加熱速率對雞胸肉勻漿物凝膠特性影響

代佳佳，韓敏義，徐幸蓮,*，周光宏

（1.皖南醫學院，安徽 蕪湖 241002；2. 南京農業大學 食品安全與營養協同創新中心，農業部畜產品加工重點實驗室，江蘇 南京 210095）

加熱速率對雞胸肉勻漿物凝膠特性影響

代佳佳1,2，韓敏義2，徐幸蓮2,*，周光宏2

（1.皖南醫學院，安徽 蕪湖 241002；2. 南京農業大學 食品安全與營養協同創新中心，農業部畜產品加工重點實驗室，江蘇 南京 210095）

分別采用慢速加熱1 ℃/min和快速加熱2 ℃/min的速率，對雞胸肉勻漿物進行加熱，使其最終中心溫度分別達到65、70、75、80、85 ℃。結果發現：加熱方式對雞胸肉勻漿物凝膠的保水性有顯著影響（P＜0.05），對雞胸肉凝膠硬度有極顯著影響（P＜0.01）；以1 ℃/min進行加熱當最終中心溫度達到70 ℃時形成熱誘導凝膠的保水性和硬度最好；1 ℃/min進行加熱的雞胸肉蛋白的G’和G”都好于以2 ℃/min加熱的G’和G”，且慢速加熱雞肉蛋白的變相溫度比快速加熱提前，出現的兩個峰值也都高于快速加熱。掃描電鏡結果顯示慢速加熱形成的蛋白凝膠結構較快速加熱形成的凝膠結構均勻、致密。

雞胸肉勻漿物；熱致凝膠；保水性；硬度；超微結構；流變學特性

熱致凝膠是指變性或非變性的蛋白質分子之間相互聚合進而形成有序三維網絡結構的過程，其形成的作用力主要是蛋白質與蛋白質、蛋白質與水分子以及相鄰的多肽之間的引力及斥力之間達到相平衡[1]。在肉制品加工過程中，蛋白質的凝膠形成過程非常重要，對肉制品的保水性、凝膠特性及感官品質等有著顯著的影響[2]。研究發現影響肌肉蛋白熱誘導凝膠形成的因素有很多，如pH值、肌肉類型、蛋白質濃度、加熱條件和非肉添加成分等[3-4]。而不同加熱方式對雞肉勻漿物凝膠功能特性的研究還未見報道。本實驗主要研究加熱方式對雞胸肉勻漿物凝膠特性、超微結構及流變學特性的影響，為凝膠肉制品的加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

60日齡三黃雞購于當地農貿市場，活體宰殺，切斷頸動脈瀝血3～4 min，控血1～2 min，浸燙脫毛，并取其胸肉。

N a C l、K I、N a O H、C u S O4·5 H2O、C4H4KNaO6·4H2O均為分析純。牛血清白蛋白 上海Promeag公司。

1.2 儀器與設備

Waring Blender 8010ES高速組織搗碎機 美國Colo-Parmer公司；Alelgra 64R高速冷凍離心機 美國貝克曼庫爾特有限公司；723型分光光度計 上海光譜儀器有限公司；JA2003 電子天平 上海天平儀器廠；HH-42快速恒溫數顯水箱 常州國華電器有限公司；TA-XT2i型質構儀 英國Stable Micro Systems 公司；SANYO SLM-F124制冰機 日本三洋公司；78-1磁力攪拌器深圳國華儀器廠；臺式pH計（pH211 Microprocessor）葡萄牙Hanna公司；臺式實驗室超純水系統 南京總馨純水設備有限公司；MCR301旋轉流變儀 奧地利Anton Paar公司。

1.3 方法

1.3.1 肌肉勻漿物質制備

60日齡三黃雞宰殺放血后，迅速撥毛剝皮取雞胸肉，沖去血污并剔除其可見結締組織和脂肪。并切成0.3 cm小塊，加入4倍體積pH值為6.8的濃度為0.6 mol/L NaCl冰水混合物中，用高速組織搗碎機以18 000 r/min的速度將肉絞碎，每次20 s，每次間隔2 s，共絞3次。將絞碎后的勻漿物用0.1 mol/L HCl調pH 6.3，放于4 ℃冰箱中存24 h[5]之后再用。

1.3.2 蛋白質濃度測定

采用雙縮脲法測定蛋白質濃度，用牛血清白蛋白作為標準蛋白。

1.3.3 凝膠制備

調整勻漿物濃度為30 mg/mL，在3 000×g的條件下離心1 min除氣泡后[5]，分別以1 ℃/min和2 ℃/min的速率進行加熱，使其中心溫度從30 ℃分別加熱到60、65、70、75、80、85 ℃，達到設定溫度后保溫30 min，然后從水浴中取出置于冰水混合物中冷卻1 h，再置于4 ℃冰箱中貯藏12 h。

