不同淀粉地肌纤维蛋白流变学性质和凝胶持水性的影响

吴满刚，熊幼翎，陈 洁

（食品科学与技术国家重点实验室，江南大学食品学院，江苏无锡214122）

不同淀粉地肌纤维蛋白流变学性质和凝胶持水性的影响

吴满刚，熊幼翎，陈 洁*

（食品科学与技术国家重点实验室，江南大学食品学院，江苏无锡214122）

将马铃薯、木薯、玉米和大米淀粉分别以0～3%的浓度添加到2%的肌原纤维蛋白溶液中，形成蛋白-淀粉复合物，主要研究了这四种淀粉对肌原纤维蛋白凝胶流变性和保水性的影响。结果显示，马铃薯、木薯和玉米淀粉对混合凝胶增强效应与其糊化温度和糊化后的粘度有着非常一致的关系，淀粉糊化后，才会对复合体系形成凝胶弹性增强效应；而且淀粉对于复合凝胶弹性的促进效应与淀粉本身糊化后的粘度呈正相关，马铃薯淀粉的促进效应最强，木薯其次，玉米再次。但大米淀粉略有特别，在55～74℃升温范围内，随着淀粉浓度的增加，G′与淀粉浓度呈现负相关性，温度高于74℃后，随着大米淀粉浓度的增加，G′随之增加。同时淀粉对于复合凝胶的持水性也与其糊化温度相关，形成凝胶温度越接近或者越超过淀粉糊化温度，淀粉对凝胶的持水性的增强效应越好。在所实验的四种淀粉中，木薯淀粉在70～80℃时对复合凝胶的持水性具有最好的作用。本研究结果对于提高含淀粉肉制品品质具有一定的借鉴意义。

淀粉，肌原纤维蛋白，流变性，糊化性质，保水性

淀粉是肉制品中常用原料，尤其在价格相对低廉的火腿肠、盐水火腿等产品中，淀粉作为填充剂被大量使用。在这类制品中，由于过多的淀粉、大豆蛋白等配料的存在，往往存在制品结构松散、产品在保质期内容易析水等问题［1］。如何保证含淀粉的肉制品的质构、持水性等品质指标，是肉制品行业一直关注的焦点问题［2］。前期研究显示，加热对于肌纤维蛋白凝胶具有很大的影响，过度加热会导致肌纤维蛋白凝胶的弱化和析水［3-4］，但是加热对于淀粉-肌肉纤维蛋白复合凝胶的性质特别是流变学性质和持水性的研究不多，不同来源的淀粉在不同加热条件下与肌原纤维蛋白的相互作用以及这种作用对产物持水性的影响还有待研究。本文选取了四种不同颗粒大小的淀粉：马铃薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉和大米淀粉，以探讨淀粉性质对肌原纤维蛋白凝胶流变性质和保水效果的影响，以期为提高含淀粉肉制品的品质提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猪瘦肉 市售；淀粉 马铃薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、大米淀粉 天津顶新公司；氯化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化镁、EGTA等 均为分析纯。

高速组织捣碎机 上海精科实业有限公司；TA1XT2i/25物性测试仪（Texture Analysers） 英国Stable Micro System公司；恒温水浴锅 国产；流变仪AR1000 英国TA公司；RVA Tecmaster快速黏度分析仪 Newport Scientific公司。

1.2 实验方法

1.2.1 肌原纤维蛋白的提取 参考Wu［5］等人的方法，在0～4℃条件下采用猪肉提取。

1.2.2 淀粉性质的测定 参考洪雁等人的方法［6］，配制6%淀粉溶液于含有50mmol/L磷酸钠（pH 6.2）的0.6mol/L NaCl溶液中，搅拌均匀后采用RVA测定粘度变化，加热过程从50℃开始以每分钟增加2℃升温至95℃。

1.2.3 淀粉蛋白复合物凝胶持水性的测定 参考Xiong等［7］和Kong等［8］的方法，在2%肌原纤维蛋白溶液中，分别添加量1%、2%、3%的淀粉，混合均匀后分别放于16.8mm×50mm的平底试管中，在60、70、80℃下加热20min（所有样品制备和暂存均在2～4℃，肌纤维蛋白在12h之内使用完毕）成胶，然后在冰水中冷却3h后，参考Wu［5］等人方法进行凝胶持水性测试。每个样品做4个平行样，空白样品不加淀粉。

