李 可，張俊霞，王欣瑤，王 昱，杜曼婷，吳 楠，趙穎穎，白艷紅

（鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南省冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量安全控制重點實驗室，食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450001）

水包油（oil in water，O/W）乳狀液由油相分散在水相中形成，普遍存在于各類食品如牛乳、奶油和乳化型肉制品等中[1]。然而，O/W乳狀液由于兩相不混溶，熱力學(xué)不穩(wěn)定，需要乳化劑來促進其形成并保持良好的穩(wěn)定性。肌原纖維蛋白（myofibrillar protein，MP）作為潛在的乳化劑，約占肉類總蛋白的50%～60%，具有良好的乳化能力，可促進乳狀液的形成，賦予乳化凝膠肉制品獨特的質(zhì)構(gòu)特性和良好的乳化穩(wěn)定性[2-3]。此外，MP易消化，含有所有的必需氨基酸，是食品配方中良好的功能性成分，可用于制備穩(wěn)定的乳狀液，以作為營養(yǎng)物質(zhì)遞送系統(tǒng)。為了生產(chǎn)加工高質(zhì)量肉制品和開發(fā)新型營養(yǎng)產(chǎn)品，有必要研究MP的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的修飾與其功能特性改善的關(guān)系[4]。

雞肉因其價格低廉、蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低而深受消費者的喜愛。隨著對雞肉需求量增加，生產(chǎn)方常采用選育基因品種和過度飼養(yǎng)以追求肌肉快速生長，導(dǎo)致一系列雞肉品質(zhì)下降問題的發(fā)生。類蒼白、柔軟、汁液易流失（pale,soft and exudative，PSE）雞胸肉發(fā)生率高，加工特性差，表現(xiàn)為保水能力、乳化性能和感官品質(zhì)劣變、質(zhì)地軟等特征，造成禽肉屠宰加工業(yè)巨大的經(jīng)濟損失[2]。其中，與正常雞肉蛋白相比，類PSE雞肉蛋白的乳化能力明顯降低，因此應(yīng)用新技術(shù)提高類PSE雞肉蛋白的乳化特性十分必要[5]。

近幾年，學(xué)者們主要關(guān)注如何加工利用/改善類PSE雞肉蛋白質(zhì)的功能特性（溶解性、凝膠性、乳化性），以提取類PSE雞肉MP為對象，應(yīng)用糖基化處理[6]、pH偏移處理（酸堿處理）[2,7]、脈沖電場處理[8-9]等通過修飾蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)來改善類PSE雞肉蛋白質(zhì)的功能特性。本課題組前期以酸堿處理得到的類PSE分離蛋白為對象進行研究，發(fā)現(xiàn)超聲波處理能夠改變類PSE分離蛋白的結(jié)構(gòu)并提高其乳化特性[10]。超聲波是一種快速、高效并且可靠的物理加工技術(shù)。最近幾年研究人員將注意力集中于超聲波處理對畜禽肌肉蛋白乳化特性的影響上。Chen Jiahui等[3]通過不同頻率超聲（20、23 kHz，5 min）處理雞肉MP，發(fā)現(xiàn)20、23 kHz的超聲處理增強了MP的乳化活性、乳化穩(wěn)定性以及乳液的貯藏穩(wěn)定性。Amiri等[11]研究發(fā)現(xiàn)不同超聲波功率（100 W和300 W）和時間（10、20 min和30 min）能夠顯著改善蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性。然而，Zou Ye等[12]研究超聲波處理（20 kHz、100～200 W、20 min）對雞肉肌動球蛋白各種加工特性的影響，發(fā)現(xiàn)超聲波處理提高了雞肉肌動球蛋白的乳化活性，卻降低了其乳化穩(wěn)定性。這表明超聲波處理具有改善肌肉蛋白質(zhì)的乳化特性的潛力[13]，而不同研究的超聲波處理條件和蛋白種類不同很可能對其乳化穩(wěn)定性造成不同的影響。目前，超聲波在異質(zhì)肉蛋白的乳化穩(wěn)定性方面的應(yīng)用鮮有全面的研究報道，此外超聲波處理類PSE雞肉MP的油-水界面性質(zhì)、乳液微觀結(jié)構(gòu)等研究也鮮見報道。因此，本研究探討了不同超聲波功率對類PSE雞肉MP的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)以及乳化穩(wěn)定性的影響，分析乳狀液的粒徑分布、電位、微觀結(jié)構(gòu)和油-水界面性質(zhì)等，為類PSE雞肉MP的超聲加工應(yīng)用、提高其在肉品加工業(yè)中的商業(yè)價值提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

