超高壓預(yù)處理對(duì)肌肉勻漿物凝膠保水特性的影響*

余小領(lǐng)，王祎娟，李學(xué)斌，段虎，馬漢軍，劉萌

1(河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南新鄉(xiāng)，453003)2(河南科技學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)，453003)3(雙匯集團(tuán)，河南 漯河，462000)

超高壓技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的一種食品加工方法，其可以很好地保留食物中的熱敏性營(yíng)養(yǎng)成分，以及食品原有的色、香、味等［1］。超高壓能影響蛋白質(zhì)分子立體結(jié)構(gòu)(如氫鍵、疏水相互作用和靜電相互作用)，從而改變蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、聚集或凝膠化［2］。目前已有許多關(guān)于肉糜、魚(yú)糜、大豆分離蛋白等高壓處理提高凝膠特性的報(bào)道［3－9］，本文以豬后腿肉為研究對(duì)象，采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究不同壓力和保壓時(shí)間預(yù)處理對(duì)豬肉勻漿物凝膠特性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和處理方法

選擇品種和飼養(yǎng)管理相同、活重(97±5)kg的雜交豬(淮南豬×長(zhǎng)白豬×約克夏)6頭，按照常規(guī)屠宰工藝屠宰，宰后30 min內(nèi)從胴體上分割兩條豬后腿，剔除其可見(jiàn)脂肪和結(jié)締組織，每份分裝100 g，真空包裝備用。

1.2 主要儀器設(shè)備

UHPF-750MPa超高壓食品處理裝置，包頭科發(fā)新型高技術(shù)食品機(jī)械有限公司;8Q500-2SD型真空包裝機(jī)，溫州鹿城黃河包裝機(jī)械廠;TA XT-PLUS型質(zhì)構(gòu)分析儀，英國(guó)Stable Micro System公司;3-18K型冷凍離心機(jī)，德國(guó)SIGMA公司;T25數(shù)顯型高速分散機(jī)，美國(guó)IKA公司;IF300-15型雪花型制冰機(jī)，德國(guó)SIM有限公司;WFJ 7200型分光光度計(jì)，尤尼科上海儀器有限公司;DELTA320型pH計(jì)，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;BS223S型電子天平，上海天平儀器廠;79-1型磁力加熱攪拌器，常州國(guó)華儀器有限公司;HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，國(guó)華電器有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二因素五水平的均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其試驗(yàn)設(shè)計(jì)和因素水平表如表1所示。

表1 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)及因素水平表

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 高壓預(yù)處理

將真空包裝好的原料肉，按照表1進(jìn)行高壓處理。每組設(shè)6個(gè)重復(fù)。

1.4.2 肌肉勻漿物制備

參照Lesiów等的方法［10］并加以改進(jìn)。首先取分裝好的肉樣在0～4℃冰箱中解凍20 h，然后將肉切成0.5 cm3的小塊，準(zhǔn)確稱量并放入燒杯中，加入4倍體積NaCl溶液，進(jìn)行勻漿處理(8 000 r/min，每次20 s，3 次)，用0.1 mol/L NaOH 和 0.1 mol/L HCl調(diào)節(jié)勻漿液的pH值，然后將勻漿液分裝到50 mL離心管，置于0～4℃冰箱中靜置24 h。

1.4.3 凝膠的制備

取出離心管置于水浴鍋中，從30℃緩慢升溫至試驗(yàn)設(shè)計(jì)的溫度，并在此溫度保溫30 min，然后置于冰浴中迅速降溫1 h即成凝膠，將制備好的凝膠置于4℃冰箱中保存?zhèn)溆谩y(cè)定指標(biāo)時(shí)從冰箱中取出凝膠，在室溫下放置30 min后再進(jìn)行測(cè)定。

1.4.4 勻漿物中可溶性蛋白濃度測(cè)定

采用雙縮脲法測(cè)定蛋白濃度，牛血清蛋白BSA作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白。每處理組各做6個(gè)平行樣。

