豬肉肌原纖維蛋白乳化特性研究.pdf

1、本文以豬肉肌原纖維蛋白為對(duì)象，以植物油取代動(dòng)物脂肪，模擬乳化類肉制品的生產(chǎn)工藝，研究了用電導(dǎo)率袁征乳化過(guò)程中蛋白質(zhì)的乳化特征，從理化特性的角度，用電導(dǎo)率法研究了介質(zhì)特性（離子強(qiáng)度、pH）對(duì)肌原纖維蛋白乳化特性的影響，最后結(jié)合電泳技術(shù)、低場(chǎng)核磁技術(shù)及拉曼光譜技術(shù)，測(cè)定了肌原纖維蛋白質(zhì)間的相互作用力、水分分布和結(jié)構(gòu)等，從分子水平上研究了肌肉類型對(duì)肌原纖維蛋白乳化特性的影響。其結(jié)果可以豐富肉品乳化科學(xué)理論，最大程度地利用肌原纖維蛋白的乳化特性

2、，為生產(chǎn)低膽固醇、低鹽乳化型肉制品提供理論基礎(chǔ)，同時(shí)可為解決我國(guó)肉制品企業(yè)面臨的產(chǎn)品出水出油等質(zhì)量問(wèn)題提供理論依據(jù)。
　　1.電導(dǎo)率法表征蛋白質(zhì)的乳化特性
　　研究了乳化體系在乳化過(guò)程中電導(dǎo)率的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明:隨著油量的增加，乳化體系的導(dǎo)電能力逐漸下降，且存在著電導(dǎo)率的兩個(gè)突變點(diǎn);在第一突變點(diǎn)前，是O/W乳濁液的形成過(guò)程;在第一突變點(diǎn)時(shí)，仍然維持著O/W的體系，體系中的油滴均被界面膜所包圍，突變?cè)蚴求w系導(dǎo)電路徑由乳濁液

3、的連續(xù)相導(dǎo)電轉(zhuǎn)為界面膜導(dǎo)電;第一突變點(diǎn)與第二突變點(diǎn)之間，是W/O乳濁液的形成過(guò)程;在第二突變點(diǎn)時(shí)完成了W/O體系的形成，突變的原因是體系導(dǎo)電路徑由油滴的界面膜導(dǎo)電轉(zhuǎn)為油相導(dǎo)電，該突變點(diǎn)是電導(dǎo)率測(cè)定乳化能力的真正拐點(diǎn)，是乳化終點(diǎn)?？梢杂秒妼?dǎo)率隨時(shí)間的變化曲線擬合的自然對(duì)數(shù)函數(shù)系數(shù)和穩(wěn)定時(shí)間評(píng)價(jià)乳化體系的穩(wěn)定性，穩(wěn)定時(shí)間法評(píng)價(jià)更精確，尤其適合初始電導(dǎo)率恒定的體系。
　　2.離子強(qiáng)度對(duì)豬肉肌原纖維蛋白乳化特性的影響
　　通過(guò)測(cè)定不

4、同離子強(qiáng)度下肌原纖維蛋白的溶解性、表面張力、分子間氫鍵、表面疏水性、活性巰基和總巰基等理化特性，以及流變特性、水分的移動(dòng)性及分布規(guī)律和微觀結(jié)構(gòu)，研究了離子強(qiáng)度對(duì)肌原纖維蛋白乳化特性的影響。結(jié)果表明，隨著NaCl濃度的提高，蛋白質(zhì)溶解度上升，表面張力下降，而溶解度與乳化能力(Emulsifyingcapacity，EC)顯著正相關(guān)(P＜0.05)，與乳化穩(wěn)定性(Emulsion stability，ES)極顯著正相關(guān)(P＜0.01），表面

5、張力與ES、EC顯著負(fù)相關(guān);隨著NaCl濃度的提高，肌原纖維蛋白分子間的活性巰基和氫鍵呈上升趨勢(shì)，表面疏水性則呈下降趨勢(shì)，而活性巰基、氫鍵與EC極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，表面疏水性與EC極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，與ES顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，總巰基對(duì)乳化特性不產(chǎn)生影響;隨著氯化鈉濃度的增加，乳化層的水分及蛋白質(zhì)含量隨之下降，脂肪含量和乳化層重量呈增加趨勢(shì)，而水分和蛋白質(zhì)含量與EC極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，與ES顯著負(fù)相關(guān)