1.2.4 流变特性的测定 参考Wu［5］等人的方法，通过AR1000流变仪测定流变性质。样品以2℃/min的恒定速度采用温度扫描程序由20℃升温至80℃，以0.631rad/s（100mHz）的振荡频率2%的振幅进行正弦应变，测定加热过程中弹性模量随温度升高的变化情况。

2 结果与分析

2.1 淀粉粘度和成糊温度的测定

淀粉本身的性质对于其在肉制品中的应用有巨大影响，为了模拟不同淀粉在肉制品环境中的粘度和糊化温度等性质，本实验应用快速粘度分析仪（RVA）分析了马铃薯、木薯、玉米和大米四种淀粉分别在含有0.6mol/L NaCl、pH为6.2的50mmol/L磷酸盐缓冲溶液中的粘度曲线，结果如图1所示。RVA谱分析揭示，马铃薯淀粉粘度上升最快，且粘度峰值最高，其次是木薯淀粉、玉米淀粉，大米淀粉的糊化峰值粘度最小，成糊温度也最慢。

淀粉的成糊温度（pasting temperature，PT）是指淀粉粘度刚开始升高时的温度［9］。一般来说，淀粉的浓度越高，其PT值越准确，淀粉浓度在3%时粘度上升比较慢，因此本文选择了6%的淀粉浓度测定RVA曲线。表1列举了四种淀粉分别在测定复合凝胶流变性时，相同的离子环境和升温速率下的成糊温度。

缓冲溶液中以升温速率2℃/min进行升温的RVA谱图中以2℃/min升温速度测定。

图1 不同种类淀粉在含有0.6mol/L NaCl的磷酸盐

表1 各种淀粉成糊温度的比较

2.2 淀粉对蛋白凝胶流变性质的影响

肌原纤维蛋白凝胶的流变学性能可以表征肌原纤维蛋白在加热过程中分子形态和性质的变动。通过流变学性质可以预测产物的质构以及品质，并为产品配方、加工工艺、设备选型和质量检测等提供依据［10］。本研究详细测定了肌原纤维蛋白与四种淀粉形成的复合物在热凝胶过程中动态粘弹流变性的变化，结果通过储能模量（G′）表示（图2）。图2显示，对照样品的G′从42℃开始增加，一直到48℃达到最大，之后急剧下跌，在55℃降至最低；在随后的加热过程中G′又稳步上升。这种流变学的转变在肌原纤维蛋白和肌球蛋白加热凝胶的过程中可以被广泛地观察到，目前被普遍接受的解释是42～48℃时G′的增大来自于肌球蛋白头部的接合，随着温度的进一步升高，肌球蛋白尾部（rod subfragment）会逐渐展开，导致肌球蛋白的头部结合崩溃瓦解，致使G′下降；在温度超过55℃后，随着蛋白的变性，凝胶网络再次形成，G′持续增加［11］。

不同淀粉对肌原纤维蛋白的流变学性质的影响各不相同。从图2可以看出，从20～55℃这段升温过程中，四种淀粉对于复合体系的G′作用效应是一致的，随着淀粉浓度的增加，G′随之增加。但是在高于55℃的升温过程中，添加马铃薯淀粉的复合体系在温度超过60℃时淀粉对凝胶增强作用开始显现，而木薯淀粉和玉米淀粉分别在66℃和72℃以后开始显现这种促进凝胶弹性的效应。结合图1和表1这三种淀粉对凝胶出现增强效应，与其糊化温度和糊化后的粘度有着非常一致的关系，淀粉糊化后，才会对复合体系形成凝胶弹性增强效应；而且淀粉对于复合凝胶的弹性的促进效应与淀粉本身糊化后的粘度呈正相关，马铃薯淀粉的促进效应最强，木薯其次，玉米再次。但大米淀粉略有特别，在55～74℃升温范围内，随着淀粉浓度的增加，G′与淀粉浓度呈现负相关性，说明在此温度段大米淀粉与肌原纤维蛋白网络发生了与其他淀粉不尽相同的某种作用，使得大米淀粉在凝胶形成中起了负面效果。温度高于74℃后，随着大米淀粉浓度的增加，G′也随之增加。

