李亞楠，張坤生，任云霞

（天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津商業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程系，天津 300134）

自古以來(lái)我國(guó)民間就有食鴨的習(xí)俗，鴨肉的蛋白含量高，脂肪和膽固醇較于其他肉類偏低，是很好的現(xiàn)代養(yǎng)生健康食品[1]。然而，我國(guó)的鴨肉的深加工技術(shù)落后，缺乏系統(tǒng)的研究。并且，在對(duì)肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠特性的研究方面，多以豬肉及禽肉中的雞肉[2-3]為研究對(duì)象。因此，本實(shí)驗(yàn)以鴨肉為研究材料，為優(yōu)化鴨肉的加工條件提供理論參考。

為了降低成本，并且盡量使產(chǎn)品保持優(yōu)良的工藝特性，這就要求，肉制品中蛋白質(zhì)和水的相互作用要達(dá)到最佳的狀態(tài)。這種相互作用，就包括蛋白質(zhì)的水合和溶解作用[4]。同時(shí)，這些相互作用也是肌原纖維蛋白的重要功能特性。而這些相互作用會(huì)受到溶液環(huán)境和加熱方法的影響。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于加熱方法對(duì)肌原纖維熱誘導(dǎo)凝膠方面的研究較少，且大多集中在加熱溫度方面進(jìn)行研究。

因此，本實(shí)驗(yàn)以鴨胸肉為材料，提取肌原纖維蛋白，并且探討溶液環(huán)境（蛋白濃度、NaCl濃度、pH）和加熱方法（加熱溫度、加熱時(shí)間、加熱速率），對(duì)肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠保水性的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料及儀器設(shè)備

冷凍鴨胸肉：購(gòu)于天津迎賓放心肉超市；FA2004A型電子天平：上海精天電子儀器有限公司；J2-21臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：美國(guó)貝克曼公司；525BR電泳儀：美國(guó)BIO-RAD；pHS-3C數(shù)字pH計(jì)：天津市盛邦科學(xué)儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司；UV-7504紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 肌原纖維蛋白的提取制備

肌原纖維蛋白的提取，根據(jù)Xiong及韓敏義等[5-6]的方法并稍加改動(dòng)。將鴨胸肉解凍，添加4倍體積的0.01 mol/L Na2HPO4緩沖溶液,勻漿，冷凍離心，取沉淀；提取的沉淀按上述步驟反復(fù)提取。將多次提取的沉淀分散于4倍體積的0.1 mol/L NaCl溶液中，勻漿，冷凍離心，取沉淀。最后一次離心前，將沉淀與8倍體積NaCl溶液混合，調(diào)節(jié)pH為6，最終的沉淀即為肌原纖維蛋白沉淀，4℃儲(chǔ)存。蛋白質(zhì)的濃度采用Folin-酚法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 溶液環(huán)境對(duì)蛋白溶解度和保水性的影響

結(jié)合文獻(xiàn)，選取蛋白濃度、溶解液pH、溶解液離子濃度為溶液環(huán)境的主要影響因素，測(cè)定鴨肉肌原纖維蛋白的溶解度和凝膠的保水性。采取單因素試驗(yàn)，在改變其中的某個(gè)因素時(shí)，其2個(gè)因素的水平固定，即NaCl溶液濃度0.6 mol/L、溶解液pH 6.5、蛋白濃度40 mg/mL。

1.2.2.1 蛋白濃度的影響

將肌原纖維蛋白稀釋到20、30、40、50、60 mg/mL（溶于0.6 mol/L NaCl，50 mmol/L Na2HPO4緩沖溶液,pH 6.5），水浴加熱成膠，從20℃以0.5℃/min線性升溫到70℃，保溫20 min，4℃冷卻，留待測(cè)定。

1.2.2.2 NaCl濃度的影響

將肌原纖維蛋白稀釋到40 mg/mL（溶于0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L NaCl，50 mmol/L Na2HPO4緩沖溶液,pH 6.5），水浴加熱成膠，4℃冷卻，留待測(cè)定。

