不同盐浓度下黄原胶对大豆分离蛋白—肌原纤维蛋白复合凝胶性质的影响

林玉惠 李鹏鹏 何志勇 秦 昉 吴胜芳 陈 洁（.汕头市天悦食品工业技术研究院有限公司，广东 汕头 5504；.江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 4）

近年来，食品工业界基于成本或营养角度的考虑，大豆蛋白在肉制品中的使用越来越多，如何使含大量大豆蛋白的肉制品体系结构保持良好的弹性和持水性成为肉制品研究领域的热点。少量的大豆蛋白等非肉蛋白添加到肉制品配方中，可以改善肉制品的凝胶性、持水保油性，并提高产品得率［1］。但是大剂量添加大豆蛋白等往往会使得肉制品的品质下降，包括凝胶强度、弹性和持水性［1，2］。Chin等［3］发现使用2.2%商业大豆蛋白替代肉蛋白不影响Bologna香肠的凝胶强度，但当替代量为4.4%时会促使香肠质构变软。目前，关于影响肌纤维蛋白凝胶体系因素方面，包括pH、离子强度、加工工艺参数、肌纤维蛋白浓度、加热速率、温度、压强、外源物质（各类亲水性多糖、脂肪、TG、大豆蛋白及其他蛋白）等对于肌纤维蛋白的影响研究已经相对透彻［4－8］。然而，在含有大量杂蛋白例如大豆蛋白的肌原纤维蛋白体系中，对各种外源物质、pH、离子强度是如何影响复合蛋白体系性质的研究较少。迄今为止，仅Lin等［8］报道过大豆蛋白、多糖及肌纤维蛋白三者相互作用，其研究主要针对于体系的乳化特性。

事实上，中国肉制品体系中，不仅添加了大豆蛋白，且添加量相对较多，现有的肌纤维蛋白凝胶理论很难支持含有大量大豆蛋白的肉制品体系质量问题的解决。基于此，本试验拟通过模拟体系，利用商业大豆蛋白，以黄原胶为代表，探讨亲水胶体对含有大豆蛋白的肌原纤维蛋白在不同盐浓度条件下的凝胶特性和凝胶结构的影响，以期为提高含有高比例大豆蛋白的肉制品的品质提供依据，同时为商业大豆蛋白的应用拓展途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黄原胶粉：丹尼斯克（苏州）有限公司；

大豆分离蛋白：平顶山天晶植物蛋白有限公司；

猪外脊肉：购于无锡欧尚超市；

浓盐酸、氢氧化钠、硫酸铜、酒石酸钾钠、氯化钠、氯化镁、EGTA、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、牛血清白蛋白，二甲基硅油：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 试验仪器

高速冷冻离心机：Avanti J－26XP型，美国Beckman公司；

冷冻干燥机：Christ ALPHA 1－4LSC型，德国 Martin Christ公司；

质构仪：TA－XT Plus型，英国 Stable Micro Systems公司；

流变仪：AR G2型，美国TA Instrument公司；

紫外光可见分光光度计：UV－2800H型，尤尼柯（上海）仪器有限公司；

高速组织捣碎机：DS－1型，上海精科实业有限公司；

电子天平：JB5374－91型，梅特勒—托利多仪器有限公司；

分析天平：AL204型，梅特勒—托利多仪器有限公司；

磁力搅拌器：RO 10power型，广州仪科实验室技术有限公司；

pH计：SevenEasy型，梅特勒—托利多仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 大豆分离蛋白及多糖溶液的配制 将大豆分离蛋白和黄原胶分别溶解于0.1，0.3，0.6mol/L NaCl，pH 6.25的磷酸盐缓冲液中，配制成5%质量分数的大豆蛋白和黄原胶溶液。

