pH值、NaCl濃度和加熱溫度對(duì)豬肉勻漿物凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響*

王祎娟，余小領(lǐng)，李學(xué)斌，馬漢軍，段虎，潘潤(rùn)淑，馬精艷

1(河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)，453003) 2(河南科技學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，河南新鄉(xiāng)，453003)

肌肉中的蛋白質(zhì)根據(jù)理化和功能特性，通常分為肌原纖維蛋白、肌漿蛋白、基質(zhì)蛋白。其中肌原纖維蛋白又稱(chēng)為鹽溶蛋白，是肌肉中最重要的蛋白質(zhì)，約占總蛋白含量的50% ～55%，它是由肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白、肌動(dòng)球蛋白和調(diào)節(jié)蛋白等形成的復(fù)合體［1］。這些蛋白質(zhì)形成熱誘導(dǎo)凝膠的能力是肉制品加工中重要的功能特性之一，對(duì)肉制品的工藝特性和感官品質(zhì)具有極其重要的影響，在肉制品加工中起到極為重要的作用［2］。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)不同蛋白質(zhì)的提取條件、形成凝膠的機(jī)理及影響凝膠特性的因素進(jìn)行了廣泛研究［3－15］，發(fā)現(xiàn)只有肌原纖維蛋白有很好的凝膠能力，而肌原纖維蛋白中只有肌球蛋白可單獨(dú)形成良好的凝膠，肌動(dòng)蛋白和肌動(dòng)球蛋白對(duì)肌球蛋白凝膠有協(xié)同或拮抗效應(yīng)，肌漿蛋白和可溶性膠原蛋白可能對(duì)凝膠的形成產(chǎn)生影響。然而，不同條件下勻漿物形成凝膠及其質(zhì)構(gòu)特性的研究鮮有報(bào)道，因此本試驗(yàn)主要通過(guò)三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)，研究pH值、NaCl濃度及加熱溫度對(duì)豬后腿肉勻漿物熱誘導(dǎo)凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響，從而為豬肉凝膠類(lèi)制品加工工藝的改進(jìn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇品種和飼養(yǎng)管理相同、活重(97±5)kg的雜交豬(淮南豬×長(zhǎng)白豬×約克夏)6頭，按照常規(guī)屠宰工藝屠宰，宰后45 min內(nèi)從胴體上分割2條豬后腿，剔除其可見(jiàn)脂肪和結(jié)締組織，每份分裝100 g，分別放入塑料包裝袋中并密封，在－40℃保存?zhèn)溆谩?/p>

氯化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、碘化鉀、無(wú)水硫酸銅、四水合酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、鹽酸(所有試劑均屬分析純，均購(gòu)于天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 儀器與設(shè)備

TA XT-PLUS型質(zhì)構(gòu)分析儀，英國(guó) Stable Micro System公司;3－18K型冷凍離心機(jī)，德國(guó)SIGMA公司;T25數(shù)顯型高速分散機(jī)，美國(guó)IKA公司;IF300－15型雪花型制冰機(jī)，德國(guó)SIM有限公司;WFJ 7200型分光光度計(jì)，尤尼科上海儀器有限公司;DELTA320型pH計(jì)，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;BS223S型電子天平，上海天平儀器廠;79－1型磁力加熱攪拌器，常州國(guó)華儀器有限公司;HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，國(guó)華電器有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用三因素二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其因素水平編碼表如表1所示，試驗(yàn)設(shè)計(jì)表如表2所示。

表1 三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)因素水平編碼表

表2 三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 肌肉勻漿物的制備

參照 Tomasz Lesiów 的方法［17］并稍加修改。首先取分裝好的肉樣在0～4℃冰箱中解凍20 h，然后將肉切成0.5 cm3的小塊，準(zhǔn)確稱(chēng)量并放入燒杯中，加入4倍體積的NaCl溶液，進(jìn)行勻漿處理(8 000 r/min，每次20 s，3 次)，用0.1 mol/L NaOH 和0.1 mol/L HCl調(diào)節(jié)勻漿液的pH值，然后將勻漿液分裝到50 mL離心管，最后將離心管置于0～4℃冰箱中靜置24 h。

1.4.2 凝膠的制備

取出離心管并置于水浴鍋中，從30℃緩慢升溫至試驗(yàn)設(shè)計(jì)的溫度，并在此溫度保溫30 min，然后置于冰浴中迅速降溫30 min，將制備好的凝膠置于4℃冰箱中24 h然后保存?zhèn)溆谩y(cè)定時(shí)取出凝膠在室溫下放置30 min后再測(cè)定。

