添加海藻粉對雞肉肌原纖維蛋白低鈉熱凝膠特性的影響

李慶云，鄒玉峰，邵俊花，徐幸蓮

(南京農(nóng)業(yè)大學教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點實驗室，江蘇南京210095)

過量攝入鈉會導致高血壓等疾病，從而增加中風和心腦血管疾病的患病風險［1］。發(fā)達國家飲食中超過20%～30%的鈉攝入來源于肉類產(chǎn)品［2］。原料肉本身含有的鈉較少，每100g肉中鈉含量只50～90mg，主要的鈉來源于肉品加工過程中添加的食鹽(即氯化鈉)，一般需加入2%～4%［3］。近年來我國凝膠類低溫肉制品的消費快速增長，因此，減少肉品加工過程中食鹽(鈉含量)的添加量越來越受到消費者和肉品生產(chǎn)者的關(guān)注。海藻含有較多有益人體生理活性的膳食纖維，經(jīng)常食用可以顯著降低血液中的膽固醇含量和血壓水平，因此受到越來越多人的歡迎。將海藻替代部分食鹽應(yīng)用于凝膠類低溫肉制品的生產(chǎn)具有很大的技術(shù)優(yōu)勢。比如海藻粉具有較好的水分吸附和保持能力，可以較好地彌補低鈉(低離子強度)導致的肌肉蛋白溶解度低、保水性差等問題［4-5］;另外海藻的微量元素含量高，也有利于優(yōu)化電荷平衡和離子環(huán)境，改善低鈉條件下肌肉蛋白粘結(jié)性不足、熱凝膠彈性和咀嚼性弱等問題，從而盡可能地減少熱凝膠形成所必需的氯化鈉添加量。從營養(yǎng)和加工的角度而言，將海藻部分替代食鹽會起到很好的效果，但目前對此的研究還不夠充分。因此本文探討海藻添加比例對雞肉肌原纖維蛋白低鈉熱凝膠強度、保水性以及凝膠形成過程中的動態(tài)黏彈性變化的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞胸肉 購于南京衛(wèi)崗農(nóng)貿(mào)市場;海藻粉 購于陜西瑞康生物工程有限公司;氯化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、EGTA、氯化鎂 均為分析純。

Beckman Avanti J-E高速離心機 美國Beckman Coulter公司;Ultra Turrax T25 BASIS高速勻漿器 德國IKA公司;質(zhì)構(gòu)儀TA-XT2i英國stable Micro Systelns公司;HH-42水浴鍋 常州國華電器有限公司;UV-2450島津紫外分光光度計 日本島津公司;pH211HANNA臺式酸度計 葡萄牙HANNA公司;MUL-9000 H20純水機 美國密理博公司;SANYO制冰機(SIM-F124)日本三洋公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 雞肉肌原纖維蛋白的提取 肌原纖維蛋白提取根據(jù)Park等人的方法［6］。取200g解凍的雞胸肉用Waring Blender勻漿后，加入4倍體積的分離提取緩沖液(提取條件除非特別說明均為0～4℃，分離緩沖液:0.1mol/L NaCl，2mmol/L MgCl2·6H2O，1mmol/L EGTA，10mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4，pH6.8)。均質(zhì)的溶液2000×g離心15min收集沉淀。把沉淀分散在4倍體積的分離緩沖液中，重復兩次，在兩次離心之間用ultra TurraxT25高速分散器分散約30s。沉淀重新分散在4倍體積0.1mol/L NaCl溶液中，紗布(紗布提前用沸水煮20min后晾干)過濾，而后2000×g離心15min收集沉淀，重復兩次，在每次離心之間用ultra TurraxT25高速分散器分散約20s。收集沉淀，得到純化的肌原纖維蛋白。蛋白質(zhì)濃度用雙縮脲法測定，用牛血清白蛋白做蛋白質(zhì)濃度標準曲線，提取的肌原纖維蛋白在24h內(nèi)用完。

