèi)酯(glucono-δ-lactone,GDL),又名葡萄糖醛酸內(nèi)酯或葡醛內(nèi)酯,是一種用途十分廣泛的食品添加劑。一般用作豆腐凝固劑[5],還有作為奶類膠凝劑或者作為酸化劑使用。研究表明,在產(chǎn)品中添加2%乳酸和0.125% GDL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,并能增強重組肉的結合力。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)結合形成無毒或低毒的葡醛酸結合物由泌尿系統(tǒng)排出。同時可降低肝淀粉酶的活性,降低肝糖原含量,起保護肝臟及解毒作用[8]。但目前國內(nèi)外關于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。

        本研究擬采取不同的加熱溫度和不同的GDL添加量處理豬肉肌原纖維蛋白,測定處理后肌原纖維蛋白的乳化能力和凝膠性,探討加熱條件下GDL與肌原纖維蛋白的相互作用,為GDL應用于肉制品提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        宰后經(jīng)過解僵成熟24h豬背最長肌 北大荒肉業(yè);葡萄糖酸內(nèi)酯(GDL) 北京索萊寶科技有限公司;其余試劑均為分析純。

        1.2 儀器與設備

        TA-XT plus 型質(zhì)構分析儀 英國Stable Micro System公司;TU-1800紫外-可見光分光光度計 北京普析通用儀器公司;冷凍離心機 上海分析儀器公司;DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋 天津泰斯特儀器有限公司;色差計 上海申光儀器廠;IKA-T18型勻漿機 德國IKA公司。

        1.3 方法

        1.3.1 肌原纖維蛋白提取

        肌原纖維蛋白提取方法參考Liu等[9]方法并略作修改,取豬背最長肌,剔除脂肪和結締組織,切成1cm3小塊,加入4倍體積緩沖液(10mmol/L Na3PO4、 0.1mol/L NaCl、2mmol/L MgCl2和 1mmol/L EGTA,pH7.0),勻漿60s,2000×g冷凍離心15min,取沉淀重復上面步驟兩次,得到粗提的肌原纖維蛋白。然后取此沉淀加入4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液,勻漿60s ,2000×g冷凍離心15min,重復此操作一遍,取沉淀加4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液,勻漿60s,4層紗布過濾,用0.1mol/L HCl調(diào)節(jié)pH6.0,2000×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℃條件下進行。用雙縮脲法以標準牛血清白蛋白為標準蛋白測定肌原纖維蛋白含量。

        1.3.2 乳化性和乳化穩(wěn)定性

        乳化性和乳化穩(wěn)定性參考Pearce等[10]的濁度法并略作改動,量取2mL的玉米油和8mL的蛋白樣品溶液(用不同質(zhì)量分數(shù)的GDL溶液稀釋蛋白質(zhì)量濃度到2mg/mL),置于直徑2.5cm離心管中,速度設置為4,約15000r/min),立即倒入30cm×50cm玻璃稱量瓶中,從距離瓶底0.5cm處取50μL新鮮的乳化液分散到5mL 0.1% SDS溶液中,在波長500nm處以0.1% SDS為空白測量其吸光度。靜置10min,以上述方法測量乳化液在靜置10min后的吸光度。乳化性和乳化穩(wěn)定性計算公式如下:

        式中:A500nm為波長500nm處的吸光度;φ為油相體積分數(shù)(φ=20%);C為蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度(2mg/mL);A0、A10為乳狀液在0min和10min的吸光度;n為稀釋倍數(shù)(即 5mL/50μL=100)。

        1.3.3 制備凝膠

        用不同質(zhì)量分數(shù)的GDL溶液(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)稀釋肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度至40mg/mL,室溫下保持2h取15mL加入到30cm×50cm玻璃稱量瓶中,蓋上蓋子,從25℃開始水浴加熱到70℃(升溫速度為1℃/min),并在70℃條件下保溫20min,立即取出放入冰浴中30min,4℃保存過夜。

        1.3.4 凝膠保水性測定

        凝膠保水性參考Kocher等[11]的方法修改后進行測定。測量前在室溫(22±2)℃條件下放置30min。取5g不同的凝膠樣品加入離心管(直徑30mm)中,3000×g離心15min,去除離心出的水分,稱量凝膠質(zhì)量。計算公式如下:

