食用胶对猪肉肌原纤维蛋白功能特性的影响

贾 娜，陈 倩，韩 齐，刘登勇，芦嘉莹，孔保华，*

(1.渤海大学食品科学研究院，辽宁省食品安全重点实验室，辽宁锦州121013;2.东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150030)

蛋白质是动物肌肉的主要成分之一，占肌肉质量的18%～20%，占肉中固形物质量的80%，肌肉中的蛋白质可分为肌原纤维蛋白、肌浆蛋白和肉基质蛋白，其中肌原纤维蛋白约占蛋白质总量的40%～60%，是最主要的一类蛋白质［1］。肌原纤维蛋白具有在高盐溶液中溶解的特性，而肌肉蛋白质的大多数功能性质与其溶解性密切相关，因此，肌原纤维蛋白对肉及肉制品的品质具有重要影响。近年来，国内外学者研究了pH、温度、离子强度和谷氨酰胺转氨酶等因素对肌原纤维蛋白功能特性的影响［2-4］。肉制品加工中广泛使用食用胶来改善肉制品品质，其主要成分为亲水性多糖，可与肌肉蛋白质发生静电相互作用，具有提高肉凝胶的保水性、保护蛋白质和提高乳化体系稳定性的作用［5-7］。本实验选取了肉制品生产中常用的四种食用胶，即卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶，通过测定添加食用胶后肌原纤维蛋白乳化能力、凝胶质构特性、凝胶保水性和凝胶白度的变化情况，来研究食用胶对肌原纤维蛋白功能特性的影响，为食用胶在肉和肉制品中的应用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料肉 双汇冷鲜猪后腿肉;魔芋粉 郑州世纪美添食化贸易有限公司;卡拉胶 哈尔滨亿人食品技术研究所;黄原胶、亚麻籽胶 新疆绿旗企业(集团)生物科技有限公司; 十二烷基磺酸钠(SDS)、牛血清白蛋白(BSA)、乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA) Sigma 试剂公司;其他试剂 均为国产分析纯。

高速冷冻离心机 湖南长沙湘仪离心机仪器有限公司;DK-98-1 型电热恒温水浴锅天津泰斯特仪器有限公司;T18 basic 型高速匀浆机 德国IKA;TU-1800紫外可见光分光光度计 北京普析仪器公司;TA-XT plus 型质构分析仪 英国Stable Micro System 公司;电色ZE-6000 色差仪 日本色电工业株式会社;AL-104 精密电子天平 瑞士梅特勒-托利多有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 肌原纤维蛋白的提取 按照Liu 等［8］的方法提取肌原纤维蛋白，提取液由10mmol/L 磷酸盐、0.1mol/L NaCl、2mmol/L MgCl2和1mmol/L EGTA(pH7.0)组成，洗液是0.1mol/L NaCl。将猪肉绞碎，加入4 倍体积提取液匀浆60s，3500 × g、4℃离心15min，弃上清，沉淀再用4 倍体积的提取液重复提取2 次。用4 倍体积洗液按上述离心条件洗涤沉淀3 次，最后一次离心前用6 层纱布过滤，然后用0.1mol/L HCl 调节pH 至6.2。采用双缩脲法测定蛋白含量。

向所提取的肌原纤维蛋白溶液中分别添加卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶，每种胶的添加量分别为肌原纤维蛋白质量的0、0.15%、0.20%、0.25%，对添加食用胶后的肌原纤维蛋白的乳化能力和凝胶特性等指标进行测定。

1.2.2乳化能力的测定以乳化活性指数(Emulsifying Activity Index，EAI)和乳化稳定性指数(Emulsion Stability Index，ESI)表示肌原纤维蛋白的乳化能力，采用浊度法测定［9］。在4℃下用0.1mol/L pH6.5 的磷酸盐缓冲液将肌原纤维蛋白溶解，配制成1mg/mL 的蛋白溶液。取2.0mL 大豆油和8.0mL 蛋白溶液置于体积为50mL 的塑料离心管中，高速匀浆1min 后，立即从距离心管管底0.5cm 处取出50μL 匀浆液，加入到含有5mL 0.1%SDS 溶液的试管中，振荡混匀后于500nm 测定吸光值记作A0。匀浆10min后，再次在相同位置取匀浆液50μL，加入到另一个含有5mL 0.1%SDS 溶液的试管中，振荡混匀后测定吸光值记作A10。用0.1% SDS 溶液作空白对照。EAI和ESI 分别按照如下公式计算:

式中:A500为500nm 处的吸光值;φ 为油相体积分数(φ =0.25);C 为蛋白质浓度(g/mL);A0、A10为乳状液在0min、10min 的吸光值。

