类PSE禽肉(肉鸡、火鸡)加工特性及蛋白质功能性质改善研究进展

刘 爽 李 翔 唐华丽

(1.重庆市渝东北特色生物资源开发利用工程技术研究中心，重庆 404100；2.重庆三峡学院，重庆 404100；3.重庆三峡职业学院，重庆 404155；4.重庆三峡学院生物与食品工程学院，重庆 404100)

类PSE禽肉主要发生在胸肌部位，基因特性、宰前应激和宰后高温环境均能导致类PSE禽肉的产生[8]。现阶段，尚未鉴定出控制类PSE禽肉发生的标记基因，大多通过营养喂养、运输管理、装卸方式、屠宰方法、宰后胴体冷却等措施降低类PSE禽肉的发生率[9]。但据调查研究[4]显示，至少有5%的发生率是任一时刻都存在的。在不考虑发病率和原因的情况下，如何利用技术手段最大程度降低类PSE禽肉产生的不良影响是研究者和加工企业最为关心的问题。文章拟对近20年国内外研究改善类PSE禽肉加工特性及蛋白质功能性质的文献报道进行综述，以期为提高类PSE禽肉的利用率和加工性能提供理论依据。

1 改善类PSE禽肉加工特性的方法

1.1 多糖类成分

添加多糖类成分有助于改善类PSE禽肉制品的质构和保水性。Zhang等[10]研究发现，添加马铃薯淀粉(普通和改性)、木薯淀粉(普通和改性)均可降低熟制类PSE鸡胸肉糜的蒸煮损失，其中改性木薯淀粉效果最好。这是因为淀粉颗粒加热后吸水糊化膨胀会均匀分布于蛋白质基质中，黏度增大，使凝胶网络结构变得更加紧密，保水性增强。其中，可能是由于木薯淀粉的改性作用以及本身颗粒较小，与蛋白质基质接触面积大，所以处理效果最好。其流变学结果显示添加淀粉的正常鸡胸肉糜的储能模量(G')均显著高于对照组，说明肉和淀粉间具有协同效应。Daigle等[11]研究发现，与未添加κ-卡拉胶的类PSE火鸡胸肉处理组相比，添加0.3%κ-卡拉胶的类PSE火鸡胸肉斩拌型产品的贮存损失显著降低(P<0.05)，但蒸煮损失、压榨汁液损失和蛋白结合无显著变化(P>0.05)。

1.2 蛋白类成分

蛋白类成分作为非肉蛋白质，蛋白含量高，能够提高类PSE禽肉制品的产率、凝胶性和保水性等。Daigle等[11]研究发现，添加1.5%大豆浓缩蛋白的类PSE火鸡胸肉斩拌型产品的蒸煮损失和贮存损失显著降低(P<0.05)，蛋白结合强度极显著增大(P<0.005)，且与正常肉组在消费者接受性上无显著差异。Ozturk等[12]研究发现，添加1.0%和2.0%鸡蛋白蛋白的类PSE火鸡胸肉斩拌型产品的蛋白含量均显著增大，贮存损失均有效降低。这主要是由于鸡蛋白蛋白具有较高的保水性和肉块结合力。Schilling等[13]研究发现，添加1.5%胶原蛋白能显著提高类PSE鸡胸肉斩拌型产品的蛋白结合(P<0.05)，降低蒸煮损失(P<0.05)，与添加1.5%胶原蛋白的正常鸡胸肉处理组无显著差异。这主要是由于胶原蛋白可以与肌原纤维蛋白(MP)相互作用，固定自由水，防止加热和贮存处理造成水分流失[14]。这种作用在添加盐的浓度较大，原料肉为PSE肉时效果更为明显。