        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)構的測定

        采用質(zhì)構分析儀進行質(zhì)構分析。測定前將肌原纖維蛋白凝膠在室溫(22±2)℃條件下放置30min,然后將待測樣品連同稱量瓶置于平臺上固定好,以測定凝膠的硬度和黏附性等。參數(shù)如下:探頭型號選擇P/0.5,測試前速度2mm,測試速度1mm,測試后速度2mm,下壓距離為凝膠高度的40%,觸發(fā)力為5g[12]。測定指標包括硬度:指第一次穿沖樣品時的壓力峰值;黏附性:第一次咀嚼動作中負峰的面積,也就是克服樣品與探頭之間黏性作用所施用的功作為黏附性的量值;膠黏性:計算公式為第二次穿沖的用功面積除以第一次的用功面積的商值;回彈性:在第一次穿刺中的“收回”階段的面積同下壓穿刺階段面積的商。

        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,正a值越大,顏色越接近紅色,負a值越小越接近綠色;+b值越大,顏色越接近黃色,-b值越小顏色越接近藍色[14]。凝膠白度計算公式如下:

        1.3.7 統(tǒng)計分析

        全部實驗重復3次,每次取3個平行,每次重新提取肌原纖維蛋白,數(shù)據(jù)采用Statistix 8.0 (Analytical Software Inc., USA)線性模型處理數(shù)據(jù)并進行方差分析(ANOVA)。用Duncan比較法進行差異性檢驗,ANOVA顯著(P<0.05)。

        2 結果與分析

        2.1 不同GDL質(zhì)量分數(shù)對肌原纖維蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響

        圖 1 不同質(zhì)量分數(shù)GDL對肌原纖維蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of GDL on EAI and ESI of myofibrillar protein

        由圖1可以看出,添加GDL的樣品明顯比空白樣品有高的乳化性和乳化穩(wěn)定性(P<0.05)。但是添加量的不同沒有顯著影響。這可能是因為GDL增加了肌原纖維蛋白和油脂之間的交聯(lián)作用,將肽分子固定在油-水界面上,導致表面張力降低,增加了乳化能力[15]。

        2.2 不同GDL質(zhì)量分數(shù)對肌原纖維蛋白凝膠白度和保水性的影響

        圖 2 不同質(zhì)量分數(shù)GDL對肌原纖維蛋白凝膠白度和保水性的影響Fig.2 Effect of GDL on whiteness and WHC of myofibrillar protein gelation

        由圖2可知,肌原纖維蛋白凝膠白度隨GDL質(zhì)量分數(shù)增加而逐漸降低,但只在GDL質(zhì)量分數(shù)超過1.0%后有顯著影響(P<0.05);保水性隨GDL質(zhì)量分數(shù)增加而增加,同樣是從1.0%質(zhì)量分數(shù)開始有顯著差異。凝膠白度的降低可能是由于蛋白在酸性條件下,空間結構改變,發(fā)生變性,造成凝膠白度值下降。Hwang等[16]的實驗表明魚糜凝膠的白度變化與蛋白變性程度關聯(lián),Hong等[7]的研究表明,添加0.25%、0.5%和0.75% 的GDL會導致重組豬肉pH值快速下降,保水性降低,但黏結強度隨GDL質(zhì)量分數(shù)增加而增大。凝膠白度下降的原因可能和保水性的增加有關系,因為水分含量會對凝膠顏色造成一部分影響。Faustman等[17]也報道了高的水分含量會導致肉色變深。水在肌肉中的存留,主要依靠水和蛋白質(zhì)之間電荷的相互作用、氫鍵作用和毛細管作用,由于GDL對pH值的降低作用,導致肌原纖維蛋白偏離等電點(肌原纖維蛋白的pI約為5.5),表面所帶電荷數(shù)增加,從而增加了蛋白質(zhì)分子間的靜電斥力,使網(wǎng)狀結構松弛,可容納更多的水分,增強了保水性。

