牛血與肌原纖維蛋白混合物的凝膠特性*

高雷，盧士玲，張冬冬，田盼

(石河子大學食品學院，新疆石河子，832000)

我國畜血資源豐富，然而，在我國絕大多數屠宰廠，牲畜屠宰后的血液，除極少量用于制作血豆腐或飼料外，大部分畜血被廢棄，不僅蛋白質資源流失，還造成嚴重的環境污染［1］。畜血的蛋白質含量很高，和肉相近，被稱為“液體肉”，有很大的利用價值。若能將畜血應用到肉與肉制品加工中，則可以充分利用其營養價值。

肌原纖維蛋白是肌肉中一類具有重要生物學功能特性的鹽溶結構蛋白群，主要由肌球蛋白、肌動蛋白、原肌球蛋白、肌鈣蛋白等構成［2］。肌原纖維蛋白熱誘導凝膠對肉制品的硬度、保水性、質地等特性有重要的影響，而這些功能特性是量化產品的質量和開發新的肉制品的關鍵因素，因此研究肌原纖維蛋白凝膠特性對肉制品加工很重要［3-4］。近年來，國內外學者研究了pH、溫度、離子強度和谷氨酰胺轉氨酶等因素對肌原纖維蛋白功能特性的影響［5-7］。本實驗將不同量的牛血添加到肌原纖維蛋白中，通過測定牛血-肌原纖維蛋白混合物的乳化能力、凝膠保水性和凝膠強度的變化情況，來研究血液添加量對牛血-肌原纖維蛋白混合物凝膠特性和乳化能力的影響。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

豬里脊肉，石河子好家鄉超市;牛血，石河子西部牧業屠宰場;EGTA、牛血清蛋白(BSA)Sigma試劑公司，分析純;其他試劑，均為國產分析純。

1.1.2 主要儀器設備

Neofuge臺式高速冷凍離心機(15R)，方康發展有限公司;T25-DS25勻漿機，UCTRA-TURRAX;Uvmini-1240紫外可見分光光度計，SHIMADZU CORPORATIDN;H18424NEW pH計，北京哈納科技有限公司;CT3質構儀，北京東林昌盛生物科技公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 肌原纖維蛋白的提取

參照韓敏義等［8］的方法提取肌原纖維蛋白，100 g解凍的肌肉打碎勻漿后，加入4倍體積的僵直提取緩沖液(100 mmol/L Tris，10 mmol/L EDTA，pH 8.3)，1 000×g離心20 min收集沉淀。把沉淀分散在4倍體積的標準鹽溶液(SSS)(100 mmol/L KCl，20 mmol/L K2HPO4/KH2PO4，2 mmol/L MgCl2，1 mmol/L EGTA，1 mmol/L NaN3，pH 7.0)，1 000×g離心10 min收集沉淀，重復3次，在2次離心之間用高速分散器分散約30 s。沉淀重新分散在4倍體積含1%Triton X-100的SSS中，而后1 500×g離心10 min收集沉淀，重復2次，沉淀加入4倍體積0.1 mol/L KCl，重復2次。最后沉淀加入4倍體積0.l mol/L NaCl，1 500×g離心10 min收集沉淀，得到純化的肌原纖維蛋白。將肌原纖維蛋白溶解于磷酸鹽緩沖溶液(0.6 mol/L NaCl，50 mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4)中，蛋白質濃度用雙縮脲法測定［9］，用牛血清白蛋白做蛋白質濃度標準曲線，提取的肌原纖維蛋白在24 h內用完。

1.2.2 牛血的采集

從牛羊屠宰場采集牛血，用1%檸檬酸鈉為抗凝劑，牛血存放在4℃的冰箱內備用。

1.2.3 肌原纖維蛋白凝膠的制備

將肌原纖維蛋白溶液調整到一定濃度，并將牛血和肌原纖維蛋白溶液以 0∶10(對照組)、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5的體積比混合，最終控制混合物中肌原纖維蛋白的濃度分別為 10、20、30、40、50、60 mg/mL。研究不同肌原纖維蛋白濃度下，牛血添加量對混合物凝膠特性的影響。凝膠制備步驟:將10 mL的混合溶液裝于離心管中，置于水浴鍋中以大約1℃/min的速率從20～70℃線性升溫，而后在70℃保溫20 min形成凝膠，于4℃冰箱內冷卻過夜，然后進行凝膠強度和保水性的測定。

