金華火腿粗肽液的乳化特性

忽曉平，趙改名*，柳艷霞，田瑋，周光宏

1(河南農業大學 食品科學技術學院，河南省肉制品加工與質量安全控制重點實驗室，河南 鄭州，450002)2(南京農業大學 食品科技學院，國家肉品質量與安全控制工程技術研究中心，江蘇 南京，210095)

金華火腿；肽；乳化特性

金華火腿粗肽液的乳化特性

忽曉平1，趙改名1*，柳艷霞1，田瑋1，周光宏2

1(河南農業大學 食品科學技術學院，河南省肉制品加工與質量安全控制重點實驗室，河南 鄭州，450002)2(南京農業大學 食品科技學院，國家肉品質量與安全控制工程技術研究中心，江蘇 南京，210095)

采用酸溶醇沉法提取金華火腿粗肽，以Tween 80為參照，通過測定其乳化能力(emulsifying capacity, EC)、乳化活性指數(emulsifying activity index, EAI)、乳化穩定性指數(emulsifying stability index, ESI)、黏度指標、乳狀液粒徑分布隨濃度的變化情況，探究了金華火腿粗肽液的乳化特性。研究結果表明，EAI與粗肽液的濃度呈極顯著負相關(P<0.01)，ESI、EC、黏度均與粗肽液的濃度呈極顯著正相關(P<0.01)。當粗肽液濃度為4.5 mg/mL時，其EC平均為(73.31±0.96)%，EAI平均為(24.28±0.94) m2/g，黏度達到Tween 80(4.5%)的80.01%；當粗肽液濃度達到3.0 mg/mL以上時，ESI可達到Tween 80(相同濃度下)的90.00%以上；當粗肽液濃度低于4.5 mg/mL時，濃度變化對ESI有顯著影響(P<0.05)；乳狀液平均粒徑隨粗肽濃度的增加而減小。金華火腿粗肽液具有良好的乳化性能。

干腌火腿是我國幾千年來民間肉品加工經驗和智慧的結晶，也是世界飲食文化遺產的重要組成部分。金華火腿是我國傳統干腌火腿的典型代表。傳統的干腌火腿在長期的腌制和成熟過程中，肌肉蛋白質和脂肪發生了復雜的生物化學變化，蛋白質等化合物的強烈降解，產生了大量的小肽。RODRIGUEZ-NUNEZ等[1]對Serrano火腿的研究表明，火腿中多肽的組成可以分為5個分子質量范圍，即4 500～2 700、2 700～1 200、1 200～50、500～375和375～160 Da。帕爾瑪火腿(Parma Ham)[2]中含有大量的低分子質量的多肽。ZHAO[3-4]等報道了在金華火腿加工過程中，蛋白質會發生不同程度的降解，產生大量的分子質量低于1 000 Da的小分子肽類及游離氨基酸。金華火腿在曬腿結束、成熟中期、成熟后期分別得到43、46、63種主要小肽，其分子質量為204.1～1 774.0 Da[5]。小肽不僅對火腿的滋味貢獻巨大，且具有較好的功能活性。當肽分子質量較小時，具有較好的溶解度。而蛋白質的溶解度是決定其乳化特性的關鍵因素之一[6-7]。不含小肽的肽類不具備優秀的乳化特性[8]，因此，金華火腿中存在的大量肽類可能具有乳化特性。

蛋白質(肽)具有雙親性，在食品中扮演著乳化劑的角色，其乳化性對最終產品的質地及口感的形成至關重要。乳化劑在食品工業的需求量約占食品添加劑總量的1/2，占有相當重要的地位。現今開發天然、營養、多功能的添加劑替代人工合成添加劑也是大勢所趨，食源性乳化特性肽因其具有易吸收、毒性小或無毒副作用等優點而備受青睞。已有學者探索了魔芋飛粉蛋白、豌豆蛋白等[9-10]的乳化性。據報道，魚麟多肽在最佳條件下的乳化活性可以達到53.03%左右[11]。但是，尚未見文獻報道金華火腿中肽的乳化特性的研究。目前對金華火腿的研究主要集中在其揮發性風味物質、體外抗氧化活性等[12-13]方面。