去骨的雞胸肉采集于河南鄭州某加工廠去骨線。樣品的選取參考李可等[10]的方法，選取類PSE雞胸肉（L*＞53，pH24h＜5.7），去除脂肪和結(jié)締組織，然后切成小塊（約2 cm×2 cm×2 cm）并混勻，3 000 r/min絞碎20 s，重復(fù)4 次，再次混勻后用包裝袋分裝、冷凍（－20 ℃）。

金龍魚大豆油 益海嘉里金龍魚糧油食品有限公司；乙二醇-雙-(2-氨基乙醚)四乙酸（glycol-bis-(2-aminoethylether)-N,N,N’,N’-tetraacetic acid，EGTA）北京索萊寶科技有限公司；十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、二硫蘇糖醇（DL-dithiothreitol，DTT）、牛血清白蛋白（純度98%）上海源葉生物科技有限公司。以上試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

PH-STAR CPU胴體肌肉pH值測定儀 北京布拉德科技發(fā)展有限公司；CiX62便攜式色度儀 美國愛色麗公司；GM200型攪碎機 德國Restch公司；T25高速均漿機 德國IKA公司；SCIENTZ-IID超聲波細胞粉碎機寧波新芝生物科技股份有限公司；PHS-3 CpH 計上海雷磁儀器廠；CR-GIII高速冷凍離心機、F-7000熒光光度計、Regulus 8100冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡 日本日立公司；TU-1810紫外分光光度計 北京通用儀器有限公司；Zetasizer Nano ZS 90激光粒度儀 英國Malvern公司；LS 230激光粒度儀 美國貝克曼庫爾特公司；凝膠成像儀 美國伯樂公司；Chirascan圓二色光譜儀英國應(yīng)用光學(xué)物理公司；K100自動界面張力儀 德國Krüss公司。

1.3 方法

1.3.1 類PSE雞胸肉MP的提取

參考Li Ke等[13]的方法，并作適當(dāng)修改。將提前在4 ℃下解凍的類PSE雞胸肉先與pH 7.0的磷酸鹽提取液（10 mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4、0.1 mol/L NaCl、20 mmol/L MgCl2、10 mmol/L EGTA）按質(zhì)量體積比1∶3混合，10 000 r/min下均質(zhì)1 min，用3 層醫(yī)用紗布過濾后4 000×g離心15 min，重復(fù)3 次，得到粗MP沉淀。將粗MP沉淀與0.1 mol/L NaCl洗滌液按質(zhì)量體積比1∶4混合，10 000 r/min下均質(zhì)1 min，用3 層醫(yī)用紗布過濾后4 000×g離心15 min，重復(fù)操作3 次，得到純化MP。整個提取過程在4 ℃下進行。MP的質(zhì)量濃度采用雙縮脲方法測定，以牛血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白。用含0.6 mol/L NaCl緩沖液（含20 mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4，pH 7.0，下同）定容MP質(zhì)量濃度至20 mg/mL，4 ℃存放。

1.3.2 超聲波處理MP

圖1是超聲波處理示意圖。取60 mL上述MP溶液（20 mg/mL）于100 mL的燒杯中進行超聲波（20 kHz，0、150、300、450、600 W，6 min）處理。超聲波探頭（6 mm）放入液面下，整個處理過程中樣品溫度低于18 ℃，處理后樣品在4 ℃下保存。

