磷酸盐对PSE猪肉肌原纤维蛋白溶胶及凝胶性质的影响

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1、基础研究食品科学2010, Vol. 31, No. 01 #磷酸盐对PSE猪肉肌原纤维蛋白溶胶及凝胶性质的影响尚永彪，夏杨毅2，张彩霞1，李洪军=2(1.西南大学食品科学学院，重庆400716 ； 2.重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆400716)摘 要PSE肉的肌原纤维蛋白质(MP)的溶解度比正常肉(red, firm and non-exudative ； RFN)低、凝胶性质比 RFN 差，本研究探讨磷酸盐对PSE猪肉凝胶特性的影响。以猪背最长肌PSE和RFN肉为材料，采用分光光度法、质构测定法等研究六偏磷酸钠 (SHMP)、焦磷酸钠(SPP)、三聚磷酸钠仃PP)对MP溶解特性、聚

2、集性以及凝胶强度的 影响。结果表明，磷酸盐对PSE和RFN提取MP的溶解度、蛋白质聚集性和凝胶强度均有显著的影响，TPP添加量为0.25%时PSE的凝胶强度接近未添加 TPP的RFN的凝胶强度。磷酸盐可改善体系环境，改善PSE蛋白质溶胶及凝胶的功能特性。关键词：PSE猪肉；肌原纤维蛋白；磷酸盐；凝胶Effect of Phosphates on Sol and Gel Properties of PSE Porcine Myofibrillar ProteinSHANG Yong-biao 1,2，XIA Yang-yi 1,2，ZHANG Cai-xia 1，LI Hong-jun 1,2(

3、1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China ；2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400716, China)Abstract : PSE (pale, soft, exudative) meat myofibrillar protein reveals much lower solubility and poorer gel properties when compare

4、d with that of normal meat (red, firm and non-exudative, RFN). Our objective was to evaluate effects of phosphates on gel properties of porcine myofibrillar protein. PSE and RFN porcine longissimus muscles were used as experimental materials and effects of sodium hexametaphosphate (SHMP), sodium pyr

5、ophosphate (SPP) and sodium tripolyphosphate (TPP) on myofibrillar protein solubility, sol turbidity and gel properties were evaluated. Results showed that all the three kinds of phosphates evidently affected myofibrillar protein solubility and aggregation and gel strength. PSE gel formed with the a

6、ddition of 0.25% TPP and RFN gel formed without the addition of TPP had approximate gel strength. In conclusion, phosphates could improve sol system environment so as to enhance sol and gel properties.Key words : PSE pork ； myofibrillar protein ； phosphate ； gel中图分类号：TS251.5 1文献标识码：A文章编号：1002-6630(2

7、010)01-0038-05基础研究食品科学2010, Vol. 31, No. 01 #基础研究食品科学2010, Vol. 31, No. 01 41收稿日期：2009-09-10基金项目：“ 一五”国家科技支撑计划项目(2007BAD51B06);重庆市特色食品工程技术研究中心项目作者简介：尚永彪(1964 )，男，副教授，博士研究生，研究方向为畜产品加工。E-mail : shangybPSE肉即苍白(pale)、松软(soft)、表面汁液渗岀 (exudative)肉。学者们认为，形成 PSE肉的主要原因是 动物宰后肌肉中的糖原会急速酵解，肌肉pH值迅速下降造成的1-3。目前，一些学

8、者对改善 PSE肉制品品质 的方法进行了一些研究。如 Pearson等4在PSE肉中加 入正常肉以改进PSE重组肉制品品质，Schilli ng等5利 用非肉成分改善PSE重组肉制品品质，Schilli ng等6利 用添加胶原蛋白的方法改善PSE肉无骨腌制火腿的品质。多种方法的探讨，对提高PSE肉的利用价值具有重要的意义。在热加工过程中，肉因肌原纤维蛋白质(MP)的变性而形成凝胶。凝胶的性质受肌肉类型、pH值及磷酸盐、二价金属离子、转谷氨酰胺酶(TG)和蛋白质浓度等因素的影响7-8。磷酸盐会影响肉的加工性质，并影响 肉制品的质构、色泽等特性9。大多数研究者认为，磷酸盐对改善肌肉蛋白质功能的作用