1.2.2.3 pH的影響

將肌原纖維蛋白稀釋到40 mg/mL（溶于0.6 mol/L NaCl，50 mmol/L Na2HPO4緩沖溶,pH 5.0、5.5、6.0、6.5、7.0），水浴加熱成膠，4℃冷卻，留待測(cè)定。

1.2.3 加熱方法對(duì)蛋白保水性的影響

結(jié)合文獻(xiàn)，選取加熱溫度、加熱時(shí)間、加熱速率為加熱方法的主要影響因素，測(cè)定鴨肉肌原纖維蛋白凝膠的保水性。采取單因素試驗(yàn)，在改變其中的某個(gè)因素時(shí)，其他2個(gè)因素的水平固定，即加熱溫度70℃、加熱時(shí)間20 min、加熱速率0.5℃/min。

1.2.3.1 加熱溫度的影響

將肌原纖維蛋白稀釋到40 mg/mL（溶于0.6 mol/L NaCl，50 mmol/L Na2HPO4緩沖溶液,pH 6.5），水浴加熱成膠，從20℃以0.5℃/min線性升溫到50、60、70、80、90、100℃，保溫20 min，4℃冷卻，留待測(cè)定。

1.2.3.2 加熱時(shí)間的影響

將肌原纖維蛋白稀釋到40 mg/mL，水浴加熱成膠，從20℃以0.5℃/min線性升溫到70℃，保溫0、10、20、30、40分鐘，4℃冷卻，留待測(cè)定。

1.2.3.3 加熱速率的影響

將肌原纖維蛋白稀釋到40 mg/mL，水浴加熱成膠，分別采用恒溫70℃加熱、非線性升溫到70℃、線性升溫（0.2、0.5、1.0、1.5、2 ℃/min）到70 ℃，保溫20 min，4 ℃冷卻，留待測(cè)定。

1.2.4 溶解度的測(cè)定

將處理過(guò)的肌原纖維蛋白溶液，按比例稀釋到適當(dāng)?shù)臐舛龋鹗幨沟鞍最w粒均勻分散，在4℃7000 r/min離心15 min。取上清液測(cè)定蛋白濃度，溶解度根據(jù)以下公式計(jì)算。

溶解度=離心后上清液中的蛋白濃度/離心前的蛋白濃度×100

1.2.5 SDS-PAGE電泳

根據(jù)Ramirez-Saurez[7]等的方法，進(jìn)行SDS-PAGE凝膠電泳試驗(yàn)，分離膠12%、濃縮膠4%，觀察不同NaCl濃度和不同pH下，肌原纖維蛋白溶液的圖譜變化。

1.2.6 保水性的測(cè)定

參照Kocher和Foegeding的離心法測(cè)量[8],制備的肌原纖維蛋白凝膠，冷凍離心后稱總重，將離心后的水分除去，再稱重，然后計(jì)算保水性。

WHC/%=（W1-W）/（W2－W）×100

式中：W1為離心管+除去水分后的凝膠質(zhì)量，g；W2為離心管+包含水分的凝膠的總質(zhì)量，g；W為離心管的質(zhì)量，g。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶液環(huán)境對(duì)蛋白溶解度和保水性的影響

2.1.1 蛋白濃度的影響

蛋白濃度的影響見(jiàn)圖1。

圖1 蛋白濃度的影響Fig.1 The effect of protein concentration

由圖1可以看出，在其他因素不變的情況下，凝膠的保水性隨著肌原纖維蛋白濃度的升高而顯著升高（P<0.05）。Xiong[5]和徐幸蓮等[9]都曾提出：增大蛋白質(zhì)的溶解度，能夠提高凝膠的保水性。如圖1所示，隨著蛋白濃度的增加，肌原纖維蛋白的溶解度也逐漸增大，因此，凝膠的保水性也隨之升高。

