（東北農(nóng)業(yè)大學食品學院，黑龍江哈爾濱150030）

肌原纖維蛋白（myofibrillar protein，MP）是組成肌肉中肌原纖維的一種重要的蛋白質(zhì)，約占肌肉中總蛋白質(zhì)的50%～55%，其在影響加工肉制品質(zhì)量方面起著關鍵作用[1]。由于肌原纖維蛋白經(jīng)熱誘導過程能夠形成三維凝膠網(wǎng)絡結構，因此其對肉制品的功能特性具有決定性的作用[2]。此外，持水性（water holding capacity，WHC）也是肌原纖維蛋白凝膠重要的功能特性，它可以直接影響凝膠網(wǎng)絡中所包含的水量，最終影響產(chǎn)品的品質(zhì)[3]。然而，肌原纖維蛋白獨特的功能特性（乳化特性和凝膠特性等）受到各種因素的影響，如原料肉質(zhì)量、pH值、離子強度等[4]。因此，從更實際的角度來看，添加不同的天然聚合物（如非肉類蛋白、食品膠、可溶性膳食纖維等）似乎是一種更容易有效促進肌原纖維蛋白功能特性的方法，最終獲得品質(zhì)更好的肉制品。在所有這些天然聚合物中，一些食品膠（比較常見的是卡拉膠和黃原膠等）能夠顯著提高肌原纖維蛋白功能特性，而且添加量較低（一般在0.5%～1.0%左右），在相關肉制品的生產(chǎn)中被廣泛應用。

卡拉膠（carrageenan，CAR），又稱角叉菜膠，它是從海藻類植物提取出來的一種硫酸酯線性多糖，根據(jù)硫酸酯結合狀態(tài)的不同，卡拉膠有κ型、I型、λ型等多種類型。肉蛋白凝膠形成過程中，κ-卡拉膠對肌原纖維蛋白凝膠的保水性和凝膠強度起到增強作用，熟肉制品例如香腸、午餐肉中已經(jīng)進行了廣泛的應用[5]。黃原膠（xanthan gum，XG）是一種胞外酸性多糖，具有低濃度高粘度的特性（1%水溶液的粘度相當于明膠的100倍），其具有良好的增稠作用，可降低油相和水相的不相溶性，提高食品體系的乳化性和穩(wěn)定性[6]。黃原膠溶液優(yōu)良的懸浮性、假塑性和使用安全性，在肉制品中可顯著提高產(chǎn)品的持水性、嫩度等食用品質(zhì)。與此同時，在肉制品中使用一些具有特殊功能特性的食品膠也成為現(xiàn)今研究的熱點?？傻萌荒z（curdlan，CUD）是由葡萄糖通過β-D-（1→3）糖苷鍵形成的線性大分子，具有良好的凝膠性、持水性、增稠性、對疏水性物質(zhì)有著良好的包容性等，并且其懸濁液加熱后具有既能形成硬而有彈性的熱不可逆性凝膠又能形成熱可逆性凝膠的特性。在我們前期的研究中發(fā)現(xiàn)，將可得然膠添加到肉制品中，能夠有效的降低產(chǎn)品的蒸煮損失、提高乳化穩(wěn)定性，并且顯著改善產(chǎn)品感官品質(zhì)[7]。實際肉類制品加工中，將不同種類的食品膠復配會產(chǎn)生協(xié)同增效的功能，可以使肉制品的質(zhì)地、風味以及口感等品質(zhì)得到改善，而且還具有使用方便、工藝簡單、成本較低等優(yōu)勢。因此，本研究將CUD分別與CAR 和 XG 以不同比例（1 ∶9、3 ∶7、5 ∶5、7 ∶3、9 ∶1，質(zhì)量比）復配，按照0.3%添加量添加到肌原纖維蛋白中，研究復合食品膠對肌原纖維蛋白乳化性、凝膠特性以及微觀結構的影響，從而能夠為復配食用膠在肉制品中的合理應用提供一定的理論依據(jù)和應用指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬背部最長?。捍鬂櫚l(fā)超市北大荒食品；可得然膠（食品級，純度99%）：日本東京Dongye國際的株式會社；卡拉膠、黃原膠：煙臺精協(xié)海洋科技發(fā)展有限公司；試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