本研究利用成熟的金華火腿提取粗肽液，以EC、EAI、ESI及黏度、粒度測定為指標考察金華火腿粗多肽的乳化性能。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金華火腿(一級)，購于浙江省金華市火腿食品有限公司；金龍魚大豆油(一級)，購于中糧食品營銷的有限公司；Tween 80(分析純)，購于鄭州派尼化學試劑廠；十二烷基磺酸鈉(分析純)，購于天津市瑞金特化學品有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

IKA T18型高速分散器，德國IKA公司；NDJ-8S型數字式黏度計，上海精天電子儀器有限公司；T6新世紀分光光度計，北京普析通用儀器有限公司；ODSJ-308A電導率儀，上海精密科學儀器有限公司；SHB-Ⅲ 循環水式多用真空泵，鄭州長城科工貿有限公司；R201C 恒溫水浴鍋，鄭州長城科工貿有限公司；N-1100旋轉蒸發儀，鄭州長城科工貿有限公司；PXSJ-216離子儀，上海精密科學儀器有限公司；ALLEGRA-64A 高速冷凍離心機，貝克曼庫爾特商貿有限公司；Rise-2008型激光粒度分析儀，濟南潤之科技有限公司等。

1.3 實驗方法

1.3.1 粗肽液的提取

試驗火腿是傳統加工工藝生產，主要工序包括腌制、浸泡、洗刷、曬腿、成熟和后熟等過程。樣品火腿后熟保存達1年以上，同批次金華火腿中隨機抽取火腿，清洗、去皮去骨、剔除可見脂肪和筋膜，得到全火腿瘦肉作為分析樣品。樣品編號后，在分析測試前于-40 ℃冰柜中保存。

提取方法參照ESCUDERO等[14]并改進：稱取金華火腿瘦肉40 g絞碎放入500 mL燒杯中，加入400 mL HCl (0.01 mol/L)，冰浴中充分勻漿(22 000 r/min，4次，每次10 s，間隔10 s)，0～4 ℃下靜置2 h后，在4 ℃、12 000 r/min條件下離心20 min。吸取上清液，加入3倍體積的體積分數40%的乙醇，4 ℃下保持20 min后，再次在4 ℃、12 000 r/min條件下離心20 min。取上清液過濾后，用旋轉蒸發儀濃縮約30倍。濃縮液溶解于去離子水中，在分析測試前迅速于-20 ℃冰柜中保存。

1.3.2 粗肽液中多肽含量的測定

采用牛血清蛋白繪制標準曲線，雙縮脲法測定樣品中多肽含量。(為保證實驗數據的準確性，試劑現用現配。)

1.3.3 乳化能力(EC)測定

EC采用電導率法測定。具體方法為：分別取10 mL濃度為1.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0 mg/mL樣液，加入10 mL大豆油，勻漿(8 000 r/min，30 s)，靜置5 s(排除勻漿時產生的氣泡)后，測定乳化層的電導率值，記錄每次加油體積及勻漿后的電導率值，觀察乳化進程中電導率的變化規律，當乳化體系達到突變點時(電導率急劇下降的點)為加油終點。同時，以Tween 80作為參照。計算粗肽液乳化能力：

(1)

1.3.4 乳化活性指數(EAI)和乳化穩定性指數(ESI)測定

乳狀液的制備：分別配置濃度為1.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0 mg/mL的粗肽液，取30 mL肽液加入10 mL大豆油，用勻漿機(10 000 r/min)分散20 s，再分次加入少量大豆油，每加入1 mL勻漿20 s，充分分散形成均勻的乳狀液。整個過程在冰浴中進行。

EAI、ESI的測定分別采用PEARCE[15]和JIANG[16]的方法并稍加修改。具體操作如下：迅速從新制的乳狀液底部(距離杯底5 mm處)吸取l mL乳狀液，用1 g/L的十二烷基磺酸鈉SDS溶液稀釋定容至100 mL，同時以SDS 溶液作為參比液，立即在500 nm 處測定吸光度A0；將乳狀液靜置10 min 后，用相同的方法測定吸光值A10。同樣的方法測定Tween 80。

乳化活性指數(EAI)與乳狀液穩定性指數(ESI)計算公式如下：

(2)