圖1 超聲波處理MP溶液的示意圖Fig. 1 Schematic diagram of ultrasound treatment of MP solution

1.3.3 MP凝膠電泳

參考Dong Ming等[9]的方法對MP進行SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（polyacrylamide gel electrophoresis，PAGE），取1.3.1節(jié)所制備MP溶液，按體積比1∶1混合類PSE雞肉MP溶液（2 mg/mL）與還原緩沖液（含DTT）或非還原緩沖液（不含DTT）。使用5%濃縮凝膠和10%分離凝膠，上樣量為10 μL。利用凝膠成像儀成像，通過ImageJ軟件對還原下肌球蛋白和肌動蛋白條帶進行分析。

1.3.4 MP二級結(jié)構(gòu)的測定

根據(jù)Dong Ming等[9]的方法，應(yīng)用圓二色光譜檢測類PSE雞肉MP的二級結(jié)構(gòu)。用NaCl緩沖液將超聲波處理過的類PSE雞肉MP溶液稀釋至0.1 mg/mL。帶寬設(shè)定為1 nm，在190～260 nm的波長范圍內(nèi)測MP的平均殘留橢圓度。

1.3.5 MP表面疏水性的測定

參考LiKe 等[13]方法，使用8-苯胺-1-萘磺酸（8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid，ANS）探針測定類PSE雞肉MP的表面疏水性（H0）。用NaCl緩沖液將MP溶液稀釋至0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL，將8 mmol/L ANS緩沖溶液（pH 7.0）與MP稀釋液按體積比1∶80混合，室溫避光渦旋20 min。在激發(fā)波長340 nm和發(fā)射波長470 nm條件下通過熒光光度計測定熒光強度（fluorescence intensity，F(xiàn)I）。H0表示為FI-蛋白質(zhì)量濃度圖的初始斜率。

1.3.6 MP內(nèi)源性熒光強度的測定

參考Li Ke等[13]方法并稍作修改，測定類PSE雞肉MP的內(nèi)源性熒光光譜。用NaCl緩沖液將不同超聲波功率處理的類PSE雞肉MP溶液稀釋至0.1 mg/mL。設(shè)置激發(fā)波長為280 nm、發(fā)射光譜范圍為300～460 nm、激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度為2.5 nm、掃描速率為12 000 nm/min條件下使用熒光分光光度計在25 ℃下對MP溶液進行分析。

1.3.7 MP粒徑和Zeta-電位的測定

用NaCl緩沖液將不同超聲波功率處理的類PSE雞肉MP溶液稀釋至1 mg/mL。使用LS 230激光粒度儀在25 ℃下測量其粒徑分布和Zeta-電位。

1.3.8 MP溶解度的測定

用NaCl緩沖液將不同超聲波功率處理的類PSE雞肉MP溶液稀釋至5 mg/mL，4 ℃、10 000×g離心15 min，雙縮脲法測定離心后上清液的蛋白質(zhì)量濃度，用上清液蛋白質(zhì)量濃度與離心前蛋白質(zhì)量濃度之比來表征蛋白溶解度/%。

1.3.9 MP乳液制備

將超聲波處理的20 mg/mL類PSE雞肉MP溶液與大豆油4∶1（V/V）在一個直徑40 mm的長玻璃筒內(nèi)混合，利用碎冰對玻璃筒進行降溫，10 000 r/min均質(zhì)2 min，得到MP乳狀液。

1.3.10 MP乳化特性的測定

參考Li Ke等[13]的方法，新鮮乳液與0.1% SDS溶液按體積比1∶100混合，渦旋均勻后在500 nm波長處測定吸光度（A0）。乳液靜置10 min，相同方法在500 nm波長處測定吸光度（A10）。根據(jù)公式（1）、（2）分別計算MP的乳化活性指數(shù)（emulsifying activity index，EAI）及乳化穩(wěn)定性指數(shù)（emulsifying stability index，ESI）。

式中：N是稀釋倍數(shù)（100）；ω是油相體積分數(shù)（20%）；ρ是蛋白質(zhì)量濃度/（g/mL）。

1.3.11 MP乳液粒徑和Zeta-電位的測定

根據(jù)Wang Yuntao等[14]的方法，平均粒徑使用LS 230激光粒度儀測定，Zeta-電位利用Zetasizer Nano ZS 90激光粒度儀在25 ℃下測定。