9、主要在于提高pH值、增加离子强度以及磷酸盐和蛋白之间的相互作用10-11。Kijowski等12研究了磷酸盐对肌球蛋白的热变性的影响，证实了添加磷酸盐以后肌肉蛋白的 DSC(差示热量扫描)谱 图发生了变化，说明磷酸盐会影响热凝胶形成。Robe等13研究发现磷酸盐能够提高产品的保水性和乳化稳定 性、降低产品的蒸煮损失，同时还可增加制品的黏着 性，可以部分替代氯化钠、降低加工中食盐的用量。目前，关于磷酸盐改善正常肉加工制品品质的研究 已经很多，但对磷酸盐在 PSE肉加工中的应用与机理研 究却鲜见报道。本研究拟通过磷酸盐对PSE肌原纤维蛋白溶胶及凝胶性质的影响分析，探讨改善PSE肉制品品质的方法和机

10、理。1材料与方法1.1 材料与试剂新鲜的PSE肉和正常肉取自宰杀后 4h的荣昌猪背 最长肌肉，分别切成约 50、100g小块装入二层聚乙烯 薄膜袋，用碎冰保藏并迅速转入实验室，然后放置在 -80 C的超低温冰箱中冷冻保藏。氢氧化钠、磷酸氢二钠、叠氮化钠、EDTA、盐酸(6mol/L)均为分析纯重庆川东化工有限公司；三聚磷酸钠(TPP)、焦磷酸钠(SPP)、六偏磷酸钠(SHMP)均 为分析纯重庆北碚化学试剂厂。1.2 仪器与设备1-15PK冷冻离心机 Sigma公司；MH22电动绞 肉机 成都敏洪机械有限公司； PHS-4 +酸度计 成都 方舟科技有限公司；722可见分光光度计 上海菁华科 技仪

11、器有限公司；HH-6数控恒温水浴锅国华电器有限公司；TA.XT2i物性测定仪 英国Stable Mirco Systems 公司。1.3 方法1.3.1 肌原纤维蛋白的制备制备方法在Xiong 14的基础上进行了改进。将肉样 在04 C的冰箱中解冻24h，剔除脂肪和结缔组织，用 绞肉机绞成小于 2mm x 2mm x 2mm的肉粒；将一定量 的碎肉装在高速组织捣碎机里，添加4倍体积(4 x肉的质量(g)，单位为 mL)的 0.05mol/L Na 2HP4(0.1mol/L NaCl，5mmol/L EDTA ，pH7.0)缓冲溶液，高速匀浆 60s，然后在冷冻离心机中 (4 C )以2000

12、 X g离心分离 15min，倒掉上清液，取残渣；将残渣按前述提取步骤 重复提取两次。将经过3次提取的残渣与 4倍体积的0.1mol/L NaCl 混合，高速匀浆 30s, 2000 X g(4 C)离心 分离15min，倒掉上清液，取残渣；将残渣与 8倍体 积的0.1mol/L NaCl混合，捞岀结缔组织，用 4层医用 纱布过滤；调整滤液的 pH值为6.25，2000 X g(4 C)离 心分离15min，倒掉上清液，剩余残渣即为肌原纤维蛋 白质。蛋白质浓度采用双缩脲法15进行测定。1.3.2 实验设计溶解度、溶胶浊度、热诱导凝胶强度测定时试样蛋白浓度分别为6、20、35mg/mL(各试样的

13、NaCl浓度 为0.6mol/L，Na2HPO4浓度为0.05mol/L)，在试样中分 别加入 0、0.05%、0.15%、0.25% 的 TPP、SPP、SHMP， 调整各试样最终pH值为6.5，测定和分析磷酸盐种类和 添加量对PSE和RFN提取MP溶解度、溶胶浊度、热 诱导凝胶强度的影响。1.3.3 溶解度的测定溶解度的测定在Kingsley等16的方法上做了一些调 整。根据实验设计制备 PSE和RFN提取MP溶胶，充 分振荡混合、使蛋白颗粒均匀分散，混合时尽量避免 气泡的产生，然后将混合液在4C的冰箱中放置2h ;取岀混合样，在7300 x g下离心分离10min，取上清液， 采用双缩脲

14、法15测定上清液中蛋白质质量浓度，然后按 下式计算：上清液蛋白质质量浓度溶解度/% =X 100溶液蛋白质总质量浓度1.3.4 浊度的测定根据实验设计制备PSE和正常猪肉肌原纤维蛋白质 溶胶，充分振荡混合，在室温 (25 C )放置20min后，测 定吸光度(以吸光度表示浊度)，测定波长为340nm。1.3.5 热诱导凝胶制备与强度的测定根据实验设计制备PSE和正常猪肉肌原纤维蛋白质 溶胶，将溶胶分别倒入内径1.5cm、高5cm的玻璃管中在4C冰箱中放置2h，然后取岀来在 20 C水浴锅中加 热，水浴锅内水温上升速度为1.5 C /min，等玻璃管内中心温度上升到72 C后停止加热，迅速将试样

