加熱時間和葡萄糖酸內酯對豬肌原纖維蛋白凝膠性的影響

陳洪生 孔保華 王宇

摘 要：研究不同加熱時間和不同質量分數的葡萄糖酸內酯（GDL）添加量對豬肉肌原纖維蛋白凝膠特性的影響。結果表明：GDL質量分數1.5%～2.0%，加熱時間30min時凝膠的保水性、硬度、黏聚性和回彈性最好（P<0.05）；同時，加熱30min后凝膠的白度值降到了最低值；加熱時間對凝膠彈性的影響不顯著（P>0.05），但隨著GDL質量分數的增加，凝膠彈性逐漸增加，當GDL質量分數為1.5%時凝膠彈性最好并趨于平穩。

關鍵詞：肌原纖維蛋白；葡萄糖酸內酯；加熱時間；凝膠性

中圖分類號：TS251 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2013）04-0001-04

許多肉制品加工過程中都需要加熱，加熱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殺滅肉品中的微生物，提高產品貨架期，另外，加熱也會嚴重影響肉制品的品質。決定肉品品質的主要是豬肉中的肌原纖維蛋白（myofibrillar protein，MP），占總蛋白質的50%～55%[1-2]。加熱能使肌肉蛋白質在適宜的條件下形成凝膠[3]，肌肉蛋白質的凝膠性能決定著產品的質量、口感、乳化性及保水性等。肌肉凝膠的形成是蛋白變性和蛋白相互凝集形成三維網狀結構的一個過程，肌球蛋白對凝膠的形成有很大的作用，并容易受到溫度、加熱時間、pH值、添加劑和離子質量分數等的影響[4]。葡萄糖酸內酯又名葡醛內酯，是一種用途十分廣泛的食品添加劑。一般作為豆腐凝固劑[5]，奶類膠凝劑或者酸化劑使用。研究表明，在產品中添加2%乳酸和0.125%葡萄糖酸內酯（glucono-δ-lactone）即可有效抑制李斯特菌的生長[6]。Hong等[7]研究了GDL在重組肉中的作用效果，發現GDL對肉色起重要作用，并能增強重組肉的結合力。GDL在人體內可分解產生葡醛酸，葡醛酸能與體內含有羧基的有害物質結合形成無毒或低毒的葡醛酸結合物由泌尿系統排出。同時可降低肝淀粉酶的活性，降低肝糖原含量，起保護肝臟及解毒作用[8]。但目前國內外關于GDL和肌肉蛋白（主要是肌原纖維蛋白）相互作用的研究還比較少。本實驗主要是在前期研究確定最佳加熱溫度為75℃[9]的基礎上，研究加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠特性的影響，包括凝膠保水性、顏色和凝膠質構，旨在通過研究確定形成最好的凝膠功能特性的加熱時間和GDL添加量，以用于指導實際生產。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選用宰后經過解僵成熟24h的豬背最長肌為試驗原料 北大荒肉業有限公司；其余化學試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

TA-XT plus型質構儀 英國Stable Micro System公司；TU-1800紫外-可見光分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；冷凍離心機 德國Beckman公司；DK-S24型電熱恒溫水浴鍋 上海森信實驗儀器有限公司；WSC-S測色色差計 上海物理光學器廠；IKA-T18型勻漿機 德國IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 單因素試驗

在前期研究已經確定最佳加熱溫度75℃基礎上，分別設計加熱時間為10、20、30min，GDL添加量為0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%對凝膠保水性、凝膠顏色和凝膠質構等特性的影響。

1.3.2 肌原纖維蛋白提取

參考Liu Gang等[10]的方法略作修改，選取豬背最長肌，除去脂肪和結締組織，然后切成1cm3小塊，加入4倍體積的緩沖液（10mmol/L Na3PO4溶液、0.1mol/L NaCl溶液、2mmol/L MgCl2溶液和1mmol/L EGTA溶液，pH7.0）勻漿60s，2000×g冷凍離心15min，棄去上清液，取沉淀重復前面步驟兩次，得到粗提的肌原纖維蛋白。然后，加入4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液于沉淀中，勻漿60s，2000×g冷凍離心15min，重復此操作1次，取沉淀加4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液，勻漿60s，4層紗布過濾后取上清液，用0.1mol/L HCl溶液調pH值至6.0，再用2000×g冷凍離心15min，沉淀即為提純的肌原纖維蛋白，4℃冷藏備用。以上操作均在4℃進行，用雙縮脲法以標準牛血清白蛋白為標準蛋白測定蛋白含量。

1.3.3 凝膠制備

用蒸餾水調節肌原纖維蛋白（pH7.0）質量分數4%，并加入各個質量分數的GDL，室溫保持2h取15mL加入到3.0cm×5.0cm直徑×高度，玻璃稱量瓶中，蓋上蓋，從25℃開始水浴加熱，當中心溫度達到目標溫度75℃后開始計時，分別加熱10、20、30min，隨后取出放入冰浴中30min，4℃保存過夜。