1.2.4 乳化能力的測定

取一定濃度的肌原纖維蛋白溶液，添加不同量(體積比0∶10～5∶5)的血液，得到的混合溶液測定乳化能力。以乳化活性指數(EAI)和乳化穩定性(ESI)表示肌原纖維蛋白的乳化能力，采用濁度法測定［10］。將混合蛋白溶液用磷酸鹽緩沖溶液稀釋，使混合物蛋白濃度為1 mg/mL(已用凱氏定氮法測定牛血含量為21%)。測定時，分別取2.0 mL大豆油和8.0 mL混合蛋白溶液置于體積為50 mL的塑料離心管中，高速勻漿1 min，立即從距離心管管底0.5 cm的地方用微量取樣器取出50 μL勻漿液，加入到含有5 mL 0.1%的SDS溶液的試管中，振蕩均勻后用紫外分光光度計在500 nm處測定吸光值記作A0，勻漿后10 min再次在相同位置取勻漿液50 μL，加入到另一個含有5 mL 0.1%的SDS溶液的試管中，振蕩混勻后測定吸光值記做A10，同時用0.1%的SDS溶液作空白對照。根據公式計算EAI和ESI:

式中:c為蛋白質濃度;φ為乳化液中油所占的體積比;n為乳狀液稀釋的倍數;A0、A10為乳狀液在0 min和10 min的吸光值。

1.2.5 凝膠強度的測定

利用CT3質構儀測定樣品的凝膠強度［11］，計算公式為:

凝膠強度/(g·mm)=斷裂強度(g)×凹陷深度(mm)。

1.2.6 凝膠保水性的測定

凝膠保水性的測定基于Kocher和Foegeding的離心法［12］。將制備的混合物凝膠于0～4℃下經10 000×g離心10 min去除離出的液體，記錄空離心管的重量以及離心前后離心管與凝膠的總重。根據公式計算凝膠保水性(WHC):

式中:m為離心管重，質量為離心前離心管與凝膠質量;m2為離心后離心管與凝膠質量。

1.2.7 數據處理

每個實驗重復3次。數據統計分析采用SPSS 19進行方差分析，如果方差分析效應顯著，使用Duncan multiple range test進行多重比較。

2 結果和分析

2.1 血液添加量對牛血-肌原纖維蛋白混合物凝膠強度的影響

不同肌原纖維蛋白濃度下血液添加量對混合物凝膠強度的影響(如圖1)，添加血液后，混合物的凝膠強度比肌原纖維蛋白凝膠的凝膠強度明顯增加。隨著血液添加比例的不斷增加，混合物的凝膠強度呈現增加的趨勢。通過比較發現，添加體積比為1∶9時與對照組相比，混合物的凝膠強度增加不顯著(P＞0.05);當添加比例在2∶8～4∶6時，混合物的凝膠強度隨著血液添加比例的增加而顯著增加(P＜0.05)。繼續添加血液后，比例5∶5與比例4∶6相比，混合物的凝膠強度差異不顯著(P＞0.05)。

圖1 不同肌原纖維蛋白濃度下血液添加量對混合物凝膠強度的影響Fig.1 Effect of blood on gel strength of the mixture at different concentration of myofibrillar protein

當比例一定時，凝膠的凝膠強度隨著蛋白濃度的增加呈現增加的趨勢。通過比較發現，當濃度為10和20 mg/mL時，兩者凝膠的凝膠強度大小差異不顯著(P＞0.05)，當濃度為20～60 mg/mL時，隨著濃度的增加，隨著濃度的增加凝膠的凝膠強度大小增加差異顯著 (P＜0.05)。因血液本身具有凝膠性，加入到肌原纖維蛋白后，兩者共同交聯形成三維網絡結構，使肌原纖維蛋白凝膠的凝膠強度有了較大的提高。可以看出，在體積比0∶10～4∶6時，隨著血液添加量的增加，血液-肌原纖維蛋白混合物的凝膠強度明顯增加;但體積比在4∶6之后繼續添加血液，混合物的凝膠強度變化不顯著。

