超声波处理对鸡肉腌制和谷氨酰胺转氨酶渗透的影响*

孙金辉，管俊峰，刘爽，尚永彪，2

1(西南大学食品科学学院，重庆，400716) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400716)

超声波处理对鸡肉腌制和谷氨酰胺转氨酶渗透的影响*

孙金辉1，管俊峰1，刘爽1，尚永彪1，2

1(西南大学食品科学学院，重庆，400716) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400716)

以鸡肉为原料，通过鸡肉中NaCl含量的测定和SDS-PAGE电泳法研究了不同超声波处理条件(频率、功率和处理时间)对腌制和TGase渗透的影响。结果表明:NaCl的渗透与超声波的功率和处理时间成正相关;TGase的渗透量随着超声波的功率增大而增大，随着超声波处理时间的延长，TGase对肌球蛋白重链(MHC)的交联程度在增大。

超声波处理，腌制，TGase，渗透

超声波是频率高于20 kHz的机械波，在医药、医疗、化工等方面已经得到了广泛的应用，如超声波检测、超声波杀菌、超声波辅助提取等［1］。超声波的空化效应、机械效应和弥散效应等特点可以使化学试剂快速渗透到物料中，同时对物料的组织结构有一定的破坏性［2］。超声波这些特性在肉制品加工中具有很好的应用价值，比如可以提高腌制速度、嫩化肌肉和利用超声波解冻等。

在肉腌制的过程中，超声波处理可以有效地提高腌制速率，缩短腌制时间，从而提高生产效率。蔡华珍等［3］研究了超声波腌制咸肉制品，试验表明采用功率密度为0.68 W/cm2的超声波处理3 h能破坏鲜肉的组织结构，加快食盐的渗透速度，腌制期间超声波组比对照组提前2 d达到腌制平衡。Cárcel等［4］研究了超声波对猪背肉的腌制效果，结果表明超声波处理时有一个阈值，当超声波的强度超过该阈值时，样品的含盐量与使用的超声波强度成正比。而且，超声波腌制时，样品的几何形状对腌制效果在统计学上没有表现出显著的差异性。Siró等［5］研究了超声波辅助腌制猪背肉，结果表明超声波处理组和滚揉处理组有较高的NaCl扩散系数;并且，NaCl的扩散系数与超声波的强度呈指数增长趋势。适宜频率和强度的超声波腌制不仅可以提高NaCl等腌制剂的渗透速度，而且可以改变肌肉组织的微观结构，提高肉质的保水性和质地。超声波频率、功率、处理时间是影响超声波腌制的主要因素。

谷氨酰胺转氨酶(Transglutaminase，简称TGase或TG酶，EC 2.3.2.13)又称转谷氨酰胺酶，是一种催化赖氨酸ε-氨基与谷氨酸γ-羟酰胺基形成共价键使得蛋白质分子内、蛋白质分子间和蛋白质与氨基酸发生交联的酶。它能有效地改善肉制品的品质，在肉制品中应用广泛。

本研究利用超声波处理加入TGase的腌制的鸡肉，以期NaCl和TGase更快速均匀地分散到鸡肉中，达到提高腌制速率，缩短腌制时间和改善肉制品品质的目的。为探索低盐肉制品快速腌制和加工的新方法提供一些理论依据。

1 试验材料与仪器

1.1 试验材料

TGase(100 U/g)，江苏瑞欣食品科技发展有限公司;丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、Tris碱、TEMED、过硫酸铵、甘氨酸、考马斯亮蓝R-250等，北京鼎国生物技术有限责任公司;盐酸、乙酸锌、乙醇、硝酸银、氯化钠、铬酸钾、十二烷基磺酸钠、β-巯基乙醇、甲醇、冰醋酸、溴酚蓝、铁氰化钾、甘油、叠氮钠、EDTA、磷酸氢二钠等，成都科龙化工试剂厂;蒸馏水，西南大学食品科学学院实验室。