1.3 油脂类成分

油脂作为组成肉制品的重要原料之一，以游离或乳化状态分布于蛋白凝胶网络中，有助于减缓蛋白结构热收缩，提高肉制品热稳定性，对肉制品的口感、风味、质构、营养和经济价值均有积极作用。彭晓龙[15]研究发现，未添加油脂时，类PSE鸡胸肉凝胶微观呈聚集态，表现出较高L*、较低咀嚼性。当花生油添加量为8%～12%时，与正常肉处理组相比，类PSE鸡胸肉凝胶的L*、保水保油性、硬度、弹性和黏聚性均无显著差异，可明显改善类PSE鸡肉凝胶品质。拉曼光谱分析表明油脂可以通过影响类PSE鸡胸肉蛋白二级结构和微观环境改善类PSE鸡胸肉凝胶品质。

1.4 盐类成分

盐和磷酸盐是常用的禽肉腌制添加剂。盐可以增强禽肉的风味，结合磷酸盐使用时有助于盐溶性蛋白提取至肌肉表面，提高保水性。磷酸盐可以通过提高肌肉pH、离子强度以及蛋白质结构解折叠，螯合与蛋白结合的某些金属离子，解离肌动球蛋白为肌球蛋白和肌动蛋白等作用来提高肌肉与水的结合[16-17]。注射和滚揉是禽肉腌制时经常配套使用的两种方法：禽肉生产和加工企业利用注射机向产品中均匀添加盐水，选择注射机时需要考虑针的单位面积数量、粗细、注射压力和传送速度等因素；滚揉具有增强肌肉保水性，提高肌肉风味、多汁性、嫩度和产率等优点。但小块肉体积与表面积比值较高，可以不经注射直接滚揉。目前，国内外学者研究盐和磷酸盐腌制对类PSE禽肉品质影响的试验结果存在差异，可能是由于腌制的配方、方法、设备参数、浓度和时间等不同。

综上，添加非肉成分在一定程度上能够改善类PSE禽肉的加工特性，但不符合天然肉制品的发展趋势。此外，人体摄入过多磷酸盐也会影响体内钙/磷比值，损害肾脏的磷稳态或骨骼钙化系统[21-22]。

2 改善类PSE禽肉蛋白质功能性质的技术手段

2.1 高压处理技术

高压处理(HPP)是改善肉制品食用品质与功能特性的一项重要技术。Chan等[23]在4 ℃条件下将低pH24 h类PSE火鸡胸肉(肉糜89.5%、水10.0%、食盐0.5%)分别于0，50，100，150，200 MPa下处理5 min，当处理压力为50，100 MPa时，类PSE火鸡胸肉的总蛋白溶解度、MP表面疏水性、自由巯基含量和保水性均显著提高；流变学行为表明类PSE火鸡胸肉在这两种压力作用下能够形成更好的凝胶网络结构。说明50，100 MPa是提高低pH24 h类PSE鸡胸肉保水性，降低食盐添加量，生产健康肉制品的适宜压力。

“其他的苦情都是编出来的？”“也不全是，我真失恋了，那天老妈给我介绍的对象看不上我，说我太性感。”“这也算失恋？”

2.2 高强度超声波技术

高强度超声波(HIU)是指振动频率低(20～100 kHz)，单位面积传递能量大(>5 W/cm2或10～1 000 W/cm2)的一种纵向机械波。HIU因具备安全、节能、无污染、处理时间短等优点而备受关注，其可以通过修饰蛋白质的分子特征改善蛋白质的结构和功能性质[24-25]。

2.2.1 对蛋白质功能性质的影响 Li等[26]研究发现，HIU处理可显著提高类PSE鸡胸肉浆的温度和pH，降低肉浆粒度，使体系变得更加均一。同时，HIU处理改变了类PSE鸡胸肉浆的流变学性质，储能模量(G')和损失模量(G")均显著增加，黏弹性提高，形成的热诱导凝胶强度和保水性也显著提高，且扫描电镜观察到HIU处理的类PSE鸡胸肉浆的凝胶微观网状结构更加均一、紧密。SDS-PAGE结果显示HIU处理降低了类PSE鸡胸肉浆盐溶性蛋白溶出量，引起肌球蛋白变性和聚集。HIU处理可以改变类PSE鸡胸肉浆蛋白的二级结构，显著降低α-螺旋含量，增加β-折叠、β-转角和无规则卷曲含量，有助于蛋白聚集和凝胶形成。