表2 淀粉的添加对肌纤维蛋白凝胶持水性的影响（%）

图2 淀粉类型和浓度对肌原纤维蛋白凝胶弹性模量（G′）的影响

2.3 淀粉添加对复合凝胶持水性的影响

不同淀粉对于复合凝胶持水性的影响见表2。从表2可以看出，纯肌纤维蛋白凝胶随着加热温度的升高，其持水性呈现微微下降的趋势，这与前人的报道［4］是一致的。经过60℃加热后，除马铃薯淀粉在含量3%时凝胶持水性与空白无差别外，其它含有淀粉的复合凝胶持水性较对照凝胶几乎均有所下降。70℃加热形成的凝胶，含有马铃薯淀粉和木薯淀粉的凝胶其持水性随着淀粉含量的提高而显著提高，其他两种淀粉依然对复合凝胶持水性有负作用。70℃加热后，所有含淀粉的凝胶的持水性均随着淀粉含量的增加而增加。

结合表1和表2结果，可以进一步分析，淀粉对肌纤维蛋白凝胶持水性的效应与其糊化温度也有着密切关系，形成凝胶温度越接近或者越超过淀粉糊化温度，淀粉对凝胶的持水性的增强效应越好。在所实验的四种淀粉中，木薯淀粉在70～80℃时对复合凝胶的持水性具有最好的作用。

3 结论

本文通过在肌原纤维蛋白体系中添加不同种类的淀粉，模拟西式火腿或者乳化肠体系中探讨淀粉对肉品凝胶体系的流变性和保水性的影响作用。通过对比马铃薯、木薯、玉米和大米淀粉的RVA曲线和成糊温度，以及四种淀粉对于2%肌纤维蛋白凝胶体系的流变学性质和凝胶持水性，可以得出，蛋白-淀粉复合物在热诱导凝胶形成的过程中其流变性质与不同淀粉的糊化性质有正相关关系，同时形成凝胶温度越接近或者越超过淀粉糊化温度，淀粉对凝胶的持水性的增强效应越好。在所实验的四种淀粉中，木薯淀粉在70～80℃时对复合凝胶的持水性具有最好的作用。本研究结果对提高西式火腿及西式乳化肠制品品质以及淀粉在肉制品中的应用具有一定的借鉴意义。

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Effects of starch characteristics on the rheology and water holding capacity of myofibrillar protein gels

WU Man-gang，XIONG You-ling，CHEN Jie*
（State Key Laboratory of Food Science and Technology，School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

Potato，tapioca，corn and rice starch were added to 2%of myofibrillar protein solution in 0.6mol/L NaCl at pH 6.2 to form protein-starch（up to 3%starch）composites for the study of the effects of starch type on the rheological and water holding properties of heat-induced myofibrillar protein（MP）gels.The results from rapid viscosity analyzer and rheometer showed the viscocity of gelatinized starch and gelation temperature of starch had strong effects on the storage modulus of the MP composite gel.Potato starch significantly improved storage modulus，followed by tapioca and corn starches.Rice starch had special effects on the MP composite gel，and increased storage modulus of MP gels only at temperatures above 74℃.The effects of starch on the water holding capacity（WHC）of the MP gels were also related with the starch gelatinization temperature.Starches improved WHC of the MP gels at the heating temperatures near or above the starch gelatinization temperature.Within the tested four starches，tapioca starch-protein gel presented the highest WHC.The results offered an insight into the mechanism of gelation in starch-added Western-style comminuted meat products.

starch；myofibrillar protein；rheology；gelatinization properties；water holding capacity

TS201.7

A

1002-0306（2010）10-0092-04

2010-04-15 *通讯联系人

吴满刚（1977-），男，博士研究生，研究方向：食品蛋白质功能。

“973”计划前期研究专题项目（2006CB708200）；“十一五”国家支撑计划项目（2006BAD05A03）。