添加面筋蛋白對雞肉凝膠品質特性的改善

李莎莎，計紅芳,*，張令文，韓西平，陳復生，馬漢軍，吳天慈，王益彪

1(河南科技學院 食品學院，河南 新鄉，453003)2(河南工業大學 食品科學與工程博士后流動站，河南 鄭州，450001)

小麥面筋蛋白(wheat gluten)，又稱為谷朊粉，是從小麥面粉中提取出來的天然蛋白質，其蛋白含量達75%以上，含有人體所必需的8種氨基酸，另外還含有少量淀粉、纖維、糖、脂肪、類脂和礦物質等，是營養豐富的植物蛋白資源[1-3]。面筋蛋白中含有兩大類蛋白：麥谷蛋白和麥醇溶蛋白，當與水接觸時，麥谷蛋白和麥醇溶蛋白迅速水化形成面筋網絡，即為濕面筋，它具有較好的黏彈性、延伸性、熱凝固性等特點[4-5]。面筋蛋白因其具有良好的功能性質、簡便的加工工藝、來源廣泛、價格低廉等優點,越來越受到廣泛關注。

目前，在食品工業中，面筋蛋白作為一種傳統的添加劑，廣泛用于面制品、烘焙制品、仿真肉制品、寵物食品與保健品等[6-7]，然而在肉制品領域中的應用較少，特別是在畜禽肉制品方面的研究更為少見?？德萚8]在研究谷朊粉對魚糜凝膠的影響時發現，5%的谷朊粉能很好地保持魚糜凝膠的彈性和感官品質。徐穎等[9]認為，面筋蛋白作為凝膠增強劑，不僅能提高肉制品的質構特性和持水性，而且其熱凝固性還可以改善肉制品的流變特性。改性面筋蛋白能夠顯著地降低豬肉丸在高溫長時間沸騰體系中的蒸煮損失率，提高肉丸保水性，改善質構[10]。KUMAR等[11]研究發現，面筋蛋白可以顯著降低雞肉凝膠的蒸煮損失。與面筋蛋白和大豆分離蛋白相比，添加3%左右的變性面筋蛋白，能夠顯著提高豬肉丸的蒸煮得率，降低凍融損失，改善硬度、彈性等[12]。本文通過研究面筋蛋白對雞肉凝膠品質的影響，以期為改善雞肉凝膠特性，以及拓寬面筋蛋白在肉類工業上的應用領域提供技術支持和理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮白羽雞胸肉，新鄉洪門菜市場；中筋小麥粉，新鄉世紀華聯超市。

石油醚、HCl、硼酸、K2SO4、CuSO4、叔丁醇、氯仿等,均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

絞肉機，山東嘉信食品機械有限公司；UMC-5C斬拌機，德國Stephan公司；AUY120電子天平，日本島津公司；臺式高速冷凍離心機，Thermo Fisher Scientific；TA-XT質構儀，英國SMS公司；Color imatch型色差計，美國X-rite公司；Haake Mars 60旋轉流變儀，德國Thermo Fisher Scientific公司；WFG7200型可見分光光度計，上海優尼柯儀器有限公司；Quanta 200掃描電子顯微鏡，美國FEI公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 面筋蛋白的制備

參考王紅娜等[13]的方法并稍作修改。將200 g面粉加入120 mL蒸餾水揉捏成均勻的面團，用保鮮膜包裹靜置20 min。用水洗滌3～5次直至不再渾濁，分成小份放入-40 ℃冰箱，真空冷凍干燥24 h后，用粉碎機粉碎過80目篩，制得面筋蛋白。

1.3.2 面筋蛋白基本成分的測定

水分、灰分、脂肪、蛋白質：分別參照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測定》、GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的測定》、GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》、GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》。

1.3.3 共混凝膠的制備

參考彭曉龍等[14]的方法并稍作修改。將雞肉剔除可見結締組織，取100 g粗略斬拌，加入2 g食鹽、25 mL冰水以及面筋蛋白(添加量分別占雞肉質量的0%、4%、8%、12%、16%、20%)，高速斬拌30 s，斬拌2～3次，得到混合均勻的肉糜樣品，裝入50 mL離心管中，1 342×g離心10 min，在85 ℃水浴30 min后，室溫冷卻，于4 ℃冰箱放置12 h，備用。

1.3.4 色澤的測定

采用Color imatch型色差儀，用標準白板較正，測凝膠亮度、紅度、黃度[15]。重復5次取平均值。

1.3.5 蒸煮損失的測定

將肉糜混勻裝入離心管，稱重，記錄為煮前質量。85 ℃水浴30 min，室溫冷卻后于4 ℃條件放置12 h，室溫環境回溫2 h，濾紙吸干凝膠表面流出汁液，稱重，記錄為煮后質量[16]。

(1)

1.3.6 保水性的測定

(2)