2.2.2 对蛋白质功能性质影响的机制 HIU技术的作用机制是依靠空化作用、机械应力、高速剪切等产生的热效应、理化和生化效应来改善类PSE鸡胸肉蛋白质的功能性质[27]。HIU产生的高速剪切能够进一步破坏肌原纤维和结缔组织完整性，促进肌原纤维小片化，提高MP提取量，同时类PSE鸡胸肉浆颗粒也会降低，变得更加均一。HIU处理能够产生高活性自由基和氢过氧化物，并与蛋白相互作用，导致肌肉酸性基团含量降低，pH增大，提高蛋白带电能力，增加与水结合的氢键位点。HIU处理的空化效应和机械振动产生的能量会导致类PSE鸡胸肉浆温度升高，温度升高和空化效应产生的气泡破裂力区域也会增加蛋白变性。HIU处理降低类PSE鸡胸肉浆盐溶性蛋白溶解度，增加盐溶性蛋白聚集、变性，促进类PSE肉浆样品蛋白解折叠，增加黏弹性。HIU处理产生的化学效应使类PSE鸡胸肉浆蛋白隐藏的活性基团暴露，改变蛋白结构或加强疏水基团交互作用，修饰蛋白质变性展开。以上这些作用均有助于类PSE鸡胸肉浆形成具有良好强度和保水性的凝胶。

2.3 脉冲电场技术

脉冲电场(PEF)是一种非热处理技术，可在几纳秒至几毫秒的短持续时间内将脉冲电场(0.1～80.0 kV/cm)施加到两电极之间的物料上，具有短时、持续、环保、节能等优点，已被应用至修饰蛋白结构上[28]。

Dong等[1]研究发现，随着脉冲电场强度和脉冲频率的增加，类PSE鸡胸肉MP的溶解度、表面疏水性和活性巯基含量均稳定增加。这可能是由于疏水性基团和活性巯基的适度暴露有利于蛋白质与水相互作用，提高MP溶解度。但当电场强度超过18 kV/cm时，类PSE鸡胸肉MP溶解度、表面疏水性和活性巯基含量下降。这是由于极化的蛋白质分子之间相互吸引，重新形成的分子聚集体增加所致。PEF处理改变了类PSE鸡胸肉MP的流变学行为，最佳脉冲频率800 Hz时类PSE鸡胸肉MP形成的凝胶弹性较低。PEF处理的类PSE鸡胸肉MP一级结构未改变，而二级结构发生了改变，α-螺旋含量增加，β-转角和无规则卷曲含量降低。因此，PEF处理能够改善类PSE鸡胸肉MP理化性质和结构，进一步提高类PSE鸡胸肉的经济价值。

2.4 非酶糖基化

蛋白质糖基化是指蛋白质与多糖通过美拉德反应形成共价键，反应实质为蛋白质的ε-NH2与多糖分子上的还原末端羰基之间的反应[29]。蛋白质糖基化是一种安全、无危害的蛋白质化学改性方法，已被广泛用于改善肉类蛋白质的功能性质[30]。

Bian等[31]将正常和类PSE鸡胸肉MP悬浮液(4 mg/mL)与氨基葡萄糖(GlcN)按质量比1∶6混合，然后在37 ℃磷酸盐缓冲液(0.6 mol/L KCl,20 mmol/L K2HPO4/KH2PO4,0.02% NaN3,pH 7.5)中反应12 h，未处理的正常和类PSE鸡胸肉MP悬浮液于4 ℃保存，分别作为阳性和阴性对照组。SDS-PAGE结果显示类PSE鸡胸肉MP通过糖基化与GlcN共价交联成功；糖基化处理显著提高了类PSE鸡胸肉MP的凝胶强度、保水性和黏弹性(P<0.05)，与阳性对照组无显著差异；糖基化处理可以显著提高类PSE鸡胸肉MP的表面疏水性，降低pH值和活性巯基含量(P<0.05)，表明蛋白质的三级结构发生了变化。由此来说，非酶糖基化是一种潜在的改善类PSE鸡胸肉中MP功能性质的方法。

