葡萄糖酸內酯對豬肉肌原纖維蛋白功能性的影響

王 宇，孔保華*，李明清，夏秀芳，劉 騫

(東北農業大學食品科學學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

葡萄糖酸內酯對豬肉肌原纖維蛋白功能性的影響

王 宇，孔保華*，李明清，夏秀芳，劉 騫

(東北農業大學食品科學學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

在豬肉肌原纖維蛋白中添加不同質量分數(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)的葡萄糖酸內酯(GDL)，研究其對肌原纖維蛋白乳化能力和凝膠性的影響。結果顯示，添加GDL能顯著提高肌原纖維蛋白的乳化性和乳化穩定性(P＜0.05)，但是不同添加量之間差異不顯著；凝膠白度隨GDL添加量的增加呈下降趨勢；0.5%以下添加量對凝膠保水性沒有顯著影響，0.5%以上的添加量會大幅提高保水性；除凝膠黏附性隨GDL質量分數增加而下降外，凝膠硬度、膠黏性和回彈性都在GDL添加量0～1.0%之間有不同程度的下降，然后隨著GDL質量分數增大而升高。綜合來看，1.5%的GDL添加量對豬肉肌原纖維蛋白的功能性有較好的改善作用。

肌原纖維蛋白；葡萄糖酸內酯；凝膠

豬肉中肌原纖維蛋白(myofibrillar proteins，MP)占總蛋白質的50%～55%，對豬肉加工品質起決定性影響[1-2]。在加熱的過程中肌原纖維蛋白通過下面兩步典型的變化形成凝膠。第一步發生在30～50℃的溫度范圍內，第二步在50℃以上發生。第一步包括肌球蛋白頭部的聚集，研究人員通過電子顯微鏡觀察發現，提純后的肌球蛋白經不同溫度處理，在30℃加熱30min時加熱對肌球蛋白沒有影響；在35℃加熱30min時，大部分肌球蛋白仍保持完整的結構，即具有自己單獨的頭部，少數形成了新的結構，如兩個肌球蛋白分子會通過頭部結合形成二聚體；在40℃加熱30min后，肌球蛋白分子單體已經很少存在，僅存的單體的頭部也已經發生聚合；50℃加熱會進一步加劇肌球蛋白凝集，此時已經很難分辨出肌球蛋白的尾部；當加熱到60℃時，肌球蛋白形成較大的球狀凝集，尾部全部消失。第二步主要是肌球蛋白螺旋結構的改變，疏水基團相互作用，形成網狀結構[3]。單獨的肌動蛋白不能形成凝膠，但是和肌球蛋白一起加熱時，會更好的促進肌球蛋白形成凝膠，使凝膠質地緊密，硬度較大，氣孔較少[4]。

葡萄糖酸內酯(glucono-δ-lactone，GDL)，又名葡萄糖醛酸內酯或葡醛內酯，是一種用途十分廣泛的食品添加劑。一般用作豆腐凝固劑[5]，還有作為奶類膠凝劑或者作為酸化劑使用。研究表明，在產品中添加2%乳酸和0.125% GDL即可有效抑制李斯特菌的生長[6]。Hong等[7]研究了GDL在重組肉中的作用效果，發現GDL對肉色起重要作用，并能增強重組肉的結合力。GDL在人體內可分解產生葡醛酸，葡醛酸能與體內含有羧基的有害物質結合形成無毒或低毒的葡醛酸結合物由泌尿系統排出。同時可降低肝淀粉酶的活性，降低肝糖原含量，起保護肝臟及解毒作用[8]。但目前國內外關于GDL和肌肉蛋白(主要是肌原纖維蛋白)相互作用的研究還比較少。

本研究擬采取不同的加熱溫度和不同的GDL添加量處理豬肉肌原纖維蛋白，測定處理后肌原纖維蛋白的乳化能力和凝膠性，探討加熱條件下GDL與肌原纖維蛋白的相互作用，為GDL應用于肉制品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

宰后經過解僵成熟24h豬背最長肌 北大荒肉業；葡萄糖酸內酯(GDL) 北京索萊寶科技有限公司；其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

TA-XT plus 型質構分析儀 英國Stable Micro System公司；TU-1800紫外-可見光分光光度計 北京普析通用儀器公司；冷凍離心機 上海分析儀器公司；DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋 天津泰斯特儀器有限公司；色差計 上海申光儀器廠；IKA-T18型勻漿機 德國IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 肌原纖維蛋白提取

肌原纖維蛋白提取方法參考Liu等[9]方法并略作修改，取豬背最長肌，剔除脂肪和結締組織，切成1cm3小塊，加入4倍體積緩沖液(10mmol/L Na3PO4、 0.1mol/L NaCl、2mmol/L MgCl2和 1mmol/L EGTA，pH7.0)，勻漿60s，2000×g冷凍離心15min，取沉淀重復上面步驟兩次，得到粗提的肌原纖維蛋白。然后取此沉淀加入4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液，勻漿60s ，2000×g冷凍離心15min，重復此操作一遍，取沉淀加4倍體積的0.1mol/L NaCl溶液，勻漿60s，4層紗布過濾，用0.1mol/L HCl調節pH6.0，2000×g冷凍離心15min，沉淀即為提純的肌原纖維蛋白，4℃冷藏備用。以上操作均在4℃條件下進行。用雙縮脲法以標準牛血清白蛋白為標準蛋白測定肌原纖維蛋白含量。