6、（P＜0.05），脂肪含量、乳化層重量與EC極顯著正相關(guān)(P＜0.01);0.3-0.4 mol.L-1NaCl是乳化特性優(yōu)劣的臨界區(qū)域。
　　動(dòng)態(tài)流變結(jié)果表明，0.6 mol/L NaCl肌原纖維蛋白溶液及乳化物的儲(chǔ)能模量G'和損失模量G"最大，而0.2 mol/L NaCl時(shí)G'和G"變化不大，未形成穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明隨著氯化鈉濃度的上升，肌原纖維蛋白溶液及其乳化物的凝膠形成能力顯著增強(qiáng)，乳化工序提高了肌原纖維蛋白的凝膠

7、形成能力。
　　低場(chǎng)核磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與0.4、0.6 mol/L NaCl濃度相比，低NaCl(0.2mol/L)濃度時(shí)肌原纖維蛋白乳化物及乳化凝膠的弛豫時(shí)間T21和T22明顯下降，峰面積下降，而T23峰面積增加，說(shuō)明低鹽時(shí)，水的移動(dòng)性降低，不易流動(dòng)水向自由水轉(zhuǎn)移，肌原纖維蛋白乳化凝膠汁液流失嚴(yán)重，保水性下降。不同離子強(qiáng)度下凝膠的微觀結(jié)構(gòu)與離子強(qiáng)度對(duì)凝膠特性、保水性影響結(jié)果相一致;離子強(qiáng)度影響下的乳化層化學(xué)成分可以很好地衡量乳化

8、特性。
　　3.pH對(duì)豬肉肌原纖維蛋白乳化特性的影響
　　通過(guò)測(cè)定不同pH條件下肌原纖維蛋白的溶解性、表面張力、分子間氫鍵、表面疏水性、活性巰基和總巰基等理化特性，以及流變特性、水分的移動(dòng)性及分布規(guī)律和凝膠微觀結(jié)構(gòu)，研究了pH對(duì)肌原纖維蛋白乳化特性及乳化體系加工特性的影響。結(jié)果表明，隨著pH的升高，溶解度增大，表面張力下降，氫鍵的穩(wěn)定性提高，表面疏水性及活性巰基下降，而自由巰基不受pH的影響。pH影響下的溶解度與EC呈極顯著

9、正相關(guān)(P＜0.01)、與ES呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，氫鍵與EC、ES都呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，表面張力與EC、ES呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，活性巰基與EC呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)、與ES呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，表面疏水性與EC呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，而總巰基對(duì)乳化特性影響不顯著(P＞0.05)。
　　動(dòng)態(tài)流變實(shí)驗(yàn)表明，pH4.5時(shí)儲(chǔ)能模量G'和損失模量G"變化不大，未形成穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，

10、pH6.5時(shí)G'和G"最大，說(shuō)明pH偏離等電點(diǎn)越多，肌原纖維蛋白及乳化物的凝膠形成能力越好。
　　低場(chǎng)核磁結(jié)果表明，與pH5.5、pH6.5相比，pH4.5時(shí)肌原纖維蛋白乳化物及乳化凝膠的弛豫時(shí)間T21和T22明顯下降，峰面積下降，而T23峰面積增加，說(shuō)明接近等電點(diǎn)時(shí)水的移動(dòng)性降低，不易流動(dòng)水向自由水轉(zhuǎn)移，肌原纖維蛋白乳化凝膠汁液流失嚴(yán)重，保水性下降。不同pH下凝膠的微觀結(jié)構(gòu)也驗(yàn)證了pH與凝膠特性、保水性的關(guān)系。pH影響下乳化層的