2.2 血液添加量對牛血-肌原纖維蛋白混合物凝膠保水性的影響

不同肌原纖維濃度下血液添加量對混合物凝膠強度的影響(如圖2)，隨著血液添加量不斷增加，混合物凝膠的保水性基本呈現先減小后增加的趨勢。加入血液后，凝膠的保水性減小且差異不顯著(P＞0.05)。體積比0∶10～2∶8，凝膠的保水性逐漸減小且在比例為2∶8時，凝膠保水性達到最低;從比例2∶8到4∶6，凝膠的保水性逐漸增大，并且凝膠的保水性增加顯著(P＜0.05)。比例為5∶5與4∶6，相比較差異不顯著(P＞0.05)。因此，當添加血液比例在0∶10～3∶7時，與對照組相比凝膠的保水性減小;當添加比例達到4∶6以上時，與對照組相比，混合物凝膠的保水性增大。因此選擇4∶6以上的比例進行添加血液，可提高凝膠的保水性。當添加少量血液時，凝膠的保水性下降，可能是因為少量的血液可以阻礙肌原纖維蛋白凝膠網狀結構的形成，使凝膠網狀結構截留水分減少，從而使凝膠保水性降低，當添加量加大時，血液凝膠保水性的逐漸顯現，占據主要地位，從而混合凝膠的保水性增大。還可從圖2中看出，隨著肌原纖維蛋白濃度的增加，凝膠的保水性不斷增加。Xiong［13］和徐幸蓮等［14］都曾提出，增大蛋白質的溶解度，能夠提高凝膠的保水性。

圖2 不同肌原纖維濃度下血液添加量對混合物保水性的影響Fig.2 Effect of blood on water-holding capacity of the mixture gel at different concentration of myofibrillar protein

2.3 血液添加量對牛血-肌原纖維蛋白混合物乳化活性和乳化穩定性的影響

乳化能力是指蛋白質乳化脂肪的能力，通常以EAI和ESI反映乳化能力的大小。血液添加量對牛血-肌原纖維蛋白混合液 EAI和 ESI的影響(如圖3)，隨著血液添加量的增加，混合物的EAI呈現先增加后減小的趨勢。在體積比為4∶6時，混合物的EAI達到最大。添加血液后，混合物的EAI與對照組相比顯著增加(P＜0.05)。但在比例1∶9～5∶5，肌原纖維蛋白EAI變化差異不顯著(P＞0.05)。根據Agyare等［10］:乳化活力指數(EAI)是表示蛋白質作為乳化劑乳化效力的一種方法。在高蛋白濃度時，蛋白在油水界面的吸收是被限制擴散的。在低濃度時，由于肽的快速吸收，使得有較大的擴散系數，促進了油與樣品溶液的相互作用，而樣品濃度的增加會導致樣品溶液中肽的聚集，進而使乳化活力下降。因血液中含有蛋白，少量添加后可提高EAI，但添加量過多時，體系中蛋白濃度增大，因而EAI又減小。

圖3 血液添加量對牛血-肌原纖維蛋白混合液EAI和ESI的影響Fig.3 Effect of blood on EAI and ESI ofthe mixture

牛血-肌原纖維蛋白混合物的ESI隨著添加比例的增加先增加后減少，在體積比2∶8時，混合物的ESI最大。但在體積比3∶7之后繼續添加，混合物的ESI變化差異不顯著(P＞0.05)。與對照組相比，血液-肌原纖維蛋白混合物的ESI明顯提高。

3 結論

將牛血添加到肌原纖維蛋白后，混合物的乳化能力和凝膠強度明顯增強。與對照組相比，添加血液后混合物的凝膠強度顯著提高(P＜0.05)，且隨著比例的增加凝膠強度不斷增大，但比例4∶6之后繼續添加變化不顯著(P＞0.05);混合物的凝膠保水性先降低后增加，當添加比例達到4∶6以上時，與對照組相比凝膠的保水性明顯增大;添加血液后混合物溶液的EAI和ESI顯著增加(P＜0.05)且在體積比為4∶6時混合物的EAI最大。由此看出，當添加牛血比例為4∶6時，牛血-肌原纖維蛋白混合物具有較好的凝膠強度、保水性和乳化活性指數。

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