2.5 谷氨酰胺转氨酶酶促糖基化

近年来，因谷氨酰胺转氨酶(Transglutaminase,EC 2.3.2.13,简称TGase或TG)催化的糖基化反应具有位点特异性、效率高、环境友好、反应条件温和等优点而受到广泛关注，已被应用于修饰多种类型的食品蛋白质[32]。TGase可以催化谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基与糖类的一级氨基(如GlcN)之间共价交联。Xu等[33]以TGase为生物催化剂，将类PSE鸡胸肉MP接枝到GlcN上，最佳接枝条件为37 ℃、pH 7.5下反应6 h，mMP∶mGlcN为1∶3。二级结构分析结果显示经GlcN糖基化处理的类PSE鸡胸肉MP的α-螺旋水平降低，β-折叠、β-转角和无规则卷曲水平增加。经GlcN糖基化处理后类PSE鸡胸肉MP的表面疏水性显著降低，等电点时的溶解度明显改善(P<0.05)。说明TGase酶促糖基化处理是提高类PSE鸡胸肉MP溶解度的一种可行方法。

2.6 酸碱处理技术

酸碱处理技术(pH-shifting method)，又称ISP技术(Isoelectric solubilization/precipitation method)，是一种蛋白提取、加工技术，适合应用于低值肉类蛋白分离以及劣质蛋白改性方面。ISP技术的原理主要是基于在酸碱处理过程中蛋白变性、复性中的结构变化[34]。研究[35-37]表明，蛋白经极端酸碱条件处理后，包含大多数疏水性基团的肌球蛋白头部变为“溶融态球体”，结构变得松散，内部疏水性残基充分暴露，蛋白—蛋白分子之间疏水作用增强，以及巯基氧化生成二硫键，有助于增强蛋白的凝胶强度。传统ISP技术主要包括3个步骤：① 极端pH条件下(通常<3.5或>10.5)溶解蛋白；② 等电点处回收蛋白；③ 将分离蛋白调至需要pH(最终pH)[38]。因此，ISP技术可能是改善类PSE禽肉蛋白功能性质的一种方法。

2.6.1 对蛋白凝胶特性的影响 Zhao等[2]研究发现，当溶解pH为3.5，11.0时，类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白的凝胶硬度、保水性和白度显著提高(P<0.05)。Zhao等[39]结果显示：当回收pH为6.2时，类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白的凝胶硬度和蒸煮损失均显著高于pH 5.5和其他未经ISP处理组(P<0.05)；最终pH为7.0时能显著降低类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白(特别是回收pH为6.2时)凝胶的蒸煮损失(P<0.05)。动态流变学结果表明类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白热诱导凝胶的形成机制不同于未经ISP处理组，其形成的凝胶硬度大，但弹性小。

2.6.2 对蛋白氧化稳定性的影响 Zhao等[40]利用Fe3+/H2O2体系模拟类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白体外氧化稳定性试验，发现经酸(溶解pH为3.5)、碱(溶解pH为11.0)处理均能有效降低类PSE鸡胸肉蛋白中脂肪、色素、肌红蛋白3种促氧化成分的含量。经碱处理的类PSE鸡胸肉蛋白氧化前、后弹性凝胶的形成能力均好于对照组。同时提出了ISP分离蛋白在Fe3+/H2O2体系中氧化稳定性提高主要有两方面原因：① 处理组含硫蛋白更易氧化生成二硫键。蛋白展开过程也诱发了严重的蛋白聚集，蛋白聚集体在水溶液中的分散程度较低，不利于氧化反应发生；② ISP分离蛋白活性位点减少，不易被氧化，形成的羰基衍生物和席夫碱较少。总之，从氧化稳定性上来看，ISP分离蛋白比PSE蛋白更适合作为一种新型功能性食品添加剂。