1.4.3 凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

使用質(zhì)構(gòu)儀的TPA模式測(cè)定凝膠質(zhì)構(gòu)特性［18］，單位為g。質(zhì)構(gòu)分析參數(shù)設(shè)定:探頭為P0.5，測(cè)試前探頭下降速度2.0 mm/s，測(cè)試速度1.0 mm/s，測(cè)試后探頭上升速度2.0 mm/s，穿刺測(cè)試距離60%，感應(yīng)力5 g。

1.5 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件的廣義線性模型模塊對(duì)所測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)及回歸分析，用MATLAB 7.0軟件的繪圖功能對(duì)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果進(jìn)行反應(yīng)曲面的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值、NaCl濃度和加熱溫度對(duì)勻漿物凝膠硬度的影響

以pH值(x1)、NaCl濃度(x2)和加熱溫度(x3)為自變量，勻漿物凝膠硬度為依變量，進(jìn)行多元回歸分析后得到二次回歸方程(1)。

用Matlab 7.0軟件繪制方程(1)在不同加熱溫度條件下的響應(yīng)曲面直觀圖，如圖1所示。

由圖1可知，在所考察的加熱條件下，pH和NaCl濃度對(duì)凝膠硬度的影響趨勢(shì)總體上一致，因素間的交互作用顯著。這一結(jié)論與郭世良［19］的結(jié)論相似，即離子強(qiáng)度對(duì)凝膠硬度的影響受pH值的影響，且兩者存在明顯的交互作用。在pH較低時(shí)，隨著NaCl濃度的增加，凝膠的硬度增大;pH較高時(shí)，NaCl濃度對(duì)凝膠硬度的影響較小。NaCl濃度較低時(shí)，凝膠硬度隨pH的增加比較平緩;NaCl濃度較高時(shí)，凝膠硬度隨pH的增加而降低。加熱溫度為50℃形成的凝膠硬度比加熱溫度為58.1℃時(shí)的低，加熱溫度大于70℃時(shí)形成的凝膠硬度趨于穩(wěn)定。出現(xiàn)這種情況，可能是由于凝膠硬度主要取決于肌原纖維蛋白在加熱條件下相互交聯(lián)的種類(lèi)和數(shù)量，形成凝膠時(shí)環(huán)境的pH值影響蛋白質(zhì)交聯(lián)的類(lèi)別，而離子強(qiáng)度影響交聯(lián)的數(shù)量［20］。pH較低時(shí)，蛋白質(zhì)交聯(lián)的類(lèi)別起主導(dǎo)作用，pH較高時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解情況占主要地位。

圖1 不同加熱溫度下pH值和NaCl濃度對(duì)凝膠硬度的影響

2.2 pH值、NaCl濃度和加熱溫度對(duì)勻漿物凝膠彈性的影響

以pH值(x1)、NaCl濃度(x2)和加熱溫度(x3)為自變量，勻漿物凝膠彈性為依變量，進(jìn)行多元回歸分析后得到二次回歸方程(2)。

用Matlab 7.0軟件繪制方程(2)在不同加熱溫度條件下的響應(yīng)曲面直觀圖，如圖2所示。由圖2可知，在不同加熱條件下，pH值和 NaCl濃度對(duì)凝膠彈性的影響趨勢(shì)總體上一致，pH值和NaCl濃度對(duì)凝膠彈性的影響存在顯著的交互作用。pH值較低時(shí)，凝膠彈性隨著NaCl濃度的增加而增大，NaCl濃度較低時(shí)，凝膠彈性隨著 pH值的升高呈上升趨勢(shì)，而在較高的pH值和NaCl濃度下凝膠彈性變化較小。同時(shí)，溫度對(duì)凝膠彈性的影響也較小。可能的原因是當(dāng)肌原纖維蛋白的溶解度達(dá)到一定值時(shí)，凝膠彈性不再隨蛋白質(zhì)溶解度的增大而增大。

