加热时间和葡萄糖酸内酯对猪肌原纤维蛋白凝胶性的影响

陈洪生 孔保华 王宇

摘 要：研究不同加热时间和不同质量分数的葡萄糖酸内酯（GDL）添加量对猪肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响。结果表明：GDL质量分数1.5%～2.0%，加热时间30min时凝胶的保水性、硬度、黏聚性和回弹性最好（P<0.05）；同时，加热30min后凝胶的白度值降到了最低值；加热时间对凝胶弹性的影响不显著（P>0.05），但随着GDL质量分数的增加，凝胶弹性逐渐增加，当GDL质量分数为1.5%时凝胶弹性最好并趋于平稳。

关键词：肌原纤维蛋白；葡萄糖酸内酯；加热时间；凝胶性

中图分类号：TS251 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2013）04-0001-04

许多肉制品加工过程中都需要加热，加热一方面可以改善肉品的色、香、味，使其易于消化吸收；另一方面也可以抑制或杀灭肉品中的微生物，提高产品货架期，另外，加热也会严重影响肉制品的品质。决定肉品品质的主要是猪肉中的肌原纤维蛋白（myofibrillar protein，MP），占总蛋白质的50%～55%[1-2]。加热能使肌肉蛋白质在适宜的条件下形成凝胶[3]，肌肉蛋白质的凝胶性能决定着产品的质量、口感、乳化性及保水性等。肌肉凝胶的形成是蛋白变性和蛋白相互凝集形成三维网状结构的一个过程，肌球蛋白对凝胶的形成有很大的作用，并容易受到温度、加热时间、pH值、添加剂和离子质量分数等的影响[4]。葡萄糖酸内酯又名葡醛内酯，是一种用途十分广泛的食品添加剂。一般作为豆腐凝固剂[5]，奶类胶凝剂或者酸化剂使用。研究表明，在产品中添加2%乳酸和0.125%葡萄糖酸内酯（glucono-δ-lactone）即可有效抑制李斯特菌的生长[6]。Hong等[7]研究了GDL在重组肉中的作用效果，发现GDL对肉色起重要作用，并能增强重组肉的结合力。GDL在人体内可分解产生葡醛酸，葡醛酸能与体内含有羧基的有害物质结合形成无毒或低毒的葡醛酸结合物由泌尿系统排出。同时可降低肝淀粉酶的活性，降低肝糖原含量，起保护肝脏及解毒作用[8]。但目前国内外关于GDL和肌肉蛋白（主要是肌原纤维蛋白）相互作用的研究还比较少。本实验主要是在前期研究确定最佳加热温度为75℃[9]的基础上，研究加热时间和GDL添加量对肌原纤维蛋白凝胶特性的影响，包括凝胶保水性、颜色和凝胶质构，旨在通过研究确定形成最好的凝胶功能特性的加热时间和GDL添加量，以用于指导实际生产。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选用宰后经过解僵成熟24h的猪背最长肌为试验原料 北大荒肉业有限公司；其余化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TA-XT plus型质构仪 英国Stable Micro System公司；TU-1800紫外-可见光分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；冷冻离心机 德国Beckman公司；DK-S24型电热恒温水浴锅 上海森信实验仪器有限公司；WSC-S测色色差计 上海物理光学器厂；IKA-T18型匀浆机 德国IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 单因素试验

在前期研究已经确定最佳加热温度75℃基础上，分别设计加热时间为10、20、30min，GDL添加量为0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%对凝胶保水性、凝胶颜色和凝胶质构等特性的影响。

1.3.2 肌原纤维蛋白提取

参考Liu Gang等[10]的方法略作修改，选取猪背最长肌，除去脂肪和结缔组织，然后切成1cm3小块，加入4倍体积的缓冲液（10mmol/L Na3PO4溶液、0.1mol/L NaCl溶液、2mmol/L MgCl2溶液和1mmol/L EGTA溶液，pH7.0）匀浆60s，2000×g冷冻离心15min，弃去上清液，取沉淀重复前面步骤两次，得到粗提的肌原纤维蛋白。然后，加入4倍体积的0.1mol/L NaCl溶液于沉淀中，匀浆60s，2000×g冷冻离心15min，重复此操作1次，取沉淀加4倍体积的0.1mol/L NaCl溶液，匀浆60s，4层纱布过滤后取上清液，用0.1mol/L HCl溶液调pH值至6.0，再用2000×g冷冻离心15min，沉淀即为提纯的肌原纤维蛋白，4℃冷藏备用。以上操作均在4℃进行，用双缩脲法以标准牛血清白蛋白为标准蛋白测定蛋白含量。

1.3.3 凝胶制备

用蒸馏水调节肌原纤维蛋白（pH7.0）质量分数4%，并加入各个质量分数的GDL，室温保持2h取15mL加入到3.0cm×5.0cm直径×高度，玻璃称量瓶中，盖上盖，从25℃开始水浴加热，当中心温度达到目标温度75℃后开始计时，分别加热10、20、30min，随后取出放入冰浴中30min，4℃保存过夜。

1.3.4 凝胶保水性测定

凝胶保水性的测定参考Kocher等[11]的方法，略作修改。将制备的蛋白凝胶从称量瓶中取出，测量前在室温22℃放置30min。取各组凝胶样品各5g加入离心管（直径30mm）中，3000×g离心15min，去除离心水分，称量凝胶质量。按式（1）计算凝胶保水性。

式中：ma为离心后凝胶质量；mp为离心管质量；mb为离心前凝胶质量。

1.3.5 凝胶质构的测定

用质构分析仪进行质构分析。测定前将肌原纤维蛋白凝胶在室温22℃放置30min，然后将待测样品连同称量瓶置于平台上固定好，参数如下：探头型号选择P/0.5，测试前速度2mm/s，测试速度1mm/s，测试后速度2mm/s，下压距离为凝胶高度的50%，触发力为5g[12]。

