不同盐浓度下磷脂含量对猪肉糜凝胶特性的影响

谢盛莉，夏文银，马良，戴宏杰，周鸿媛，郭婷，余永，张宇昊

(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)

我国是目前最大的肉制品消费和生产国，肉糜制品在国内肉制品深加工中有着举足轻重的地位，午餐肉、火腿肠、香肠等肉糜制品营养丰富、可口且食用方便，深受许多消费者青睐[1]。肉糜凝胶的形成实质上是在加热过程中，肉糜中溶出的肌原纤维蛋白(myofibrillar protein，MP)通过聚集和交联，形成三维网络结构[2]。肉糜凝胶特性决定了产品的品质、质地、产量等，并受很多因素影响。已经证明有很多方法可以通过改善肉类中肌原纤维蛋白的三维网络结构来提升产品的口感，如斩拌、滚揉等技术，添加磷酸盐、大豆蛋白、转谷氨酰胺酶等，其中通过添加其他组分与肌原纤维蛋白产生互作，促进三维网络形成，进而改善其凝胶特性的研究报道很多。白登荣等[2]通过研究添加γ-聚谷氨酸对鸡肉糜凝胶特性的影响，发现γ-聚谷氨酸能够明显降低肉糜凝胶的蒸煮损失率，提高其保水性和凝胶强度，凝胶的弹性、硬度、咀嚼性、内聚性等也得到了明显改善，同时可以提高鸡肉糜凝胶的形成能力。朱东阳等[3]研究发现用乳化棕榈油替代猪背膘能明显提高猪肉糜凝胶的蒸煮得率、L*值和b*值，同时，添加乳化棕榈油能影响猪肉糜中蛋白质的变性温度，并且凝胶的硬度和弹性也显著增强。陈洪生等[4]研究发现真空包装冷藏条件下，丁香提取物的添加可以减少肉饼的蒸煮损失，同时能够显著降低肉饼蛋白质的羰基含量和TBARS值，延缓肉饼在贮藏过程中a*值的下降，使肉饼的弹性及感官特性得到了改善。

动物脂肪含量对肉制品品质和风味影响较大，50%以上的动物脂肪都为肌内磷脂，其富含不饱和脂肪酸，是肉制品主要的风味前体物质，通常用于肌肉中风味物质研究，与肉制品品质及风味的形成关系密切。许多研究表明磷脂可以与蛋白质发生互作，进而影响蛋白质的功能特性，李菊芳[5]研究发现磷脂的复合可以明显提高大豆蛋白持水率、持油性以及其热诱导的弹性，降低了其热诱导凝胶的硬度，在食品工业应用中可根据实际需要调整产品磷脂的复合量，使产品具有更好的功能性。肉中的磷脂同样可以与肌原纤维蛋白互作，影响其凝胶特性，本课题组前期研究表明磷脂与肌原纤维蛋白存在相互作用，且在凝胶体系中主要作用力为氢键和疏水相互作用，且磷脂可以抑制高盐浓度下产生的蛋白质盐析作用[6]。

实验以猪里脊肉为原料，依据肉糜类食品加工过程中常用盐浓度，研究在不同盐浓度下不同磷脂含量肉糜制品的性质差异，主要包括蒸煮得率、保水性、质构、色差、体外消化率等，旨在明确磷脂含量对实际体系中肉制品品质的影响，并为不同磷脂含量肉的加工适性确定提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

里脊肉购于重庆永辉超市。L-α-Lecithin≥ 99 %(TLC)，美国Sigma-Aldrich公司。

Multifuge X3R高速冷冻离心机，美国Thermo Fisher Scientific公司；QL 901 Vortex旋涡混合器，海门市其林贝尔仪器制造有限公司；HH-4数显恒温搅拌水浴锅，上海新诺仪器设备有限公司；SHZ-B水浴恒温振荡器，上海将任实验设备有限公司；SYNERGYH1MG全波长酶标仪，美国基因公司；超微量分光光度计，美国Pultton公司；DHR-1流变仪，美国TA公司；TA-XT2i物性测定仪，英国Stable Micro Systems公司；UltraScan PRO测色仪，美国HunterLab公司。