式中：C，乳化之前蛋白質的濃度，g/mL，φ：乳化液中油所占的體積比例；A0：靜置前吸光度。

(3)

式中：△A，靜置前的吸光值與靜置10 min 時的吸光值差。

1.3.5 黏度測定

按照1.3.4中的方法制備乳狀液，然后迅速將新制的乳狀液置于黏度計的測量杯中，用NDJ-8S型數字粘度計在1號轉子60 r/min條件下測定。

1.3.6 乳狀液體系粒徑測定

按照1.3.4中的方法配制濃度分別是1.5、7.5、9.0 mg/mL的乳狀液，密封低溫(0～4 ℃)存放，定時進行分層情況以及外觀觀察，同時，對乳狀液采用Rise-2008型激光粒度分析儀測定其粒徑大小及分布。以Tween 80作為參照。

激光粒度儀測定原理[17]：Rise-2008型激光粒度儀采用全量程米氏散射理論，充分考慮到被測顆粒和分散介質的折射率等光學性質，根據大小不同的顆粒在各角度上散射光強的變化反演出顆粒群的粒度分布數據。

1.4 數據處理

各指標試驗數據均進行多次重復試驗，統計分析使用SPSS 16.0統計分析軟件完成，采用Bivariate correlations、One-Way ANOVA等程序，結果以6次以上重復測定值的(平均值±標準差)(Mean±SD)表示。

2 結果與分析

2.1 粗肽液的提取

經酸溶醇沉法提取的金華火腿粗肽液顏色呈淡乳黃色，多肽的提取率為2.39%。所得粗肽液中含有少量大分子蛋白、脂肪酸、礦物質離子等非肽類物質。

2.2 粗肽液的乳化能力(EC)

2.2.1 乳狀液乳化過程中體系電導率的變化

由圖1可以看出，在乳化過程中，隨著大豆油數量的增加，不同濃度的多肽乳化體系的電導率均呈現出下降趨勢，即隨著乳化體系中大豆油總比例的增加，體系傳導電流的能力逐漸減弱，直至最后接近0。在這個過程中，一開始食品的乳化體系是O/W[18-19]型結構，隨著大豆油添加量增加，當水相不足以包裹油相時，則體系轉變為W/O型。由于大豆油不導電，當達到轉相點O/W→W/O時，電導率值突然下降，即達到突變點。由圖1可知，在乳化過程后期，突變點的電導率值基本維持在2～3 ms/cm之間，隨即加入少量大豆油，電導率驟變為0；達到突變點時，乳化大豆油的添加體積隨著肽液濃度的增加而增大(P<0.05)。

圖1 不同肽濃度下乳化過程中電導率突變點Fig.1 Breakpoint under different concentration of peptide during emulsifying

2.2.2 粗肽液濃度對乳化能力的影響

由表1可知，整體上，隨著粗肽液濃度的增加，其乳化能力呈增大趨勢(P<0.05)；以1.5% Tween 80為參照，粗肽液乳化能力均弱于標準乳化劑，但隨著粗肽濃度的增加，二者的乳化能力差異逐漸減小。1.5 mg/mL粗肽乳化能力相當于Tween 80 (1.5%)乳化能力的66%。9.0 mg/mL粗肽液乳化能力達到(80.44±0.59)%，相當于標準乳化劑乳化能力的92.00%。可見，金華火腿粗肽液具有一定的乳化能力。

乳化能力是乳化型肉制品品質的優劣主要決定因素之一[20-22]，肉的乳化能力反映了肉的體系中蛋白質固定脂肪的能力。金華火腿粗肽的良好乳化能力不僅意味著能夠固定更多的脂肪，也意味著使用更少的瘦肉作為原料來加工制成穩定的乳化肉產品，從而節約成本。

表1 金華火腿粗肽液濃度對乳化能力的影響

注：不同字母表示組間差異顯著(P<0.05)。

2.3 粗肽液的乳化活性指數(EAI)

從圖2可以看出：隨著濃度的增加，Tween 80、粗肽液的乳化活性指數顯著降低(P<0.05)，且標準乳化劑的EAI始終強于粗肽液；低濃度時，二者活性差異大，隨著濃度增大差異減少；當濃度高于4.5 mg/mL時，粗肽液乳化活性指數變化趨于平穩；在此濃度下，粗肽液的EAI達到標準乳化劑(Tween 80)的66.01%；粗肽液EAI最高達到(47.08±1.84) m2/g，此時濃度為1.5 mg/mL。