2.6.3 对蛋白电泳图谱的影响 Zhao等[2]研究发现，类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白的总蛋白电泳图谱(特别是肌球蛋白重链,MHC)变化不显著，而盐溶性蛋白电泳图谱中MHC显著降低。这可能是因为经ISP处理导致MHC发生不同程度酶解，或者聚合(不溶于盐溶液)[2,41]。Zhao等[41]研究发现溶解pH对ISP分离蛋白的盐溶性和水溶性影响显著。其SDS-PAGE结果显示：与酸处理组(溶解pH为3.5)相比，碱处理组(溶解pH为11.0)水溶性蛋白、盐溶性蛋白的电泳图谱更接近对照组。这可能是因为酸处理组MHC、肌动蛋白等高分子量蛋白较碱处理组更易酶解生成小分子蛋白，且水溶性蛋白酶解程度高于盐溶性蛋白。

2.6.4 对蛋白分子构象的影响 Zhao等[42]研究发现，当溶解pH为11.0，回收pH为6.2，最终pH为7.0时，类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白的黏度、热诱导凝胶弹性和结合水能力显著增强。这些变化均与蛋白质结构改变有关，类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白分子α-螺旋转变为β-折叠和无规则卷曲结构，内部色氨酸等疏水性残基充分暴露，巯基部分氧化成二硫键，蛋白分子在低温下发生聚合，黏度增大，一定程度上抑制了加热作为凝胶形成的初始步骤。Zhao等[43]研究了不同极端碱性溶解pH(11.0，11.5，12.0)条件下，类PSE鸡胸肉蛋白结构展开、聚集的情况。不对称流场分馏结合多角度光散射和紫外线检测器(AF4-MALS-UV)结果显示，3种极端碱性pH条件下制备的蛋白质悬浮液较对照组表现出明显的分离图谱。AF4-MALS-UV和原子力显微镜(AFM)结果显示，溶解pH为12.0时类PSE鸡胸肉蛋白发生小部分聚集，这可能与α-螺旋结构减少、色氨酸强度降低(蛋白质解折叠、变性)有关。

2.6.5 对蛋白热诱导凝胶形成过程中化学作用力的影响

Zhao等[41]研究发现，经ISP处理后类PSE鸡胸肉蛋白的离子强度增加(静电相互作用减弱)，非特异性相互作用显著低于对照组。随着温度的升高，对照组非特异性相互作用降低，而ISP处理组保持稳定。回收pH为6.2时类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白的疏水相互作用高于pH 5.5的。对照组蛋白初态的主要作用力是静电相互作用，而类PSE鸡胸肉ISP分离蛋白因变性导致疏水性基团暴露，因而疏水相互作用是其初态主要作用力。所有ISP处理组蛋白疏水相互作用最高点均在65 ℃，随着温度的升高疏水相互作用有所下降。对照组蛋白在55 ℃及以上时，疏水相互作用才成为主要作用力，并随着温度的升高而增大。

3 结论与展望

添加非肉成分(多糖类、蛋白类、油脂类、盐类)在一定程度上能够改善类PSE禽肉的加工特性，采用HPP、HIU、PEF、非酶糖基化、TGase酶促糖基化、ISP技术等物理、化学手段在一定程度上可以改善类PSE禽肉蛋白质的功能性质，但也存在诸多局限性。如HPP技术设备维护成本较高；HIU技术在肉品加工中的应用主要还处于实验室阶段，未得到广泛应用[44]；PEF技术对食品组分的结构、功能性质以及质量安全的影响等还需进一步研究[28]；非酶糖基化技术存在反应过程易失控、形成有害化合物、意外褐变、难以实现规模化应用等问题[32,45]；TGase酶促糖基化技术反应过程控制化有待加强，TGase在食品加工中应用的精准性有待提高[45]；ISP技术分离蛋白的基础理论还有待完善，ISP分离蛋白的风味评定、动物消化试验、冻藏稳定性以及对人体健康的影响还需深入研究[32]。禽肉加工企业使用添加非肉成分改善类PSE禽肉加工性能时，需从生产实际出发，结合成本、市场、效益、健康等多种因素综合考量添加剂使用量。后续可从分子水平揭示物理、化学技术调控类PSE禽肉蛋白质功能性质的利与弊，以及如何实现规模化工业应用仍将是研究的热点。