1.2 实验方法

1.2.1 猪肉糜凝胶的制备

将新鲜里脊肉洗净并去除多余脂肪和结缔组织后绞碎，分别加入等体积的NaCl后充分搅拌均匀，NaCl质量分数分别为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%，再加入20%冰水以及不同添加量的磷脂(肉质量的0、0.2%、0.4%)，经测定肉中磷脂含量为0.2%，最终磷脂含量即为肉重的0.2%、0.4%、0.6%，在低温下搅拌均匀后，斩拌成肉糜。取一定质量肉糜装入50 mL离心管中，800×g离心5 min，除去气泡之后72 ℃水浴10 min，迅速冷却，静置于4 ℃冰箱，测定前在室温平衡30 min。

1.2.2 蒸煮得率测定

将肉糜凝胶置于室温，平衡30 min后，吸干其表面水分后称重，蒸煮得率为肉糜加热前后的质量百分比。

1.2.3 保水性的测定

凝胶的保水性(water holding capacity,WHC)根据XIA等[7]的离心方法测定。将5 g肉糜凝胶在4 ℃下以3 000×g离心10 min。WHC(%)表示为离心前后凝胶质量的比值。

1.2.4 质构分析

将肉糜凝胶切成厚度为1 cm的圆柱体，使用质构仪测定肉糜凝胶的质构特性。参数设置：探头型号P/0.5，触发力5 g，下压距离5 mm，测试前速度2.0 mm/s，测试后速度2.0 mm/s，测试速度0.5 mm/s，测定肉糜凝胶的弹性、硬度、咀嚼性以及内聚性。

1.2.5 色差的测定

使用UltraScan PRO色差仪对肉糜凝胶的中心部位进行色差测定，分别记录L*值(亮度值)、a*值(红度值)和b*值(黄度值)。

1.2.6 流变性质的测定

参考WESTPHALEN等[8]方法，略作修改。将生肉糜样品均匀涂布于直径40 mm的平板夹具间，间距为1.0 mm，刮去多余样品后涂上硅油密封，平衡2 min后，进行温度扫描。参数设置为：速率2 ℃/min，起始温度25 ℃，结束温度80 ℃，应变2%，频率1 Hz，测定指标为储能模量(G')。

1.2.7 硫代巴比妥酸反应物(TBARS)值的测定

参考WANG等[9]的方法测定TBARS值。计算公式(1)如下：

(1)

其中：A532，样品在532 nm处吸光值；A600，样品在600 nm处吸光值；155，吸光系数；m，样品质量，g；72.06，丙二醛摩尔质量，g/mol。

1.2.8 羰基含量的测定

参考SOGLIA等[10]的方法测定羰基含量。通过双缩脲法测定蛋白质含量，并使用摩尔消光系数22 000/(mol·cm·L)来计算羰基含量。

1.2.9 体外消化率测定

参照曹云刚等[11]方法并略作修改。称取5 g肉糜凝胶绞碎后，加入37 mL 10 mmol/L HCl溶液后,10 000 r/min均质30 s，再加入8 mL 1 mg/mL猪胃蛋白酶溶液(溶于10 mmol/L HCl)混合均匀，37 ℃水浴1 h(酶解)，再调节pH至7.5(使用1 mol/L NaOH溶液)灭活胃蛋白酶终止反应。加入一定量的猪胰酶溶液(终浓度 4%W/W，基于蛋白质量，pH 7.5)并 37 ℃水浴中温育2 h。取1 mL样品，然后加入1 mL 30 % TCA溶液并涡旋摇匀以反应终止，沉淀蛋白质。将混合液置于4 ℃下过夜后，10 000×g离心10 min。去掉上清液之后，加入1 mL 1 mol/L NaOH溶液用以溶解蛋白质沉淀，测定其蛋白质浓度。总蛋白质含量为以0.5 mol/L NaOH直接溶解凝胶测得的蛋白质含量。体外消化率的计算如公式(2)所示：