1.3.2 肌原纤维蛋白的提取 根据文献［6］的方法从猪外脊瘦肉中提取肌原纤维蛋白。冷冻猪外脊肉放入4℃冰箱中解冻4h，去除可见脂肪和结缔组织，称重，加入4倍体积（V/m）的 分 离 缓 冲 液 （0.1mol/L NaCl，50mmol/L Na2HPO4，2mmol/L MgCl2，1mmol/L EGTA，pH 7.0），斩拌混匀，将混合液离心（2 000×g，15min，4℃），取沉淀。重复上述操作两次。按4倍体积（V/m）0.1mol/L NaCl溶液，离心两次（2 000×g，15min，4℃），在最后一次离心前用双层纱布过滤掉可见的网状物结缔组织，将混合液的pH值调到6.25，最后将肌原纤维蛋白分离物在碎冰中保存。

使用双缩脲方法测定肌纤维蛋白中蛋白含量，用牛血清蛋白作为标准蛋白测定标准曲线。并用0.1，0.3，0.6mol/L NaCl，pH 6.25的磷酸盐缓冲液将肌纤维蛋白浓度校正到50mg/mL，在碎冰中保存备用。

1.3.3 肌纤维蛋白、大豆分离蛋白及黄原胶混合样品的制备 本试验根据盐浓度（0.1，0.3，0.6mol/L NaCl）的不同共分为3组，每组12个样品。以其中盐浓度为0.6mol/L的NaCl为例，MP∶SPI按1∶0，3∶1，1∶1（m∶m）混合，使每个样品的蛋白浓度保持在40mg/mL，而黄原胶有0.0%，0.1%，0.5%，1.0%4个浓度梯度，共计12个样品。

1.3.4 混合样品流变性质的测定 参照文献［6］修改如下：利用AR G2流变仪在样品形变的线性区域，采用小幅正弦振荡模式对0.3，0.6mol/L NaCl两个盐浓度混合样品形成凝胶过程中弹性模量（G′）的变化进行测定。使用直径为2cm的平板夹具，从20℃以2℃/min的升温速率升到80℃，频率为0.1Hz，最大应变为0.02，板间距为1mm，在夹具与样品的边缘滴加硅油，以防止水分蒸发，将保护盖扣在夹具外部。流变仪记录混合样品在加热形成凝胶过程中，整个体系的弹性模量的变化。

1.3.5 混合样品的凝胶强度测定 按照1.3.3的方法制备混合样品后，置于50mL的离心管中，以800r/min的转速离心10min，脱出样品中的气泡，每个样品称取5g转移至16.8mm的平底玻璃管中，并用保鲜膜封口。水浴加热，升温到80℃，加热速率维持在1.0～1.2℃/min。达到目标温度后，迅速将样品置于冰水中快速冷却，并在4℃冰箱中放置过夜。

样品的凝胶强度参照文献［6］修改如下：测试前将放置过夜的蛋白凝胶样品先于25℃的恒温水浴中平衡1h。质构仪参数：P/0.5圆柱形探头，测定前速度为1.0mm/s，测定速度为0.5mm/s，测后速度为10mm/s，测定距离为样品高度的50%，触发类型为自发，触发力为5g，数据采集速度为200包/s。凝胶强度定义为探头在下压过程中最大感应力。

1.3.6 混合样品的凝胶持水性测定 参照文献［6］修改如下：按照1.3.5方法制备的蛋白凝胶低温放置过夜，将样品（m0）取出并转移到50mL的离心管中，样品和离心管总质量为m1，离心参数：10 000×g，10min，4℃。然后将上清液倒掉，并用滤纸吸去凝胶块表面的残留水分，此时的样品和离心管质量为m2。凝胶持水性（WHC）按式（1）计算：