11、理化指標(biāo)可以很好地衡量乳化特性。
　　4.肌肉類型對(duì)豬肉肌原纖維蛋白乳化特性的影響
　　通過(guò)測(cè)定不同肌肉類型（背最長(zhǎng)肌/白肌LD、腰大肌/中間型肌PM和岡上肌/紅肌SS）肌原纖維蛋白的溶解性和提取率、分子間作用力、蛋白組份，以及流變特性、保水性和凝膠微觀結(jié)構(gòu)，研究了肌肉類型對(duì)肌原纖維蛋白乳化特性的影響。結(jié)果表明:LD（白?。┑娜榛芰腿榛€(wěn)定性都顯著大于SS（紅肌）(P＜0.05)，PM（中間型?。┤榛芰εcSS相似(P＞

12、0.05)，但其乳化穩(wěn)定性顯著高于SS(P＜0.05);三種肌肉類型乳狀液黏度、凝膠形成能力和保水性存在差異(P＜0.05)，即:LD＞PM＞SS。
　　肌原纖維蛋白提取率和溶解度結(jié)果表明，白肌肌原纖維蛋白的提取率和溶解度要顯著大于紅肌和中間肌型(P＜0.05);肌原纖維蛋白SDS-PAGE圖譜說(shuō)明參與乳化的肌原纖維蛋白質(zhì)主要是肌球蛋白重鏈、肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白輕鏈Ⅰ和肌球蛋白輕鏈Ⅱ,白肌和紅肌肌原纖維蛋白在蛋白組份上差別最大，中間

13、型肌與兩者具有相似性;分子間作用力測(cè)定結(jié)果表明，氫鍵和疏水作用力是不同肌肉類型蛋白質(zhì)溶液和乳化體系中蛋白質(zhì)分子間的主要作用力。不同肌肉類型肌原纖維蛋白質(zhì)在提取率、溶解度、數(shù)量和組份的差異及氫鍵是導(dǎo)致乳化特性差異的主要原因。
　　低場(chǎng)核磁結(jié)果說(shuō)明，不同肌肉類型的水分分布存在顯著差異，紅肌比白肌的水分流動(dòng)性好，有較多的不易流動(dòng)水向自由水轉(zhuǎn)移，白肌的保水性高于紅肌，乳化過(guò)程提高了保水性，該結(jié)果與肌肉類型對(duì)熱誘導(dǎo)凝膠保水性影響的結(jié)果相一致

14、。
　　微觀結(jié)構(gòu)表明，白肌凝膠結(jié)構(gòu)最致密和緊湊，而紅肌最差，白肌中油滴的界面蛋白膜光滑完整，驗(yàn)證了肌肉類型對(duì)肌原纖維蛋白流變特性和保水性的影響拉曼光譜結(jié)果說(shuō)明，肌肉類型和乳化對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有顯著影響，二級(jí)結(jié)構(gòu)不是肌肉類型導(dǎo)致乳化特性差異的主要原因;加熱引起肌原纖維蛋白α-螺旋的顯著下降，β-折疊顯著上升，尤以LD影響最大，而SS最小，而對(duì)乳化體系蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響不大;肌肉類型對(duì)蛋白質(zhì)色氨酸微環(huán)境有顯著影響，而對(duì)酪氨酸殘基微

15、環(huán)境影響不大;乳化和加熱對(duì)LD和PM蛋白色氨酸及酪氨酸殘基微環(huán)境影響較大，而對(duì)SS影響不顯著;肌肉類型對(duì)蛋白質(zhì)的二硫鍵和巰基數(shù)量和構(gòu)象產(chǎn)生影響，乳化過(guò)程中油脂對(duì)二硫鍵和巰基產(chǎn)生影響，可以改變蛋白分子構(gòu)象。
　　綜上所述，乳化過(guò)程中體系的電導(dǎo)率存在兩個(gè)突變點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)著O/W和W/O乳濁液的形成，第二突變點(diǎn)是乳化終點(diǎn)，在一定條件下根據(jù)乳化體系電導(dǎo)率的變化可以用系數(shù)法和穩(wěn)定時(shí)間法來(lái)評(píng)價(jià)乳濁液的穩(wěn)定性;改變介質(zhì)的離子強(qiáng)度和pH，蛋白質(zhì)的