2.1.2 NaCl濃度的影響

NaCl濃度的影響見(jiàn)圖2。不同NaCl的濃度處理的肌原纖維蛋白電泳圖見(jiàn)圖3。

圖2 NaCl濃度的影響Fig.2 The effect of NaCl concentration

圖3 不同NaCl濃度處理的肌原纖維蛋白電泳圖Fig.3 SDS-PAGE pattern of duck myofibrillar proteins with different NaCl concentration

圖2可以看出：NaCl的離子濃度為0時(shí)，蛋白的溶解度和保水性都非常低。而加入NaCl溶液能使纖維蛋白上的負(fù)電荷增加，蛋白間的斥力加強(qiáng)，蛋白和水的相互作用加強(qiáng)，促進(jìn)肌原纖維蛋白的溶解，提高凝膠的保水性。不同的離子濃度的NaCl溶液能提高凝膠保水性的程度也不一樣，溶解度和保水性隨著NaCl的離子濃度的升高而升高，但是在0.6 mol/L時(shí)，上升趨勢(shì)變緩，和0.8 mol/L時(shí)差異不顯著（P>0.1）。

圖3的電泳圖譜很好的證實(shí)了這個(gè)結(jié)果。NaCl濃度在0.2 mol/L時(shí)，幾乎看不到蛋白分子條帶，因?yàn)榈鞍讻](méi)有溶解；NaCl濃度從0.2 mol/L～0.6 mol/L，蛋白條帶明顯變深，表明蛋白溶解度變大；從0.6 mol/L～0.8 mol/L，蛋白條帶沒(méi)有太大的變化，說(shuō)明溶解度上升速度變緩；1.0 mol/L時(shí)，蛋白的溶解度繼續(xù)上升，而保水性則顯著下降（P<0.05），這可能是因?yàn)辂}濃度過(guò)高，使得蛋白的溶解度增高，但凝膠卻過(guò)度脫水導(dǎo)致。因此，NaCl的離子濃度0.6 mol/L～0.8 mol/L的范圍內(nèi)，保水性較好，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的成本和人們的身體健康考慮，采用較低的鹽濃度較好，因此，選定0.6 mol/L。

2.1.3 pH的影響

溶液環(huán)境的pH是影響蛋白凝膠保水性的重要因素。

圖4 pH的影響Fig.4 The effect of pH

由圖4可以看出，pH5.0～7.0范圍內(nèi)，pH為5.0時(shí)，凝膠的溶解度和保水性最低。這是由于蛋白溶液的pH靠近肌肉蛋白等電點(diǎn)的緣故，此時(shí)，蛋白所含的靜電荷最少，蛋白間結(jié)合較緊密，蛋白溶解少，凝膠的保水性也低。隨著pH的升高，蛋白偏離了等電點(diǎn)，增加的電荷之間的靜電斥力使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，溶解度增大，蛋白束縛水的能力大大提高，使得保水性逐漸升高，到6.5～7.0間達(dá)到平緩，上升幅度變小，差異不顯著（P<0.05）。

圖5 不同pH值處理的肌原纖維蛋白電泳圖Fig.5 SDS-PAGE pattern of duck myofibrillar proteins with different pH

圖5的電泳圖譜也證實(shí)了這個(gè)結(jié)果，pH5.5～6.5，蛋白條帶由淺入深，蛋白溶解度增大；繼續(xù)升高，6.5～7.0，蛋白條帶變化不明顯，說(shuō)明蛋白溶解度達(dá)到平緩。從實(shí)際生產(chǎn)考慮，并不能為了追求保水性而無(wú)限提高肉的pH，這是因?yàn)槿庵破吩趬A性條件下不易防腐。因此，可以選擇pH的范圍為6.5～7.0。

