Na C l浓度和pH对肉糜中脂肪微粒蛋白吸收量及凝胶特性的影响

汪张贵，闫利萍，彭增起，周光宏

（1.蚌埠学院食品与生物工程系，安徽蚌埠 233030；2.南京农业大学食品科技学院，江苏南京 210095）

Na C l浓度和pH对肉糜中脂肪微粒蛋白吸收量及凝胶特性的影响

汪张贵1，闫利萍1，彭增起2，﹡，周光宏2

（1.蚌埠学院食品与生物工程系，安徽蚌埠 233030；2.南京农业大学食品科技学院，江苏南京 210095）

研究了不同浓度（0.2mol/L和0.6mol/L）NaCl和pH（6.0和6.5）对肉糜中脂肪微粒表面蛋白吸收量、乳化稳定性、凝胶硬度和微观结构的影响。研究结果表明，高浓度（0.6mol/L）NaCl能够显著提高肉糜中脂肪微粒表面蛋白吸收量和单位界面膜蛋白吸收量，有效地改善肉糜乳化稳定性、凝胶硬度和微观结构等指标（P<0.05）。但在相同浓度（0.2mol/L和0.6mol/L）NaCl条件下，较大pH（6.0和6.5）对脂肪微粒表面蛋白吸收量、单位界面膜蛋白吸收量、乳化稳定性、凝胶硬度和微观结构等指标无作用效果（P>0.05）。因此，本实验认为0.6mol/L NaCl（pH6.0和6.5）的提取条件下能够充分剪切肌肉蛋白和脂肪，肉糜乳化性能好。

肉糜，NaCl浓度，pH，蛋白吸收量，凝胶特性

水包油型乳化学说[1-5]认为：肌肉蛋白“乳状液”属于水包油型乳状液，即在脂肪球周围表面包裹着一层蛋白膜，防止脂肪球凝聚。蛋白膜厚度很薄，占整个乳化系统体积比例很小，但它是由脂肪和乳化剂分子构成[6-7]，对肉糜及凝胶产品稳定性具有重要作用。而蛋白膜组成、含量和结构取决于乳状液中表面活性物质种类、浓度以及乳化形成过程中和形成后的多种因素[8]。在糜类肉制品生产中，通常调节盐（NaCl）浓度实现盐溶性肌原纤维蛋白含量。Vanden Oord和Wesdrop[9]研究发现，肌肉蛋白提取量随着离子强度增加而增加；Nayak等[10]研究发现，当NaCl浓度由0%增加到4%时，鸡胸肉中盐溶蛋白质的溶解性增加了25%；Gillette等[11]研究发现，当NaCl浓度从6%增加到9%时，肌肉蛋白提取量明显增加；彭增起[12]也研究发现，当提取液中NaCl离子强度由0.4mol/L提高到0.6mol/L，鸡胸肉、牛背最长肌和猪背最长肌中盐溶蛋白质量分别增加了18.4%、57.56%和5.493%。pH也能影响肌肉组织中盐溶蛋白质的提取量[13-14]。Wismer-Pedersen研究发现，肉的pH接近肌球蛋白的等电点（5.4），蛋白质沉淀，保水性下降[15]；孔保华等[16]也研究发现，当肉糜pH逐渐增大至中性时，牛肉肉糜制品的凝胶硬度、弹性和粘聚性均逐渐增大。目前，国内尚未见到有关NaCl浓度和pH对肉糜中脂肪微粒吸收蛋白量影响的报道。为此，本文研究NaCl浓度（0.2mol/L和0.6mol/L）和pH（6.0和6.5）对肉糜中脂肪微粒吸收蛋白量和凝胶特性的影响，为探明蛋白膜性质和改善肉糜凝胶品质特性提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猪背最长肌、背膘 购于浙江青莲食品有限公司，瘦肉颜色正常，品种、性别、基因型等宰前因素基本一致。先剔除背最长肌和背膘中多余组织，切成小块，分别用4.5mm和7.5mm筛孔绞肉机绞碎、分装，每袋约200g，真空包装，-20℃贮存备用，实验前样品在4℃解冻8～10h；氯化钠、磷酸氢二钾（K2HPO4·3H2O）、盐酸、2.5%戊二醛、95%乙醇等 均为国产分析纯。