1.4.5 成膠脫水率測(cè)定

參照魯奕俊的方法并稍做修改［11］。凝膠成膠后立即用濾紙吸出凝膠滲出的水分，稱重，計(jì)算成膠脫水率:

式中:m1為除水后凝膠和離心管的總質(zhì)量;m2為除水前凝膠和離心管的總質(zhì)量;m為離心管質(zhì)量。每處理組各做6個(gè)平行樣。

1.4.6 凝膠保水率測(cè)定

采用離心法測(cè)定凝膠的保水性［12］。將制備好的凝膠以8 000 rpm離心10 min后，用濾紙吸出多余的水份，再稱重，計(jì)算凝膠保水性(WHC，water holding capacity):

式中:m1為離心后凝膠和離心管總質(zhì)量;m2為離心前凝膠和離心管總質(zhì)量;m為離心管質(zhì)量。每處理組各做6個(gè)平行樣。

1.5 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件的廣義線性模型模塊對(duì)所測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)及回歸分析，用MATLAB7.0軟件的繪圖功能對(duì)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果進(jìn)行反應(yīng)曲面的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 高壓預(yù)處理對(duì)肌肉勻漿物中可溶性蛋白質(zhì)濃度的影響

以處理壓力(x1)和保壓時(shí)間(x2)為自變量，肌肉勻漿物的蛋白質(zhì)濃度為依變量(Y)，進(jìn)行多元回歸分析，得到回歸方程(1)，方程所描述的趨勢(shì)變化的直觀圖見(jiàn)圖1。

圖1 高壓預(yù)處理對(duì)肌肉勻漿物中可溶性蛋白質(zhì)濃度的影響

由圖1可知，在保壓時(shí)間不變的情況下，隨著壓力升高，肌肉勻漿物中可溶性蛋白質(zhì)濃度逐漸下降，整體而言，處理壓力越低、保壓時(shí)間越短，肌肉勻漿物中可溶性蛋白質(zhì)濃度越高。這可能是因?yàn)楦邏禾幚硎沟鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)展開(kāi)，疏水基團(tuán)暴露出來(lái)并相互作用，形成不可溶的聚集體，從而使蛋白質(zhì)的溶解性下降。Wcko等的報(bào)道指出，隨著壓力的升高肌球蛋白質(zhì)的溶解度逐漸下降，當(dāng)壓力達(dá)到300 MPa時(shí)肌球蛋白質(zhì)的溶解度由200 MPa時(shí)的94%下降到300 MPa時(shí)的75%［13］。王媛的研究也得出了相同的結(jié)論，即肌球蛋白質(zhì)的溶解度隨著壓力的升高逐漸下降，壓力在0.1～200 MPa時(shí)，隨著壓力的升高肌球蛋白質(zhì)溶解度緩慢降低，當(dāng)壓力高于200 MPa時(shí)肌球蛋白質(zhì)溶解度快速下降，到400 MPa時(shí)，溶解度下降到未經(jīng)高壓處理時(shí)的51%［14］。另一方面，保持壓力不變，延長(zhǎng)保壓時(shí)間也可導(dǎo)致肌肉勻漿物中可溶性蛋白質(zhì)濃度緩慢降低。劉堅(jiān)等發(fā)現(xiàn)，在磷酸鹽緩沖體系pH(6.0～8.0)范圍內(nèi)，升高處理壓力和延長(zhǎng)保壓時(shí)間都會(huì)使鷹嘴豆分離蛋白溶解性出現(xiàn)明顯下降［15］，這一結(jié)論與本文的研究結(jié)論也是一致的。

2.2 高壓預(yù)處理對(duì)肌肉勻漿物成膠脫水率的影響

以處理壓力(x1)和保壓時(shí)間(x2)為自變量，成膠脫水率為依變量(Y)，進(jìn)行多元回歸分析后得到回歸方程(2)，該方程所描述的趨勢(shì)變化的直觀圖見(jiàn)圖2。

