豬肉鹽溶蛋白提取條件的優化研究

劉 野， 宋煥祿

(北京工商大學食品學院，北京 100048)

豬肉鹽溶蛋白提取條件的優化研究

劉 野， 宋煥祿

(北京工商大學食品學院，北京 100048)

為提高豬肉鹽溶蛋白的提取率，分別對 NaCl溶液濃度、MgCl2溶液濃度、NaH2PO4添加量和pH值4個因素進行單因素實驗和正交試驗.利用考馬斯亮藍法測定豬肉鹽溶液中的蛋白含量.按L9(3)4正交表進行正交試驗，利用SPSS16.0軟件進行正交分析，結果表明，豬肉鹽溶蛋白的優化提取條件為:NaCl溶液濃度0.8 mol/L，MgCl2溶液濃度0.04 mol/L，NaH2PO4添加量4 g/kg，pH值7.0.

豬肉;正交試驗;鹽溶蛋白;優化

豬肉鹽溶蛋白主要包括肌原纖維蛋白和肌漿蛋白等，是影響肉制品保水性及結構特性的主要肌肉蛋白質［1－2］.由于這些蛋白質形成熱誘導凝膠的能力是肉制品加工中最重要的功能特性，對肉制品的工藝特性和感官品質具有重要的影響［3］.

目前關于鹽溶蛋白質的研究主要集中在凝膠特性方面.趙春青等［2］研究表明，肌球蛋白是豬背最長肌鹽溶蛋白中最重要的功能性蛋白，并且含肌球蛋白較多的鹽溶蛋白凝膠的質地，組織狀態較好，網狀結構均勻、致密;同時均勻、細致、平滑的凝膠網絡結構有助于保水性的提高.靳紅果等［4］認為，NaCl和pH值對牛背最長肌鹽溶蛋白質凝膠保水性和凝膠強度具有顯著影響，MgCl2僅對凝膠破斷應力影響較大.亢春雨等［5］研究了雞胸肉鹽溶蛋白的凝膠保水性和超微結構的關系，得到了與豬肉鹽溶蛋白同樣的結論.雖然前人在研究鹽溶蛋白質凝膠特性的同時也有關于鹽溶蛋白提取條件優化的報道，但不同種類的肉以及同一種類不同部位的肉中鹽溶蛋白的結構和含量不盡相同.本研究主要考察NaCl溶液濃度、MgCl2溶液濃度、NaH2PO4添加量和pH值對豬通脊鹽溶蛋白提取的影響，并通過正交試驗對提取條件進行優化.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬外脊(通脊)瘦肉，購于北京超市發連鎖超市航天橋店，剔除原料肉中可見脂肪和結締組織，絞碎成肉餡，置于－15℃冷凍備用.實驗前常溫解凍，每15 g分為一份.

牛血清白蛋白，美國 Sigma公司.NaCl、MgCl2、NaH2PO4、考馬斯亮藍、濃 H3PO4、乙醇、鹽酸、NaOH 均為分析純.

PHS－3D型pH計，上海精科雷磁儀表廠;JJ－2型組織破碎勻漿機，江蘇金壇市榮光機械制造公司;CR－22G型高速冷凍離心機，日本日立公司;GS53型紫外可見分光光度計，上海棱光科學技術有限公司;BSA224S－CW型分析天平，德國賽多利斯集團.

1.2 實驗方法

1.2.1 豬肉鹽溶蛋白的提取

參照白艷紅等［6］的方法略作修改:取15 g豬通脊肉餡，放入250 mL錐形瓶中，加入180 mL NaCl溶液，10 mL MgCl2溶液，加入NaH2PO4粉末，用玻璃棒攪拌10 min，調整不同的pH值，將混合溶液放入組織破碎勻漿機，在最低轉速下勻漿3 min后，常溫靜置4 h.在4℃，10000 r/min，離心20 min.上清液用四層紗布過濾，所得濾液即為豬肉鹽溶蛋白粗提液.

1.2.2 豬肉鹽溶蛋白濃度的測定

采用Bradford法進行豬肉鹽溶蛋白濃度的測定［7］.稱取0.1 g考馬斯亮藍G250溶于50 mL 95%乙醇中，加入100 mL濃 H3PO4，加蒸餾水定容到1 000 mL.取牛血清白蛋白標準溶液，按照表1制作標準曲線，如圖1.

表1 蛋白質標準曲線制作對照表Tab.1 Control table of standard curve of protein

圖1 蛋白質標準曲線Fig.1 Standard curve of protein

1.3 單因素實驗

1.3.1 不同NaCl濃度的提取實驗

在MgCl2溶液濃度為0.02 mol/L，NaH2PO4添加量為3 g/kg，pH值為6.5的條件下，比較不同NaCl濃度(0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mol/L)對豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響.