1.3.7 質構的測定

采用TA-XT質構儀對凝膠樣品(Φ 20 mm×20 mm)進行指標測定，探頭型號為P/50，測前、測中、測后速度均為2 mm/s，觸發類型為自動，觸發力為5 g，壓縮高度為40%，時間為5 s[18]。試驗重復5次取平均值。

1.3.8 化學作用力的測定

1.3.9 流變特性的測定

采用振蕩模式，參數設置為：平板直徑50 mm，狹縫寬度0.5 mm，應變2%，頻率0.1 Hz，樣品用石蠟密封。以2 ℃/min的速率在25～85 ℃范圍內進行加熱掃描，并在25 ℃保溫10 min，85 ℃保持3 min，測定儲能模量G′變化[20]。

1.3.10 微觀結構的觀察

參考鄭海波等[21]的方法。將凝膠切成小塊，用質量濃度為25 g/L的戊二醛浸泡固定24 h。先用0.1 mol/L pH 6.8的磷酸緩沖液洗滌，再用不同濃度的乙醇進行梯度脫水，最后采用氯仿脫脂，V(無水乙醇)∶V(叔丁醇)=1∶1混合液，叔丁醇分別置換1次。真空干燥后進行拍照觀察。

1.3.11 數據分析

2 結果與分析

2.1 面筋蛋白的基本成分

基本成分如表1所示。

表1 面筋蛋白的基本組分 單位：%

2.2 添加面筋蛋白對雞肉凝膠色澤的影響

由表2可知，凝膠的L*值、a*值均隨面筋蛋白添加量的增加呈下降趨勢，b*值則呈上升趨勢。L*值在添加量為4%時，與對照相比差異不顯著(P>0.05)，之后迅速下降(P<0.05)，在添加量為20%時下降至最低，為77.67；b*值在添加量為4%～12%時差異不顯著(P>0.05)，添加量為20%時上升至最大，為17.58，是對照的1.18倍。凝膠L*值、a*值下降的原因可能與雞肉中肌紅蛋白在加熱過程中被氧化轉變成褐色的高鐵肌紅蛋白等產物有關[22-23]。凝膠b*值的上升，可能與面筋蛋白本身呈淺黃色有關。當添加量為8%時，凝膠色澤適中、亮度適宜。

2.3 添加面筋蛋白對雞肉凝膠質構特性的影響

如表2所示，雞肉凝膠的硬度和咀嚼性均隨面筋蛋白添加量的增加呈現上升趨勢，添加量為8%時，硬度與咀嚼性分別為8 605、5 238 g，且在添加量為20%時達到最大，分別為對照組的2.29倍和2.44倍；彈性和回復性均在添加量為8%時達到最大值，分別為0.929、0.334，與對照相比上升了4.97%、12.84%。

表2 添加面筋蛋白對雞肉凝膠色澤與質構影響

注：同一列中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

當面筋蛋白添加到雞肉凝膠中，在水和機械力的作用下，面筋蛋白分子展開，與肌肉蛋白充分混合，通過分子內和分子間的相互作用(共價和非共價鍵)，使面筋蛋白之間或肌原纖維蛋白之間或2種不同蛋白之間形成了一個大而復雜的蛋白網絡結構[24-25]，進而改變了水的結合能力，導致體系中自由水分減少，從而增加了凝膠的硬度，改善了凝膠的彈性和回復性，但面筋蛋白添加量過多，凝膠呈現過硬過韌現象，導致凝膠的彈性、回復性下降。因此，面筋蛋白添加量為8%時，凝膠具有良好的質構特性。EGBERT等[26]也曾報道，添加面筋蛋白有助于改善肉制品的質構特性。康曼曼等[8]研究表明，當面筋蛋白添加量為5%時，可顯著提高魚肉凝膠的彈性，與本研究結果相似。

2.4 添加面筋蛋白對雞肉凝膠蒸煮損失、保水性的影響

保水性反映了肉糜凝膠在外界條件干擾下對水分的保持能力。由圖1可知，隨面筋蛋白添加量的增加，凝膠的蒸煮損失持續下降，添加量為8%時，蒸煮損失為8.44%，添加20%時達到最小值，為0.71%；保水性持續上升，添加8%時達到94.27%，是對照的1.05倍，且與添加12%時的保水性相比差異不顯著(P>0.05)。面筋蛋白的親水基團與水分子相互作用時，可以吸收2倍面筋量的水[27]，進而增加了雞肉凝膠的保水性；另外，面筋蛋白可促進肌肉蛋白之間的相互作用[28]，形成致密的三維網絡結構，凝膠的網絡結構越致密，捕獲的水分越多，不易流動水的流動性就越弱，可以減少蛋白質、水分等物質的滲出[29-30]，因此可降低蒸煮損失，提高保水性。當面筋蛋白添加量為3%時，可顯著提高鰱魚魚糜凝膠的保水性，并且蒸煮損失與對照相比下降了19.7%[28]。SEIDEMAN等[31]把面筋蛋白添加到雞肉中時發現，面筋蛋白可顯著降低凝膠的蒸煮損失，本研究也得到了類似的試驗結果。