式中：

WHC——凝胶持水性，%；

m0——样品质量，g；

m1——离心前样品和离心管总质量，g；

m2——离心后将上清液倒掉并用滤纸吸附表面残留水分后称重获得的样品和离心管总质量，g。

1.3.7 混合样品的微观结构 利用XL－30ESEM环境扫描电镜（ESEM）观察凝胶的微观结构。将制备的蛋白凝胶切成约5mm×3mm×7mm的凝胶块，并粘于ESEM专用的圆形模具上，并置于ESEM样品室中观察。测试条件：加速电压20kV，恒压119.97Pa，放大倍数为800倍。

1.3.8 数据统计分析 本试验数据为3次平行。使用Excel软件进行表格设计及计算；使用Statistix软件，采用LSD法对数据进行显著性分析，并用Origin 8.0作图。

2 结果与讨论

2.1 黄原胶对SPI—MP复合蛋白体系弹性模量的影响

SPI及黄原胶在不同的盐浓度下对肌纤维蛋白流变性质的影响见图1。由图1（a～c）可知，在0.6mol/L NaCl盐浓度下，纯肌纤维蛋白的储存模量G′在温度40℃时开始上升，50 ℃时达到最大值，58 ℃时达到最小值，这与报道［7，9］类似。黄原胶的加入，几乎不改变肌纤维蛋白的凝胶温度，但可使凝胶强度大幅度上升，可能是同一体系中，由于互不相容的大分子相互竞争空间，黄原胶的加入使得肌纤维蛋白的相对浓度变大，所以在黄原胶添加浓度一定的条件下，混合体系的G′是随着黄原胶添加量增加而不断增加［10］。而随着大豆蛋白的加入，储存模量G′上升温度推后，且强度变弱。研究［9］表明，50℃左右肌纤维蛋白G′上升，可能是基于肌纤维蛋白中肌球蛋白重链发生变性，并通过二硫键交联聚集。而大豆蛋白加入后导致MP重链变性和交联峰往高温方向推移，暗示0.6mol/L NaCl盐浓度下大豆蛋白可能对肌纤维蛋白的凝胶存在一定干扰。

由图1可知，在0.6mol/L NaCl盐浓度下，各种组合的肌纤维蛋白—大豆蛋白凝胶的G′的终值均随着黄原胶添加量增加而增加；复合凝胶中的大豆蛋白含量越高，G′越低。然而在0.3mol/L NaCl盐浓度下（如图1（d～f）所示），添加1%黄原胶的肌纤维蛋白—大豆蛋白（3∶1）体系，其G′不仅远高于0.3mol/L NaCl浓度下的，甚至高于0.6mol/L NaCl浓度下的。结合0.6mol/L NaCl条件下大豆蛋白的干扰效应，暗示在低盐浓度下肌纤维蛋白溶解性不足的情况下，少量大豆蛋白和较大量黄原胶的加入对复合蛋白具有良好的凝胶促进作用。

图1 不同盐浓度下黄原胶添加量对复合蛋白体系凝胶弹性模量的影响Figure 1 Effect of xanthan adding levels on the G′of MP—SPI composite gel with various salt levels

2.2 黄原胶对SPI—MP复合蛋白体系凝胶强度的影响

由表1可知，0.1，0.3mol/L NaCl盐浓度下，纯肌纤维蛋白几乎不成凝胶，凝胶强度非常弱；少量大豆蛋白的加入，在总蛋白浓度不变的情况下，使得复合凝胶的凝胶强度变强，尤其是0.1mol/L盐浓度条件下，3%MP＋1%SPI样品的凝胶强度远高于纯肌纤维蛋白凝胶；进一步加大SPI比例，凝胶强度再次弱化。可能是在肌纤维蛋白溶解不足情况下，加入的低浓度大豆蛋白分子因疏水相互作用力和分子之间的缠绕包埋，起到了协同作用［11］，但高浓度大豆蛋白的添加将会有破坏作用。黄原胶的加入，使得复合蛋白凝胶强度有增大的趋势，但浓度高于0.5%时，增强效果不明显。该结果与流变结果一致，证实了在低盐浓度下肌纤维蛋白溶解性不足的情况下，少量大豆蛋白和较大量黄原胶的加入对复合蛋白具有良好的凝胶促进作用。

