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        干腌牛肉加工過程中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化

        2023-05-25 12:27:54伏慧慧潘麗王慶玲
        食品工業(yè) 2023年5期
        關(guān)鍵詞:濁度水性牛肉

        伏慧慧,潘麗,王慶玲

        石河子大學(xué)食品學(xué)院(石河子 832000)

        基于新疆得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢,通過干腌肉制品加工技術(shù),鮮牛脊肉經(jīng)腌制、風(fēng)干、發(fā)酵和成熟工藝制得極具新疆地域特色的干腌牛肉,其有獨(dú)特的口感、豐富的營養(yǎng)特性且便于貯藏[1]。然而干腌牛肉并未形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模,流通量較少,因而鮮有人知。

        干腌肉制品中蛋白質(zhì)的組成、含量、生化特性的變化及穩(wěn)定性均關(guān)系到產(chǎn)品的營養(yǎng)、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)、色澤等多方面的品質(zhì)特性。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化是多種生化修飾的結(jié)果,可引起蛋白質(zhì)溶解性、疏水性的變化,進(jìn)而對產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生不同程度影響[2]。蛋白質(zhì)分子中氫鍵、靜電相互作用、疏水相互作用的變化是因腌制環(huán)境的改變,導(dǎo)致蛋白質(zhì)空間構(gòu)象改變,最終影響產(chǎn)品的功能特性。腌臘加工過程中因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變及水解、氧化使肉制品產(chǎn)生風(fēng)味前體物質(zhì)[3]。

        試驗(yàn)以干腌牛肉加工過程中工藝點(diǎn)為研究對象,主要研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、濁度、溶解度、表面疏水性及蛋白質(zhì)分子相互作用力變化,從而明確蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化對干腌牛肉品質(zhì)的影響,為進(jìn)一步研究干腌牛肉產(chǎn)品品質(zhì)提供理論參考,為新疆牛肉加工制品工業(yè)化提供新方向。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        新鮮褐牛脊肉(購自烏魯木齊市農(nóng)貿(mào)市場)。

        磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、氯化鉀、三氯乙酸、氫氧化鈉、溴酚藍(lán)等(均為分析純,購自天津市富宇精細(xì)化工有限公司)。

        1.2 儀器與設(shè)備

        Neofuge 15R高速冷凍離心機(jī)(力康發(fā)展有限公司);X7酶標(biāo)儀(基因有限公司);IKA-T25高速分散器(上海巴玖實(shí)業(yè)有限公司);JSM-6490LV掃描電子顯微鏡(SEM,日本電子公司)。

        1.3 試驗(yàn)方法

        1.3.1 樣品制備

        工藝流程:鮮牛脊肉→腌制→風(fēng)干→發(fā)酵→成熟→成品。

        工藝條件:將鮮牛脊肉冷藏48 h(4 ℃),按樣品總量6.0%稱取食鹽并均勻揉搓在樣品表面,在8 ℃,Hr65%腌制35 d;牛脊肉洗后于10 ℃,Hr60%風(fēng)干15 d;發(fā)酵80 d(20 ℃,Hr70%,40 d;24 ℃,Hr75%,40 d),于27 ℃、Hr70%成熟50 d即得成品。

        分別采集原料(0 d)、腌制期(35 d)、風(fēng)干期(50 d)、發(fā)酵期(130 d)、成熟期(180 d)5個(gè)階段牛脊肉樣品,置于-80 ℃冷藏備用。

        1.3.2 肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的提取

        提取干腌牛肉中蛋白質(zhì)參考冉麗丹等[4]的方法,并進(jìn)行微調(diào)。肉樣破碎處理,稱取5.00 g樣品放入離心管,勻漿混勻前加入10 mL磷酸鹽緩沖液,并在4 ℃,以5 000 r/min離心15 min后,取清液,重復(fù)操作2次,即得肌漿蛋白溶液(SP)。向剩余沉淀中加入10 mL磷酸鹽緩沖液,勻漿混勻、離心15 min(4 ℃,5 000 r/min),獲得清液,此重復(fù)操作2次,即得肌原纖維蛋白溶液(MP),蛋白濃度通過雙縮脲法測定。

        1.3.3 干腌牛肉加工過程中微觀結(jié)構(gòu)的觀察

        將各工藝的蛋白溶液進(jìn)行真空冷凍干燥,肉樣破碎處理,稱取5.00 g置于離心管中。采用SEM分析形態(tài),在激發(fā)電壓下(10 kV)獲得圖片。