由圖2可知，保壓時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，隨著壓力的上升，成膠脫水率呈上升趨勢(shì);保壓時(shí)間較短時(shí)，成膠脫水率隨著壓力的升高而降低。相同壓力下，凝膠的成膠脫水率隨保壓時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升后降的趨勢(shì)。方紅美等認(rèn)為海藻酸鈉添加量為0.4% ～0.6%時(shí)，超高壓會(huì)導(dǎo)致各水平凝膠的蒸煮損失顯著上升，由此降低了產(chǎn)品的出率［16］。陳從貴指出，200 MPa以上的高靜壓可顯著降低豬肉糜的蒸煮損失［17］。陳建良的研究結(jié)果為50 MPa壓力顯著增加了產(chǎn)品的蒸煮損失，100～600 MPa壓力顯著降低了蒸煮損失，呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢(shì)，并且在300 MPa下延長(zhǎng)保壓時(shí)間并不能進(jìn)一步降低其蒸煮損失［18］。這些研究結(jié)論與本文的結(jié)論不盡相同，可能是研究的條件不盡相同所致，要揭示不同壓力和保壓時(shí)間對(duì)成膠脫水率影響的規(guī)律需要更進(jìn)一步的系統(tǒng)研究。

圖2 高壓預(yù)處理對(duì)肌肉勻漿物成膠脫水率的影響

2.3 高壓預(yù)處理對(duì)肌肉勻漿物凝膠保水性的影響

以處理壓力(x1)和保壓時(shí)間(x2)為自變量，凝膠保水性為依變量(Y)，進(jìn)行多元回歸分析后得到二次回歸方程(3)，該方程所描述的趨勢(shì)變化的直觀圖見(jiàn)圖3。

圖3 高壓預(yù)處理對(duì)肌肉勻漿物凝膠保水性的影響

由圖3可知，在保壓時(shí)間不變時(shí)，凝膠保水性隨著壓力的升高而降低，整體而言在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，處理壓力越小，保壓時(shí)間越短凝膠的保水性越好。這一變化特征與肌肉勻漿物蛋白濃度的變化一致，這提示凝膠保水性與勻漿物中的蛋白有極大的相關(guān)性。王志江等的研究結(jié)果表明，水分含量隨著處理壓力的增加明顯下降，并認(rèn)為導(dǎo)致這種情況的原因是肉在更高壓力的作用下，汁液嚴(yán)重流失，水分含量下降［19］。另外，高壓可導(dǎo)致蛋白質(zhì)的凝固和酶失活;高壓對(duì)蛋白質(zhì)水合作用產(chǎn)生一定影響，促使一部分水游離出來(lái)，也是一個(gè)重要的原因［20］，這一研究結(jié)果與本文的研究結(jié)果相似。而方紅美的研究表明，添加0.6%海藻酸鈉時(shí)，300 MPa壓力處理導(dǎo)致雞肉凝膠保水性極顯著降低［16］。陳建良等認(rèn)為，采用300～500 MPa的壓力處理，保壓時(shí)間為10～40 min內(nèi)凝膠的保水性差異不顯著［18］。這些研究結(jié)論與本文的結(jié)論不盡相同，要揭示不同壓力和保壓時(shí)間對(duì)凝膠保水性影響的規(guī)律需要更進(jìn)一步的系統(tǒng)研究。

3 結(jié)論

在保壓時(shí)間不變的情況下，隨著壓力升高，肌肉勻漿物中的可溶性蛋白質(zhì)濃度逐漸下降，保水性降低;整體而言，處理壓力越低、保壓時(shí)間越短，肌肉勻漿物中可溶性蛋白質(zhì)濃度越高，凝膠的保水性越好。成膠脫水率在保壓時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，隨著壓力的上升而增大;保壓時(shí)間較短時(shí)，成膠脫水率隨著壓力的升高而降低。相同壓力下，凝膠的成膠脫水率隨保壓時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升后降的趨勢(shì)。

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