圖2 不同加熱溫度下pH和NaCl濃度對(duì)凝膠彈性的影響

2.3 pH值、NaCl濃度和加熱溫度對(duì)勻漿物凝膠內(nèi)聚性的影響

以pH值(x1)、NaCl濃度(x2)和加熱溫度(x3)為自變量，勻漿物凝膠內(nèi)聚性為依變量，進(jìn)行多元回歸分析后得到二次回歸方程(3)。

用Matlab 7.0軟件繪制方程(3)在不同加熱溫度條件下的響應(yīng)曲面直觀圖，如圖3所示。由圖3可知，加熱溫度分別為50、58.1和70℃時(shí)，pH值和NaCl濃度對(duì)凝膠內(nèi)聚性的影響趨于總體上一致，而加熱溫度分別為81.9℃和90℃時(shí)，pH值和NaCl濃度對(duì)凝膠內(nèi)聚性的影響也基本一致。NaCl濃度較低時(shí)，隨著pH值的升高內(nèi)聚性增加;NaCl濃度較高時(shí)，凝膠的內(nèi)聚性變化較小。pH值較低時(shí)，隨著NaCl濃度增加內(nèi)聚性增加，較高pH值下則呈相反的趨勢(shì)。凝膠的內(nèi)聚性隨著加熱溫度的升高而呈下降趨勢(shì)。凝膠的內(nèi)聚性主要受pH值和離子強(qiáng)度交互作用的影響。二者都影響肌原纖維的溶解度、存在狀態(tài)和凝膠的形成。

圖3 不同加熱溫度下pH和NaCl濃度對(duì)凝膠內(nèi)聚性的影響

2.4 pH值、NaCl濃度和加熱溫度對(duì)勻漿物凝膠膠粘性的影響

以pH值(x1)、NaCl濃度(x2)和加熱溫度(x3)為自變量，勻漿物凝膠膠粘性為依變量，進(jìn)行多元回歸分析后得到二次回歸方程(4)。

用Matlab 7.0軟件繪制方程(4)在不同加熱溫度條件下的響應(yīng)曲面直觀圖，如圖4所示。由圖4可知，在所考察的加熱條件下，pH值和NaCl濃度對(duì)凝膠膠粘性的影響趨勢(shì)總體上一致，兩者間存在明顯的交互效應(yīng)。在低pH值下，隨著NaCl濃度的增加，凝膠的膠粘性顯著增加，當(dāng)pH值為6.5左右時(shí)緩慢增加，而當(dāng)pH值大于7時(shí)，膠粘性隨NaCl濃度的增加而減小。NaCl濃度較低時(shí)，膠粘性隨著pH值的升高而增加但高NaCl濃度下，膠粘性隨著pH值的升高而降低。溫度大于70℃時(shí)凝膠的膠粘性高于溫度小于70℃時(shí)的膠粘性。

2.5 pH值、NaCl濃度和加熱溫度對(duì)勻漿物凝膠咀嚼性的影響

以pH值(x1)、NaCl濃度(x2)和加熱溫度(x3)為自變量，勻漿物凝膠咀嚼性為依變量，進(jìn)行多元回歸分析后得到二次回歸方程(5)。

圖4 不同加熱溫度下，pH值和NaCl濃度對(duì)凝膠膠粘性的影響

圖5 不同加熱溫度下，pH值和NaCl濃度對(duì)凝膠內(nèi)聚性的影響

用Matlab 7.0軟件繪制方程(5)在不同加熱溫度條件下的響應(yīng)曲面直觀圖，如圖5所示。由圖5可知，在不同加熱條件下，pH值和NaCl濃度對(duì)凝膠咀嚼性的影響趨勢(shì)總體上一致，且兩者間存在明顯的交互作用。pH值較低時(shí)，隨著NaCl濃度增加凝膠咀嚼性增大;pH值較高時(shí)，隨著NaCl濃度增加凝膠咀嚼性減小。NaCl濃度較低時(shí)，凝膠咀嚼性隨pH值的增加而增加;NaCl濃度較高時(shí)，凝膠咀嚼性隨pH值的增加而降低。加熱溫度小于70℃時(shí)凝膠的咀嚼性顯著高于加熱溫度大于70℃時(shí)凝膠的咀嚼性。

3 結(jié)論

不同處理?xiàng)l件對(duì)豬后腿肉勻漿物凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響存在差異。不同加熱溫度下，pH值和NaCl濃度對(duì)凝膠硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠粘性和咀嚼性影響的總體趨勢(shì)一致且兩者存在明顯的交互作用。pH值較低時(shí)，隨著NaCl濃度的增加，凝膠的硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠粘性和咀嚼性均增大而回復(fù)性減小;pH值較高時(shí)，NaCl濃度對(duì)凝膠硬度、彈性和膠粘性影響較小，內(nèi)聚性和膠粘性隨著NaCl濃度增加而降低。NaCl濃度較低時(shí)，pH值對(duì)凝膠硬度影響較小，凝膠的彈性、內(nèi)聚性、膠粘性和咀嚼性隨著pH值的升高而增大;NaCl濃度較高時(shí)，凝膠的硬度、膠粘性和咀嚼性隨pH值的增加而降低，而pH值對(duì)凝膠的彈性和內(nèi)聚性影響較小。同時(shí)，隨著加熱溫度的升高，凝膠的硬度和膠粘性增大，內(nèi)聚性和咀嚼性減小，而凝膠彈性變化較小。

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