圖2 金華火腿粗肽液濃度對乳化活性指數的影響Fig.2 Effects of the concentration of crude peptide from Jinhua ham on emulsifying activity

構象的易變性對于肽吸附在油水界面具有重要的意義[23]。肽具有兩親性，既能與水結合也能與脂肪結合。親水基團使分子有進入水中的趨勢，而憎水基團則竭力阻止其在水中溶解而從水內部向外遷移，有逃逸水相的傾向。低濃度時，多肽分子在界面排列疏松，平均單位質量的多肽接觸到的油面積較大，體現出乳化活性較高。隨著粗肽液濃度的增加，疏水性集團增多，多肽平均疏水性增強，即親油性增強。高濃度時，多肽分子聚集在油滴表面，從稀疏分散狀態至聚集重疊，緊密的排列使單位質量多肽接觸的油面積變小，導致乳化活性降低。

2.4 粗肽液的乳化穩定性指數(ESI)

乳化穩定性(ES/ESI)表示乳化劑維持油水混合不分離時對外界條件的抗應變能力，也即乳化劑保持乳化物穩定的能力。由圖3可知，隨著濃度的增加，Tween 80和粗肽液的乳化穩定性指數逐漸升高；當濃度低于4.5 mg/mL時，濃度對粗肽液ESI的影響顯著(P<0.05)；當濃度達到3.0 mg/mL以上，粗肽液的ESI均在標準乳化劑(Tween 80)的90%以上；濃度9.0 mg/mL時其ESI最高(50.86±3.06)%。

圖3 金華火腿粗肽液濃度對乳化穩定性指數的影響Fig.3 Effects of the concentration of crude peptide from Jinhua ham on emulsion stability

在乳狀液體系中，粗肽具有降低油水界面張力的作用，其在界面發生吸附，形成界面膜。低濃度時，多肽分子較少，排列疏松，界面膜表面張力大，乳狀液穩定性差，易發生分層、絮凝等。在低濃度下溶液的表面張力隨著肽濃度的增加而迅速減小。高濃度時，較厚的界面膜強度增大，穩定性大大提高。當濃度增加到一定程度時，表面吸附接近飽和狀態，多肽分子聚集形成膠束，此時溶液達到臨界膠束濃度。膠束的形成雖然有利于提高乳化性，但當乳液達到臨界膠束濃度時，油水界面上的乳化劑不隨濃度增加而增多，導致乳化容量不再升高，此時，溶液的表面張力降到最低，乳化活性也趨于平穩。此外，金華火腿粗肽中可能含有能夠增加乳化表面屈服應力的肽類，從而增加乳化能力，并提高乳化穩定性[24]，有待進一步實驗的驗證。

2.5 粗肽液的黏度

粗肽液濃度對黏度的影響如圖4所示。隨著濃度的增加，Tween 80、粗肽液的黏度逐漸增大。黏度是反應乳狀液穩定性的重要指標，其變化趨勢與肽液濃度對乳化穩定性的影響趨勢一致。

圖4 金華火腿粗肽液濃度對黏度的影響Fig.4 Effect of the concentration of crude peptide from Jinhua ham on viscosity

乳化體系的黏度與其穩定性有緊密聯系：一方面，界面黏度越大，越有利于防止液滴由于布朗運動、熱對流或機械攪拌而引起的聚集，體系也越穩定；另一方面，體系黏度增加，液滴的擴散系數降低，沉降速度減慢，有利于乳液穩定性的提高[25]。乳狀液內部大小液滴之間產生壓差(勢能差)，半徑越小的液滴內部壓力越大。多肽濃度越大，乳狀液體系中小液滴半徑越小，壓差隨之增加，發生聚并的趨勢增加，黏度增大。此外，在一定范圍內，粗肽液濃度越高，吸附作用越強，界面吸附分子量越大，表面張力則降低越多，黏度亦越大。