(2)

式中，Ct，总蛋白浓度；Cp，TCA沉淀的蛋白浓度。

1.3 数据分析

2 结果与分析

2.1 蒸煮得率和保水性

不同盐浓度下磷脂含量对肉糜凝胶蒸煮得率和保水性的影响如图1所示，总体而言，随着盐浓度增加，各组肉糜凝胶的蒸煮得率(图1-a)和保水性(图1-b)显著增加(P<0.05)，随着盐浓度的增加，使得肉糜凝胶体系中肌原纤维蛋白的溶解和溶出增加，导致加热过程中蛋白质间的交互作用增强，从而形成了更加稳定、富有弹性的网络结构，增强其对水的束缚能力，提高肉糜的蒸煮得率及保水性[12]。在盐浓度达到3.5%时，0.2%磷脂含量组的蒸煮得率和保水性显著降低，这可能与盐析作用有关。与0.2%磷脂含量组不同，0.4%和0.6%磷脂含量组肉糜凝胶的蒸煮得率和保水性在盐浓度3.5%时继续增加，表明磷脂含量的增加可以明显抑制肉糜凝胶的盐析作用，XIA等[6]研究表明一定量的磷脂与肌原纤维蛋白通过疏水相互作用结合后，磷脂可通过其亲水性头部与水分子结合，导致亲水性增加，从而抑制盐析作用。

a-磷脂含量对肉糜凝胶蒸煮得率的影响;b-磷脂含量对肉糜凝胶保水性的影响图1 不同盐浓度下磷脂含量对肉糜凝胶蒸煮得率和保水性的影响(P<0.05)Fig.1 Effects of lecithin concentration on gelatin cooking yield and water holding capacity of pork meat batters at different NaCl concentrations(P<0.05)

加入磷脂后蛋白质凝胶内的氢键和疏水相互作用增强，在热诱导凝胶形成时，暴露出更多的肌原纤维蛋白疏水性基团并与磷脂疏水性尾部结合，这有助于增强肌原纤维蛋白凝胶网络结构，并因此改变肌原纤维蛋白的凝胶特性[6]。此外，磷脂可以抑制肌原纤维蛋白内部二硫键的形成，但如果磷脂含量添加过多，则可能导致肌原纤维蛋白凝胶特性下降。在实际体系中，在同等NaCl浓度条件下，0.4%磷脂含量的猪肉糜凝胶有最高的蒸煮得率和保水性，0.6%磷脂含量的蒸煮得率次之，2组均明显高于0.2%磷脂含量组。说明实际体系中0.4%磷脂含量的肉糜更有利于形成致密稳定的凝胶结构。当磷脂含量达到0.6%时，磷脂与蛋白质之间的作用可能达到饱和[5]，多余的磷脂可能造成二硫键形成减少[13]，因此0.6%磷脂含量肉糜凝胶的蒸煮得率和保水性略低于0.4%组。由此可见，在实际生产中，选择0.4%磷脂含量的肉如牛的腰肌、腿二头肌等可使肉糜凝胶具有良好的保水能力。