        2.3 不同GDL質(zhì)量分數(shù)對肌原纖維蛋白質(zhì)構特性的影響

        本實驗測定了肌原纖維蛋白凝膠的硬度、黏附性、膠黏性和回彈性。肉眼觀察不同GDL添加量的凝膠發(fā)現(xiàn),隨GDL質(zhì)量分數(shù)增大,凝膠由低質(zhì)量分數(shù)時的純白色變?yōu)橛行┩该?,組織狀態(tài)由低質(zhì)量分數(shù)時的松軟細膩變?yōu)檩^硬的有顆粒狀的凝膠。如圖3所示,凝膠硬度、膠黏性和回彈性在GDL質(zhì)量分數(shù)為0%到1.0%的范圍內(nèi)呈現(xiàn)降低趨勢,在1.0%到2.0%的GDL質(zhì)量分數(shù)范圍內(nèi)為上升趨勢。0%、0.5%和1.0% GDL添加量對硬度和膠黏性無顯著影響(P>0.05),但1.5%和2.0% GDL添加量影響顯著(P<0.05)。黏附性則隨著GDL質(zhì)量分數(shù)增加而一直降低,但僅1.5%和2.0% GDL添加量才有顯著影響(P<0.05)。這可能是質(zhì)量分數(shù)越高,pH值降低越多,導致蛋白在加熱后變性加劇,蛋白內(nèi)部各種化學鍵的斷裂導致黏附性的降低。這與Ioanna等[18]用GDL處理牛奶和山羊奶得出的結果一致,Davilae等[19]研究了不同pH4.5、6.0和7.5時對豬血漿蛋白熱誘導凝膠的影響,發(fā)現(xiàn)隨著pH值的降低,蛋白的熱穩(wěn)定性和凝膠點都在降低。

        圖 3 不同質(zhì)量分數(shù)GDL對肌原纖維蛋白凝膠硬度、黏附性、膠黏性和回彈性的影響Fig.3 Effect of GDL on hardness, adhesiveness, gumminess and resilience of myofibrillar protein gelation

        3 結 論

        通過在豬肉肌原纖維蛋白中添加不同質(zhì)量分數(shù)的GDL,由實驗結果可知,0.5%~2.0%質(zhì)量分數(shù)的GDL可以顯著提高肌原纖維蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性并降低其凝膠的白度值;0.5%質(zhì)量分數(shù)以上的GDL提高了肌原纖維蛋白的保水性;1.0%添加量以下對肌原纖維形成的凝膠物理結構沒有改善作用,1.0%以上可以增加凝膠的硬度、膠黏性和回彈性,實驗中的各個質(zhì)量分數(shù)都降低了凝膠的黏附性。本實驗只是在單一溫度(70℃)下進行,其他加熱溫度條件還有待于進一步研究。

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        Effect of Glucono-δ-lactone on Functional Properties of Porcine Myofibrillar Protein

        WANG Yu,KONG Bao-hua*,LI Ming-qing,XIA Xiu-fang,LIU Qian
        (College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

        The emulsion and gelation capabilities of myofibrillar protein (MP) during the addition of glucono-δ-lactone (GDL)at various concentrations (0.5%, 1.0%, 1.5% and 2.0%) were investigated. Results showed that the emulsion and gel capabilities were greatly improved by GDL (P<0.05) and no significant difference among different doses was observed. The whiteness of gel exhibited a decrease due to the increasing concentration of GDL. Meanwhile, the addition amount of GDL exhibited an obvious effect on water-holding capacity (WHC). No obvious effect of GDL with the addition less than 0.5% on WHC was observed; in contrast, a significant improvement of WHC was determined due to the addition of GDL ranged within 0.5%—2.0%. In addition, the hardness, gumminess and resilience exhibited a reduction while the addition of GDL was ranged within 0.5%—1.0% and then exhibited an increase while the addition of GDL was ranged within 1.5%—2.0%. However, the adhesiveness exhibited a decrease at all conditions. Based on the comprehensive analysis, the best functional property of MP was achieved by the addition of 1.5% GDL.

        myofibrillar protein (MP);glucono-δ-lactone (GDL);gelation

        TS251.51

        A

        1002-6630(2010)09-0067-04

        2009-09-19

        黑龍江省杰出青年基金項目(JC200702);國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(200903012-02)

        王宇(1985—),男,碩士研究生,研究方向為畜產(chǎn)品加工。E-mail:foodneau@126.com

        孔保華(1963—),女,教授,博士,研究方向為畜產(chǎn)品加工。E-mail:kongbh63@hotmail.com

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