1.3.4 保水性（water holding capacity，WHC）測定

將制備好的凝膠于5 000×g離心10 min后除水稱質量，每組樣品5個平行。

式中：m1為離心管和離心除水后的凝膠質量/g；m2為離心前離心管和凝膠質量/g；m為離心管質量/g。

1.3.5 質構特性測定

應用質構儀剖面分析法（texture profile analysis，T P A）及P 5不銹鋼圓柱探頭測定樣品的硬度（hardness）。質構儀參數設定：測前探頭下降速度1.0 mm/s，測試時探頭速度0.5 mm/s，測試后探頭上升速度10 mm/s，穿刺測試距離5 mm，感應力為5 g，每組樣品5個平行，樣品硬度通過質構儀自帶的軟件對測量結果進行計算得到。

1.3.6 流變性測定

采用MCR301旋轉流變儀測定樣品的流變性，流變性測定條件：采用直徑為50 mm的平行板，狹縫1 mm，頻率0.1 Hz，應變2.85%，分別以1 ℃/min和2 ℃/min的加熱速率進行升溫，升溫范圍30～85 ℃，每組樣品5個平行。

1.4 統計分析

應用SAS 8.0 數理統計軟件進行方差分析，用Duncan’s multiple-range test進行多重比較（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同加熱方式對雞胸肉勻漿物凝膠保水性的影響

圖1 加熱方式對雞胸肉勻漿物凝膠保水性的影響Fig.1 Effects of heating methods on the WHC of gels

凝膠保水性是肌肉蛋白在加熱過程中形成凝膠網絡結構所含水分的能力。圖1是不同加熱方式下雞胸肉形成凝膠保水性的變化，本實驗發現在離心力5 000×g作用下，凝膠網絡內的水分流出。除去水分的樣品質量與未除去的樣品質量之比反映了凝膠網絡形成的情況[6]。經兩因素重復方差分析發現，加熱速率對凝膠體系保水性有顯著影響（P＜0.05），加熱溫度對形成凝膠的保水性無顯著性影響。當以1 ℃/min加熱時，凝膠體系的保水性開始逐漸增加且在溫度70 ℃時達到最大，此時為94.47%，當溫度超過70 ℃后整個凝膠體系的保水性呈下降趨勢，但是下降程度并不顯著；當以2 ℃/min的速率進行加熱時，在溫度為65 ℃時凝膠體系保水性最大；超過此溫度后保水性整體也呈下降趨勢，在70 ℃時開始大幅度下降，75 ℃時開始有所升高，最終溫度85 ℃時達到最低，且低于1 ℃/min加熱時的保水性；但整個凝膠體系的保水性是以1 ℃/min的速率進行加熱溫度達到70 ℃時最大。這可能是因為加熱速率升高后，使得每個樣品達到最終凝膠溫度所用的時間變短，意味著蛋白展開時間短，聚合時間也短，或者蛋白變性過快，最終導致蛋白凝膠網絡形成不均勻，使得快速加熱形成凝膠的保水性較慢速加熱形成的保水性差[7-10]。從整體上看，以1 ℃/min的速率加熱時凝膠體系的保水性要好于以2 ℃/min加熱時的保水性。

2.2 不同加熱方式對凝膠硬度的影響

圖2 加熱方式對雞胸肉凝膠硬度的影響Fig.2 Effects of heating methods on the hardness of gels

圖2 是不同加熱方式對凝膠體系硬度的影響，經兩因素重復方差分析結果顯示，加熱溫度對整個凝膠體系的硬度有極顯著影響（P＜0.01），加熱速率對其無顯著性影響。慢速加熱時，凝膠體系硬度開始逐漸增大，在溫度70 ℃時達到最大，值為16.3 g，高于此溫度之后整個凝膠體系的硬度開始逐漸減小；快速加熱時，凝膠體系的硬度一直在逐漸減小，直到85 ℃兩種加熱速率形成的凝膠體系硬度幾乎一樣，說明隨著溫度的升高凝膠體系的硬度無論慢速還是快速加熱都是相對比較差的。從整體上看，凝膠體系硬度的變化以1 ℃/min的速率加熱時的硬度要好于以2 ℃/min的速率進行加熱時的硬度。

2.3 不同加熱方式對雞胸肉勻漿物凝膠流變學特性的影響

圖3 加熱方式對雞胸肉勻漿物G’的影響Fig.3 Effects of heating methods on the G’ of muscle homogenate