1.3.4 凝膠保水性測定

凝膠保水性的測定參考Kocher等[11]的方法，略作修改。將制備的蛋白凝膠從稱量瓶中取出，測量前在室溫22℃放置30min。取各組凝膠樣品各5g加入離心管（直徑30mm）中，3000×g離心15min，去除離心水分，稱量凝膠質量。按式（1）計算凝膠保水性。

式中：ma為離心后凝膠質量；mp為離心管質量；mb為離心前凝膠質量。

1.3.5 凝膠質構的測定

用質構分析儀進行質構分析。測定前將肌原纖維蛋白凝膠在室溫22℃放置30min，然后將待測樣品連同稱量瓶置于平臺上固定好，參數如下：探頭型號選擇P/0.5，測試前速度2mm/s，測試速度1mm/s，測試后速度2mm/s，下壓距離為凝膠高度的50%，觸發力為5g[12]。

1.3.6 凝膠白度測定

凝膠的白度值用色差計測定，計算公式參考Zhu Kerui等[13]方法計算，其中L*、a*和b*值分別為亮度指數、色調和彩度指數，L*=0為黑色，L*=100為白色，a*值越大，顏色越接近紅色，a*值越小越接近綠色；b*值越大，顏色越接近黃色，b*值越小越接近藍色1.3.7 統計分析

全部實驗重復3次，每次進行3個平行，每次重新提取肌原纖維蛋白，采用Statistix 8.0 （Analytical Software Inc. USA）線性模型處理數據并進行方差分析（analysis of variance，ANOVA）。用Duncan氏比較法進行差異性檢驗，方差分析顯著（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠保水性的影響

1 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白保水性的影響

由圖1可知，隨著GDL添加量的增加，凝膠的保水性在逐漸的增加，但當GDL質量分數大于1.0%時，對保水性的影響不顯著（P>0.05）。這可能是由于1.0%的添加量已經足以與肌原纖維蛋白形成較好的三維網絡狀結構，繼續增加GDL并不會繼續影響已經形成的網絡狀結構。不添加GDL加熱時間為10、20min和30min的情況下，凝膠的保水性基本沒有太大的變化（P>0.05）。但加熱時間30min時得到的凝膠保水性均優于其他兩個處理組，可能是因為加熱時間長可以使蛋白有足夠的變性時間，且能固化蛋白分子之間的交聯作用。在之后的加工處理中不易失水，同時，加熱時間越長，蛋白變性越充分，分子間發生的交聯作用越大，導致凝膠的保水性也越來越好。

2.2 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠白度的影響

2 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白白度的影響

通常凝膠的白度和蛋白質的變性程度相關聯[15]，凝膠白度值降低越大，可以推測蛋白的變性程度越大。由圖2可知，各個加熱時間的白度值都是隨著GDL質量分數的增加而下降的，但在GDL添加質量分數小于1.5%時，各組加熱時間之間凝膠的白度變化不顯著（P>0.05）。在GDL質量分數為2.0%時，加熱30min的蛋白凝膠的白度值達到了最低值，說明添加GDL可以加速肌原纖維蛋白的變性，在較低的GDL質量分數時加熱時間對凝膠白度的影響不大，說明蛋白變性之后，繼續加熱對肉顏色的影響并不明顯，而當GDL大于2.0%時加熱時間會明顯影響蛋白質的結構變化，進而影響白度值，加熱時間越長變性程度越大白度值越低。另外凝膠的白度值還會受溶液的pH值、蛋白的種類和添加的非肉成分的影響。

2.3 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠質構的影響

由圖3A可知，隨著GDL添加量的增加凝膠的硬度明顯增強，加熱時間30min時凝膠的硬度均高于10min和20min處理組，當GDL質量分數為0%、0.5%和2.0%時差異不顯著（P>0.05），而GDL質量分數1.0%和1.5%、加熱時間30min時，凝膠硬度顯著高于其他兩組（P<0.05），這主要是由于添加1.0%和1.5%的GDL足以和肌原纖維蛋白形成穩定的三維網狀結構，繼續增加GDL不會對穩定的凝膠結構產生影響。圖3B顯示，凝膠彈性隨著GDL質量分數的增加明顯增強，對彈性影響的圖像趨勢基本與硬度相同，同樣是加熱30min制備凝膠的彈性略好于其他的處理時間，但差異不顯著（P>0.05）。