2.2 质构特性

不同盐浓度下磷脂含量对肉糜凝胶质构特性的影响如图2所示。随着盐浓度增加，肉糜凝胶的内聚性变化不明显(图2-c)，硬度(图2-a)、弹性(图2-b)和咀嚼性(图2-d)则显著增加(P<0.05)，盐浓度的增加可以增强盐溶性蛋白质的溶出，蛋白质间的黏结也增强，使其最终形成富有弹性的三维网络结构，从而增强部分肉糜质构品质指标[14]。TOBIN等[15]研究发现法兰克福香肠的硬度随盐浓度降低而降低。PIETRASIK等[16]通过探究食盐对猪肉糜凝胶质构特性的影响时，也出现类似现象。当盐浓度达到3.5%时，0.2%磷脂含量组硬度、弹性和咀嚼性开始下降，而0.4%和0.6%磷脂含量肉糜凝胶的相应指标继续保持增加趋势，说明磷脂含量的增加改变了高盐浓度下肉糜凝胶质构变化规律。XIA等[6]研究表明,在高盐浓度下添加磷脂后凝胶的硬度和咀嚼性继续增加，与本实验结果一致，而复合凝胶的弹性开始下降，与本实验结果不一致，可能是实际体系相对复杂，肉糜中存在的肌浆蛋白等影响了凝胶的形成。从磷脂含量分析，在中低盐浓度(1.5%～3%)条件下，含有0.4%磷脂的猪肉糜凝胶有最高的弹性和最低的硬度和咀嚼性，磷脂含量的增加或降低都会降低肉糜凝胶的弹性，增加其硬度和咀嚼性。这可能与体系的保水性相关，保水性增加，肉糜弹性提高，但咀嚼性和硬度相应下降[14]。

2.3 色差分析

肉制品的色泽是消费者直观衡量肉制品好坏的重要依据。盐浓度对不同磷脂含量的肉糜凝胶色差(L*、a*、b*)的影响如图3所示。

L*值表示亮度值，可以客观反映肉糜凝胶的明暗程度[17]。如图3-a所示，肉糜凝胶L*值随着盐浓度的增加而显著降低(P<0.05)。盐浓度增加可以提高凝胶的持水力、降低氧的渗透速率，肌红蛋白分子被更多的水包围，降低了肉糜体系中氧合肌红蛋白的比例，使肉糜凝胶色泽变暗[14,18]。刁新平等[19]研究表明牛肉糜凝胶的L*值随着盐浓度增加明显降低，光泽变暗。但磷脂含量增加并不改变L*值随盐浓度变化的趋势，同时肉糜凝胶的保水性随着磷脂含量的增加而增加，而L*值差异不明显，可能与磷脂氧化使凝胶颜色加深变暗有关。

如图3-b所示，随盐浓度的增加，肉糜凝胶的a*值均显著降低(P<0.05)，盐浓度达到3.5%(0.2%磷脂含量组)时，a*值显著增加。动物肌肉在正常状态下呈现肌红蛋白的暗红色，在温度达到65～80 ℃时，肌红蛋白发生变性，红色逐渐褪去变成灰白色，呈现熟肉正常色泽[20]。本实验研究的肉糜凝胶是在72 ℃加热条件下形成，随着盐浓度的增加，肌红蛋白变性程度增加，导致a*值降低。在盐浓度达到3.5%时，与0.2%磷脂含量组不同，0.4%和0.6%磷脂含量组肉糜凝胶的a*值继续降低，且在相同盐浓度下，肉糜凝胶的a*值随磷脂含量增加明显降低，可能是因为磷脂的添加会促进肌红蛋白变性。

由图3-c所示,肉糜凝胶的b*值随盐浓度的增加呈显著降低(P<0.05)，磷脂含量增加并不改变b*值随盐浓度变化的趋势，但在相同盐浓度下，随着磷脂含量的增加，肉糜凝胶的b*值逐渐增加，可能与脂肪氧化程度加剧有关，通常脂肪氧化后颜色明显较正常时黄。