流變學是物質在力的作用下變形或流動的科學，主要是力、變形、時間相互之間的關系，基本內容是彈性力學和黏性流體力學[11]。G’是貯能模量，代表著形成彈性凝膠網絡的變化過程，反應了不同的溫度下肌肉的蛋白分子展開和聚集的過程[12]。從圖3可知，無論以何種速率進行加熱，在加熱溫度30～40 ℃范圍內，肌肉勻漿物的G’并未發生明顯變化，在溫度為44.1 ℃時，G’開始逐漸升高，此溫度為G’的初始變相溫度；隨著加熱過程的繼續，兩種加熱速率，G’分別在50.6 ℃（1 ℃/min）和52.1 ℃（2 ℃/min）時出現第一個峰值，值為212 Pa和183 Pa，在溫度為50.6～55.6 ℃和52.1～57.1 ℃之間G’開始迅速下降；1 ℃/min加熱的肌肉蛋白在溫度為76.1 ℃時G’出現第二個峰值即296 Pa，2 ℃/min 加熱的肌肉蛋白始終沒有第二個峰出現；并最終在85 ℃時，兩種加熱速率加熱的G’達到最大，值分別為318 Pa和245 Pa。

圖4 加熱方式對雞胸肉勻漿物G”的影響Fig.4 Effects of heating methods on the G”of muscle homogenate

G”是損耗模量，反映凝膠過程中蛋白懸浮物黏性的變化過程[13]。圖4是加熱方式對肌肉勻漿物G”的影響，當分別以1 ℃/min和2 ℃/min的速率進行加熱時，在溫度分別為42.1～49.6 ℃和42.8～51.1 ℃區間段時G”均快速增加，表明在此溫度范圍內肌肉蛋白所含的黏性物質較多，增加了蛋白質中肽鏈的凝結性，抑制了蛋白的遷移[14]；慢速加熱（1 ℃/min）時G”的第一次相變溫度是40 ℃，比G’的相變溫度低，可能是蛋白質分子展開比聚集發生溫度要低，從而使得凝膠體系的黏性增加[15]；在49.6 ℃和51.1 ℃后兩種加熱速率下的G”均迅速下降，推測此過程中蛋白質分子發生了比較松散的聚集，黏結性較差[16]。

2.4 加熱方式對超微結構的影響

肌肉蛋白在加熱條件下折疊的蛋白質分子原本相互結合的側鏈開始斷裂并逐步展開，然后蛋白質間再通過巰基等鍵發生聚集和交聯，從而形成肌肉蛋白顆粒和絲狀結構同時存在的凝膠網絡結構[17-18]。圖5是不同加熱方式對肌肉蛋白凝膠超微結構的影響，可以看出只有圖A（1 ℃/min 65 ℃）和圖B（1 ℃/min 70 ℃）中有大的凝膠網絡形成，同時其中又嵌套著許多相互鏈接的小和更小的網絡，進而形成了絲絲相連的結構致密的蛋白質網絡結構。圖5B比圖5A中形成的凝膠網絡結構密集廣泛，也形成了大網聯大網同時大網又連著小網而小網又連著小網的相互交聯的結構，且聚集在凝膠網絡上的蛋白顆粒非常少。圖5C和圖5E中有凝膠網絡形成，但網絡中有部分斷裂，并且凝膠網絡結構疏松；圖5D中有斷裂的大網出現。圖5F～J看出沒大的網絡形成，但小的網絡鏈接均勻致密，從圖5I和圖5J可以看出，表面有不均勻的大蛋白顆粒聚集。說明了加熱溫度和加熱速率均影響著肌肉蛋白質凝膠的形成，可以看出以1 ℃/min的速率加熱形成的蛋白質凝膠結構普遍較2 ℃/min的加熱速率形成的凝膠結構要好。

圖5 加熱方式對雞胸肉蛋白超微結構的影響Fig.5 Ultrastrcuture of muscle protein gels with different heating methods

