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。

[1] 孔保華, 馬儷珍. 肉品科學與技術[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2003:60-67.

[2] TORNBERG E. Effects of heat on meat proteins - implications on structure and quality of meat products[J]. Meat Science, 2005, 70(3):493-508.

[3] SHARP A, OFFER G. The mechanism of formation of gels from myosin molecules[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1992, 58(1): 63-73.

[4] YASUI T, ISHIOROSHI M, SAMEJIMA K. Heat-induced gelation of myosin in the presence of actin[J]. Journal of Food Biochemistry, 1980,4(2): 61-78.

[5] 岳振峰, 吳暉. D-葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯在食品工業(yè)中的應用[J]. 食品科技, 1998(6): 32-33.

[6] QVIST S, SEHESTED K, ZEUTHEN P. Growth suppression of Listeria monocytogenes in a meat product[J]. International Journal of Food Microbiology, 1994, 24(1/2): 283-293.

[7] HONG G P, KO S H, CHOI M J, et al. Effect of glucono-δ-lactone and κ-carrageenan combined with high pressure treatment on the physicochemical properties of restructured pork[J]. Meat Science, 2008, 79(2):236-243.

[8] 王德法. D-葡萄糖醛酸-δ-內(nèi)酯的開發(fā)和應用[J]. 安徽化工, 2001(4): 21-22.

[9] LIU G, XIONG Y L. Contribution of lipid and protein oxidation to rheological differences between chicken white and red muscle myofibrillar proteins[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1996, 44(3):779-784.

[10] PEARCE K N, KINSELLA J E. Emulsifying properties of proteins:Evaluation of a turbidimetric technique[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1978, 26(3): 716-723.

[11] KOCHER P N, FOEGEDING E A. Microcentrifuge-based method for measuring water-holding of protein gels[J]. Journal of Food Science,1993, 58(5): 1040-1046.

[12] CHIN K B, GO M Y, XIONG Y L. Konjac flour improved textural and water retention properties of transglutaminase-mediated, heat-induced porcine myofibrillar protein gel: Effect of salt level and transglutaminase incubation[J]. Meat Science, 2009, 81(3): 565-572.

[13] ZHU Kerui, KANU P J, CLAVER I P, et al. A method for evaluating hunter whiteness of mixed powders[J]. Advanced Powder Technology,2009, 20(2): 123-126.

[14] 邵懿, 冷凍竹莢魚(trachurus trachurus)凝膠特性的研究[D]. 青島: 中國海洋大學, 2008.

[15] CAESSENS P W J R, GRUPPEN H, SLANGEN C J, et al. Functionality of β-casein peptides: Importance of amphipathicity for emulsionstabilizing properties[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,1999, 47(5): 1856-1862.

[16] HWANG J S, LAI K M, HSU K C. Changes in textural and rheological properties of gels from tilapia muscle proteins induced by high pressure and setting[J]. Food Chemistry, 2007, 104(2): 746-753.

[17] FAUSTMAN C, CASSENS R G. The biological basis for discoloration in fresh meat: a review[J]. Journal of Muscle Foods, 1990(1): 217-243.[18] IOANNA V E B. Preliminary studies on the gelation processes of fermented and gdl-acidified bovine and caprine milk systems[J]. International Journal of Dairy Technology, 1995, 48(4): 112-116.

[19] DVILA E, PARS D, CUVELIER G, et al. Heat-induced gelation of porcine blood plasma proteins as affected by pH[J]. Meat Science, 2007,76(2): 216-225.

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