1.3.12 MP乳液Turbiscan穩(wěn)定性指數(shù)的測定

根據(jù)Li Ke 等[13]的方法稍作修改，使用多重光散射儀對新鮮乳液的穩(wěn)定性進行Turbiscan穩(wěn)定性指數(shù)（Turbiscan stability index，TSI）分析，將乳液（20 mL）裝入專用樣品瓶中進行測試掃描，掃描參數(shù)設(shè)置為60 s/次，掃描總時間為3 600 s。

1.3.13 MP乳液界面張力的測定

類PSE雞肉MP的油-水界面張力使用自動界面張力儀進行測定，測試時間為3 600 s。

1.3.14 MP乳液的微觀結(jié)構(gòu)觀察

參考Yu Xiao等[15]方法。將乳液樣品固定在－210 ℃過冷液氮溶液中，升華10 min（溫度：－90 ℃），切割冷凍液滴，露出液滴內(nèi)部，鍍鉑60 s。使用高分辨率冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察乳液的微觀結(jié)構(gòu)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

本實驗重復(fù)3 次，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。利用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，采用Duncan’s方法作多重比較，P＜0.05表示不同處理組之間差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP的凝膠電泳結(jié)果分析

圖2顯示是不同超聲波功率處理的類PSE雞肉MP在不同條件下的SDS-PAGE圖譜以及還原條件下肌球蛋白和肌動球蛋條帶的光密度值。由圖2A還原和非還原條件下的電泳圖譜可以觀察到，所有泳道分子質(zhì)量分布相似，均含有肌球蛋白（約250 kDa）、肌動蛋白（約43 kDa）、原肌球蛋白（約35 kDa）等。在還原和非還原條件下，與對照組相比，隨著超聲波功率的增加，類PSE雞肉的MP條帶沒有明顯的改變。結(jié)果表明，類PSE雞肉MP在超聲處理過程中其基本組成成分沒有發(fā)生改變。由圖2B可知，450～600 W下肌球蛋白和肌動球蛋白的光密度值顯著大于對照組（P＜0.05），這可能是由于超聲波功率的增大誘導(dǎo)類PSE雞肉MP的溶解性發(fā)生了改變，從而使光密度值增大。Dong Ming等[9]研究也發(fā)現(xiàn)不同脈沖電場強度（0～28 kV/cm）處理類PSE雞肉MP后的條帶光密度值有所不同。Zhu Zhenbao等[16]研究發(fā)現(xiàn)超聲處理核桃分離蛋白的電泳條帶強度大于對照組，歸因于超聲處理核桃蛋白更高的水溶性。

圖2 類PSE雞肉MP的SDS-PAGE圖譜（A）和還原條件下肌球蛋白、肌動蛋白條帶的光密度值（B）Fig.2 SDS-PAGE profiles of PSE-like chicken MP (A) and optical density of myosin and actin bands under reducing condition (B)

2.2 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP的二級結(jié)構(gòu)

圓二色光譜可用于檢測蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的變化[17]。由圖3可知，不同超聲波功率處理的類PSE雞肉MP圓二色光譜圖在210 nm和223 nm左右處都有兩個負吸收峰，這與肌球蛋白尾部的α-螺旋結(jié)構(gòu)有關(guān)。隨著超聲波功率的增加（0～450 W），峰強度逐漸增大，600 W時峰強度減小。由表1可知，隨超聲波功率增加，類PSE雞肉MP的α-螺旋相對含量先增加后降低，而β-折疊和無規(guī)卷曲相對含量先降低后增加。其中α-螺旋相對含量的上升，說明MP分子肽鏈?zhǔn)湛s、疏水性增強[18]。β-折疊的相對含量與蛋白質(zhì)的疏水性有著密切關(guān)系，其相對含量的降低說明蛋白內(nèi)部的疏水位點暴露，從而增強了疏水性。Zhao Ruixue等[19]研究發(fā)現(xiàn)在高強度超聲波（200、400 W和600 W）和處理時間（10、20 min和30 min）下不溶性馬鈴薯分離蛋白（insoluble potato protein isolates，ISPP）的α-螺旋含量相對增加，增強了其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而改善了ISPP的功能特性。