1.3.2 不同MgCl2濃度的提取實驗

在NaCl溶液濃度為0.6 mol/L，NaH2PO4添加量為3 g/kg，pH值為6.5的條件下，比較不同MgCl2濃度(0，0.02，0.04，0.06，0.08 mol/L)對豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響.

1.3.3 不同NaH2PO4添加量的提取實驗

在MgCl2溶液濃度為0.02 mol/L，NaCl溶液濃度為0.6 mol/L，pH值為6.5的條件下，比較不同NaH2PO4添加量(1，2，3，4，5 g/kg)對豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響.

1.3.4 不同pH值的提取實驗

在MgCl2溶液濃度為0.02 mol/L，NaCl溶液濃度為0.6 mol/L，NaH2PO4添加量為3 g/kg，比較不同pH值(用0.1 mol/L HCl和NaOH溶液分別將提取液pH值調節為5.5，6.0，6.5，7.0，7.5)對豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響.

1.4 正交試驗設計

為進一步優化豬肉鹽溶蛋白提取的較佳參數，在單因素實驗的基礎上，采用SPSS16.0軟件設計L9(3)4正交表進行正交試驗.

2 結果與討論

2.1 單因素實驗結果分析

2.1.1 NaCl濃度對豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響

通過1.3.1中實驗，發現豬肉鹽溶蛋白的濃度隨著NaCl濃度的升高呈現先升高后下降的趨勢(P＜0.05)，并且在NaCl溶液濃度為0.6 mol/L的條件下，豬肉鹽溶蛋白的提取率最高，見圖2.這可能是由于鹽濃度改變氨基酸側鏈電荷分布，改變鹽溶蛋白在溶液中的存在狀態，從而降低或增加蛋白質和蛋白質之間的相互作用，進而影響其溶解性［8］.因此，選取NaCl溶液濃度為0.4，0.6和0.8 mol/L三個水平進行正交試驗.

圖2 NaCl濃度對鹽溶蛋白提取效果的影響Fig.2 Effect of NaCl concentration on salt soluble protein extract

2.1.2 MgCl2濃度對豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響

通過1.3.2中實驗，發現豬肉鹽溶蛋白的提取濃度隨著MgCl2濃度的增大呈現先升高后降低的趨勢(P＜0.05)，并且在MgCl2溶液濃度為0.02 mol/L的條件下，豬肉鹽溶蛋白的提取率最高，見圖3.Mg2+具有增大蛋白質凝膠保水性的能力，MgCl2濃度的提高可以使豬肉鹽溶蛋白更容易與水結合，從而增加其溶解性，使提取率升高［9］.而當Mg2+濃度過高又導致豬肉鹽溶蛋白的氨基酸側鏈電荷的變化，使蛋白質與蛋白質之間的作用增強，使提取率降低.因此，選取MgCl2溶液濃度為0，0.02和0.04 mol/L三個水平進行正交試驗.

圖3 MgCl2濃度對鹽溶蛋白提取效果的影響Fig.3 Effect of MgCl2concentration on salt soluble protein extract

2.1.3 NaH2PO4添加量對豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響

通過1.3.3實驗，發現豬肉鹽溶蛋白的提取濃度隨著NaH2PO4添加量的增大呈現先升高后降低的趨勢(P＜0.05)，并且當NaH2PO4添加量為3 g/kg的條件下，豬肉鹽溶蛋白的提取率最高，見圖4.NaH2PO4同樣對蛋白質的保水性和流變性產生一定影響，它的添加會與Mg2+產生協同效應，增加豬肉鹽溶蛋白的溶解性，但其濃度過高同樣會對蛋白質的溶解起到抑制作用.因此，選取NaH2PO4添加量為2，3和4 g/kg三個水平進行正交試驗.

2.1.4 pH值對豬肉鹽溶蛋白提取效果的影響

由1.3.4實驗，發現豬肉鹽溶蛋白的提取濃度隨著pH值的升高而增大(P＜0.05)，并且在pH值為6.5的條件下，豬肉鹽溶蛋白的提取率最高，見圖5.這可能是由于高pH值使肌原纖維蛋白質偏離其等電點，蛋白質的凈電負荷增加，蛋白質和水之間的相互作用加強，蛋白質和蛋白質之間的相互作用減弱，使蛋白質的溶解度增大，提取更充分.因此，選取pH值為6.0，6.5和7.0三個水平進行正交試驗.