a.硬度

b.彈性

c.黏聚性

d.回彈性

3 加熱時間和GDL添加量對肌原纖維蛋白凝膠質構的影響

由圖3C可知，加熱時間和GDL添加量對黏聚性影響較大，在GDL質量分數為0.5%、1.0%和1.5%時，加熱時間為30min時形成凝膠的黏聚性顯著高于10min和20min處理組的黏聚性（P<0.05）。圖3D顯示，加熱時間和GDL添加量對凝膠回彈性影響的圖像趨勢基本與硬度相同，在GDL質量分數為0%和0.5%時，不同加熱時間之間無顯著差異（P>0.05），在1.0%、1.5%和2.0% GDL添加量時，加熱時間會顯著影響回彈性，30min時回彈性最大（P<0.05）。前人曾研究了更長時間的加熱對凝膠質構的影響，發現當加熱時間由30min延長到45min時，凝膠的硬度有所增加，但當加熱時間從30min延長到60min時，凝膠的硬度基本沒有增加，甚至有些減小，這與李俐鑫等[16]和高麗[17]的研究結果相似。

3 結 論

由實驗結果可知，加熱時間和GDL添加量對豬肉肌原纖維蛋白凝膠特性有較大的影響。

加熱30min的保水性最好，白度值達到了最低值，對凝膠彈性的影響不明顯，加熱30min后的黏聚性顯著高于其他組。凝膠的保水性、硬度、彈性、黏聚性和回彈性均隨著GDL質量分數的增加而增大，GDL質量分數在1.5%～2.0%之間時，各項凝膠特性指標趨于穩定，能夠形成較好的肉制品品質，凝膠的白度值隨GDL質量分數的增加而降低，但各個加熱時間之間的白度值差異并不大。通過對試驗結果的分析，并考慮經濟方面和食品安全方面等因素可以發現，理想的加熱時間為30min。加熱時間大于30min，對產品質量提高不大，但會造成過多的能源浪費；加熱時間過短，不利于肉制品形成良好的結構和風味，并且也不能有效的殺滅原料中的有害微生物。

參考文獻：

[1] 孔保華， 馬儷珍. 肉品科學與技術[M]. 北京： 中國輕工業出版社， 2003： 60-67.

[2] TORNBERG E. Effects of heat on meat proteins implications on structure and quality of meat products[J]. Meat Science， 2005， 70（3）： 493-508.

[3] 孔保華. 畜產品加工儲藏新技術[M]. 北京： 科學出版社， 2007： 73-78.

[4] LANIER T C， CARVAJAL P， YONGSAWATDIGUL J. Surimi and surimi seafood[M]. New York： Marcel Dekker， 2004： 78-96.

[5] 岳振峰， 吳暉. D-葡萄糖酸-δ-內酯在食品工業中的應用[J]. 食品科技， 1998， 23（6）： 32-33.

[6] QVIST S， SEHESTED K， ZEUTHEN P. Growth suppression of Listeria monocytogenes in a meat product[J]. International Journal of Food Microbiology， 1994， 24（1/2）： 283-293.

[7] HONG G P， KO S H， CHOI M J， et al. Effect of glucono-δ-lactone and κ-carrageenan combined with high pressure treatment on the physico-chemical properties of restructured pork[J]. Meat Science， 2008， 79（2）： 236-243.

[8] 王德法. D-葡萄糖醛酸-δ-內酯的開發和應用[J]. 安徽化工， 2001（4）： 21-22.

[9] 孔保華， 王宇， 夏秀芳， 等. 加熱溫度對豬肉肌原纖維蛋白凝膠特性的影響[J]. 食品科學， 2011， 32（5）： 50-54.

[10] LIU Gang， XIONG Youling. Contribution of lipid and protein oxidation to rheological differences between chicken white and red muscle myofibrillar proteins[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 1996， 44（3）： 779-784.

[11] KOCHER P N， FOEGEDING E A. Microcentrifuge-based method for measuring water-holding of protein gels[J]. Journal of Food Science， 1993， 58（5）： 1040-1046.

[12] CHIN K B， GO M Y， XIONG Youling. Konjac flour improved textural and water retention properties of transglutaminase-mediated， heat-in-duced porcine myofibrillar protein gel： effect of salt level and transglutaminase incubation[J]. Meat Science， 2009， 81（3）： 565-572.

[13] ZHU Kerui， KANU P J， CLAVER I P， et al. A method for evaluating hunter whiteness of mixed powders[J]. Advanced Powder Technology， 2009， 20（2）： 123-126.

[14] LAEMMLI U K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophaget4[J]. Nature， 1970， 227： 680-685.

[15] HWANG J S， LAI K M， HSU K C. Changes in textural and rheological properties of gels from tilapia muscle proteins induced by high pressure and setting[J]. Food Chemistry， 2007， 104（2）： 746-753.

[16] 李俐鑫， 遲玉杰， 于濱. 蛋清蛋白凝膠特性影響因素的研究[J]. 食品科學， 2008， 29（3）： 46-49.

[17] 高麗. 大豆蛋白凝膠特性及其應用[D]. 武漢： 華中農業大學， 2007： 48-55.