2.4 羰基含量和TBARS值

蛋白质氧化程度可以用蛋白质中羰基含量的高低来表示，主要由易受自由基攻击的氨基酸侧链氧化断裂产生[21]。由图4-a所示，肉糜凝胶的羰基含量随着盐浓度增加，呈现先显著增加(P<0.05)然后降低的趋势，说明适当盐浓度的增加促进了肉糜凝胶中蛋白质的氧化。这可能是因为NaCl可以破坏细胞膜的完整，使细胞内蛋白质和脂质与活性诱导物接触。LIU等[22]研究发现一定浓度的NaCl会引起肌原纤维蛋白之间的静电斥力受到破坏，导致蛋白质分子内部结构疏松，容易受到活性基团攻击从而加速了蛋白质氧化。而高盐(3.5%)能够抑制肉中蛋白质氧化[23]，从而使凝胶中羰基含量降低，与凝胶中a*值结果一致，这可能与高盐溶液可以减缓氧气的渗透速率有关。肉糜凝胶的羰基含量随磷脂含量的增加逐渐降低，说明磷脂的添加使肉糜凝胶体系中蛋白质氧化程度降低，这可能是因为磷脂含有较高不饱和脂肪酸，易氧化，具有抗氧化性[24]。

脂质氧化是肉制品中一类重要的生化反应，适当的脂质氧化能增加肉类产品风味，但过度氧化不仅会使肉制品产生不良气味，而且会对其安全性产生影响[25]。通过定量测定氧化产物中的丙二醛含量，可以表征样品中脂质氧化程度[26]。由图4-b可知，TBARS含量随着盐浓度增加呈现先显著增加(P<0.05)然后降低趋势。这与张平等[27]的研究相一致，在一定范围内增加盐含量能够促进肌肉中脂肪的氧化，但当盐浓度达到一定值后，继续增加会抑制脂质氧化[28]。这主要因为脂肪氧合酶分子存在2个底物结合位点，当酶液中盐浓度较低时，游离的Cl-占据了酶分子上亲水的抑制位点，使活性位点的有效底物浓度增加，加快反应速率[29]；当盐浓度过高时，盐对酶蛋白的浓缩效应提高，脂肪氧合酶发生变性，结构被破坏，导致酶活性降低[30]。肉糜凝胶的TBARS值随磷脂含量的增加而逐渐增加，说明肉糜凝胶体系中脂肪氧化程度加剧。这与磷脂的自身氧化有关，磷脂与肌原纤维蛋白通过疏水相互作用联结后，磷脂附着于蛋白质表面，自由基优先攻击磷脂，降低了蛋白质氨基酸侧链被攻击的几率，抑制了蛋白质氧化，与羰基结果一致。磷脂在氧化过程会导致丙二醛含量增加，脂肪氧化程度增加导致凝胶颜色变黄，与b*值的结果一致。

a-磷脂含量对肉糜凝胶羰基含量的影响;b-磷脂含量对肉糜凝胶TBARS的影响图4 不同盐浓度下磷脂含量对肉糜凝胶羰基含量和TBARS的影响(P<0.05)Fig.4 Effects of lecithin concentration on carbonyl content and TBARS of pork meat batters at different NaCl concentrations(P<0.05)

2.5 流变性能

由图5可知，不同盐浓度的肉糜流变曲线主要分为3个阶段。第一个阶段，G′值随着温度升高而逐渐增加，至50～52 ℃时出现一个峰，这是肌球蛋白头部相互连接所致。由于肌原纤维蛋白溶出量较低，1.5%和2%组峰值不够明显。不同磷脂含量的肉糜，在第一阶段形成的第一个峰值所需温度不同，分别是52 ℃(0.2%磷脂组)、50 ℃(0.4%磷脂组)、51 ℃(0.6%磷脂组)，0.4%磷脂组的样品显示出早期峰，表明此阶段磷脂能促进肉糜凝胶的形成。第二阶段于第一阶段结束后，即52 ℃后G′值急剧下降，在53～55 ℃时降到最低，出现了第2个最小峰值，这与加热温度上升导致内部氢键断裂有关[31]。第三阶段，在温度达到55 ℃后，G′值迅速增加，但在72 ℃后稳定。这与蛋白质发生相互交联有关，形成了稳定的三维凝胶网络结构[32]。随盐浓度增加，0.2%磷脂组最终的储能模量G′逐渐增加，但在3.5%盐浓度时降低，这是由于提高盐浓度可以增加肉糜中蛋白质的溶解和溶出，盐浓度过高蛋白质溶解度降低，盐析效应产生。与0.2%磷脂组随盐浓度变化趋势不同，0.4%和0.6%磷脂组的最终G′值随盐浓度增加而逐渐增加，在3.5%盐浓度时达到最大，进一步说明磷脂含量的增加对盐析效应具有抑制作用。不同磷脂含量的肉糜最终稳定的G′不同，0.4%磷脂组最高，0.6%磷脂组次之，与弹性有相同变化趋势，表明含有0.4%磷脂的肉糜凝胶形成的凝胶网络结构更加稳定。