0.6mol/L NaCl高盐浓度下，在纯肌纤维蛋白体系中，随着黄原胶添加量的增加，体系的凝胶强度显著下降，可能是阴离子多糖黄原胶与带同种电荷的肌纤维蛋白会产生拮抗作用，破坏了凝胶结构［12］。同时，加入大豆蛋白也使得蛋白体系凝胶强度减弱［13］。值得指出的是，在肌纤维蛋白—大豆蛋白（3∶1）体系中，添加0.1%～1.0%的黄原胶并不能显著改变体系的凝胶强度，暗示着高盐浓度下低浓度大豆蛋白可以使黄原胶对复合蛋白凝胶体系的破坏程度减弱。

2.3 黄原胶对SPI—MP复合蛋白体系凝胶持水性的影响

由表2可知，0.1，0.3mol/L NaCl盐浓度下，纵向比较纯肌纤维蛋白与3%MP＋1%SPI样品，不管是否添加黄原胶，3%MP＋1%SPI样品的持水性均高于纯肌纤维蛋白样品组；横向比较黄原胶的应用效果，随着黄原胶加入量上升，各种样品的持水性均呈现上升趋势。上述结果说明，低盐浓度下低含量大豆蛋白对复合蛋白有良好促进凝胶作用，同时低盐浓度下，黄原胶对于复合蛋白体系具有提升持水性效应。

0.6mol/L NaCl盐浓度下，纵向看，大豆蛋白的加入，复合蛋白体系持水性呈下降趋势，黄原胶的加入可以改变大豆蛋白对复合凝胶持水性的破坏倾向；横向看，黄原胶用量的增加，可以改善肌纤维蛋白—大豆蛋白复合凝胶持水性。

表1 不同盐浓度下黄原胶添加量对复合蛋白体系凝胶强度的影响Table 1 Effect of xanthan adding levels on the gel strength of MP—SPI composite with various salt levels

表1 不同盐浓度下黄原胶添加量对复合蛋白体系凝胶强度的影响Table 1 Effect of xanthan adding levels on the gel strength of MP—SPI composite with various salt levels

同一盐浓度不同字母表示结果具有显著性差异（P＜0.05）。

氯化钠/（mol·L－1） 蛋白质 黄原胶0.0% 0.1% 0.5% 1.0%4%MP 19.9±4.1f 22.1±0.4f 54.9±8.9d 62.6±4.8c 0.1 3%MP＋1%SPI 72.1±6.8b 68.5±5.2bc 89.0±7.8a 83.0±3.9a 2%MP＋2%SPI 25.0±1.5f 36.3±2.5e 68.9±4.6bc 71.9±4.8b 4%MP 33.3±0.8de 37.3±7.8d 91.0±6.2a 75.3±3.8b 0.3 3%MP＋1%SPI 56.7±2.0c 56.9±4.5c 90.9±11.7a 98.8±12.3a 2%MP＋2%SPI 25.9±0.9e 36.3±1.4de 68.3±3.4b 77.2±4.2b 4%MP 202.1±19.3a148.4±8.4b 135.9±8.6bc 122.1±19.8c 0.6 3%MP＋1%SPI 96.6±4.0d 90.1±9.9de 103.6±7.9d 97.6±11.9d 2%MP＋2%SPI 20.5±5.0g 31.5±2.5g 61.8±0.3f 75.2±3.9ef

表2 不同盐浓度下黄原胶添加量对复合蛋白凝胶持水性的影响Table 2 Effect of xanthan adding levels on the WHC of MP—SPI composite gel with various salt levels

表2 不同盐浓度下黄原胶添加量对复合蛋白凝胶持水性的影响Table 2 Effect of xanthan adding levels on the WHC of MP—SPI composite gel with various salt levels

