添加面筋蛋白對(duì)雞肉凝膠品質(zhì)特性的改善

李莎莎，計(jì)紅芳,*，張令文，韓西平，陳復(fù)生，馬漢軍，吳天慈，王益彪

1(河南科技學(xué)院 食品學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)，453003)2(河南工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程博士后流動(dòng)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(lái)的天然蛋白質(zhì)，其蛋白含量達(dá)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(zhì)等，是營(yíng)養(yǎng)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(dāng)與水接觸時(shí)，麥谷蛋白和麥醇溶蛋白迅速水化形成面筋網(wǎng)絡(luò)，即為濕面筋，它具有較好的黏彈性、延伸性、熱凝固性等特點(diǎn)[4-5]。面筋蛋白因其具有良好的功能性質(zhì)、簡(jiǎn)便的加工工藝、來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。

目前，在食品工業(yè)中，面筋蛋白作為一種傳統(tǒng)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(lǐng)域中的應(yīng)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(duì)魚糜凝膠的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，5%的谷朊粉能很好地保持魚糜凝膠的彈性和感官品質(zhì)。徐穎等[9]認(rèn)為，面筋蛋白作為凝膠增強(qiáng)劑，不僅能提高肉制品的質(zhì)構(gòu)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(zhǎng)時(shí)間沸騰體系中的蒸煮損失率，提高肉丸保水性，改善質(zhì)構(gòu)[10]。KUMAR等[11]研究發(fā)現(xiàn)，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(duì)雞肉凝膠品質(zhì)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(yè)上的應(yīng)用領(lǐng)域提供技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮白羽雞胸肉，新鄉(xiāng)洪門菜市場(chǎng)；中筋小麥粉，新鄉(xiāng)世紀(jì)華聯(lián)超市。

石油醚、HCl、硼酸、K2SO4、CuSO4、叔丁醇、氯仿等,均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

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

1.3 試驗(yàn)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(tuán)，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(jī)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(cè)定

水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)：分別參照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》、GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的測(cè)定》、GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測(cè)定》、GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)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(jié)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(zhì)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(cè)定

采用Color imatch型色差儀，用標(biāo)準(zhǔn)白板較正，測(cè)凝膠亮度、紅度、黃度[15]。重復(fù)5次取平均值。

1.3.5 蒸煮損失的測(cè)定

將肉糜混勻裝入離心管，稱重，記錄為煮前質(zhì)量。85 ℃水浴30 min，室溫冷卻后于4 ℃條件放置12 h，室溫環(huán)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(zhì)量[16]。

(1)

1.3.6 保水性的測(cè)定

(2)

1.3.7 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

采用TA-XT質(zhì)構(gòu)儀對(duì)凝膠樣品(Φ 20 mm×20 mm)進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定，探頭型號(hào)為P/50，測(cè)前、測(cè)中、測(cè)后速度均為2 mm/s，觸發(fā)類型為自動(dòng)，觸發(fā)力為5 g，壓縮高度為40%，時(shí)間為5 s[18]。試驗(yàn)重復(fù)5次取平均值。

1.3.8 化學(xué)作用力的測(cè)定

1.3.9 流變特性的測(cè)定

采用振蕩模式，參數(shù)設(shè)置為：平板直徑50 mm，狹縫寬度0.5 mm，應(yīng)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(nèi)進(jìn)行加熱掃描，并在25 ℃保溫10 min，85 ℃保持3 min，測(cè)定儲(chǔ)能模量G′變化[20]。

1.3.10 微觀結(jié)構(gòu)的觀察

參考鄭海波等[21]的方法。將凝膠切成小塊，用質(zhì)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(jìn)行梯度脫水，最后采用氯仿脫脂，V(無(wú)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(jìn)行拍照觀察。

1.3.11 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)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(duì)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(shì)，b*值則呈上升趨勢(shì)。L*值在添加量為4%時(shí)，與對(duì)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(shí)下降至最低，為77.67；b*值在添加量為4%～12%時(shí)差異不顯著(P>0.05)，添加量為20%時(shí)上升至最大，為17.58，是對(duì)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(zhuǎn)變成褐色的高鐵肌紅蛋白等產(chǎn)物有關(guān)[22-23]。凝膠b*值的上升，可能與面筋蛋白本身呈淺黃色有關(guān)。當(dāng)添加量為8%時(shí)，凝膠色澤適中、亮度適宜。

2.3 添加面筋蛋白對(duì)雞肉凝膠質(zhì)構(gòu)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(xiàn)上升趨勢(shì)，添加量為8%時(shí)，硬度與咀嚼性分別為8 605、5 238 g，且在添加量為20%時(shí)達(dá)到最大，分別為對(duì)照組的2.29倍和2.44倍；彈性和回復(fù)性均在添加量為8%時(shí)達(dá)到最大值，分別為0.929、0.334，與對(duì)照相比上升了4.97%、12.84%。

表2 添加面筋蛋白對(duì)雞肉凝膠色澤與質(zhì)構(gòu)影響

注：同一列中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

當(dāng)面筋蛋白添加到雞肉凝膠中，在水和機(jī)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(nèi)和分子間的相互作用(共價(jià)和非共價(jià)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(gè)大而復(fù)雜的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[24-25]，進(jìn)而改變了水的結(jié)合能力，導(dǎo)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(fù)性，但面筋蛋白添加量過多，凝膠呈現(xiàn)過硬過韌現(xiàn)象，導(dǎo)致凝膠的彈性、回復(fù)性下降。因此，面筋蛋白添加量為8%時(shí)，凝膠具有良好的質(zhì)構(gòu)特性。EGBERT等[26]也曾報(bào)道，添加面筋蛋白有助于改善肉制品的質(zhì)構(gòu)特性。康曼曼等[8]研究表明，當(dāng)面筋蛋白添加量為5%時(shí)，可顯著提高魚肉凝膠的彈性，與本研究結(jié)果相似。