表1 超聲波處理類PSE雞肉MP的二級結(jié)構(gòu)相對含量變化Table 1 Changes in the relative secondary structure contents of ultrasound treated PSE-like chicken MP

圖3 不同超聲波功率處理對類PSE雞肉MP二級結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of ultrasound treatment on the secondary structure of PSE-like chicken MP

2.3 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP的表面疏水性

表面疏水性（H0）主要反映蛋白質(zhì)三級和四級結(jié)構(gòu)的變化。由圖4可知，不同超聲波功率處理類PSE雞肉MP的H0顯著高于對照組（1 284.73±7.48），隨著超聲波功率增加（150～450 W），MP表面疏水性從1 561.60±38.22增加到2 314±57.99。表面疏水性的增加一方面歸因于空化和剪切促進了MP大分子聚集體的分解，從而暴露了部分埋藏的內(nèi)部疏水基團[20]；另一方面歸因于氣泡崩塌過程中釋放的能量為疏水相互作用提供了能量。但隨著超聲波功率增加到600 W，其表面疏水性降低，這可能是由于蛋白質(zhì)在疏水相互作用的驅(qū)使下相互靠近，導(dǎo)致暴露的疏水基團重新被包埋在蛋白內(nèi)部，王笑宇等[21]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超聲波功率為300 W時，作用15 min后β-伴大豆球蛋白表面疏水性降低。蛋白質(zhì)表面疏水性的增加可以提高蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附特性，有助于改善蛋白質(zhì)的乳化性。

圖4 不同超聲波功率處理對類PSE雞肉MP表面疏水性的影響Fig.4 Effect of ultrasonic treatment on the surface hydrophobicity of PSE-like chicken MP

2.4 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP的內(nèi)源性熒光強度

內(nèi)源性熒光強度的變化是基于色氨酸和酪氨酸殘基的微環(huán)境變化[22]。由圖5可知，在340 nm附近觀察到所有樣品有一個熒光發(fā)射峰，不同超聲波功率處理的類PSE雞肉MP熒光發(fā)射峰位置變化不明顯，與對照組相比紅移約1.0 nm，但隨著超聲波功率的增大，MP內(nèi)源熒光強度呈現(xiàn)升高的趨勢，表明色氨酸和酪氨酸殘基的局部微環(huán)境發(fā)生了變化[23]。在600 W時有最大熒光強度，可能是由于超聲波效應(yīng)使MP的三級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而將色氨酸和酪氨酸殘基埋入疏水區(qū)域，導(dǎo)致熒光強度增加[23]。Zou Ye等[17]利用不同超聲時間（200 W，5、10、20 min和30 min）處理雞血漿蛋白，發(fā)現(xiàn)超聲可以打開蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，破壞蛋白質(zhì)分子的疏水鍵，使其熒光強度增加。Wang Yichang等[24]利用不同超聲功率（100、200、300、400、500 W和600 W）處理氧化大豆分離蛋白，發(fā)現(xiàn)超聲波處理可以打開蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)并增強其熒光強度。熒光強度的變化表明超聲波作用可以改變蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。

圖5 不同超聲波功率處理對類PSE雞肉MP內(nèi)源性熒光強度的影響Fig.5 Effect of ultrasonic treatment on the fluorescence intensity of PSE-like chicken MP