同一盐浓度不同字母表示结果具有显著性差异（P＜0.05）。

氯化钠/（mol·L－1） 蛋白质 黄原胶0.0% 0.1% 0.5% 1.0%4%MP 26.10±0.52g 37.07±5.94f 70.65±5.39c 102.98±1.04a 0.1 3%MP＋1%SPI 46.96±1.00e 56.12±10.19d 86.37±3.01b 96.63±2.57a 2%MP＋2%SPI 45.53±0.95e 49.72±1.60de 77.85±8.66c 101.60±0.72a 4%MP 28.48±0.86g 45.00±4.94e 72.72±2.31c 99.06±1.25a 0.3 3%MP＋1%SPI 48.52±1.76e 59.44±3.26d 85.21±6.53b 101.09±1.16a 2%MP＋2%SPI 37.55±0.88f 57.44±3.24d 86.73±4.88b 96.08±7.95a 4%MP 89.21±3.03d 84.01±5.41e 94.78±1.21bc 99.18±1.02a 0.6 3%MP＋1%SPI 56.69±1.59g 76.63±2.73f 93.53±3.70c 98.55±1.00ab 2%MP＋2%SPI 44.16±0.20h 53.80±0.48g 85.83±1.83de 99.55±0.45a

2.4 黄原胶对SPI—MP复合蛋白体系凝胶微观结构的影响

利用环境扫描电镜（ESEM）直接观察含水样品，可以比较直接地观察样品在原始状态下的微观结构。如图2（a）所示，高盐浓度下纯肌纤维蛋白凝胶呈现出纤维状及棒状的网络结构，与Feng等［13］报道结果相吻合；图2（b）是大豆蛋白加入条件下的扫描结果图，可以看出凝胶纤维状网络结构减少，形成柔软质地的凝胶［14］。

图2（d）与图2（c）相比，复合蛋白凝胶空隙明显减少，表明低盐浓度下低浓度大豆蛋白填充，能起到良好促进凝胶的作用。由图2（e）可知，添加0.5%黄原胶，复合蛋白凝胶空隙明显减少并形成网状结构，暗示低盐浓度下黄原胶能够改善复合蛋白凝胶结构。如图2（f）所示，0.5%黄原胶肌纤维蛋白—大豆蛋白（3∶1）低盐浓度体系，形成了更为紧凑的凝胶结构，ESEM说明在低盐条件下肌纤维蛋白溶解不足时，黄原胶的强持水能力及大豆蛋白的填充起到了凝胶促进作用，可能是少量大豆蛋白和较大量黄原胶加入能够提高复合蛋白储存模量、凝胶强度及持水性的原因。

图2 不同盐浓度下黄原胶添加量对复合蛋白体系微观结构的影响Figure 2 Effect of xanthan adding levels on the network of MP—SPI composite gel with various salt levels

3 结论

本研究通过详细讨论大豆蛋白－肌纤维蛋白－黄原胶三相体系中影响复合凝胶强度的因素，明确了大豆蛋白和黄原胶分别对肌纤维蛋白以及混合物的凝胶特征和持水性的影响。结果显示在低盐浓度下，低含量大豆蛋白对肌纤维蛋白—大豆蛋白复合凝胶具有良好地促进凝胶作用和凝胶持水性提高效应，黄原胶的加入会提高复合蛋白体系持水性；在高盐浓度下，不同含量大豆蛋白对肌纤维蛋白—大豆蛋白复合凝胶强度和持水性均有破坏效应；黄原胶的加入可以改变大豆蛋白对复合凝胶持水性和凝胶强度的破坏倾向。上述结果澄清了大豆蛋白在不同盐含量条件下对肌纤维蛋白的干扰效应，阐明了在肉制品中大量使用大豆蛋白的途径以及减少由于大豆蛋白大量使用导致肉制品品质下降的方法，为低盐肉制品、高大豆蛋白肉制品品质的提升提供了依据。

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