15、从水浴锅 中取岀，迅速冷却到 4 C,并在4 C存放812h ;将 凝胶试样取岀，在室温(25 C )下放置2h，然后用质构分 析仪测定凝胶的穿刺力，探头类型：P2N。1.4统计与分析方法采用Excel软件进行数据统计分析，采用 Sigma Plot 10.0统计分析软件作图。2结果与分析2.1 磷酸盐对PSE和RFN提取MP溶解性的影响2.1.1 SHMP对PSE和RFN提取MP溶解度的影响由图1可看岀，PSE与RFN提取MP的溶解度均先 随着SHMP质量分数的增大而增加，然后减小，SHMP添加量为0.15%时PSE和RFN提取MP的溶解度最大； 在相同SHMP质量分数时，正常猪肉肌原纤维蛋

16、白质的 溶解度比PSE猪肉的溶解度大；添加 0.15% SHMP时的PSE的溶解度为 63.77%，接近未添加 SHMP的RFN 65.53%的水平。当SHMP添加量达到0.15%时，溶解度趋势发生变 化的原因可能是：SHMP是多价阴离子化合物，可显著 提高溶胶的离子强度，当添加量在0.15%以内时，MP溶解度随离子强度增大而提高，而继续增加SHMP质量分数时，由于离子强度过大、盐类离子亲水作用过强， 消弱了蛋白质与水之间的结合力，溶解度降低。9080 70-60 :5040 I30 L00.050.100.150.200.250.30SHMP质量分数/%图1 SHMP对肌原纤维蛋白质溶解度的

17、影响Fig.1 Effect of SHMP on solubility of myofibrillar protein2.1.2 SPP对PSE和RFN提取MP溶解度的影响接近于未添加TPP的RFN试样的溶解度90807060 :50-40洁30 !11111100.050.100.150.200.25 0.30TPP质量分数/%图3 TPP对肌原纤维蛋白质溶解度的影响Fig.3 Effect of TPP on myofibrillar protein solubility从图13结果看，SHMP、SPP和TPP均能著提 高PSE和RFN提取MP的溶解度，而MP的凝胶特性（凝 胶强度和持水

18、力等）与其溶解性呈正相关关系，这就预 示着它们都能显著提高 MP的凝胶特性。2.2 磷酸盐对PSE和RFN提取MP聚集性的影响2.2.1 SHMP对PSE和RFN提取MP溶胶浊度的影响 浊度反应了 MP在溶胶中的存在状态，当浊度值高 的时候，表明蛋白质聚集的程度高，此状态下形成的 凝胶网络结构无序、凝胶强度低、持水力差。SHMP对M P溶胶浊度的影响见图 4。基础研究食品科学2010, Vol. 31, No. 01 #基础研究食品科学2010, Vol. 31, No. 01 #90807060504000.050.100.150.200.25 0.30SPP质量分数/%图2 SPP对肌原纤

19、维蛋白质溶解度的影响的度解溶Effect of SPP on solubility of myofibrillar protein RFN -:PSE1.41.21.0 -m 0.8 -A 0.6 -0.4 h *0.2 -00.050.100.150.200.250.30SHMP质量分数/%图4 SHMP对肌原纤维蛋白质浊度的影响Fig.4 Effect of SHMP on turbidity of myofibrillar protein基础研究食品科学2010, Vol. 31, No. 01 431.4r1.2J1.0m 0.8-A0A 0.60.4- nj. - 0.2-0a从图2

20、可知，PSE与RFN提取MP的溶解度均随着 SPP添加质量分数的增加而增大。相同SPP质量分数下，RFN提取MP的溶解度比PSE溶解度大，但添加 了 0.25% SPP的PSE试样的溶解度为62.11%，与未添加 TPP的RFN试样的溶解度很接近。在实验水平范围内， 凝胶强度没有象SHMP 一样随SPP质量分数的增加而发 生趋势上的变化，可能是因为 SPP对离子强度的贡献没 有SHMP大，盐类离子对 MP表面的脱水作用小于离子 强度对溶解度的增进作用。2.1.3 TPP对PSE和RFN提取MP溶解度的影响由图3可看岀，PSE与RFN提取MP的溶解度也均 随着TPP添加质量分数的增加而增大；相同

21、 TPP质量分 数下，RFN提取MP的溶解度比PSE的溶解度大，但 TPP质量分数为0.25%时，PSE试样的溶解度达到61.22%，由图4可知，RFN与PSE提取MP溶胶的浊度均随 着SHM P添加质量分数的增大先减小，然后又有所回升，在SHMP质量分数为0.15%时，RFN与PSE提取 MP的浊度均为最小；相同 SHMP质量分数时，RFN提 取MP的浊度比PSE小。2.2.2 SPP对PSE和RFN提取MP溶胶浊度的影响00.050.100.150.200.250.30SPP质量分数/%图5 SPP对肌原纤维蛋白质浊度的影响Fig.5 Effect of SPP on turbidity

