超高壓對添加變性淀粉的鴨肉肌原纖維蛋白的影響

任云霞，李亞楠，張坤生

（天津市食品生物技術重點實驗室，天津商業大學食品科學與工程系，天津 300134）

隨著人們生活水平的提高，對于肉的選購要求也越來越高，口感、營養都成為人們選擇的要求。而鴨肉的營養價值很高，現代研究證明，鴨肉屬于高蛋白、低脂肪、低膽固醇食品，蛋白質含量高達18%，比畜肉含量高得多，并且鴨肉蛋白質中必需氨基酸比值與人體較為接近，易被人體消化吸收[1-2]。因此，本實驗以鴨肉為研究材料，為優化鴨肉的加工條件提供理論參考。

在肉制品中添加淀粉不僅能夠節省成本，而且對于肉制品的保水性、乳化性、增稠性等等均有一定的效果。然而，天然淀粉也有許多缺點，例如，水溶性差、乳化和膠化能力低、穩定性不好等。變性淀粉能夠彌補天然淀粉的不足，從而滿足食品生產上的某些特殊需要，有很大的市場潛力[3]。

超高壓是近年來一種新型的純物理處理技術，與傳統的熱處理相比，它一般在低溫或常溫下進行處理，減少了高熱引起的食品營養成分的損失，且傳壓速度快、均勻，處理過程簡單，耗能較少，節約資源，且能夠延長貨架期。因此超高壓處理技術被認為是食品加工和保藏技術中最具有發展前途的一種[4-5]。

國內外關于天然淀粉改善肉制品的應用研究較多，但對變性淀粉和肉蛋白混合的研究較少，更少見研究超高壓與變性淀粉、肌原纖維蛋白關系的文章。

因此，本實驗以鴨胸肉為材料，提取肌原纖維蛋白，并且加入木薯交聯酯化變性淀粉，進行超高壓處理，探討超高壓對鴨肉肌原纖維蛋白的溶解性影響及對復合物成膠性能的影響規律，為超高壓技術在肉制品中的應用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料及儀器設備

冷凍鴨胸肉：購于天津迎賓放心肉超市；臺式高速冷凍離心機：J2-21，美國貝克曼公司；525BR電泳儀：美國BIO-RAD；pHS-3C數字pH計：天津市盛邦科學儀器技術開發有限公司；UV-7504紫外可見分光光度計、WSC-S測色色差計：上海精密科學儀器有限公司；HPP.L3型超高壓設備：天津市華泰森淼生物工程技術有限公司。

1.2 方法

1.2.1 肌原纖維蛋白的提取制備

肌原纖維蛋白的提取，根據Xiong及韓敏義等[6-7]的方法并稍加改動。將鴨胸肉解凍，添加4倍體積的0.01 mol/L Na2HPO4緩沖溶液，勻漿，冷凍離心，取沉淀；提取的沉淀按上述步驟反復提取。將多次提取的沉淀分散于4倍體積的0.1 mol/L NaCl溶液中，勻漿，冷凍離心，取沉淀。最后一次離心前，將沉淀與8倍體積NaCl溶液混合，調節pH為6，最終的沉淀即為肌原纖維蛋白沉淀，4℃儲存。蛋白質的濃度采用Folin-酚法進行測定。

1.2.2 壓力水平對復合蛋白的影響

將4%的木薯交聯酯化淀粉添加到4℃肌原纖維蛋白溶液中，并使肌原纖維蛋白含量保持4%的恒定量，混合均勻后，進行常溫高壓處理，壓力水平分別為50 MPa 和 100 MPa～600 MPa，保壓 20 min，將高壓處理后的樣品與空白樣（未受壓樣品），從常溫線性升溫到70℃，留待測定。

1.2.3 保壓時間對復合蛋白的影響

將4%的木薯交聯酯化淀粉添加到4℃肌原纖維蛋白溶液中，并使肌原纖維蛋白含量保持4%的恒定量，混合均勻后，進行常溫高壓處理，壓力水平為400MPa，保壓時間分別為 5、10、20、30、40 min，將高壓處理后的樣品與空白樣，從常溫線性升溫到70℃，留待測定。

1.2.4 不同壓力水平對蛋白溶解性的測定

將不同壓力水平處理過的純肌原纖維蛋白溶液，按比例稀釋到適當的濃度，震蕩使蛋白顆粒均勻分散，在4℃10 000 r/min離心15 min。取上清液測定蛋白濃度，觀察蛋白的溶解性。