AL-104型精密電子天平：上海梅特勒-托利多儀器設備有限公司；DK-8B電熱恒溫水浴鍋：上海驚宏實驗設備有限公司；GL-21M冷凍離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；FE28梅特勒-托利多臺式pH計/酸度計：深圳市德優(yōu)平科技有限公司；T18高速勻漿機：德國IKA公司；美譜達UV-1800紫外可見分光光度計：浙江賽德儀器設備有限公司；TA-XT plus型質(zhì)構分析儀：英國Stable Micro System公司；ZE-6000色差計：日本色電工業(yè)株式會社；S-3400N掃描電子顯微鏡：日本日立公司。

1.3 方法

1.3.1 MP的提取

根據(jù)Xiong等[8]的方法進行肌原纖維蛋白的提取。將瘦肉切碎，加入4倍體積的預先配制成的蛋白提取液進行均質(zhì)，均質(zhì)時間為60 s。在4℃條件下，用冷凍離心機離心在3 500 r/min下離心15 min，倒掉上清，重復3次。然后加入4倍體積的0.1 mol/L NaCl溶液勻漿，在上述離心條件下重復3次。最后一次將均質(zhì)溶液用4層紗布進行過濾，得到的溶液用0.1 mol/L HCl調(diào)節(jié)pH為6.0，繼續(xù)離心，收集沉淀。提取的肌原纖維蛋白置于4℃的冰箱備用。進行測定需先將樣品放置室溫30 min，再進行指標測定。

1.3.2 復合蛋白體系及凝膠制備

本試驗共分為3組，不添加食用膠的肌原纖維蛋白對照組，黃原膠和卡拉膠分別與可得然膠復配形成CUD+XG 和CUD+CAR 組，選取比例均為1∶9，3∶7，5∶5，7∶3，9∶1（質(zhì)量比），將食用膠以 0.3%的添加量添加到40 mg/mL的肌原纖維蛋白中。復合體系在一定轉(zhuǎn)速下攪拌30 min，測量其乳化活性和乳化穩(wěn)定性。將復合蛋白體系于80℃水浴加熱30 min制備凝膠，冷卻至室溫后4℃下過夜貯藏。

1.3.3 復合蛋白乳化活性及乳化穩(wěn)定性的測定

根據(jù)Pearce等[9]的方法。乳化活性（emulsifying activity index，EAI）和乳化穩(wěn)定性（emulsifying stability index，ESI）的計算公式如下：

式中：A500為500 nm波長處的吸光度；φ為油相體積分數(shù)（φ =0.2%）；A0、A10為乳狀液在 0、10 min的吸光度。c為初始蛋白質(zhì)溶液中蛋白濃度，g/mL；dilution為稀釋倍數(shù)。

1.3.4 復合蛋白凝膠持水性（water holding capacity，WHC）測定

將凝膠放置在50 mL的離心管中，在4℃條件下3 500 r/min離心30 min。除去凝膠析出的水分，稱量離心前后凝膠的重量。按照下列公式進行WHC的測定。

WHC/%=離心后凝膠凈重/離心前凝膠凈重×100

1.3.5 復合蛋白凝膠質(zhì)構的測定

將待測樣品平放于質(zhì)構儀上進行測量。測定參數(shù)設定：探頭型號選擇P/50，壓縮比50%，觸發(fā)力為5 g，測試前速率為5 mm/s，測試速率為2 mm/s，測試后速率為5 mm/s。試驗重復測量6次。

1.3.6 復合蛋白凝膠白度值（whiteness，W）的測定

使用色差計測定凝膠的L*值，a*值，b*值。選擇O/D測試頭。根據(jù)Park[10]的方法進行白度值計算：

1.3.7 復合蛋白凝膠微觀結構的觀察

參考Pan等[11]的方法觀察凝膠的微觀結構。將樣品經(jīng)過浸泡過夜，洗滌，乙醇脫水，脫脂后，將樣品分別置換1次。然后用冷凍干燥儀對樣品進行干燥，再將樣品粘貼在掃描電鏡樣品臺上，用E-1010（Giko）型離子濺射鍍膜儀對樣品進行離子濺射噴金，最后進行掃描電鏡觀察。