        1.3.4 干腌牛肉加工過程中表面疏水性的測定

        表面疏水性(HFS)的測定參考劉娟[5]的方法。取1 mL樣品蛋白稀釋液,加入200 μL溴酚藍(lán),混勻后于搖床振蕩5 min(200 r/min,25 ℃),離心(5 000 r/min,15 min),取上清液,測定吸光度(595 nm),用A表示。同時(shí)做空白對照(磷酸鹽緩沖液),用A0表示。HFS(μg)按式(1)計(jì)算。

        1.3.5 干腌牛肉加工過程中蛋白質(zhì)分子相互作用力的測定

        將不同加工時(shí)期干腌牛肉樣品用組織搗碎機(jī)破碎,準(zhǔn)確稱取3.00 g,分別向肉樣中加入20 mL如下試劑:S1,0.6 mol/L的KCl溶液;S2,20 mmol/L的Tris溶液,pH 8.0;S3,20 mmol/L Tris包含1% SDS,pH 8.0;S4,20 mmol/L Tris包含8 mol/L尿素、1% SDS,pH 8.0;S5,20 mmol/L Tris包含8 mol/L尿素、1% SDS、2%β-巰基乙醇、pH 8.0;S6,0.5 mol/L NaOH溶液。

        在25 ℃以150 r/min搖床振搖2.5 h,其中振搖S5樣品前,需在100 ℃水浴4 min。所有樣品溶液振搖后離心(5 000 r/min,20 min),取5 mL上清液,加入20%三氯乙酸并使三氯乙酸終濃度為10%,樣品在4 ℃避光靜置18 h,將樣品離心(5 000 r/min,20 min),經(jīng)0.5 mol/L NaOH溶解沉淀,通過雙縮脲法對其蛋白質(zhì)含量進(jìn)行定量,結(jié)果以每一個(gè)樣品中蛋白含量所占S6的百分比表示[6]。

        1.3.6 干腌牛肉加工過程中溶解度的測定

        參考Xiong等[7]的方法對溶解度進(jìn)行測定,稍作修改。將SP和MP蛋白稀釋至1 mg/mL,低溫離心(4℃,5 000 r/min,20 min),通過上清液測定蛋白質(zhì)含量。蛋白質(zhì)的氮溶指數(shù)(NSI)按式(2)計(jì)算。

        1.3.7 干腌牛肉加工過程中濁度的測定

        濁度的測定參考Xiong等[7]的方法,并作適當(dāng)修改。將SP和MP蛋白稀釋至1 mg/mL,試管中各取5 mL蛋白稀釋液,分別于30,40,50,60和70 ℃的溫度加熱30 min,冷卻至室溫,測定吸光度(600 nm),同時(shí)做空白對照(磷酸鹽緩沖液)。根據(jù)吸光度的大小計(jì)算濁度。

        1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

        結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,每個(gè)工藝點(diǎn)重復(fù)測定3次,顯著水平P<0.05,數(shù)據(jù)ANOVA分析使用SPSS Statistics 25.0軟件,圖表繪制通過Origin 2021軟件。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 干腌牛肉微觀結(jié)構(gòu)的變化

        樣品表面形態(tài)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化常用掃描電鏡來觀察。圖1顯示加工過程中干腌牛肉蛋白的微觀結(jié)構(gòu),干腌牛肉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)在各時(shí)期均發(fā)生不同程度的變化。肌漿蛋白原料時(shí)結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)致密、間隙小且分布均勻,隨著加工工序的開展,結(jié)構(gòu)變得越來越疏松,間隙距離明顯增加,逐漸呈現(xiàn)不規(guī)則的形狀,結(jié)構(gòu)破壞更加嚴(yán)重,同時(shí),不斷出現(xiàn)肌漿蛋白溶出物。肌原纖維蛋白原料形狀規(guī)則、結(jié)構(gòu)緊密、間隙小且分布均勻,在加工過程中逐漸呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)疏松,形狀不規(guī)則、間隙變大且分布極不均勻。成品時(shí)結(jié)構(gòu)松散,聚集塊增加,間隙越來越大,且分布更加不均勻,形成眾多大小不一的蛋白聚集物。造成這些現(xiàn)象的原因是蛋白質(zhì)氧化、水解使蛋白質(zhì)分子的天然構(gòu)象發(fā)生變化,使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)由原料緊實(shí)至成熟期空洞松散,因而蛋白質(zhì)主要作用力形成也發(fā)生改變,三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的相互作用力減弱[8]。