a-0.2%肉糜凝胶储能模量G′的变化;b-0.4%肉糜凝胶储能模量G′的变化;c-0.6%肉糜凝胶储能模量G′的变化图5 不同盐浓度下磷脂含量对肉糜凝胶储能模量G′的影响(P<0.05)Fig.5 Effects of lecithin concentration on storage modulus(G′)of pork meat batters at different NaCl concentrations(P<0.05)

2.6 体外消化率

实验以胃蛋白酶-胰酶消化体系来模拟猪肉糜凝胶的体外消化情况。如图6所示，肉糜凝胶的体外消化率随盐浓度增加呈显著增加(P<0.05)，整个消化过程结束后，所有处理组凝胶的体外消化率均在80%以上，表明该肉糜凝胶易于消化。在肉糜加热过程中，蛋白质的结构展开可能会影响肉糜凝胶的蛋白质消化率[33]。XIA等[6]研究表明，肌原纤维蛋白二级结构随着盐浓度增加而逐渐展开，可能为消化酶提供更多位点[34]。不同磷脂含量的肉糜凝胶的体外消化率明显不同，在相同盐浓度条件下，0.4%磷脂含量的肉糜凝胶有最高的体外消化率，更容易被消化，所获得的营养价值更高。凝胶体系研究结果表明磷脂会诱导蛋白质的进一步展开，而0.6%磷脂含量组消化率低于0.4%组，可能是因为过量的磷脂阻碍了蛋白二硫键形成，肌原纤维蛋白内部结构进一步展开受到了抑制。

图6 不同盐浓度下磷脂含量对肉糜凝胶体外消化率的影响(P<0.05)Fig.6 Effects of lecithin concentration on pork meat batters digestibility in vitro at different NaCl concentrations(P<0.05)

3 结论

(1)盐浓度从1.5%增加到3%，肉糜凝胶的保水性、蒸煮得率显著增加，同时其弹性、硬度和咀嚼性明显提高，而在高盐(3.5%)时趋势相反。在相同盐浓度条件下，0.4%磷脂含量的猪肉糜凝胶有最高的蒸煮得率、保水性和弹性以及较低的硬度和咀嚼性，使肉糜凝胶有良好的保水能力，0.6%磷脂含量组肉糜凝胶蒸煮得率和保水性、质构特性等性能均不及0.4%组。相对于0.2%磷脂含量组，0.4%～0.6%磷脂含量组肉糜凝胶在高盐浓度下，其保水性、蒸煮得率、硬度、弹性等品质指标并未明显下降。

(2)TBARS和蛋白质氧化分析结果显示，磷脂的添加可以抑制蛋白质氧化，但体系中脂肪氧化程度增加，脂肪氧化后变黄导致凝胶体系b*值增加。

(3)动态流变结果表明，0.4%磷脂组最终稳定模量G′值最高，0.6%磷脂组次之，0.4%磷脂含量的肉糜凝胶的网络结构更加稳定，且有最高的体外消化率，更容易被消化，低盐条件下远高于0.2%磷脂含量组的凝胶。为了得到具有较好的蒸煮得率和凝胶特性的肉糜制品，可选择0.4%磷脂含量的肉如牛的腰肌、腿二头肌等。