1.3.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

每個試驗重復3次，數(shù)據(jù)采用Statistix 8.1軟件進行分析，采用SigmPlot 12.0軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白乳化性能的影響

可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白乳化性能的影響見圖1。

圖1 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effects of curdlan-carrageenan complex and curdlanxanthan complex on the emulsifying activity and emulsification stability of myofibrillar protein

乳化活性和乳化穩(wěn)定性可以作為肌原纖維蛋白功能特性變化的一個重要指標。從圖1中可看出，添加CUD+XG和CUD+CAR的復合蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性均顯著高于純MP對照組，且相同的CUD添加比例下，添加XG復合蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性在數(shù)值上均高于添加CAR復合蛋白組。隨著CUD添加比例的增加，CUD+XG復合蛋白的乳化活性呈先增加后降低，而CUD+CAR復合蛋白的乳化活性持續(xù)增加（P<0.05）；乳化穩(wěn)定性結果顯示，CUD+XG和CUD+CAR復合蛋白均呈現(xiàn)增加的趨勢，兩實驗組復合體系的乳化活性數(shù)值最大值分別為33.87 m2/g和28.85 m2/g，乳化穩(wěn)定性數(shù)值分別為53.82%和45.03%。當CUD+XG和CUD+CAR比例為9∶1（質(zhì)量比）時，與MP組相比，復合蛋白的乳化活性分別提高了102.01%和72.05%，乳化穩(wěn)定性分別提高了162.28%和119.44%。

可得然膠作為一種優(yōu)良的乳化劑，對疏水性物質(zhì)有著良好的包容性，能很好的促進油脂吸收或蛋白與油脂結合，形成穩(wěn)定性較好的乳狀液，并且，3%可得然膠和各種濃度的植物油混合均質(zhì)后，最大含油量可達到24%[12]。有研究表明，卡拉膠作為一種陰離子多糖可以與肌原纖維蛋白發(fā)生相互作用，提高蛋白的持水、持油能力，從而形成穩(wěn)定的復合蛋白體系。由于多糖和蛋白質(zhì)均具有穩(wěn)定的乳化特性，乳化過程中蛋白分子吸附在油水界面上，從而可形成具有一定粘彈性的保護膜，因此，推斷多糖和蛋白質(zhì)混合物也會具有良好的乳化特性[13]。添加黃原膠增加水溶液的稠化作用，可降低油相和水相的不相溶性，能使油脂乳化性增加[14]，此外，在中性條件下，黃原膠和蛋白質(zhì)主要帶負電，黃原膠可以與蛋白質(zhì)的部分帶正電區(qū)域發(fā)生靜電吸引作用[15]，因此添加CUD+XG復合體系的乳化活性和穩(wěn)定性均較高。在本實驗中，在MP中添加CUD+XG和CUD+CAR復配物，均可使復合體系的乳化性能顯著提高，其中可得然膠比例的增加能顯著提高乳液的乳化活性及穩(wěn)定性，黃原膠的乳化效果要優(yōu)于卡拉膠。

2.2 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠持水性的影響

可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠持水性的影響見圖2。

圖2 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠持水性的影響Fig.2 Effect of curdlan-carrageenan complex and curdlanxanthan complex on water holding property of myofibrillar gel