Stephan UMC-5C型乳化混合机 德国Stephan机械有限公司；MM-12型绞肉机 广东省韶关市新通力食品机械有限公司；Mastersizer Microplus激光粒度分布仪 英国Malvern机械有限公司；UV-2450紫外可见分光光度计日本岛津公司；TA-XT2i质构仪英国Stable Micro System公司；S-3000N型扫描电镜日本Hitachi公司；电热恒温鼓风干燥箱 上海跃进医疗器械厂等。

1.2 实验方法

1.2.1 肉糜及凝胶乳化物的制备 称取4份200g肉样置于Stephan乳化混合机中，分别加入400mL不同浓度和pH的盐溶液（4℃）后，在3000r/min下真空斩拌3min，再添加100g小块背膘（4℃），最后在相同条件下斩拌5min，即为肉糜。肉糜的斩拌终点温度不超过12℃。NaCl浓度和pH提取液实验设计见表1。

表1 实验设计表

每处理组分别称取3份肉糜（35g左右）置于50mL带有塑料盖的聚乙烯塑料离心管中，在500×g离心力下离心3min，驱除肉糜中大气泡，再在70℃下水浴加热30min，取出迅速放入冰屑中冷却至室温，最后转移到4℃下储藏12h，即为凝胶。

1.2.2 脂肪微粒平均粒径大小的测定 参考Rotimi等[17]和Lorenzo等[18]方法测定脂肪微粒平均粒径大小，有所修改。具体方法为：取少量生肉糜用水按1∶500（质量/体积）稀释，为防止稀释后乳状液中脂肪微粒凝聚，在稀释后肉乳状液中加入几滴十二烷基硫酸钠（SDS）。采用激光粒度分析仪Mastersize MicroPlus测定稀释后的肉糜乳状液中脂肪微粒大小与粒度分布，可得到脂肪微粒粒度分布图谱。测定具体参数设置如下：颗粒折射率为1.520，颗粒吸收率为0.001，进样器名为Hydro2000 MU（A），分散剂为水，分散剂折射率为1.330，噪音为30s，分析软件为配套软件。数据结果用d3，2表示体积表面积平均直径（即粒径对表面积的加权平均值）。

1.2.3 脂肪微粒吸收蛋白量的测定 采用Mourtzinos和Kiosseoglou[19]方法测定脂肪微粒吸收蛋白量，稍有修改。称取一定量肉糜，加入10倍体积（质量/体积）磷酸缓冲液（pH6.5）稍加搅拌混匀，在1000×g离心力下离心10min，明显出现三层：乳化脂肪层（脂肪微粒及其脂肪结合蛋白）、肌肉蛋白溶液层和沉淀物，收集乳化脂肪层，用少量去离子水洗涤3次，收集乳化脂肪层。向乳化脂肪层中加入4倍体积（质量/体积）Trix缓冲液（含有1%SDS）充分搅拌混匀，-20℃下冻存12h，4℃下解冻，再在-20℃下保存12h，4℃下解冻，如此重复操作3次。最后在10000×g离心力下离心10min，乳状体系破坏，脂肪和蛋白质分离，浮在上面一层为脂肪，下面为分离出来的与脂肪结合蛋白溶液，采用Lowry[20]方法测定该蛋白质溶液中蛋白质含量，即为吸收蛋白含量。

单位界面吸收蛋白量Γs（mg/m2）=ΓT/ST（ΓT表示为吸收蛋白量，ST为界面的总表面积）

ST=6V/d3，2（V为脂肪总体积，d3，2为脂肪微粒体积表面积平均直径）

1.2.4 乳化稳定性的测定 采用Hughes等[21]和Lurueña-Martínez等[22]方法测定肉糜乳化稳定性，略有改动。测量方法为：称取重量W1肉糜置于50mL聚乙烯塑料离心管（W0）中，在500×g下离心3min，驱除肉糜中气泡，然后在70℃下水浴加热30min，取出再在3000×g下离心5min，向表面皿（重量W2）中倒出游离出的液体（脂肪和水混和物），称量离心管和肉糜总重量W3，置于103℃下加热16h，最后称量加热后总重量W4。按以下公式计算：