1.3.2 乳化性和乳化穩定性

乳化性和乳化穩定性參考Pearce等[10]的濁度法并略作改動，量取2mL的玉米油和8mL的蛋白樣品溶液(用不同質量分數的GDL溶液稀釋蛋白質量濃度到2mg/mL)，置于直徑2.5cm離心管中，速度設置為4，約15000r/min)，立即倒入30cm×50cm玻璃稱量瓶中，從距離瓶底0.5cm處取50μL新鮮的乳化液分散到5mL 0.1% SDS溶液中，在波長500nm處以0.1% SDS為空白測量其吸光度。靜置10min，以上述方法測量乳化液在靜置10min后的吸光度。乳化性和乳化穩定性計算公式如下：

式中：A500nm為波長500nm處的吸光度；φ為油相體積分數(φ=20%)；C為蛋白質質量濃度(2mg/mL)；A0、A10為乳狀液在0min和10min的吸光度；n為稀釋倍數(即 5mL/50μL=100)。

1.3.3 制備凝膠

用不同質量分數的GDL溶液(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)稀釋肌原纖維蛋白質量濃度至40mg/mL，室溫下保持2h取15mL加入到30cm×50cm玻璃稱量瓶中，蓋上蓋子，從25℃開始水浴加熱到70℃(升溫速度為1℃/min)，并在70℃條件下保溫20min，立即取出放入冰浴中30min，4℃保存過夜。

1.3.4 凝膠保水性測定

凝膠保水性參考Kocher等[11]的方法修改后進行測定。測量前在室溫(22±2)℃條件下放置30min。取5g不同的凝膠樣品加入離心管(直徑30mm)中，3000×g離心15min，去除離心出的水分，稱量凝膠質量。計算公式如下：

式中：ma為離心后凝膠質量；mp為離心管質量；mb為離心前凝膠質量。

1.3.5 凝膠質構的測定

采用質構分析儀進行質構分析。測定前將肌原纖維蛋白凝膠在室溫(22±2)℃條件下放置30min，然后將待測樣品連同稱量瓶置于平臺上固定好，以測定凝膠的硬度和黏附性等。參數如下：探頭型號選擇P/0.5，測試前速度2mm，測試速度1mm，測試后速度2mm，下壓距離為凝膠高度的40%，觸發力為5g[12]。測定指標包括硬度：指第一次穿沖樣品時的壓力峰值；黏附性：第一次咀嚼動作中負峰的面積，也就是克服樣品與探頭之間黏性作用所施用的功作為黏附性的量值；膠黏性：計算公式為第二次穿沖的用功面積除以第一次的用功面積的商值；回彈性：在第一次穿刺中的“收回”階段的面積同下壓穿刺階段面積的商。

1.3.6 凝膠白度測定

凝膠的白度值用色差計測定，計算公式參考Zhu等[13]方法計算，其中L、a和b值分別為亮度指數、色調和彩度指數，L=0為黑色，L=100為白色，正a值越大，顏色越接近紅色，負a值越小越接近綠色；+b值越大，顏色越接近黃色，－b值越小顏色越接近藍色[14]。凝膠白度計算公式如下：

1.3.7 統計分析

全部實驗重復3次，每次取3個平行，每次重新提取肌原纖維蛋白，數據采用Statistix 8.0 (Analytical Software Inc., USA)線性模型處理數據并進行方差分析(ANOVA)。用Duncan比較法進行差異性檢驗，ANOVA顯著(P＜0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同GDL質量分數對肌原纖維蛋白乳化性和乳化穩定性的影響

圖 1 不同質量分數GDL對肌原纖維蛋白乳化性和乳化穩定性的影響Fig.1 Effect of GDL on EAI and ESI of myofibrillar protein

由圖1可以看出，添加GDL的樣品明顯比空白樣品有高的乳化性和乳化穩定性(P＜0.05)。但是添加量的不同沒有顯著影響。這可能是因為GDL增加了肌原纖維蛋白和油脂之間的交聯作用，將肽分子固定在油-水界面上，導致表面張力降低，增加了乳化能力[15]。

2.2 不同GDL質量分數對肌原纖維蛋白凝膠白度和保水性的影響

圖 2 不同質量分數GDL對肌原纖維蛋白凝膠白度和保水性的影響Fig.2 Effect of GDL on whiteness and WHC of myofibrillar protein gelation