        圖1 干腌牛肉加工過程中蛋白微觀結(jié)構(gòu)變化

        2.2 干腌牛肉加工過程中表面疏水性的變化

        蛋白質(zhì)表面疏水基團(tuán)分布及構(gòu)象變化通常用蛋白質(zhì)表面疏水性表示。由圖2可知,加工過程中肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的表面疏水性呈顯著增加趨勢(P<0.05)。從原料到成品時(shí)干腌牛肉的SP和MP分別增長49.13%和52.39%,這可能是因溫度升高、蛋白氧化引起蛋白質(zhì)二級和三級結(jié)構(gòu)改變,使疏水性氨基酸暴露出來[9],同時(shí),受到pH和食鹽量增加影響,蛋白質(zhì)的表面疏水性增強(qiáng)。這與孫為正[6]對廣式臘腸的研究結(jié)果一致。

        圖2 干腌牛肉加工過程中表面疏水性的變化

        2.3 干腌牛肉加工過程中蛋白質(zhì)相互作用力

        蛋白質(zhì)分子相互作用形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響著干腌牛肉產(chǎn)品的功能性質(zhì)。圖3顯示加工過程中蛋白質(zhì)分子相互作用力變化,S1從原料至腌制期增長3.96%,而后續(xù)加工至成熟期時(shí)降低14.55%。S2在加工過程中逐漸減少,降幅為12.31%。S1和S2降低是因蛋白質(zhì)出現(xiàn)變性或降解,使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)作用力改變。S3呈現(xiàn)波動(dòng)變化,從原料至腌制期的降幅為2.68%,至風(fēng)干期增加8.90%,加工后期逐漸下降,到成品時(shí)降低21.81%。S4和S5呈先降后升的變化,從原料至腌制期分別下降11.20%和4.54%,而后逐漸上升,到成熟期增幅分別為39.37%和37.10%,試驗(yàn)結(jié)果與表面疏水性的增加一致,說明加工過程中蛋白質(zhì)氧化程度不斷加劇。在干腌牛肉由原料到成品時(shí)二硫鍵對蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)影響最大(即S5>S4>S3>S2>S1),該結(jié)果與孫為正[6]研究相吻合。干腌牛肉加工過程中蛋白質(zhì)分子相互作用改變了蛋白質(zhì)構(gòu)象,使靜電相互作用減弱,而氫鍵、疏水相互作用力和二硫鍵明顯增強(qiáng),蛋白質(zhì)變性聚集對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)形成和穩(wěn)定性有重要影響。

        圖3 干腌牛肉加工過程中蛋白質(zhì)分子相互作用力變化

        2.4 干腌牛肉加工過程中溶解度的變化

        溶解性與氧化變性程度呈正相關(guān)。由圖4可知,加工過程中干腌牛肉的SP和MP溶解度均呈顯著降低的變化趨勢(P<0.05),從原料至成熟期分別下降20.40%和25.56%,這主要因牛肉在腌制過程中疏水基團(tuán)暴露及氧化使蛋白質(zhì)交聯(lián)產(chǎn)生聚集和沉淀,導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解性下降,這與鄒朝陽[10]研究結(jié)果變化趨勢一致。

        圖4 干腌牛肉加工過程中蛋白質(zhì)溶解性的變化

        2.5 干腌牛肉加工過程中濁度的變化

        蛋白質(zhì)聚集情況可用濁度來反映。如圖5所示,加工過程中肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的濁度出現(xiàn)不同程度增長(P<0.05)。在同一溫度梯度下,加熱0.5 h后,肌漿蛋白濁度吸光度在成品時(shí)分別增長0.149,0.192,0.118,0.088和0.103,肌原纖維蛋白濁度吸光度在成品時(shí)分別增長0.063,0.073,0.077,0.112和0.128,其增長是因加熱使蛋白分子相互作用形成大分子聚集體,使得光散射增加[11],同時(shí),巰基基團(tuán)改變使蛋白質(zhì)出現(xiàn)變性聚集,使?jié)岫仍黾?。干腌牛肉加工過程中濁度值增加越大,表明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變及變性形成更大的聚集體。

        圖5 干腌牛肉加工過程中蛋白質(zhì)濁度的變化

        3 結(jié)論

        試驗(yàn)結(jié)果表明:干腌牛肉在加工過程中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)由緊致變得松散無序;氫鍵、疏水相互作用力和二硫鍵作用下形成蛋白質(zhì)聚集體,且各作用力顯著增強(qiáng)。蛋白質(zhì)表面疏水性分別增加49.13%和52.39%,而溶解性分別減少20.4%和25.56%。蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化對干腌牛肉品質(zhì)和營養(yǎng)特性產(chǎn)生不同程度影響,這為深入干腌牛肉品質(zhì)機(jī)理的研究提供參考依據(jù),有利于該產(chǎn)品工業(yè)化、規(guī)模化的發(fā)展進(jìn)程。

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