1.3.6 凝胶白度测定

凝胶的白度值用色差计测定，计算公式参考Zhu Kerui等[13]方法计算，其中L*、a*和b*值分别为亮度指数、色调和彩度指数，L*=0为黑色，L*=100为白色，a*值越大，颜色越接近红色，a*值越小越接近绿色；b*值越大，颜色越接近黄色，b*值越小越接近蓝色1.3.7 统计分析

全部实验重复3次，每次进行3个平行，每次重新提取肌原纤维蛋白，采用Statistix 8.0 （Analytical Software Inc. USA）线性模型处理数据并进行方差分析（analysis of variance，ANOVA）。用Duncan氏比较法进行差异性检验，方差分析显著（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 加热时间和GDL添加量对肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响

1 加热时间和GDL添加量对肌原纤维蛋白保水性的影响

由图1可知，随着GDL添加量的增加，凝胶的保水性在逐渐的增加，但当GDL质量分数大于1.0%时，对保水性的影响不显著（P>0.05）。这可能是由于1.0%的添加量已经足以与肌原纤维蛋白形成较好的三维网络状结构，继续增加GDL并不会继续影响已经形成的网络状结构。不添加GDL加热时间为10、20min和30min的情况下，凝胶的保水性基本没有太大的变化（P>0.05）。但加热时间30min时得到的凝胶保水性均优于其他两个处理组，可能是因为加热时间长可以使蛋白有足够的变性时间，且能固化蛋白分子之间的交联作用。在之后的加工处理中不易失水，同时，加热时间越长，蛋白变性越充分，分子间发生的交联作用越大，导致凝胶的保水性也越来越好。

2.2 加热时间和GDL添加量对肌原纤维蛋白凝胶白度的影响

2 加热时间和GDL添加量对肌原纤维蛋白白度的影响

通常凝胶的白度和蛋白质的变性程度相关联[15]，凝胶白度值降低越大，可以推测蛋白的变性程度越大。由图2可知，各个加热时间的白度值都是随着GDL质量分数的增加而下降的，但在GDL添加质量分数小于1.5%时，各组加热时间之间凝胶的白度变化不显著（P>0.05）。在GDL质量分数为2.0%时，加热30min的蛋白凝胶的白度值达到了最低值，说明添加GDL可以加速肌原纤维蛋白的变性，在较低的GDL质量分数时加热时间对凝胶白度的影响不大，说明蛋白变性之后，继续加热对肉颜色的影响并不明显，而当GDL大于2.0%时加热时间会明显影响蛋白质的结构变化，进而影响白度值，加热时间越长变性程度越大白度值越低。另外凝胶的白度值还会受溶液的pH值、蛋白的种类和添加的非肉成分的影响。

2.3 加热时间和GDL添加量对肌原纤维蛋白凝胶质构的影响

由图3A可知，随着GDL添加量的增加凝胶的硬度明显增强，加热时间30min时凝胶的硬度均高于10min和20min处理组，当GDL质量分数为0%、0.5%和2.0%时差异不显著（P>0.05），而GDL质量分数1.0%和1.5%、加热时间30min时，凝胶硬度显著高于其他两组（P<0.05），这主要是由于添加1.0%和1.5%的GDL足以和肌原纤维蛋白形成稳定的三维网状结构，继续增加GDL不会对稳定的凝胶结构产生影响。图3B显示，凝胶弹性随着GDL质量分数的增加明显增强，对弹性影响的图像趋势基本与硬度相同，同样是加热30min制备凝胶的弹性略好于其他的处理时间，但差异不显著（P>0.05）。

a.硬度

b.弹性

c.黏聚性

d.回弹性

3 加热时间和GDL添加量对肌原纤维蛋白凝胶质构的影响

由图3C可知，加热时间和GDL添加量对黏聚性影响较大，在GDL质量分数为0.5%、1.0%和1.5%时，加热时间为30min时形成凝胶的黏聚性显著高于10min和20min处理组的黏聚性（P<0.05）。图3D显示，加热时间和GDL添加量对凝胶回弹性影响的图像趋势基本与硬度相同，在GDL质量分数为0%和0.5%时，不同加热时间之间无显著差异（P>0.05），在1.0%、1.5%和2.0% GDL添加量时，加热时间会显著影响回弹性，30min时回弹性最大（P<0.05）。前人曾研究了更长时间的加热对凝胶质构的影响，发现当加热时间由30min延长到45min时，凝胶的硬度有所增加，但当加热时间从30min延长到60min时，凝胶的硬度基本没有增加，甚至有些减小，这与李俐鑫等[16]和高丽[17]的研究结果相似。

3 结 论

由实验结果可知，加热时间和GDL添加量对猪肉肌原纤维蛋白凝胶特性有较大的影响。

加热30min的保水性最好，白度值达到了最低值，对凝胶弹性的影响不明显，加热30min后的黏聚性显著高于其他组。凝胶的保水性、硬度、弹性、黏聚性和回弹性均随着GDL质量分数的增加而增大，GDL质量分数在1.5%～2.0%之间时，各项凝胶特性指标趋于稳定，能够形成较好的肉制品品质，凝胶的白度值随GDL质量分数的增加而降低，但各个加热时间之间的白度值差异并不大。通过对试验结果的分析，并考虑经济方面和食品安全方面等因素可以发现，理想的加热时间为30min。加热时间大于30min，对产品质量提高不大，但会造成过多的能源浪费；加热时间过短，不利于肉制品形成良好的结构和风味，并且也不能有效的杀灭原料中的有害微生物。

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