2.5 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP的粒徑和電位

粒徑可用來表征溶液中蛋白的大小[25]。由圖6可知，經(jīng)過超聲波處理后的MP呈現(xiàn)較窄單峰且逐漸向小粒徑分布方向移動，而未經(jīng)超聲波處理的MP呈現(xiàn)較寬的單峰，說明超聲波處理提高了類PSE雞肉MP分布的均勻性。由表2可知，對照組平均粒徑為（4 170.67±61.33）nm，隨著超聲波功率從150 W增加到600 W，MP平均粒徑分別為（1 995.00±91.85）、（1 722.33±12.42）、（1 577.00±26.85）、（1 270.00±134.25）nm，表明超聲波可以顯著減小類PSE雞肉MP的粒徑（P＜0.05）。Li Huijing等[26]研究表明不同功率（0～450 W、15 min）處理后海參性腺蛋白質(zhì)的粒徑也顯著減小。粒徑的減小可歸因于聚集物在強空化效應(yīng)和超聲波產(chǎn)生的高剪切能量波的作用下展開和分解。

表2 不同超聲波功率處理對類PSE雞肉MP粒徑、Zeta-電位和溶解度的影響Table 2 Effect of ultrasound treatment on the particle size,zeta potential and solubility of PSE-like chicken MP

圖6 不同超聲波功率處理的類PSE雞肉MP粒徑分布Fig.6 Changes in particle size distribution of PSE-like chicken MP treated with different ultrasonic powers

Zeta-電位絕對值越大，表明蛋白質(zhì)分子在溶液中的分散穩(wěn)定性越好[27]。如表2所示，經(jīng)超聲波處理后，MP的Zeta-電位絕對值整體上高于未超聲組，隨著超聲波功率的增大，其絕對值顯著增大（P＜0.05）。超聲波功率達到600 W時，MP的Zeta-電位從對照組的－2.9 mV降低到－13.1 mV，這說明超聲后MP表面具有更多的負電荷。這可能是由于較小的粒徑增加了內(nèi)部基團與水接觸的機會，使得蛋白質(zhì)表面帶負電荷的氨基酸數(shù)量增加。而負電荷數(shù)量的增加會增強蛋白質(zhì)之間的靜電排斥力，從而提高MP的分散穩(wěn)定性。Zhang Ziye等[28]發(fā)現(xiàn)，不同超聲波功率（200～1 000 W）處理MP均能顯著降低雞肉MP的Zeta-電位。

2.6 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP的溶解度

由表2可知，經(jīng)過超聲波處理的MP溶解度均顯著高于對照組MP（16.64%）（P＜0.05）。隨著超聲波功率的增加（150～450 W），其溶解度從38.96%增加到65.31%。溶解度的增加主要歸因于超聲波空化效應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（部分展開）的構(gòu)象變化，這有助于將掩埋的親水基團暴露于周圍的水中，從而提高蛋白質(zhì)-水相互作用，因此提高了MP的溶解度。當(dāng)超聲波功率達到600 W時MP溶解度降低，但其溶解度仍顯著高于對照組，大約增加了35%。Zou Ye等[17]發(fā)現(xiàn)超聲波（100、150、200 W，20 min）處理雞肌動球蛋白在150 W時溶解度最好，200 W時溶解度下降，這可能是更高的超聲波功率導(dǎo)致“過度處理”效應(yīng)。李笑笑[29]研究發(fā)現(xiàn)超聲波處理（200、400、600、800 W，15 min）大豆分離蛋白的溶解性受蛋白濃度體系的影響，3%與5%的蛋白體系溶解性有較大的差別。Zhao Ruixue等[19]利用超聲波（400 W，10、20、30 min）處理馬鈴薯分離蛋白，發(fā)現(xiàn)隨著超聲時間的延長，其溶解度逐漸增加。這些研究結(jié)果說明超聲波對蛋白質(zhì)溶解性的影響會因蛋白質(zhì)的來源和類型以及超聲條件的不同而存在差異。