1.2.2 低鈉鹽雞胸肉肌原纖維蛋白熱誘導凝膠的制備 肌原纖維蛋白溶于低鈉鹽的磷酸鹽緩沖液(0.2mol/L NaCl， 50mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4，pH6.8)，將整體離子強度調(diào)整到0.2mol/L NaCl，蛋白濃度調(diào)整到40mg/mL，分別加入不同濃度的海藻粉(0%、2%、4%、6%、8%)攪拌后置于5mL小燒杯中，水浴加熱從20～70℃以約1℃/min線性升溫，并在70℃保溫20min形成凝膠。置于4℃冷庫中過夜，備用。所有樣品做三次平行實驗，結(jié)果取平均值。

1.2.3 低鈉鹽雞胸肉肌原纖維蛋白熱誘導凝膠強度的測定 形成的肌原纖維蛋白熱誘導凝膠用TA XT 2i質(zhì)構(gòu)儀進行測量，探頭型號:P5.0s，參數(shù)設(shè)定為:測前速度為2mm/s;測定速度0.5mm/s;測后速度為2mm/s;測試距離10mm;觸發(fā)力:4g。每個處理測定三個重復。測試完成后，用儀器自帶軟件Texture Expert Exceed 2.64內(nèi)部宏TPA.MAC對測試結(jié)果進行處理，得到凝膠強度數(shù)值，用g來表示。

1.2.4 低鈉鹽雞胸肉肌原纖維蛋白熱誘導凝膠保水性(WHC)的測定 肌原纖維蛋白熱誘導凝膠保水性的測定基于Kocher和Foegeding的離心法［7］，按照韓敏義［8］的參數(shù)進行測定。將制備的肌原纖維蛋白凝膠稱重后，于0～4℃下經(jīng)10000×g離心10min，去除離出的液體，記錄離心管的重量以及離心前后離心管與凝膠的總重。WHC用式(1)進行計算:

式中:m為離心管重，m1為離心前的凝膠與離心管總重，m2為離心后的凝膠與離心管總重。

1.2.5 低鈉鹽雞胸肉肌原纖維蛋白流變特性的測定

將樣品均勻涂布于測試平臺，趕掉氣泡，采用50mm平行板，測試參數(shù)為:頻率為0.1Hz，應(yīng)變?yōu)?%，上下板夾縫為0.5mm，從20℃以1℃/min升溫到80℃，平行板外蛋白與空氣接觸處用石蠟封住，防止加熱過程中蛋白溶液蒸發(fā)，各個處理測定三個重復。

1.2.6 低鈉鹽雞胸肉肌原纖維蛋白熱誘導凝膠核磁(NMR)的測定 將核磁管擦凈放于測試室，測試室溫度為32℃，核磁測定的參數(shù)為:共振頻率主頻為22MHz，回波時間為 200μs，重復間隔時間為 6.5s，掃描18000個回波數(shù)，重復掃描32次，自旋弛豫時間T2用CPMG序列進行測量，每個樣品測定三個重復。

1.3 統(tǒng)計分析

實驗數(shù)據(jù)進行方差分析，方差顯著則進行Duncan多重比較，檢測限為0.05。進行主成分分析，以較少的互不相關(guān)的綜合指標來反映凝膠硬度、保水性、動態(tài)黏彈性以及水分子存在狀態(tài)等四個原始指標所提供的關(guān)鍵信息。數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計軟件為Origin 8.5和SAS 9.1。

2 結(jié)果與分析

2.1 海藻粉添加比例對低鈉鹽肌原纖維蛋白凝膠強度的影響

由圖1可以看出，肌原纖維蛋白凝膠強度隨著海藻粉添加量的增加而顯著增加(p＜0.05)。在低NaCl濃度下(0.2mol/L)，由于肌原纖維蛋白呈現(xiàn)不溶解的纖絲狀態(tài)，形成的凝膠強度很差，在實驗中發(fā)現(xiàn)由于不能形成優(yōu)良的凝膠網(wǎng)絡(luò)，形成的凝膠較松散。添加海藻粉后，肌原纖維蛋白的凝膠強度增加，海藻粉添加量為2%～6%時隨海藻添加量的增加凝膠強度呈現(xiàn)顯著增加(p＜0.05)的趨勢，當海藻粉的添加量為8%時，凝膠強度達到最大值，為58.42g，但較海藻粉添加量為6%的處理組差異不顯著。添加海藻粉使肌原纖維蛋白凝膠強度增加這可能是因為海藻中的膳食纖維作用的結(jié)果，因為海藻的主要成分是膳食纖維，有很多研究指出，將不同的膳食纖維(大豆纖維，小麥纖維，谷物纖維，水果纖維)添加到肉品中，均能增加肉品的硬度［9-11］。