3 討 論

加熱速率和加熱溫度對肌肉蛋白熱誘導凝膠形成起著非常重要的作用[19]。本實驗采用了1 ℃/min和2 ℃/min兩種加熱速率，把雞胸肉勻漿物最終溫度加熱到5個不同的溫度，結果發現慢速加熱的凝膠特性及流變學特性均優于快速加熱，此結果與文獻[20-21]報道一致；1 ℃/min加熱的肌肉蛋白的G’初始相變溫度比2 ℃/min加熱時要提前，且1 ℃/min加熱時的第一和第二個峰值都高于2 ℃/min的峰值，整體上1 ℃/min加熱肌肉勻漿物的G’高于2 ℃/min加熱的G’；1 ℃/min加熱肌肉蛋白的G”要好于2 ℃/min時的G”，加熱溫度和加熱速率對肌肉勻物的保水性有顯著影響（P＜0.05），對硬度有極顯著影響（P＜0.01），凝膠保水性和硬度分別在以1 ℃/min加熱且最終溫度為70 ℃時達到最大，從電鏡圖片上看，此時形成的凝膠網絡結構也是最好的。由于慢速加熱有利于蛋白的伸展和聚集，使得肌肉蛋白的疏水性氨基酸殘基更容易暴露出來，該殘基含有大量的蛋白質分子，故易導致蛋白分子與蛋白分子，蛋白分子與水分子之間的相互作用增強，容易形成穩定有序的三維網絡結構[22-23]。

加熱溫度對肌肉凝膠的形成有直接影響，在溫度較低（低于30 ℃）時，肌球蛋白基本不發生變化，隨著加熱溫度的逐步升高，蛋白質分子開始發生聚集，在40 ℃開始形成二聚體，44 ℃時二聚體進一步頭頭、頭尾、尾尾聚集逐步形成寡聚體，在44～60 ℃時寡聚體之間開始聚集逐漸形成結構致密的網絡結構[24]，當溫度大于60 ℃時主要是肌球蛋白的頭部聚集形成凝膠網絡結構[25]，這樣會導致蛋白質分子形成的網絡結構松散且容易斷裂，致使肌肉凝膠的特性下降[26]。

4 結 論

本實驗中，升溫速率的快慢和加熱溫度的高低均對雞胸肉蛋白形成的凝膠特性有顯著影響。從整體上看，慢速加熱形成的凝膠結構優于快速加熱形成的凝膠結構，以1 ℃/min的速率進行加熱，當中心溫度達到70 ℃時，雞胸肉蛋白形成的凝膠特性最理想。

[1] FOEGEDING E A. Thermally induced changes in muscle proteins[J]. Food Technology, 1988, 2(6): 58-64.

[2] ACTON J C, ZIEGER G K, BURGE D L. Functionality of muscle constituents in the processing of comminuted meat products[J]. Critical Reviews Food Science Nutrition,1983,18: 99-121.

[3] BENJAKUL S, VISESSANGUAN W, ISHIZAKI S, et al. Differences in gelation characteristics of natural actomyosin from two species of bigeye snapper, priacanthus tayenus and priacanthus macracanthus[J]. Food Science, 2001, 66(9): 1311-1318.

[4] SHARP A, OFFER G. The mechanism of formation of gels from myosin molecules[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture,1992, 58(1): 63-73.

[5] XIONG Y L. Thermally induced interactions and gelation of combined myofibrillar protein from white and red broiler muscles[J]. Food Science,1992,57(3): 581-585.

[6] FOEGEDING E A, ALLEN C E, DAYTON W R. Effect of heating rate on thermally formed myosin, fibrinogen and albumin gels[J]. Food Science, 1986a, 51: 104-112.

[7] SAFFLE R L, CARPENTER J A, ZIRKLE S B. Rapid method to determine stability of sausage emulsion and effect of processing temperature and humidities[J]. Food Technology, 1967, 21(5): 784-788.

[8] MONAGLE C W., TOLEDO R T, SAME, R L. Effect of smokehouse temperature, humidity and air velocity on rate of heating and quality of frankfurters[J]. Food Science, 1974, 39(3): 602-604.

[9] CAMOU J P, SEBRANEK J G, OLSON D G. Effect of heating rate and protein concentration on gel strength and water loss of muscle protein gels[J]. Food Science, 1989, 54(4): 850-855.

[10] HEGG P O, MARTENS H, LOFQVIST B. The protective effect of sodium dodecylsulphate on the thermal precipitation of conalbumin. a study on thermal aggregation and denaturation[J]. Food Agriculture,1978, 29(3): 245-260.

[11] 楊龍江, 南慶賢. 肌肉蛋白質的熱誘導凝膠特性及其影響因素[J].肉類工業, 2001(10): 39-42.

[12] LEFEVRE F, FAUCONNEAU B, QUAIL A, et al. Thermal gelation of brown trout myofibrillar: effect of muscle type, heating rate andprotein concentration[J]. Food Science, 1998, 63: 229-302.

[13] LI J, ELEYA OULD M M, GUNASEKARAN S. Gelation of whey protein and xanthan mixture: effect of heating rate on rheologial properties[J]. Food Hydrocolloids, 2006, 20: 678-686.