2.7 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP的乳化活性和乳化穩(wěn)定性

蛋白質(zhì)的乳化性能與分子柔性和表面電荷等密切相關(guān)[30]。由圖7可知，隨著超聲波功率的增加，EAI顯著增加（P＜0.05）。超聲波功率達到600 W時，類PSE雞肉MP的EAI達到最大（（45.81±0.12）m2/g），相比于未經(jīng)超聲波處理組（（30.72±0.14）m2/g），EAI增加了約50%，這可能是因為超聲波處理使MP局部變性或結(jié)構(gòu)變得無序，同時使粒徑明顯降低，提高了其在油-水界面的吸附能力[13,31]。結(jié)果表明，提高超聲波功率能夠有效增強類PSE雞肉MP在油-水界面的吸附作用，并改善其乳化性能。ESI變化趨勢與EAI一致，隨著超聲波功率的增加而顯著增大（P＜0.05）。與未超聲波處理組（（42.14±2.13）min）相比，超聲波功率600 W時類PSE雞肉MP的ESI達到最大（（179.06±8.09）min），增加了約3.2 倍，說明超聲波處理可以顯著提高類PSE雞肉MP維持乳液分散體系穩(wěn)定的能力，改善其乳化穩(wěn)定性。Zhang Kangyi等[32]研究發(fā)現(xiàn)超聲波處理能夠有效地改善小麥和綠小麥醇溶蛋白的乳化性能。張潮等[33]也發(fā)現(xiàn)165 W的超聲輔助冷凍能夠增強冷凍雞胸肉MP乳化穩(wěn)定性。Zou Ye等[12]研究發(fā)現(xiàn)超聲波處理提高了雞肉肌動球蛋白的乳化活性，卻降低了蛋白的乳化穩(wěn)定性。各研究結(jié)果產(chǎn)生差異的原因可能是肌肉種類和肌肉蛋白質(zhì)類型及超聲波時間、強度和頻率的不同。

圖7 不同超聲波功率處理的類PSE雞肉MP的EAI和ESI變化Fig.7 Changes in the EAI and ESI of PSE-like chicken MP treated with different ultrasonic powers

2.8 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP乳液的粒徑分布與Zeta-電位

如圖8所示，不同超聲波功率處理可提高類PSE雞肉MP乳液液滴分布的均勻性。與對照組相比，經(jīng)過超聲波處理的類PSE雞肉MP乳液粒徑分布向較小粒徑的方向移動，偏光顯微鏡觀察的圖像也顯示粒徑逐漸減小。如表3所示，隨著超聲波功率從0 W增加到600 W，乳液的平均粒徑從（26.68±0.69）μm顯著降低到（17.69±0.31）μm（P＜0.05）。說明超聲波處理可促進類PSE雞肉MP較小乳滴的形成，從而有助于增加乳液穩(wěn)定性。Bai Yun等[34]利用不同高壓（0.1、100、150 MPa和200 MPa）處理后的雞肌球蛋白制備乳液，結(jié)果顯示高壓導(dǎo)致蛋白乳液粒徑減小。

圖8 不同超聲波功率處理類PSE雞肉MP制備的乳液粒徑分布與光學(xué)顯微鏡圖Fig.8 Particle size distribution and optical micrographs of emulsions prepared with PSE-like chicken MP treated with different ultrasonic powers

表3 不同超聲波功率處理類PSE雞肉MP制備的乳液平均粒徑和Zeta-電位變化Table 3 Changes in the average particle size and zeta potential of emulsions prepared with PSE-like chicken MP treated with different ultrasound powers

如表3所示，隨著超聲波功率的增加，Zeta-電位絕對值顯著增加（P＜0.05）。超聲波功率從0 W增加到600 W，MP Zeta-電位從－1.60 mV降低到－4.98 mV。超聲波處理導(dǎo)致類PSE雞肉MP表面負電荷增多，在形成乳液時，乳液液滴表面帶有負電荷的，增加了類PSE雞肉MP乳液液滴之間的靜電斥力，從而增強了MP乳液的穩(wěn)定性。這與所得到的MP的乳化活性結(jié)果相對應(yīng)。Sha Lei等[35]通過超聲波降低了豌豆分離蛋白的Zeta-電位，使其乳化能力更強，界面吸附能力更好。

2.9 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP乳液的Turbiscan穩(wěn)定性指數(shù)