1.2 试验仪器

KQ5200DE型数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司;JY92－II型超声波细胞粉碎器，宁波新艺超声设备有限公司;DYCZ－24D型垂直电泳槽、DYY－4型稳压稳流电泳仪，北京市六一仪器厂;微量进样器，上海安亭微量进样器厂;HH－8恒温水浴锅，北京维欣奥科技发展有限公司;FA2004A电子天平，上海精天电子仪器厂;移液器，大龙医疗设备(上海)有限公司;HJ－3恒温磁力加热搅拌器，江苏金坛

市城西晓阳电子仪器厂;4K－15型台式冷冻离心机，德国SIGMA公司;烧杯、容量瓶等玻璃仪器为实验室常规仪器。

2 试验方法

2.1 预处理

将冷冻鸡腿肉充分解冻，剔除筋腱等结缔组织，切分成2 cm×2 cm×2 cm的块状。

2.2 超声波处理

2.2.1 超声波功率对NaCl渗透和TGase渗透的影响

把8.0%的NaCl溶液和试样按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃条件下，分别用40 kHz超声波0、80、100、120、140、160、180 和200 W 不同功率处理 90 min 和 20 kHz超声波 0、100、200、300、400、500、600和800 W不同功率处理40 min。

把1.0%的TGase溶液和试样按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃条件下，分别用40 kHz超声波0 W、80、100、120、140、160、180 和 200 W 和 20 kHz 超声波 0、100、200、300、400、500、600 和 800 W 不同功率处理90 min和40 min。然后，用蒸馏水冲洗掉试样表面粘附的TGase，并在37℃条件下将试样保温反应2 h。

2.2.2 超声波处理时间对NaCl渗透和TGase渗透的影响

把8.0%的氯化钠溶液和试样按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃条件下，用40 kHz超声波140 W功率处理时间分别为0、15 、30 、45 、60 、75 、90 、105、120 min。一部分处理1h后将试样放置在10℃条件下静置腌制，分别在 2、4、8、12、18、24、36、48 和 72 h后测定其氯化钠含量。

把1.0%的TGase溶液和试样按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃条件下，用40 kHz超声波140 W功率处理时间分别为 0、10、20、30、40、50 和 60 min。然后，在37℃条件下将试样保温反应2 h。

2.3 NaCl含量的测定［6］

按照GB/T12457—1990，食品中氯化钠的测定方法测定。

2.4 肌原纤维蛋白的提取

制备方法在Xiong等［7］的基础上进行了改进。取100 g样品，添加肉质量4倍体积的0.05 mol/L Na2HPO4(0.1mol/L NaCl，5 mmol/L EDTA，pH 7.0)缓冲溶液，高速匀浆1 min，然后在离心机中以2 000×g(4℃)离心分离15 min，倒掉上清液，取残渣;将残渣按前述提取步骤重复提取两次。将经过3次提取的残渣与4倍体积的0.1mol/L NaCl混合，高速匀浆30 s，2 000 ×g(4℃)离心分离 15 min，倒掉上清液，取残渣;将残渣与8倍体积的0.1 mol/L NaCl混合，捞出结缔组织，用4层医用纱布过滤;调整混合液的pH 值为6.25，2 000 × g(4℃)离心分离15 min，倒掉上清液，剩余残渣即为肌原纤维蛋白质。

2.5 SDS-PAGE 电泳试验［8－9］

SDS-PAGE电泳采用12.5%分离胶和4%浓缩胶，样品溶液和样品缓冲液进行体积比1∶1混合，沸水浴处理2～10 min，上样量为15μL。然后，在恒定电流条件下进行电泳，浓缩胶为20 mA，分离胶为30 mA。

2.6 数据分析

用Statistix 9.0对实验结果进行差异显著性分析，用Microsoft Office 2007的Excel软件对数据进行平均数和标准偏差的统计分析并作图。并用照相机对SDS-PAGE电泳图进行拍照，并采用图像处理软件进行处理。