[14] YASUI T, ISHIOROSHI M, NAKANO H, et al. Changes in shear modulus, ultrastructure and spin-spin relaxation times of water association with heat-induced gelation of myosin[J]. Food Science, 1979, 44(4): 1201-1204.

[15] BURKE M, HIMMELFARB S, HARRINGTON W F. Studies on the“hinge”region of myosin[J]. Biochemistry, 1973, 12(4): 701-710.

[16] TAJIMA M, ITO T, ARAKAWA N, et al. Heat-induced changes of myosin and sarcoplasmic proteins in beef during simmering[J].Food Science, 2001, 66: 233-237.

[17] RODGERS M E, KARR T, BIEDERMANN K, et al. Thermal stability of myosin rod from various species[J]. Biochemistry, 1987, 26(26): 8703-8708.

[18] LIU M N, FOEGEDING E A. Thermally induced gelation of chicken myosin isoforms[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1996, 44(6): 1441-1446.

[19] WANG S F, SMITH D M. Dynamic rheological properties and secondary structure of chicken breast myosin as influenced by isothermal heating[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1994, 42(7): 1434-1439.

[20] LESIOU T, XIONG Youling. Mechanism of rheological changes in poultry myofibrillar proteins during gelation[J]. Avian and Poultry Biology Reviews, 2001,12(4): 137-149.

[21] YONG SAWATDIGUL Y, PARK J W. Thermal aggregation and dynamic rheological properties of pacific whiting and cod myosins as affected by heating rate[J]. Food Technology, 1999, 64(4): 679-683.

[22] ANNE B S, DENISE M S, VEGA-WARNER V, et al. Thermal denaturation and aggregation of chicken breast muscle myosin and subfragments[J]. Journal of Agricultual and Food Chemistry, 1996, 44(4): 1005-1010.

[23] CHAN J K, GILL T A, PAULSON A T. The dynamics of thermal denaturation of fish myosins[J]. Food Research International,1992, 25: 117-123.

[24] 徐幸蓮, 周光宏, 黃鴻兵等. 蛋白質濃度、pH值、離子強度對兔骨骼肌肌球蛋白熱凝膠特性的影響[J]. 江蘇農業學報, 2004, 20(3): 159-163.

[25] BEAS V E, CRUPKIN M, TRUCCO R E. Gelling properties of actomyosin from pre- and post-spawning hake[J]. Food Science, 1988, 53: 1322-1326.

[26] CHAN J K, GILL T A, PAULSON A T. Cross-linking of myosin heavy chains from cod, herring and silver hake during thermal setting[J]. Food Science, 1992, 57(4): 906-912.

Effects of Heating Methods on Gel Properties of Chicken Muscle Homogenate

DAI Jia-jia1,2, HAN Min-yi2, XU Xing-lian2,*, ZHOU Guang-hong2
(1. Wannan Medical College, Wuhu 241002, China; 2. Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition, Key Laboratory of Animal Products Processing, Ministry of Agriculture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

In this paper, chicken meat homogenate was heated to 65, 70, 75, 80 and 85 ℃, respectively, by increasing the temperature at a rate of 1 or 2 ℃/min. The results showed that the heating methods significantly influenced the water holding capacity (WHC) of chicken breast homogenate gel (P ＜ 0.05). A highly significant difference was detected for the gel hardness of chicken breast homogenate (P ＜ 0.01). The best WHC and hardness of gel formation were obtained when the temperature reached 70 ℃ at an increasing rate of 1 ℃/min. The G’ and G” of chicken breast homogenate heated with 1 ℃/min were better than those heated with 2 ℃ /min. The initial transformation temperature of 1℃/min appeared earlier than that of 2 ℃/min, and the first and second peaks of 1 ℃/min were higher than those of 2 ℃/min. The scanning electron microscope results showed that better three-dimensional structure of gels was formed by the slower heating rate than by the faster heating.

chicken meat homogenate; heat-induced gel; water holding capacity(WHC); hardness; ultrastrcuture; rheological property

TS251.1

A

1002-6630（2014）05-0018-05

10.7506/spkx1002-6630-201405004

2014-01-07

國家自然科學基金項目（31171707）；國家現代農業（肉雞）產業技術體系建設專項（CARS-42-5）

代佳佳（1982—），女，碩士，研究方向為畜產品加工與質量控制。E-mail：djjwin1983@163.com

*通信作者：徐幸蓮（1962—），女，教授，博士，研究方向為畜產品加工與質量控制。E-mail：xlxu@njau.edu.cn