從圖2可以看出，添加不同比例的CUD+XG和CUD+CAR復合蛋白凝膠持水性高于MP組，且隨著添加量增加，凝膠的持水性顯著增加（P<0.05），當添加量為最大時，CUD+XG和CUD+CAR的凝膠保水性較MP組分別提高了18.79%和26.93%，但二者間差異不顯著（P>0.05）。之前研究表明，肉和非肉蛋白的相互作用影響產(chǎn)品凝膠的特性，對產(chǎn)品的結構起到一定修飾的作用[16]?？傻萌荒z具有很好的吸水性和保水性，最高可吸收并保持自身質(zhì)量100倍的水分，當其添加到MP中，對蛋白凝膠中游離的水分起到很好的束縛作用，對凝膠持水性的提高具有顯著促進作用?？ɡz含有豐富的強陰離子性硫酸酯基團，可以與凝膠內(nèi)部和外部游離的水分子通過氫鍵結合，可吸收自身質(zhì)量40倍～50倍的水分[17]。因此，在肌原纖維蛋白形成凝膠的過程中，卡拉膠可將肌原纖維蛋白凝膠凝膠體系中游離水轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰琢鲃铀鴾粼谀z網(wǎng)絡結構中，使得復合凝膠的持水性能顯著增強。黃原膠是一種與水結合能力很強的親水性膠體，黃原膠自身不能形成獨立的凝膠結構，但在高溫高剪切力的條件下，其水分散液呈現(xiàn)出弱凝膠性質(zhì)，主要通過非共價鍵連結、分子鏈纏結構形成的弱凝膠網(wǎng)絡[18]，可通過溶脹作用將水分子束縛進凝膠結構中，以提高復合凝膠的持水性。研究結果表明，添加CUD+CAR的復合凝膠較CUD+XG具有更好的保水效果，在7∶3（質(zhì)量比）時凝膠保水性最好。

2.3 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠質(zhì)構特性的影響

可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠硬度和彈性的影響見圖3。

圖3 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠硬度和彈性的影響Fig.3 Effects of curdlan-carrageenan complex and curdlanxanthan complex on the hardness and springness of myofibrillar gel

由圖3可知，添加不同比例的CUD+XG和CUD+CAR的復合凝膠的硬度均顯著高于MP組（P<0.05），且隨著CUD添加量的增加，兩種復合凝膠的硬度均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢（P<0.05），其中添加CUD+CAR的凝膠硬度增加更為顯著。CUD+XG和CUD+CAR的復合凝膠的硬度分別在7∶3和5∶5（質(zhì)量比）時達到最大，比MP分別提高了83.34%和88.28%。同時，從圖3中可知，添加CUD+XG和CUD+CAR的凝膠彈性均顯著高于MP（P<0.05），且二者分別的添加比例為5∶5和7∶3（質(zhì)量比）時達到最大，比MP分別提高了6.42%和4.57%。

在加熱過程中，肌原纖維蛋白天然結構打開形成具有三維網(wǎng)絡狀結構的凝膠基質(zhì)，可將水分子及其他組分束縛進蛋白三維結構中。添加CUD的復合蛋白的加熱過程中，可得然膠吸水性良好，可將大量水分截留進蛋白凝膠基質(zhì)中，從而增加了凝膠的硬度和彈性。同時，加熱過程中，CUD發(fā)生吸水溶脹，其單螺旋分子結構間的氫鍵逐漸展開，從而使得蛋白質(zhì)分子內(nèi)及與水分子間的相互作用增強[3]。之前的研究表明卡拉膠作為一種強陰離子多糖，能與肌原纖維蛋白分子發(fā)生相互作用，將蛋白有效地結合在卡拉膠形成的膠體體系內(nèi)，提高蛋白凝膠的質(zhì)構特性[19]，卡拉膠在蛋白凝膠形成過程，能吸收大量水分，將游離水分子束縛進蛋白凝膠網(wǎng)格中，增強凝膠硬度。此外，之前研究表明，在牛肉中添加卡拉膠后制成凝膠，研究其質(zhì)構特性及保水性，發(fā)現(xiàn)添加卡拉膠明顯影響其保水性和熱穩(wěn)定性，顯著提高牛肉凝膠的硬度，但對彈性影響不大[20]。同時，Verbeken等[21]也指出卡拉膠具有提高肉蛋白凝膠的持水性、硬度等特性，這也與我們的研究結果一致。而黃原膠經(jīng)加熱處理，其螺旋鏈會伸展為無序的卷曲鏈結構，分子趨向于形成均質(zhì)化的網(wǎng)絡結構，具有很多聯(lián)結點，通過非共價鍵連結、分子鏈纏繞可與蛋白質(zhì)分子相互作用，以提高復合凝膠體系的凝膠彈性和硬度。有研究表明，肉糜中添加黃原膠，可能會導致凝膠強度降低，凝膠網(wǎng)絡結構變差[22]，這也與本研究中高比例黃原膠添加的結果一致。