1.2.3 肌原纤维蛋白凝胶的制备 将肌原纤维蛋白配制成40mg/mL 的蛋白溶液，将溶液分装于密封的玻璃瓶中(25 ×40mm，Dia. ×L)，于70℃水浴加热30min，形成凝胶后取出，放在冰浴中冷却1h，将所有的凝胶样品贮存在2～4℃的冰箱中备用。制备好的凝胶在每次分析前要放在室温下(25～27℃)平衡30min。

1.2.4 凝胶质构的测定 用TA-XT plus 型质构分析仪测定肌原纤维蛋白凝胶的质构特性。质构分析仪参数如下:测定模式选择下压距离，测试前速度为5mm/s，测试速度为2mm/s，测试后速度为2mm/s，下压距离为凝胶高度的50%，引发力为5g，探头型号选择P/0.5。将待测样品置于测定平台上固定好，在室温下进行测定，每组样品进行三次平行实验，取平均值。

1.2.5 凝胶白度的测定 用日本色电ZE-6000 色差计测定凝胶的L*值、a*值和b*值，按照Park［10］的方法计算凝胶的白度，公式如下:

1.2.6 凝胶保水性的测定 采用Salvador［11］的方法测定凝胶保水性(Water-holding Capacity，WHC)，并做适当修改。准确称取离心管的质量，记为m0，取一定质量凝胶(5～8g)放入离心管底部，准确称取此时离心管的质量，记为m1。在4℃下3000r/min 离心10min，离心后小心用中性滤纸吸干离心管中凝胶析出的水分，再次准确称取离心管质量，记为m2。每组样品进行三次平行实验，取平均值。计算公式如下:

1.3 统计分析

每个实验重复3 次，结果表示为X ± SD。数据统计分析采用Statistix 8.1(分析软件，StPaul，MN)利用软件包中Linear Models 程序进行，差异显著性(p ＜0.05)分析使用Tukey HSD 程序。

2 结果与分析

2.1 食用胶对肌原纤维蛋白乳化活性和乳化稳定性的影响

乳化能力是指蛋白质乳化脂肪的能力，通常以乳化活性指数(EAI)和乳化稳定性指数(ESI)反映乳化能力的大小。由图1a 可以看出，添加卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶后，肌原纤维蛋白的EAI 与对照组相比显著提高(p ＜0.05)，且每种食用胶的添加量越高，EAI 增加的幅度越大，其中亚麻籽胶提高肌原纤维蛋白EAI 的效果最好，始终显著高于卡拉胶和魔芋胶(p ＜0.05)，其次是黄原胶。由图1b 可以看出，肌原纤维蛋白的ESI 也随着卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶添加量的增加而逐渐增加，且每种食用胶的不同添加量之间差异显著(p ＜0.05)，其中亚麻籽胶的效果显著优于其他三种食用胶(p ＜0.05)，其他三种食用胶提高肌原纤维蛋白ESI 的能力依次为卡拉胶＞魔芋胶＞黄原胶。由此可见，卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶均可提高肌原纤维蛋白的乳化能力，这可能是因为选用的四种食用胶的主要成分均为多糖，可以与肌原纤维蛋白发生相互作用，提高蛋白的持水、持油能力，从而形成稳定的乳化体系［12］。但不同食用胶提高EAI 和ESI 的效果不尽相同，这是由于四种食用胶的结构和性质不同。亚麻籽胶含有一定量的结合蛋白，其中的疏水性氨基酸含量占氨基酸总含量的40%，因此具有很好的乳化作用和稳定乳浊液的作用［13-14］。

2.2 食用胶对肌原纤维蛋白凝胶硬度的影响

凝胶硬度是衡量凝胶质构特性的重要指标之一，是指质构分析仪探头在第一次下压凝胶时，压力的最大值。从表1 可以看出，肌原纤维蛋白的凝胶硬度随着每种食用胶添加量的增加而显著增加(p ＜0.05)。但各种食用胶提高凝胶硬度的效果不尽相同，添加量为0.15%时，亚麻籽胶处理组的凝胶硬度显著高于其他各组(p ＜0.05);添加量为0.20%时，亚麻籽胶、卡拉胶和魔芋胶处理组三者之间的凝胶硬度差异不显著(p ＞0.05)，但均显著高于黄原胶处理组(p ＜0.05);添加为0.25%时，亚麻籽胶处理组的凝胶硬度最高，其次是卡拉胶、黄原胶和魔芋胶，但四者之间差异不显著(p ＞0.05)。以上结果说明，卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶均可显著提高肌原纤维蛋白的凝胶硬度(p ＜0.05)。这是由于四种食用胶的主要成分均为可溶性多糖，本身具有凝胶性，溶于水即可形成结构稳定的凝胶，因此将其加入到肌原纤维蛋白后，多糖分子与蛋白质分子交联形成了稳定的三维网络结构，使得肌原纤维蛋白凝胶的硬度也有了较大的提高。