由圖2可知，肌原纖維蛋白凝膠白度隨GDL質量分數增加而逐漸降低，但只在GDL質量分數超過1.0%后有顯著影響(P＜0.05)；保水性隨GDL質量分數增加而增加，同樣是從1.0%質量分數開始有顯著差異。凝膠白度的降低可能是由于蛋白在酸性條件下，空間結構改變，發生變性，造成凝膠白度值下降。Hwang等[16]的實驗表明魚糜凝膠的白度變化與蛋白變性程度關聯，Hong等[7]的研究表明，添加0.25%、0.5%和0.75% 的GDL會導致重組豬肉pH值快速下降，保水性降低，但黏結強度隨GDL質量分數增加而增大。凝膠白度下降的原因可能和保水性的增加有關系，因為水分含量會對凝膠顏色造成一部分影響。Faustman等[17]也報道了高的水分含量會導致肉色變深。水在肌肉中的存留，主要依靠水和蛋白質之間電荷的相互作用、氫鍵作用和毛細管作用，由于GDL對pH值的降低作用，導致肌原纖維蛋白偏離等電點(肌原纖維蛋白的pI約為5.5)，表面所帶電荷數增加，從而增加了蛋白質分子間的靜電斥力，使網狀結構松弛，可容納更多的水分，增強了保水性。

2.3 不同GDL質量分數對肌原纖維蛋白質構特性的影響

本實驗測定了肌原纖維蛋白凝膠的硬度、黏附性、膠黏性和回彈性。肉眼觀察不同GDL添加量的凝膠發現，隨GDL質量分數增大，凝膠由低質量分數時的純白色變為有些透明，組織狀態由低質量分數時的松軟細膩變為較硬的有顆粒狀的凝膠。如圖3所示，凝膠硬度、膠黏性和回彈性在GDL質量分數為0%到1.0%的范圍內呈現降低趨勢，在1.0%到2.0%的GDL質量分數范圍內為上升趨勢。0%、0.5%和1.0% GDL添加量對硬度和膠黏性無顯著影響(P＞0.05)，但1.5%和2.0% GDL添加量影響顯著(P＜0.05)。黏附性則隨著GDL質量分數增加而一直降低，但僅1.5%和2.0% GDL添加量才有顯著影響(P＜0.05)。這可能是質量分數越高，pH值降低越多，導致蛋白在加熱后變性加劇，蛋白內部各種化學鍵的斷裂導致黏附性的降低。這與Ioanna等[18]用GDL處理牛奶和山羊奶得出的結果一致，Davilae等[19]研究了不同pH4.5、6.0和7.5時對豬血漿蛋白熱誘導凝膠的影響，發現隨著pH值的降低，蛋白的熱穩定性和凝膠點都在降低。

圖 3 不同質量分數GDL對肌原纖維蛋白凝膠硬度、黏附性、膠黏性和回彈性的影響Fig.3 Effect of GDL on hardness, adhesiveness, gumminess and resilience of myofibrillar protein gelation

3 結 論

通過在豬肉肌原纖維蛋白中添加不同質量分數的GDL，由實驗結果可知，0.5%～2.0%質量分數的GDL可以顯著提高肌原纖維蛋白的乳化性和乳化穩定性并降低其凝膠的白度值；0.5%質量分數以上的GDL提高了肌原纖維蛋白的保水性；1.0%添加量以下對肌原纖維形成的凝膠物理結構沒有改善作用，1.0%以上可以增加凝膠的硬度、膠黏性和回彈性，實驗中的各個質量分數都降低了凝膠的黏附性。本實驗只是在單一溫度(70℃)下進行，其他加熱溫度條件還有待于進一步研究。

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Effect of Glucono-δ-lactone on Functional Properties of Porcine Myofibrillar Protein

WANG Yu，KONG Bao-hua*，LI Ming-qing，XIA Xiu-fang，LIU Qian
(College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

The emulsion and gelation capabilities of myofibrillar protein (MP) during the addition of glucono-δ-lactone (GDL)at various concentrations (0.5%, 1.0%, 1.5% and 2.0%) were investigated. Results showed that the emulsion and gel capabilities were greatly improved by GDL (P＜0.05) and no significant difference among different doses was observed. The whiteness of gel exhibited a decrease due to the increasing concentration of GDL. Meanwhile, the addition amount of GDL exhibited an obvious effect on water-holding capacity (WHC). No obvious effect of GDL with the addition less than 0.5% on WHC was observed; in contrast, a significant improvement of WHC was determined due to the addition of GDL ranged within 0.5%—2.0%. In addition, the hardness, gumminess and resilience exhibited a reduction while the addition of GDL was ranged within 0.5%—1.0% and then exhibited an increase while the addition of GDL was ranged within 1.5%—2.0%. However, the adhesiveness exhibited a decrease at all conditions. Based on the comprehensive analysis, the best functional property of MP was achieved by the addition of 1.5% GDL.

myofibrillar protein (MP)；glucono-δ-lactone (GDL)；gelation

TS251.51

A

1002-6630(2010)09-0067-04

2009-09-19

黑龍江省杰出青年基金項目(JC200702)；國家公益性行業(農業)科研專項(200903012-02)

王宇(1985—)，男，碩士研究生，研究方向為畜產品加工。E-mail：foodneau@126.com

孔保華(1963—)，女，教授，博士，研究方向為畜產品加工。E-mail：kongbh63@hotmail.com