2.4 添加面筋蛋白對(duì)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(duì)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(xù)下降，添加量為8%時(shí)，蒸煮損失為8.44%，添加20%時(shí)達(dá)到最小值，為0.71%；保水性持續(xù)上升，添加8%時(shí)達(dá)到94.27%，是對(duì)照的1.05倍，且與添加12%時(shí)的保水性相比差異不顯著(P>0.05)。面筋蛋白的親水基團(tuán)與水分子相互作用時(shí)，可以吸收2倍面筋量的水[27]，進(jìn)而增加了雞肉凝膠的保水性；另外，面筋蛋白可促進(jìn)肌肉蛋白之間的相互作用[28]，形成致密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密，捕獲的水分越多，不易流動(dòng)水的流動(dòng)性就越弱，可以減少蛋白質(zhì)、水分等物質(zhì)的滲出[29-30]，因此可降低蒸煮損失，提高保水性。當(dāng)面筋蛋白添加量為3%時(shí)，可顯著提高鰱魚魚糜凝膠的保水性，并且蒸煮損失與對(duì)照相比下降了19.7%[28]。SEIDEMAN等[31]把面筋蛋白添加到雞肉中時(shí)發(fā)現(xiàn)，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(yàn)結(jié)果。

圖1 添加面筋蛋白對(duì)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(xué)作用力的測(cè)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(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，添加量為8%時(shí)，疏水作用較強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的蛋白溶解量為2.7 mg/mL，是對(duì)照組的1.46倍；氫鍵在整個(gè)添加范圍內(nèi)總體呈上升趨勢(shì)，均明顯高于對(duì)照(P<0.05)，表明添加面筋蛋白明顯增強(qiáng)了凝膠的氫鍵和疏水相互作用力；離子鍵則呈下降趨勢(shì)，且所對(duì)應(yīng)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)作用力。面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是共價(jià)和非共價(jià)相互作用的疊加[32]，BELON[33]認(rèn)為，不僅二硫鍵參與了面筋網(wǎng)絡(luò)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(jìn)了巰基-二硫鍵的交換以及疏水相互作用的增強(qiáng)，促使面筋蛋白與肌原纖維蛋白的交聯(lián)聚合，從而形成了更為復(fù)雜的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[34-35]。

圖2 添加面筋蛋白對(duì)雞肉凝膠形成過程中化學(xué)作用力的影響

2.6 添加面筋蛋白對(duì)雞肉凝膠流變學(xué)特性的影響

儲(chǔ)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(dòng)態(tài)過程，也能反映凝膠強(qiáng)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(chǔ)能模量G′值也隨之增加，且各組G′值的變化趨勢(shì)基本相同，大致分為3個(gè)階段：第一個(gè)階段是在26～43 ℃，G′值緩慢下降，可能是因?yàn)槿饷釉跀匕柽^程中蛋白質(zhì)長(zhǎng)鏈斷裂，部分蛋白質(zhì)溶解，導(dǎo)致肌原纖維蛋白發(fā)生折疊[37-38]；第二階段在44～55 ℃，G′值快速下降，可能是因?yàn)闇囟壬呤沟鞍踪|(zhì)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(jié)合發(fā)生破壞與斷裂，蛋白質(zhì)分子間產(chǎn)生了新的聚集與解聚，損壞了原先形成的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；第三階段是在56～85 ℃，隨著溫度的繼續(xù)升高，G′值迅速增加，最終形成了一個(gè)復(fù)雜的富有彈性的凝膠結(jié)構(gòu)。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(duì)雞肉凝膠儲(chǔ)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(jié)構(gòu)的觀察

由圖4所示，未曾添加面筋蛋白的雞肉凝膠結(jié)構(gòu)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。面筋蛋白添加量為8%時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)光滑細(xì)膩、均勻致密，可能是由于面筋蛋白吸水脹潤(rùn)，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(jìn)而形成了高度均一、細(xì)致的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[39]。這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于捕獲更多的游離水，減少蛋白質(zhì)、水分等物質(zhì)的損失[28]，提高凝膠保水性、改善質(zhì)構(gòu)。面筋蛋白添加量過高，至16%～20%時(shí)，凝膠表面結(jié)構(gòu)相對(duì)較為粗糙、干燥，過量的面筋蛋白與肌肉蛋白激烈地競(jìng)爭(zhēng)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(shí)形成的凝膠結(jié)構(gòu)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(jié)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(zhì)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(xù)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(shí)分別為對(duì)照的1.05、1.52和1.60倍；彈性、回復(fù)性均在添加量為8%時(shí)達(dá)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(xué)作用力；儲(chǔ)能模量G′值隨面筋蛋白添加量的增加而上升，并與硬度結(jié)果趨勢(shì)一致。面筋蛋白添加量為8%時(shí)，形成了均勻有序、高度致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，此時(shí)的凝膠色澤明亮、光滑細(xì)膩、富有彈性，品質(zhì)最佳。