圖1 添加面筋蛋白對雞肉凝膠蒸煮損失和保水性影響

2.5 添加面筋蛋白的雞肉凝膠形成過程中化學作用力的測定

由圖2所示，凝膠疏水相互作用隨面筋蛋白添加量的逐漸增加呈現先上升后下降趨勢，添加量為8%時，疏水作用較強，對應的蛋白溶解量為2.7 mg/mL，是對照組的1.46倍；氫鍵在整個添加范圍內總體呈上升趨勢，均明顯高于對照(P<0.05)，表明添加面筋蛋白明顯增強了凝膠的氫鍵和疏水相互作用力；離子鍵則呈下降趨勢，且所對應的蛋白溶解量均小于1 mg/mL，因此離子鍵不是維持面筋蛋白與雞肉糜凝膠網絡結構的主要化學作用力。面筋網絡結構是共價和非共價相互作用的疊加[32]，BELON[33]認為，不僅二硫鍵參與了面筋網絡的形成，氫鍵和疏水作用也參與了麥谷蛋白和醇溶蛋白之間的相互作用。面筋蛋白與肉糜在混合與加熱過程中，蛋白的“天然”連接被打破，蛋白分子展開，這種展開可能促進了巰基-二硫鍵的交換以及疏水相互作用的增強，促使面筋蛋白與肌原纖維蛋白的交聯聚合，從而形成了更為復雜的三維網絡結構[34-35]。

圖2 添加面筋蛋白對雞肉凝膠形成過程中化學作用力的影響

2.6 添加面筋蛋白對雞肉凝膠流變學特性的影響

儲能模量(G′)既能反映凝膠在加熱過程中蛋白分子展開、聚集的動態過程，也能反映凝膠強度和硬度的變化[36]。由圖3所示，隨面筋蛋白添加量的增加，儲能模量G′值也隨之增加，且各組G′值的變化趨勢基本相同，大致分為3個階段：第一個階段是在26～43 ℃，G′值緩慢下降，可能是因為肉糜在斬拌過程中蛋白質長鏈斷裂，部分蛋白質溶解，導致肌原纖維蛋白發生折疊[37-38]；第二階段在44～55 ℃，G′值快速下降，可能是因為溫度升高使蛋白質變性速度加快，肌球蛋白分子尾部的變性造成它與頭部的結合發生破壞與斷裂，蛋白質分子間產生了新的聚集與解聚，損壞了原先形成的蛋白網絡結構；第三階段是在56～85 ℃，隨著溫度的繼續升高，G′值迅速增加，最終形成了一個復雜的富有彈性的凝膠結構。添加面筋蛋白可以提高雞肉糜凝膠的形成能力。

圖3 添加面筋蛋白對雞肉凝膠儲能模量G′的影響

2.7 面筋蛋白與雞肉形成共混凝膠微觀結構的觀察

由圖4所示，未曾添加面筋蛋白的雞肉凝膠結構孔洞較大、不均勻、粗糙松散，隨面筋蛋白添加量的增加，凝膠表面逐漸變得光滑、平整，形成了均勻有序、高度致密的空間三維網絡結構。面筋蛋白添加量為8%時，網絡結構相對光滑細膩、均勻致密，可能是由于面筋蛋白吸水脹潤，形成具有黏彈性的濕面筋填充于凝膠中，促使面筋蛋白和肌原纖維蛋白相互作用，進而形成了高度均一、細致的網絡結構[39]。這樣的網絡結構，有利于捕獲更多的游離水，減少蛋白質、水分等物質的損失[28]，提高凝膠保水性、改善質構。面筋蛋白添加量過高，至16%～20%時，凝膠表面結構相對較為粗糙、干燥，過量的面筋蛋白與肌肉蛋白激烈地競爭水分，阻礙了面筋蛋白與肌肉蛋白以及肌肉蛋白與水之間的相互作用，此時形成的凝膠結構粗糙、裂隙較大、凝膠較硬、彈性較差。

面筋蛋白添加量：a-0;b-4%;c-8%;d-12%;e-16%;f-20%

3 結論

面筋蛋白的添加，提高了雞肉糜凝膠的形成能力，使雞肉凝膠的品質得到明顯改善。隨面筋蛋白添加量的增加，凝膠的蒸煮損失持續下降；保水性、硬度和咀嚼性均呈總體上升，且在面筋蛋白添加量為8%時分別為對照的1.05、1.52和1.60倍；彈性、回復性均在添加量為8%時達到最大值；氫鍵、疏水相互作用是面筋蛋白-雞肉糜凝膠形成的主要化學作用力；儲能模量G′值隨面筋蛋白添加量的增加而上升，并與硬度結果趨勢一致。面筋蛋白添加量為8%時，形成了均勻有序、高度致密的凝膠網絡結構，此時的凝膠色澤明亮、光滑細膩、富有彈性，品質最佳。