2.4 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響

可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響見圖4。

圖4 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響Fig.4 Effects of curdlan-carrageenan complex and curdlanxanthan complex and carrageenan on the whiteness of myofibrillar gel

由圖4可知，添加CUD+CAR復合蛋白凝膠的白度值和MP凝膠無顯著差異（P>0.05），而添加CUD+XG組在黃原膠添加比例較高時，其白度值顯著低于MP凝膠（P<0.05），但隨著添加黃原膠比例的降低，復合凝膠的白度值呈增加的趨勢，添加CUD+XG的復合凝膠在添加比例為1∶9（質(zhì)量比）時白度值最低，較MP組降低3.83%，在可得然膠添加比例相同時，黃原膠相較卡拉膠而言，對蛋白凝膠色澤的影響更為顯著?？傻萌荒z自身顏色對凝膠的影響較小，將其溶于水形成澄清透明的溶液，因此對凝膠白度的影響不顯著。添加CUD+CAR復合蛋白凝膠的白度無明顯影響，而黃原膠比例較大時對MP凝膠影響較大，可能由于黃原膠自身呈淡黃色，在整個體系加熱過程中，充分溶脹會降低凝膠的白度值，但隨著可得然膠比例的增加可一定程度上減輕黃原膠對凝膠白度的影響，因此，在肉制品生產(chǎn)加工中可采用適當比例添加到肉制品中。

2.5 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠微觀結構觀察

添加不同比例的CUD+XG和CUD+CAR復合蛋白凝膠的微觀結構如圖5所示。

圖5 可得然膠與卡拉膠和黃原膠復配對肌原纖維蛋白凝膠凝膠微觀結構的影響Fig.5 Effect of curdlan-carrageenan complex and curdlan-xanthan complex on the microstructure of myofibrillar protein gels

由圖5可知，MP凝膠網(wǎng)絡結構松散，不規(guī)則孔洞較大，有明顯的斷層現(xiàn)象，蛋白間的交聯(lián)較稀疏；而添加CUD+XG的復合凝膠結構松散無序程度降低，網(wǎng)絡結構較為規(guī)則，孔洞也較小，可能是可得然膠和黃原膠具有較好的結合水分的能力，可以將更多的游離水分束縛進凝膠結構內(nèi)[3-4]，從而使蛋白網(wǎng)絡孔洞減少，形成較致密的網(wǎng)絡結構；而添加CUD+CAR凝膠結構比較規(guī)則，無較多較大的孔洞，網(wǎng)絡結構較致密均勻，網(wǎng)格細小，蛋白質(zhì)間形成明顯交聯(lián)。由于可得然膠和卡拉膠復配具有較強的油－水結合能力，形成較穩(wěn)定的蛋白質(zhì)－多糖的復合體系，這對于致密穩(wěn)定的蛋白凝膠形成有很大的促進作用，并且隨著可得然膠添加比例的增加，其凝膠結構更為致密均勻，這也與前面持水性、質(zhì)構特性的結果相一致。在CUD+XG和CUD+CAR復配比例均為7∶3（質(zhì)量比），蛋白凝膠的結構最好。

3 結論

本文主要研究了可得然膠與卡拉膠和黃原膠按照不同比例復配后對肌原纖維蛋白的乳化特性和凝膠特性的影響。與對照樣品相比，兩種復合食品膠均能夠顯著提高肌原纖維蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性。同時，在熱誘導凝膠過程中，兩種復合食品膠與肌原纖維蛋白凝膠基體的相互作用可以提高凝膠強度和持水性，而且以可得然膠-卡拉膠復合膠效果為最佳，微觀結構分析也證實了本研究的結論。因此，本研究認為兩種復合食品膠主要對肌原纖維蛋白的乳化特性和凝膠特性產(chǎn)生不同的影響，為其在肉制品的進一步應用提供了理論基礎。