TSI 是用來衡量分散體系的不穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，TSI越小，表明體系越穩(wěn)定[34]。由圖9可知，在整個3 600 s測試過程中，未經(jīng)超聲波處理的類PSE雞肉MP乳液TSI從0增加到4.39。隨著超聲波功率的增大（150～600 W），類PSE雞肉MP乳液TSI逐漸減小，分別從0增加到3.85、3.43、3.32和2.84，明顯低于未經(jīng)超聲波處理組，表明超聲波處理可以有效提高類PSE雞肉MP乳液的穩(wěn)定性。MP結(jié)構(gòu)在超聲波“空化效應(yīng)”的作用下展開，使其更容易吸附在液滴界面上。蛋白質(zhì)之間的相互作用可以形成多層蛋白質(zhì)吸附，并在油滴之間產(chǎn)生強大的空間位阻，以此來提高類PSE雞肉MP乳液穩(wěn)定性。這一結(jié)果與EAI、ESI的變化相對應(yīng)。Liu Hongtian等[36]的研究也證實了不同功率超聲波（0、150、300、450 W和600 W）處理豬MP可明顯改善其乳化穩(wěn)定性。

圖9 不同超聲波功率處理對類PSE雞肉MP乳液TSI的影響Fig.9 Changes in the TSI of emulsions prepared with PSE-like chicken MP treated with different ultrasonic powers

2.10 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP的界面張力

蛋白質(zhì)的界面性質(zhì)對其乳化性能有很大影響，界面張力越小，說明蛋白質(zhì)乳液的穩(wěn)定性越好[34]。由圖10可以看出，不同超聲波功率處理的類PSE雞肉MP的界面張力都隨著時間延長而下降，表明MP能夠吸附到油滴表面，使油-水界面趨于穩(wěn)定。隨著超聲波功率的增加，MP界面張力逐漸降低，這是由于超聲波功率的增加使MP的粒徑減小，從而MP乳液的粒徑也逐漸減小，界面蛋白質(zhì)的吸附量增加。較小粒徑的類PSE雞肉MP能夠更加快速地吸附到油-水界面上，尤其超聲波功率達到600 W時，MP的粒徑最小，其界面張力也達到了最低值，說明此時的乳液穩(wěn)定性最好。Wang Tong等[25]研究發(fā)現(xiàn)不同超聲波功率（150～600 W）處理能夠降低大豆分離蛋白-果膠復(fù)合物與大豆油之間的界面張力。進一步證實界面張力越低乳液穩(wěn)定性越好。

圖10 不同超聲波功率處理對類PSE雞肉MP油-水界面張力的影響Fig.10 Effects of ultrasonic treatment on the oil-water interfacial tension of PSE-like chicken MP emulsion

2.11 經(jīng)超聲后類PSE雞肉MP乳液的微觀結(jié)構(gòu)

由圖11可知，隨著超聲波功率從0 W增加到600 W，乳液的油滴變得小而均勻。乳液中的油滴在乳化體系中被MP緊緊包裹，這有助于MP在溶液中的油滴周圍形成蛋白質(zhì)膜從而增強蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性[37]。

圖11 不同超聲波功率處理對類PSE雞肉MP乳液微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.11 Effects of ultrasonic treatment on the microstructure of PSElike chicken MP emulsions

3 結(jié)論

本研究應(yīng)用超聲波處理從類PSE雞胸肉提取的MP，分析了不同超聲波功率對類PSE雞肉MP的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和乳化功能的影響。結(jié)果表明：1）與對照組相比，超聲處理后的類PSE雞肉MP的溶解度、表面疏水性和熒光強度均增加，且隨功率增加而增加，但超聲波功率達到600 W時，MP的溶解性和疏水性降低；圓二色光譜分析結(jié)果表明，超聲波處理可以顯著改變MP的二級結(jié)構(gòu)。2）乳化指標(biāo)分析結(jié)果表明，隨著超聲波功率的增加，MP的EAI、ESI增加，界面張力減小，微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果顯示MP乳滴小而均勻。說明高功率超聲波處理可以有效改善類PSE雞肉MP的乳化穩(wěn)定性，結(jié)果可為進一步提高異質(zhì)肉的經(jīng)濟價值、拓寬異質(zhì)肉蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍提供參考。