1.2.5 肉糜凝胶硬度的测定 采用物性测试仪TPA程序模块测定凝胶强度。测定参数为：测前速度：1.0mm/s；测试速度：2mm/s；测后速度：10mm/s；压缩百分比：50%；触发力：5.0；触发类型：auto；数据攫取速率：200pps；停留时间：5s。测试完成后，用仪器自带软件Texture Expert Exceed2.64a内部宏TPA.MAC对测试结果进行处理，得到凝胶强度大小，用g表示。

1.2.6 肉糜凝胶的扫描电子显微镜观察 取6份1cm3（1cm×1cm×1cm）左右大小样品，用液氮迅速冷冻断裂成小碎片后，置于2.5%戊二醛溶液中，在4℃下固定72h，然后用0.1mol/L磷酸缓冲液（pH7.2）漂洗数次，接着再用1%四氧化锇固定，再用0.1mol/L磷酸缓冲液（pH7.2）漂洗数次，然后分别以30%、50%、70%、80%、90%、95% 和100%乙醇梯度脱水，100%乙醇反复脱水3～4次，每次10min。采用二氧化碳临界点干燥法用醋酸戊酯置换样品中的脱水剂（乙醇），在置换过程中同时干燥。用银粉导电胶固定样品于样品台上，随后在高真空镀膜机内给样品表面镀一层金属膜，最后在S-3000N型扫描电镜下进行微观观察，选择最富有代表性的进行拍照。

1.3 结果处理

用统计软件SPSS 13.0（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）进行方差分析，如果方差分析效应显著，使用Duncan multiple range test进行多重比较，每个处理组设3个重复。

2 结果与分析

2.1 NaCl浓度和pH对肉糜中脂肪微粒表面蛋白吸收量的影响

由表2可知，0.6mol/L NaCl提取液（pH6.0或6.5）能够显著提高肉糜中脂肪微粒表面吸收蛋白总量（ΓT） 和单位界面膜吸收蛋白量（Γs）（P<0.05），且0.6mol/L NaCl-pH6.5提取液处理组肉糜中ΓT和Γs均显著大于0.6mol/L NaCl-pH6.0提取液处理组（P<0.05），但0.2mol/L NaCl-pH6.0或6.5提取液的2个处理组间差异并不显著（P>0.05）。这表明了高浓度（0.6mol/L）NaCl溶液能够显著提高肉糜中脂肪微粒表面蛋白吸收量，且在高浓度NaCl溶液下，pH值大也能够显著提高肉糜中脂肪微粒表面蛋白吸收量。

表2 NaCl浓度和pH对脂肪微粒表面吸收蛋白量（ΓT）和单位界面膜吸收蛋白量（Γs）的影响

2.2 NaCl浓度和pH对肉糜乳化稳定性的影响

由表3可知，与0.2mol/L NaCl提取液相比，0.6mol/L NaCl提取液均能够显著降低肉糜加热后游离出液体和脂肪质量百分比（P<0.05），但在相同浓度（0.2mol/L或0.6mol/L）NaCl条件下，pH大小（6.0或6.5）对肉糜加热后游离出液体和脂肪质量百分比的影响均不显著（P>0.05）。这表明了高浓度NaCl溶液能够显著降低肉糜制品出水率和出油率。

表3 NaCl浓度和pH对肉糜乳化稳定性的影响

2.3 NaCl浓度和pH对肉糜凝胶硬度的影响

由图1可知，与0.2mol/L NaCl提取液处理组相比，不同pH的0.6mol/L NaCl提取液均能够显著增加肉糜凝胶硬度（P<0.05），但在相同浓度（0.2mol/L或0.6mol/L）NaCl条件下，pH大小（6.0或6.5）对肉糜凝胶硬度值的影响不显著（P>0.05）。这表明了高浓度（0.6mol/L）NaCl溶液能够显著影响肉糜凝胶硬度值。

2.4 NaCl浓度和pH对凝胶微观结构的影响

从图2可以看出，0.2mol/L NaCl提取液下制备的肉糜凝胶结构粗糙，空隙大，且脂肪球分布数量稀少，凝胶网络结构比较差（图2-A和图2-B）；而0.6mol/L NaCl提取液下制备的肉糜凝胶结构比较紧凑，脂肪球的分布数量特别多，不少直径大小不一的脂肪球部分或全部包埋在蛋白凝胶基质中（图2-C和图2-D）。