1.2.5 保水性的測定

根據Kocher和Foegeding的離心法測量[9]并稍加改動，4℃5 000 r/min離心20 min。制備的復合物凝膠，冷凍離心后稱總重，將離心后的水分除去，再稱重，然后計算保水性。

WHC=（W1-W）/（W2-W）×100%，式中：W1為離心管+除去水分后的凝膠重，g；W2為離心管+包含水分的凝膠的總重，g；W為離心管的重量。

1.2.6 質構測定

對樣品的硬度、彈性、咀嚼性進行測定。測定的參數為：TPA模式，探頭型號P/0.5，壓縮比例為50%，測試前速度2.0 mm/s，測試速度1 mm/s，測試后速度2 mm/s，引發力 5 g，間隔時間 2 s。

1.2.7 凝膠白度的測定

使用色差計，記錄數據L，a，b值，計算公式：

白度W=100-[（100-L）2+a2+b2]1/2。

1.2.8 數據處理

本實驗每個處理設3個重復，實驗數據的統計分析采用SPSS 11.5軟件進行分析處理。

2 結果與討論

2.1 不同壓力水平對蛋白溶解性影響

不同壓力水平對蛋白溶解性的影響見圖1所示。

在常壓下將蛋白進行熱處理時，肌原纖維蛋白的溶解性隨著溫度的升高而顯著增加（P＜0.05），在20℃～60℃時溶解性上升速度很快，而后隨著溫度的上升趨于平緩，70℃時肌原纖維蛋白的可溶濃度為0.945 mg/mL。而由圖1可以看出，在室溫下（30℃左右）進行不同的壓力處理，隨著壓力水平的增加，肌原纖維蛋白的溶解性逐漸增加，在400 MPa時達到最高值（1.795 mg/mL），之后逐漸下降，到600 MPa趨于平緩。這主要是由于壓力對肌球蛋白、肌動蛋白、肌動球蛋白進行解聚的作用[9]。另外，我們可以得知：常溫下，壓力水平為300 MPa的蛋白溶解性與常壓下加熱70℃的蛋白溶解性幾乎相同。

2.2 壓力水平對復合蛋白的影響

2.2.1 壓力水平對保水性的影響

圖2所示為不同壓力水平對保水性的影響。

圖2 不同壓力水平對保水性的影響Fig.2 The effect of different pressure level on the water holding capacity

由圖2可知不同超高壓水平對添加交聯酯化木薯變性淀粉的鴨肉肌原纖維蛋白保水性的影響。進行壓力處理的復合物要比常壓的復合物保水性高，且隨著壓力水平的提高，保水性也在逐漸升高，到400 MPa時達到最大值。這是由于：一方面肌原纖維蛋白受到高壓解聚，溶解性升高，自由水能夠進入到蛋白中，加熱時較多的成為結合水，增大了保水性。另一方面添加的木薯變性淀粉能夠與蛋白形成更加致密的網絡凝膠結構，束縛住更多的水分，超高壓則進一步提高了變性淀粉和蛋白的結合，使得保水性升高[5]。

2.2.2 壓力水平對質構的影響

我們研究了不同的壓力水平對木薯變性淀粉和鴨肉肌原纖維蛋白復合物質構的影響，選取了硬度、咀嚼度和彈性作為測量指標。不同壓力水平對硬度的影響見圖3。

圖3 不同壓力水平對硬度的影響Fig.3 The effect of different pressure level on hardness

如圖3，我們可以看出，與空白樣常壓相比，50 MPa～600 MPa對復合物的硬度有著顯著的提高（P＜0.01）。硬度隨著壓力的升高，均為先升后降，硬度在400 MPa達到最高值，500 MPa非顯著性降低，600 MPa則顯著性降低（P＜0.05），這種降低的趨勢與陳從貴的研究超高壓對含瓊脂豬肉凝膠特性實驗相似，可能是由于：過高的壓力使肌原纖維M－線消失，A－帶和I－帶被破壞，肌原纖維小片化而導致的[10]。

圖4是不同壓力水平對咀嚼度的影響。我們可以看出，與空白樣常壓相比，50 MPa～600 MPa對復合物的咀嚼度有著顯著的提高（P＜0.01）。其中，咀嚼度隨著壓力的升高，也為先升后降，咀嚼度同樣在400 MPa達到最高值，但之后在趨于400 MPa～600 MPa平緩。陳從貴等在研究超高壓對含有瓊脂豬肉凝膠特性的實驗中指出，咀嚼度的這種降低的趨勢跟硬度類似，同樣是由于肌原纖維小片化而導致的[10]。