2.6 粗肽液乳化體系粒徑測定

2.6.1 乳狀液粒徑的測定

由表2可知：隨著濃度的增加，以Tween 80、粗肽為乳化劑制備的乳狀液，乳狀液體系顆粒Dav、D50、D90均呈現出減小的趨勢(P<0.05)。相同濃度，對照組的乳狀液粒徑小于樣品組，說明Tween 80乳化性更強，能夠把油相乳化成更小的顆粒。Tween 80組乳狀液的高頻粒徑與中位徑跨度為33.60～40.46 μm，多肽組乳狀液的高頻粒徑與中位徑跨度為41.28～55.28 μm，即對照組粒徑范圍窄，乳狀液粒子大小更趨于均勻一致，因此，穩定性強于多肽組。

采用激光粒度分析儀可以直觀定性地說明粗肽對油相乳化穩定性的影響，隨著多肽濃度的增加，連續相更好地將分散相包裹，吸附在界面上的分子越多，分子排列就更加緊密，形成的界面膜強度隨之增大，迫使形成的乳液粒徑變小。由STOKES[26]定律可知，粒徑越小，利于形成均一、穩定的乳化體系。

表2 粗肽濃度對乳狀液粒徑的影響

注：不同字母表示組間差異顯著(P<0.05)。

2.6.2 乳狀液性狀的觀察

將制備好的乳狀液靜置60 min，進行外部性狀觀察，如圖5所示。

圖5 金華火腿粗肽液濃度對乳狀液外觀的影響Fig.5 Effect of the concentration of crude peptide from Jinhua ham onappearance

由圖5可知，整體上，隨著濃度的增加，粗肽組和對照組的油相顆粒由較大且分布密集逐漸變小、分散且均一。對照組油相顆粒顯著小于多肽組，靜置60 min，多肽組均出現明顯分層，Tween 80組無明顯分層，對照組乳狀液更均一穩定；多肽組出現分層順序依次是1.5、7.5、9.0 mg/mL。

肽液在低濃度時，油相呈現大顆粒，根據STOKES[26]定律，乳狀液難以長時間穩定。隨著粗肽濃度的增加，粗肽足以覆蓋油滴表面，使得包裹乳化油的肽膜厚度增大，由脆弱的界面膜逐漸變結實，乳化體系的O/W結構越明顯，乳狀液穩定不易發生聚集。

3 結論

金華火腿粗肽液具有良好的乳化性能，并且隨著濃度的增大，乳化性能顯著增強。9.0 mg/mL粗肽液的乳化能力平均為(80.44±0.59)%，相當于1.5% Tween 80的92.00%；濃度3.0 mg/mL的粗肽液ESI均達到Tween 80的90.00%以上；4.5 mg/mL粗肽液的粘度相當于1.5% Tween 80的80.01%；乳狀液體系的Dav隨著濃度的增加而減小。

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Emulsifying properties of crude peptides from Jinhua ham

HU Xiao-ping1, ZHAO Gai-ming1*, LIU Yan-xia1,TIAN Wei1, ZHOU Guang-hong2

1(Henan Key Laboratory of Meat Processing and Quality Control, College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)2(National Engineering Research Center of Meat Quality and Safety Control, College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Crude peptides were extracted from Jinhua ham using acid dissolving and alcohol precipiting method. Emulsifying capacity (EC), emulsifying activity index (EAI), emulsifying stability index (ESI), viscosity index and particle size distribution of crude peptides varied with the concentration were measured. Tween 80 was used as a reference, emulsifying properties of extracted peptides were evaluated. The results revealed that the EAI was significantly negatively correlated with concentration, while ESI, EC and viscosity were significantly positively correlated with concentration(P<0.01). At 4.5 mg/mL concentration, the average of EC and EAI were (73.31±0.96)% and (24.28±0.94) m2/g respectively, viscosity reached 80.01% of Tween 80 (4.5%); when concentration was greater than 3.0 mg/mL, ESI reached more than 90.00% of Tween 80; when concentration was less than 4.5 mg/mL, concentration changes had significant effect on ESI(P<0.05); the average particle size decreased with the increase of emulsion concentration. In conclusions, the crude peptides extracted from Jinhua ham show good emulsifying ability.

Jinhua ham; peptides; emulsifying properties

碩士(趙改名教授為通訊作者,E-mail:gmzhao@126.com)。

2015-09-08，改回日期：2016-11-21

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201706016