图1 NaCl浓度和pH对凝胶硬度的影响

图2 NaCl浓度和pH对凝胶微观结构的影响

3 讨论

不少学者[23-26]研究认为：盐溶性肌原纤维蛋白是保持肉糜中脂肪微粒稳定性最重要的蛋白质。在肉类工业生产中，通常采用增加NaCl浓度和pH提高肌肉蛋白质的溶解性。本实验研究发现，高浓度（0.6mol/L）NaCl溶液能够显著提高肉糜中脂肪微粒表面蛋白吸收量，说明了高浓度（0.6mol/L）NaCl能够显著提高肉糜中盐溶性蛋白溶解性。这可能是由于高浓度NaCl提高静电排斥作用、解离肌球蛋白聚合物或促进肌动球蛋白解离等缘故[10]。

盐溶性蛋白提取量越多，肉糜乳化稳定性越好。Trout和Schmidt[27]研究发现，乳化产品中盐浓度下降，保水性也随之下降；Whiting[28]研究发现，当盐浓度从2.5%降到1.5%时，法兰克福香肠中水分散失量增加，凝胶强度也下降；Hand等[29]研究认为，1.5%盐浓度的低脂肪法兰克福香肠的质地比2.0%和2.5%盐浓度香肠的质地软。本实验研究结果表明，当NaCl浓度从0.2mol/L增加到0.6mol/L时，肉糜加热后游离出的液体和脂肪质量百分比均显著减少（P<0.05），而凝胶硬度显著增加（P<0.05）。这可能是由于高浓度NaCl增加了肉糜中盐溶性蛋白的溶解度，大量的肌球蛋白或肌动蛋白包裹在脂肪微粒表面，形成一层比较厚的蛋白膜[26]，增强了肉糜乳化稳定性和凝胶特性的缘故。此外，本实验还研究发现，相同浓度（0.2mol/L或0.6mol/L）NaCl条件下，pH大小（6.0或6.5）对肉糜乳化稳定性和凝胶硬度的无作用效果。这可能是由于肉糜pH接近盐溶性蛋白的等电点，对肌肉蛋白溶解度作用小的缘故。

扫描电镜结果表明，0.6mol/L NaCl提取液下制备的肉糜凝胶结构比较紧凑，脂肪球的分布数量特别多，不少直径大小不一的脂肪球部分或全部包埋在蛋白凝胶基质中。这可能是高浓度的NaCl溶液大大增加了肉糜中盐溶性蛋白提取量，使足够数量的盐溶性蛋白在脂肪球周围表面形成一层蛋白膜，多余的盐溶性蛋白参与肉糜凝胶形成，增强了肉糜凝胶乳化性能。

4 结论

本实验结果表明，0.6mol/L NaCl-pH6.0或6.5提取液下制备的肉糜乳化性能好，即保油保水性能高。

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Effect of NaCl concentrations and pH on amount of protein adsorbed by fat particles and its emulsion gel property

WANG Zhang-gui1，YAN Li-ping1，PENG Zeng-qi2，*，ZHOU Guang-hong2

（1.Department of Food and Bioengineering,Bengbu College，Bengbu 233030,China；
2.College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China）

The effects of NaCl concentrations(0.2mol/L and 0.6mol/L）and pH(6.0 and 6.5)on amount of protein adsorbed by fat particles，amount of protein per unit surface，emulsion stability，gel hardness and microstructure of meat emulsion were investigated.The results showed that higher concentration (0.6mol/L)NaCl solution could significantly increase the total amount of protein adsorbed，amount of protein per unit surface，emulsion stability，emulsion gel hardness and microstructure of meat emulsion(P＜0.05).At the same concentration(0.2mol/L or 0.6mol/L)NaCl solution，pH (pH6.0 or 6.5)had no significant effect on the above-mentioned indexes (P＞0.05).Therefore，meat proteins and fat were chopped to form a good meat batter in the 0.6 mol/L NaCl(pH 6.0 and 6.5)solution in this experiment.

meat batter；NaCl concentration；pH；amount of protein adsorbed；gel property

TS251.1

A

1002-0306（2011）10-0190-04

2010-09-25 *通讯联系人

汪张贵（1978-），男，讲师，博士，研究方向：畜产品加工与质量控制。