2.2 海藻粉添加比例對低鈉鹽肌原纖維蛋白凝膠保水性的影響

不同的海藻粉添加量對凝膠保水性(Water Holding Capacity)的影響結(jié)果見圖2。由圖2可知，海藻粉的添加顯著的提高了低鹽凝膠的保水性(p＜0.05)，海藻粉的添加量為2%時，其保水性顯著升高，為80.41%，這主要是因為纖維素具有強大的吸收和保留水分的能力［12-13］。海藻粉的添加量為8%時，保水性達到88.3%。4%、6%和8%處理組的差異不顯著(p＞0.05)，這是因為少量的海藻多糖可與肌原纖維蛋白形成強大的凝膠網(wǎng)絡(luò)，阻礙水的自由流動，進而保留了水分。

圖1 不同的海藻添加量對低鈉鹽雞胸肉肌原纖維蛋白凝膠強度的影響Fig.1 Effect of different contents of added seaweed on hardness of low-sodium chicken myofibrillar protein gel

圖2 不同的海藻添加量對低鈉鹽肌雞胸肉原纖維蛋白凝膠保水性的影響Fig.2 Effect of different contents of added seaweed on water-holding capicity of low-sodium chicken myofibrillar gel

2.3 海藻添加比例對肌原纖維蛋白的流變學特性的影響

由圖3看出，添加海藻粉后，低鈉鹽肌原纖維蛋白的G＇隨溫度的變化趨勢基本一致。隨著溫度的升高，各個添加組的肌原纖維蛋白的貯能模量均為先升高，后降低，再升高的趨勢。貯能模量的初始值和終值都隨著海藻粉添加量的增加而升高，且差異顯著(p＜0.05)。添加量為8%的處理組，其初始值和終值分別為 170Pa和 429Pa，均為最大值，且在63.1℃時G＇出現(xiàn)第二個峰值378Pa，而其他處理組的肌原纖維蛋白則沒有第二個峰出現(xiàn);未添加海藻的處理組，G＇在56.1℃之前基本保持不變，直到56.1℃時開始緩慢上升，85℃時達到最大值15.4Pa。這是因為在低NaCl濃度下，肌原纖維蛋白處于不溶解的纖絲狀態(tài)，形成的凝膠結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，而添加海藻后，由于海藻和肌原纖維蛋白的交互作用，形成了穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種流變學的轉(zhuǎn)變在肌原纖維蛋白熱凝膠的變化過程中可以被廣泛地觀察到，目前被普遍接受的說法是42～48℃時的G＇增大來源于肌球蛋白頭部的接合，隨著溫度的進一步升高，肌球蛋白的尾部會逐漸展開，致使肌球蛋白頭部的結(jié)合崩潰瓦解，從而導致G＇下降;在溫度超過55℃后，隨著蛋白的變性，凝膠網(wǎng)絡(luò)重新形成，G＇持續(xù)增加［14］。

圖3 不同的海藻添加量對低鈉鹽雞肉肌原纖維蛋白G＇的影響Fig.3 Effect of different contents of added seaweed on G＇of low-sodium chicken myofibrillar gel

2.4 添加海藻對肌原纖維蛋白T2弛豫時間及峰面積的影響

質(zhì)子NMR用來測量-自旋弛豫時間(T2)衰減的NMR信號一般可以被反映為1～3個峰。由圖4可以看出，T2的弛豫特征是在14～35ms(T21)的位置有一個小的分布，在100～400ms(T22)的位置形成一個主要的分布，最后在932～1800ms(T23)的位置存在一個小峰。在雞胸肉的肌原纖維蛋白凝膠中加入海藻對T2有顯著影響(p＜0.05)，最大峰的位置發(fā)生明顯移動，形成更快弛豫。