2.2 正交試驗結果分析

基于單因素提取豬肉鹽溶蛋白的實驗結果，設計L9(3)4正交試驗，如表2.

圖4 NaH2PO4添加量對鹽溶蛋白提取效果的影響Fig.4 Effect of NaH2PO4content on salt soluble protein extract

圖5 pH值對鹽溶蛋白提取效果的影響Fig.5 Effect of pH on salt soluble protein extract

表2 正交試驗因素水平表Tab.2 Level of factors of orthogonal design

由方差分析可知，NaH2PO4、MgCl2、NaCl和 pH四個因素均對豬肉鹽溶蛋白提取效果有顯著影響(P值均小于0.01)，見表3.由極差分析可知，各因素對豬肉鹽溶蛋白提取效果影響的大小順序為:RNaH2PO4＞RMgCl2＞RNaCl＞RpH，表明對蛋白濃度影響由大到小的順序是NaH2PO4、MgCl2、NaCl和pH值，見表4.通過極差分析表可以得到豬肉鹽溶蛋白提取條件的優化組合為NaCl濃度0.8 mol/L，MgCl2濃度0.04 mol/L，NaH2PO4添加量4 g/kg，pH值7.0.

表3 正交試驗方差分析結果Tab.3 Variance analysis of orthogonal experiment

表4 正交試驗結果與分析Tab.4 Results and analysis of orthogonal experiment

3 結論

單因素實驗和正交試驗的研究表明，在豬肉鹽溶蛋白提取過程中，NaCl濃度、MgCl2濃度、NaH2PO4添加量和pH值均是影響提取效果的主要因素.通過方差分析得出，豬肉鹽溶蛋白提取的優化條件是 A3B3C3D3，即 NaCl濃度為 0.8 mol·L－1，MgCl2濃度為 0.04 mol·L－1，NaH2PO4添加量為4 g·kg－1，pH 值為 7.0.方差分析表明，NaCl濃度、MgCl2濃度、NaH2PO4添加量和pH值均有極顯著影響(P＜0.01).

豬肉鹽溶蛋白的保水性和凝膠性對于肉制品品質的提升可起到重要的作用.作為品質改良劑，豬肉鹽溶蛋白在肉制品加工中的應用有著廣闊前景，因此對其提取條件進行優化具有重要意義.

［1］彭增起.肌肉鹽溶蛋白質溶解性和凝膠特性研究［D］.南京:南京農業大學，2005.

［2］趙春青，李繼紅，彭增起.豬肉鹽溶蛋白質熱誘導凝膠功能特性的研究［J］.食品工業科技，2005(8):84-87.

［3］Wang S F，Smith D M，Steffe J F，et al.Effect of pH on the dynamic rhelogical properties of chicken breast saltsoluble protein during heat-induced gelation［J］.Poultry Science，1990，69:2220-2227.

［4］靳紅果，彭增起，周光宏.牛肉鹽溶蛋白質熱誘導凝膠特性研究［J］.食品科學，2008，29(8):95-99.

［5］亢春雨，趙春青.雞胸肉鹽溶蛋白熱誘導凝膠保水性和超微結構的研究［J］.食品科學，2007，28(1):50-53.

［6］白艷紅，張小燕，趙電波，等.提取條件對豬肉鹽溶蛋白凝膠強度影響的研究.食品科技，2009(6):104-107.

［7］魏群.基礎生物化學實驗［M］.3版.北京:高等教育出版社，2010.

［8］劉安軍，王瑩，鄭捷，等.鱈魚鹽溶蛋白提取條件優化及其在魚糜制品加工中的變化［J］.現代食品科技，2010，26(10):1104-1107.

［9］Chang H S，Hultin H O，Dagher S M.Effect of MgCl2/Sodium pyrophosphate on chicken breast muscle myosin solubilization and gelation［J］.Food Biochemistry，2001，25(5):459-474.

(責任編輯:葉紅波)

Optimization of Extraction Conditions for Salt Soluble Pork Protein

LIU Ye，SONG Huan-lu
(School of Food and Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China)

In order to improve the extraction rate，single factors including NaCl and MgCl2concentration，NaH2PO4content，and pH，and orthogonal experiments were applied to optimize the extraction conditions.Bradford method was selected to determined salt soluble protein content in pork.After orthogonal experiment，the preferred condition by variance analysis was 0.8 mol/L NaCl，0.04 mol/L MgCl2，4 g/kg NaH2PO4，and pH 7.0.

pork;orthogonal experiment;salt soluble protein;optimization

TS 251.5

A

1671-1513(2012)03-0026-04

2012-01-04

劉 野，男，講師，博士，主要從事農產品加工與貯藏方面的研究.