圖4 不同壓力水平對咀嚼度的影響Fig.4 The effect of different pressure level on chewiness

圖5是不同壓力水平對彈性的影響。

圖5 不同壓力水平對彈性的影響Fig.5 The effect of different pressure level on springiness

如圖5，與空白樣（常壓）相比，大于等于100 MPa的高壓處理，可以顯著（P＜0.05）增加復合物的彈性，但這種增加作用并沒有隨著壓力的升高而發生明顯變化。

2.2.3 壓力水平對白度的影響

不同壓力水平對白度的影響見圖6。

圖6 不同壓力水平對白度的影響Fig.6 The effect of different pressure level on whiteness

由圖6可知壓力范圍為0～100 MPa時，復合物的白度隨著壓力的升高，顯著降低（P＜0.01），壓力范圍為100 MPa～600 MPa時，復合物的白度逐漸回升，并顯著升高。這可能是因為，高壓對淀粉的糊化溫度有著很大的影響，而變性淀粉糊化后具有很好的糊化透明度，在低壓處理下，變性淀粉糊化，透明度升高，白度降低；而壓力的逐漸升高，使得變性淀粉的顆粒分布密度逐漸增大，從而白度增加[5]。

2.3 保壓時間對復合蛋白的影響

2.3.1 保壓時間對保水性的影響

圖7為不同保壓時間對變性淀粉和鴨肉肌原纖維蛋白復合物的保水性的影響。

圖7 保壓時間對保水性的影響Fig.7 The effect of pressure holding time on the water holding capacity

相對于空白樣，并且隨著保壓時間的研長，復合物的保水性顯著升高，保壓20 min時保水性最大，之后開始顯著下降（P＜0.05）。因此，利用超高壓提高制品的保水性的最佳保壓時間為20 min。

2.3.2 保壓時間對質構的影響

圖8是保壓時間對硬度的影響。圖9為保壓時間對咀嚼度的影響。圖10為保壓時間對彈性的影響。圖8、圖9和圖10均是在400 MPa下。

圖8 保壓時間對硬度的影響Fig.8 The effect of pressure holding time on hardness

圖9 保壓時間對咀嚼度的影響Fig.9 The effect of pressure holding time on chewiness

如圖所示，和對照樣相比，保壓5 min，復合物的硬度和咀嚼度增加較少，而彈性則顯著增加（P＜0.05）；5 min～10 min，復合物的硬度和咀嚼度增加極為顯著（P＜0.01），而彈性的增加不顯著；10 min～40 min，復合物彈性變化不明顯，硬度緩慢上升，在20 min時最大，之后平緩下降，咀嚼度則在30 min時達到最大，之后迅速下降。由此，質構在保壓時間10 min時較好。

圖10 保壓時間對彈性的影響Fig.10 The effect of pressure holding time on springiness

2.3.3 保壓時間對白度的影響

圖11所示為保壓時間對白度的影響。

圖11 保壓時間對白度的影響Fig.11 The effect of pressure holding time on whiteness

隨著保壓時間的增加，復合物的白度總體上呈現先減后增的趨勢，在30 min～40 min時趨于平緩，壓力下的白度都高于空白樣。這種趨勢與壓力水平的相似，原因也大體相似。在400 MPa，短時間處理下，變性淀粉糊化，透明度升高，白度降低；隨著處理時間的增加，壓力使得變性淀粉的顆粒分布密度逐漸增大，從而白度增加[5]。

3 結論

常溫下，隨著壓力水平的增加，肌原纖維蛋白的溶解性逐漸增加，在400MPa時達到最高值（1.795mg/mL），之后逐漸下降，到600 MPa趨于平緩。

壓力水平的影響：隨著壓力的增大，復合物的保水性逐漸升高，400 MPa時達到最大值；50 MPa～600 MPa均對復合物的硬度和咀嚼度有著顯著的提高（P＜0.01），大于等于100 MPa的高壓處理，可以顯著增加復合物的彈性，但這種增加作用并沒有隨著壓力的升高而發生顯著變化；隨著壓力的增加，復合物的白度呈現先減后增的趨勢。

保壓時間的影響：隨著保壓時間的增大，復合物的保水性顯著升高，保壓20 min時保水性最大，之后開始顯著下降；復合物的質構總體上來說在保壓時間10 min后變化趨勢不明顯，因此10 min節省時間資源且效果較好；隨著保壓時間的增加，復合物的白度呈現先減后增的趨勢。

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