圖4 不同的海藻添加量對低鈉鹽雞胸肉肌原纖維蛋白凝膠弛豫分布的影響Fig.4 Spin-spin relaxation times(T2)of low-sodium chicken myofibrillar protein gel with different contents of added seaweeds

由圖5、圖6可知，T21弛豫時間和所占峰面積百分數(shù)都不隨海藻添加量的變化而發(fā)生顯著變化(p＞0.05)，說明了結(jié)合水T21穩(wěn)定的存在，不隨海藻添加量的改變而改變。主要峰(T22)為所占峰面積最大的峰，在加入海藻后對應(yīng)的T2向快的弛豫方向移動，從258ms的對照組降低到添加量最大組的175ms，且對應(yīng)的峰面積隨海藻添加量的增大而增大。

T23的變化趨勢與T22類似，隨著海藻添加量的增加向快的弛豫方向移動，且較未添加海藻的處理組差異顯著(p＜0.05)。T23對應(yīng)的峰面積隨著海藻添加量的增加呈下降的趨勢，說明了隨著海藻添加量的增加形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密度增加，一部分自由水轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰琢鲃铀?。這種水分狀態(tài)的轉(zhuǎn)化說明了水分的流動性逐漸降低，與隨著海藻添加比例的升高保水性逐漸增加的趨勢相一致。

圖5 不同的海藻添加量對低鈉鹽雞胸肉肌原纖維蛋白凝膠T2的影響Fig.5 Effect of different contents of added seaweeds on the T2of low-sodium chicken myofibrillar gel

圖6 不同的海藻粉添加量對低鈉鹽雞胸肉肌原纖維蛋白凝膠峰面積百分數(shù)的影響Fig.6 Fraction of the relaxation component of low-sodium chicken myofibrillar protein gel at different contents of added seaweed

2.5 海藻粉添加比例對肌原纖維蛋白低鈉熱凝膠特性的主成分分析

海藻粉添加比例顯著影響肌原纖維蛋白低鈉熱凝膠的硬度、貯能模量、保水性和核磁檢測結(jié)果，因此對這四個指標進行主成分分析，以評估海藻對熱凝膠特性的整體影響效果，結(jié)果見圖7。其中主成分1的貢獻率為89.4%，主成分2的為6.36%，這說明主成分1即包含了原來4個檢測指標的大部分信息。硬度、保水性、黏彈性和T22等指標在主成分1上的特征向量分別為0.45、0.41、0.47 和-0.44，說明這四個指標對主成分1的影響程度比較接近，這就意味著海藻粉的添加比例對凝膠特性的各指標具有相近的作用。

圖7 不同的海藻粉添加量對雞胸肉肌原纖維蛋白熱凝膠特性影響的主成分分析Fig.7 PCA analysis at different contents of added seaweed on low-sodium chicken myofibrillar gel characteristics

海藻粉添加比例不同，在主成分評分圖上的負荷差異顯著。0%和2%添加組在第一主成分的左端，對應(yīng)低的凝膠彈性和硬度，以及低的水分保持能力;而4%、6%和8%添加組在第一主成分的右端，熱凝膠特性顯著改善。2%和4%添加組在第二主成分的下部，而6%和8%添加組位于第二主成分的上部，說明海藻粉添加比例應(yīng)該高于4%。海藻粉會有一定的色澤和氣味［15-16］，添加量過多會影響凝膠類低溫肉制品的感官品質(zhì);因此綜合起來看，海藻粉的最優(yōu)添加比例為4%～6%。

3 結(jié)論

實驗結(jié)果表明，添加海藻粉顯著改善肌原纖維蛋白低鈉熱凝膠的質(zhì)構(gòu)特性和保水性(p＜0.05)，但是海藻粉添加比例對熱凝膠的強度、保水性、混合蛋白的貯能模量以及體系中水分子弛豫狀態(tài)的影響存在顯著差異。通過對凝膠特性各指標進行主成分分析，并考慮到海藻粉在肉制品加工中潛在的實際應(yīng)用，得出海藻粉的最優(yōu)添加比例為4%～6%。

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