3 结果与讨论

3.1 超声波功率对NaCl渗透的影响结果

从图1和图2中可以看出，未经超声波处理的试验组的NaCl含量只有1.30%，而经过超声波处理的试验组的NaCl含量都超过了1.50%，与对照组相比均表现出了极显著性差异。从试验结果可以得出，使用超声波处理鸡肉能够加速NaCl的渗透速率，提高鸡肉的腌制速率，此结论与蔡华珍等［10－11］在超声波腌制方面的研究一致。此外，随着超声波功率的增大，试样的NaCl含量也在增加，在超声波频率一定的时候，随着超声波功率的增大，超声波的空化效应等会增强［12］，对肌肉结构的破坏作用力增强，从而减小了NaCl渗透的阻力;另外，功率的增大也会使得NaCl分子振动增强，使得NaCl更容易向浓度低的地方扩散。

从图1可以看出，≥100 W试验组与80 W试验组和≥120 W试验组与100 W试验组之间表现出了极显著差异;80 W试验组与100 W试验组、100 W试验组与120 W试验组和120 W试验组≥140 W试验组之间表现出了显著性差异;而≥140 W试验组之间差异不显著。所以，综合考虑功耗等因素，40 kHz 140 W的超声波能在提高NaCl的渗透速率、提高鸡肉的腌制速率方面能够得到最好的腌制效果。

从图2可以看出，20 kHz，100～800 W的超声波同样可以加速NaCl的渗透，提高腌制速率。其中，100、200、400和800 W之间 NaCl含量差异极显著;200 W与300 W、300 W与400 W、400 W与600 W和600 W与800 W之间差异显著;400、600和500 W间差异较显著。

图1 40 kHz超声波不同功率对鸡肉中NaCl含量的影响

图2 20 kHz超声波不同功率对鸡肉中NaCl含量的影响

3.2 超声波时间对NaCl渗透的影响结果

图3是40 kHz、140 W超声波不同处理时间对鸡肉中NaCl含量的影响。

图3 40 kHz超声波不同处理时间对鸡肉中NaCl含量的影响

图3 中显示出120 min内超声波处理组和对照组NaCl含量的变化。处理组和空白组的NaCl含量都随着时间的增加而成增加的趋势，0～40 min内NaCl的含量增加量极显著，40～120 min内NaCl增加量显著。与对照组相比，NaCl含量略高于对照组，而且随着时间的增加两者之间的差值越来越大。其中，处理组中 0、15、30、45、75、105 min 之间 NaCl含量的差异极显著，60 min与75 min、75 min与90 min、90 min与105 min和105 min与120 min之间NaCl的含量差异显著;对照组中 0、15、30、45、75、120 min 之间NaCl的含量差异极显著，45 min与60 min、105 min与120 min之间NaCl含量差异显著，而90 min与105 min之间无差异。前40 min内，对照组和处理中的NaCl含量急剧增加的原因是腌制液中NaCl的含量高，渗透压差大，NaCl的渗透速率较快，而此时超声波的加速渗透效应不明显;随着NaCl的渗透，渗透压差在逐渐缩小，导致40 min后NaCl含量增加变缓。但是，处理组中的超声波加速渗透作用比较明显，原因可能是超声波处理的破坏作用和加速物质交换使得比对照组NaCl含量较大，而且随着时间的增加，这种外力作用使得两组NaCl含量差距越来越大。