2.2 加熱方法對(duì)蛋白保水性的影響

2.2.1 加熱溫度的影響

熱變溫度對(duì)蛋白凝膠保水性的影響如圖6所示。

圖6 加熱溫度的影響Fig.6 The effect of heating temperature

加熱到溫度50℃時(shí)的凝膠保水性最低，隨后，在50℃～60℃的溫度范圍內(nèi)，保水性顯著升高（P<0.05）；溫度60℃～70℃的范圍內(nèi)，保水性雖然繼續(xù)升高，但趨于平緩（P>0.1）；70℃～100℃溫度范圍內(nèi)，保水性逐步下降。這是因?yàn)榧訜釡囟戎苯佑绊懠≡w維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠的形成。

2.2.2 加熱時(shí)間的影響

加熱時(shí)間也會(huì)影響蛋白的變性和其他一些因素，見(jiàn)圖7。

圖7 加熱時(shí)間的影響Fig.7 The effect of warming-up time

由圖7實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，不同加熱時(shí)間對(duì)凝膠的保水性不同。其中，0～10 min，10 min～20 min，2個(gè)區(qū)間內(nèi)，加熱時(shí)間對(duì)保水性的影響都是差異顯著的（P<0.05）；20 min～40 min，這段時(shí)間的加熱時(shí)間對(duì)保水性的影響差異并不顯著（P>0.1）。其原因可能是因?yàn)?，合適的加熱保溫時(shí)間可以提供蛋白足夠的變性機(jī)會(huì)，形成更為致密均勻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白凝膠的保水性也較好。但是，當(dāng)?shù)鞍鬃冃酝瓿蓵r(shí)，再提供更多的加熱時(shí)間也沒(méi)有了意義，保水性并沒(méi)有太大的差異。因此，本實(shí)驗(yàn)得出，加熱保溫凝膠20 min，能夠得到良好的凝膠保水性，同時(shí)節(jié)省了時(shí)間。

2.2.3 加熱速率的影響

加熱速率對(duì)肌原纖維蛋白凝膠保水性的影響如圖8、9所示。

圖8 加熱速率的影響Fig.8 The effect of heating rate

圖9 加熱速率的影響Fig.9 The effect of heating rate

線性升溫、非線性升溫、恒溫3種溫度加熱方法，對(duì)保水性的影響是非常差異顯著的（P<0.05）。其中，線性升溫的凝膠保水性最好，達(dá)到87.16%，其次是非線性升溫，保水性為76.74%，效果最不好的是恒溫加熱40.45，保水性很低。原因可能是線性升溫跟非線性升溫和恒溫相比，給了蛋白質(zhì)變性足夠的時(shí)間。當(dāng)線性升溫加熱速率為0.2℃/min時(shí)，保水性最高，但與0.5℃/min相比，差異不顯著（P>0.1）；隨著加熱速率的加快，保水性隨之降低，且差異顯著（P<0.05）。

同樣是因?yàn)榧訜崴俾瘦^低時(shí)，給了肌原纖維蛋白變性充足的時(shí)間，保水性較高；而速率加快，蛋白變性可能不充分，因此保水性降低。

3 結(jié)論

1）溶液環(huán)境對(duì)鴨肉肌原纖維蛋白的溶解度和凝膠的保水性有很大的影響。蛋白濃度越大，蛋白的溶解度越大，凝膠的保水性越好。

2）蛋白的溶解度隨著NaCl的離子濃度的升高而變大；保水性則在NaCl的離子濃度0.6 mol/L～0.8 mol/L的范圍內(nèi)得到較好的結(jié)果，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的成本和人們的身體健康考慮，采用較低的鹽濃度0.6 mol/L。

3）pH偏離蛋白等電點(diǎn)越遠(yuǎn)，保水性越好，為了避免由于pH堿性條件下增大防腐的難題，選擇pH的范圍為6.5～7.0。

4）加熱方法對(duì)鴨肉蛋白凝膠的保水性有著直接的影響。加熱溫度為70℃，加熱時(shí)間為20 min，加熱速率0.2℃/min～0.5℃/min，凝膠保水性最好。

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