表1 食用胶对肌原纤维蛋白凝胶硬度(g)的影响Table 1 Effect of edible gum on hardness(g)of myofibrillar protein gel

表2 食用胶对肌原纤维蛋白凝胶弹性的影响Table 2 Effect of edible gum on springiness of myofibrillar protein gel

图1 食用胶对肌原纤维蛋白乳化活性和乳化稳定性的影响Fig.1 Effect of edible gum on EAI and ESI of myofibrillar protein

2.3 食用胶对肌原纤维蛋白凝胶弹性的影响

凝胶弹性是蛋白质凝胶质构特性中的另一重要参数，指凝胶本身在探头第一次下压过程中变形后的回弹程度，可以用两次下压压力最大值的比或探头做功的比两种方法表示。从表2 可以看出，肌原纤维蛋白的凝胶弹性随着卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶添加量的增加而逐渐增加，且不同添加量之间差异显著(p ＜0.05)。添加量为0.15%时，卡拉胶处理组的凝胶弹性最大，其次是亚麻籽胶和魔芋胶，但三者之间差异不显著(p ＞0.05)，黄原胶处理组的凝胶弹性最低;添加量为0.20%和0.25%时，四种食用胶处理组的凝胶弹性均不存在显著差异(p ＞0.05)。食用胶能提高凝胶弹性可能是由于其与蛋白质相互交联形成了较为柔韧的凝胶体系，使凝胶的网状结构不易断裂。

2.4 食用胶对凝胶保水性的影响

肌原纤维蛋白凝胶的保水性反映了其凝胶网状结构对水的稳定能力。从图2 可以看出，与对照组相比，卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶均可显著提高肌原纤维蛋白凝胶的保水性(p ＜0.05)，且添加量越高，保水性越大。添加量为0.15% 时，亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶处理组之间的凝胶保水性不存在显著差异(p ＞0.05)，且均显著高于卡拉胶处理组(p ＜0.05);添加量为0.20%和0.25%时，各处理组之间凝胶保水性差异不显著(p ＞0.05)。四种食用胶均为亲水胶体，在溶于水形成凝胶的过程中会吸收大量水分，因此可以降低肌原纤维蛋白凝胶凝胶体系中游离水的比例，使凝胶的保水性得到显著提高。Verbeken 等研究了卡拉胶对鸡肉中盐溶性蛋白质凝胶的复合模量、保水性、微观结构的影响，发现卡拉胶能提高肌肉蛋白的复合模量、凝胶强度和持水性［15］;卡拉胶还能提高牛肉凝胶的热稳定性和保水性［16］;陈海华等通过盐溶蛋白-亚麻籽胶混合凝胶动态流变性质、凝胶强度、析水率的测定和超微结构的观察，证实了亚麻籽胶能够提高盐溶蛋白的热稳定性、凝胶结构稳定性和保水性［17］。本研究与上述研究所得结论相一致，即食用胶能提高肌原纤维蛋白的凝胶硬度和弹性以及凝胶保水性。

图2 食用胶对肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响Fig.2 Effect of edible gum on water-holding capacity of myofibrillar protein gel

2.5 食用胶对凝胶白度的影响

卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶对肌原纤维蛋白凝胶白度的影响如图3 所示。可以看出，随着食用胶添加量的增加，凝胶白度显著降低(p ＜0.05)。卡拉胶对肌原纤维蛋白凝胶白度的影响最小，当添加量为0.25%时，凝胶白度降低到86.62，与对照组相比降低了3.99%。而其他三种食用胶对肌原纤维蛋白凝胶白度的影响均比较明显，在添加量为0.25%时，亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶处理组的凝胶白度分别为84.95、83.30、85.08，与对照组相比分别降低了5.84%、7.67%、5.69%。由于食用胶本身具有一定的颜色，将其加入到肌原纤维蛋白凝胶中会使凝胶的白度有所降低，而卡拉胶溶于水后形成的溶液在所选用的四种食用胶中最为澄清透明，因此它对凝胶白度的影响最低。

图3 食用胶对肌原纤维蛋白凝胶白度的影响Fig.3 Effect of edible gum on whiteness of myofibrillar protein gel

3 结论

本研究所选用的卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶均可显著提高肌原纤维蛋白的乳化活性指数和乳化稳定性指数，即提高乳化能力(p ＜0.05);与未添加食用胶的对照组相比，添加四种食用胶后，肌原纤维蛋白混合凝胶的硬度、弹性和保水性也得到显著提高(p ＜0.05);添加食用胶使肌原纤维蛋白的凝胶白度值降低。卡拉胶、亚麻籽胶、黄原胶和魔芋胶均具有改善肌原纤维蛋白功能特性的作用，可将其广泛应用于肉制品加工中。

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