3.3 超声波功率对TGase渗透的影响

从图4和图5中可以看出，鸡肉的肌原纤维蛋白中主要的2种蛋白质即肌球蛋白重链(MHC)和肌动蛋白(Actin)，而肌球蛋白是 TGase的良好底物，TGase催化肌球蛋白重链发生交联形成了大分子的蛋白质交联物，表现在肌球蛋白重链的量减少。而肌动蛋白基本上没有参与交联反应，每个试验组中肌动蛋白的条带基本相同，Biral Kilic等［13］研究了TGase和酪蛋白对烤鸡肉的影响，也得出了同样的结论。此外，图中显示肌球蛋白重链的含量随着超声波功率的增大在逐渐减小，造成此现象的原因就是超声波的功率影响了TGase的扩散，而造成TGase扩散量不同的可能是超声波功率的不同对鸡肉组织破坏的程度和对TGase分子本身的扩散作用。功率愈大，超声波对肌肉组织的破坏程度就愈强，TGase的渗透阻力变小，同时大功率的超声波对TGase分子的扩散作用也强，共同作用的最终结果可能就是TGase的扩散量增加。所以，在不破坏TGase催化活性的前提下，增加超声波功率有可能有助于TGase向肌肉组织中扩散。

3.4 超声波时间对TGase渗透的影响

如图6所示，TGase催化肌球蛋白重链交联生成了大分子的蛋白质交联物，在浓缩胶和分离胶结合处形成了条带，此外在浓缩胶上可能还会有分子质量更大的交联物，而肌动蛋白基本不参加反应，与Aktas等［14］使用TGase和酪蛋白处理牛肉也得出的结论一致。肌球蛋白重链的含量随超声波处理时间的增长在减少，超声波处理时间越长，TGase扩散到了鸡肉组织中的量越大，反应后剩余的肌球蛋白重链就越少。由于肌肉组织的致密，TGase不可能渗透到让反应进行很彻底的程度，只能是让肌球蛋白的交联数量最大限度的增加。所以，增加超声波处理时间可以一定程度上增加TGase响肌肉中的渗透量，从而能够进一步改善肉制品的品质。

图4 40 kHz超声波不同功率协同TGase对鸡肉肌原纤维蛋白交联作用的SDS-PAGE电泳图

图5 20 kHz超声波不同功率协同TGase对鸡肉肌原纤维蛋白交联作用的SDS-PAGE电泳图

图6 不同超声波处理时间协同TGase对鸡肉肌原纤维蛋白交联作用的SDS-PAGE电泳图

4 结论

(1)对20 kHz和40 kHz超声波不同功率和不同处理时间对NaCl渗透的影响进行了研究。结果显示，NaCl的渗透与超声波的功率和处理时间成正相关。其中，40 kHz超声波在140 W时得到最好的NaCl渗透效果，20 kHz超声波在500 W时效果最好;在处理时间方面，在不影响产品质量和增加成本的情况下适量增加处理时间能得到更好的效果。

(2)对20 kHz和40 kHz超声波不同功率对TGase的渗透情况进行了研究，结果显示增大超声波的功率，TGase的渗透量增大。其原因可能是超声波功率的增大使得超声波对肌肉组织的破坏程度增大，渗透阻力变小，此外增大超声波的功率可以使得TGase分子自身的扩散作用。随着超声波处理时间的延长，TGase对肌球蛋白重链(MHC)的交联程度在增大，此现象说明了长时间的超声波处理使得TGase渗透量的增加。

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The Effects of Ultrasonic Treatment on the Penetration of Pickling and TGase

Sun Jin-hui1，Guan Jun-feng1，Liu Shuang1，Shang Yong-biao1，2
1(College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400716，China)2(The Specialty Research Technology Center of Food Engineering in Chongqing，Chongqing 400716，China)

The effects of different conditions of ultrasonic treatment(frequency，power and processing time)on the penetration of pickling and TGase was studied.NaCl content in chicken was determined by SDS-PAGE electrophoresis.The results show that:NaCl penetration and ultrasonic power and processing time are positively correlated.The penetration of TGase increased with ultrasonic power increased.With the timing of ultrasonic treatment，the degree of cross-linking of myosin heavy chain(MHC)was increased.

ultrasonic treatment，pickle，TGase，penetration