22、of myofibrillar protein由图5可知，PSE与RFN提取MP溶胶的浊度均随 着SPP添加量的增大而减小，浊度变化的趋势与溶解度 变化趋势相反；在相同 SPP质量分数时，RFN提取MP 的浊度比PSE猪肉的浊度小。浊度的变化也说明了随 着SPP的添加，蛋白质与水分子间亲和作用增加，蛋 白质与蛋白质之间的排斥力增加、相互亲和与聚集作 用力减小。2.2.3TPP对PSE和RFN提取MP溶胶浊度的影响1.41.21.00.80.60.40.2000.050.100.150.200.25TPP质量分数/%SHMP质量分数为0.15%时，PSE和RFN的凝胶强度均 为最大。此时，PSE

23、的凝胶强度达到0.302N，比SHMP 质量分数为0时PSE的凝胶强度(0.170N)有显著的提高， 但与质量分数为0时的RFN试样的凝胶强度(0.444N)仍有 较大的差距。与图1对比，SHMP对凝胶强度影响的变 化趋势与对溶解度变化的趋势基本相同，但PSE的最大凝胶强度与RFN之间的差距却比它们溶解度之间的差 距大，这可能就是因为PSE的聚集程度比RFN高所造成的。2.3.2 SPP对PSE和RFN提取MP热诱导凝胶强度的影响八度强胶凝0.300.90.80.70.60.50.40.30.20.100.050.100.150.200.250.30SPP质量分数/%图6 TPP对肌原纤维蛋白

24、质浊度的影响Fig.6 Effects of TPP on myofibrillar protein turbidity图8 SPP对肌原纤维蛋白质凝胶穿刺力的影响由图6可知，PSE与RFN提取MP溶胶的浊度均随 着TPP质量分数的增大而减小；在相同 TPP质量分数 时，正常猪肉肌原纤维蛋白质的浊度比 PSE猪肉的浊度 小。TPP对浊度的影响原理与 SPP相同。尽管分别添加 0.15% SHMP、0.25% SPP 及 0.25%TPP时PSE的溶解度已经接近未添加上述磷酸盐的RFN试样的溶解度，但从图46看到，PSE浊度的最低值仍显著高于未添加磷酸盐试样的浊度，这说明了PSE试样中未溶解的M

25、P的聚集程度比RFN高，同时也预示着 即使是在相同的溶解度条件下，PSE试样的凝胶性质可能仍然会比RFN差。2.3 磷酸盐对PSE和 RFN提取MP热诱导凝胶强度的影响2.3.1SHMP对PSE和RFN提取MP热诱导凝胶强度的影响Fig.8 Effect of SPP on penetration force of myofibrillar proteingel由图8可知，PSE与RFN提取MP的热诱导凝胶强 度均随着SPP添加质量分数的增大而增大。添加0.25%的SPP的PSE试样的凝胶强度为 0.371N，与未添加SPP 的MP凝胶强度之间的差距为 0.073N，SPP的使用效果 明显优于

26、SHM P。2.3.3 TPP对PSE和 RFN提取MP热诱导凝胶强度的影响0.70.6尸度强胶凝0.50.40.30.2卢RFNPSETPP质量分数/%图9 TPP对肌原纤维蛋白质凝胶穿刺力的影响Fig.9 Effect of TPP on penetration force of myofibrillarprotein gelN度强胶凝0.1 111111100.050.100.150.200.250.30SHMP质量分数/%Fig.7图7 SHMP对肌原纤维蛋白质凝胶穿刺力的影响Effect of SHMP on penetration force of myofibrillar pro

27、tein gel由图7可知，PSE和RFN提取MP的凝胶强度均随 着SHM P添加质量分数的增大而先增大，然后减小，由图9可知，正常猪肉与 PSE猪肉肌原纤维蛋白质 凝胶的穿刺力均随着TPP添加质量分数的增大而增大； 当TPP质量分数在 00.15% 之间时，PSE与RFN提 取M P的热诱导凝胶强度显著增加，TPP质量分数在0.15%0.25%之间时，穿刺力增大趋势变缓。相同TPP质量分数时，RFN的凝胶强度比PSE大很多，但TPP 添加量为0.25%时，PSE的凝胶强度达到0.410N，已经接近未添加TPP的RFN的凝胶强度，其使用效果比【3SHMP禾口 SPP者除子4SHMP、SPP禾口

28、 TPP均能显著提高 PSE禾口 RFN提【5取M P的溶解度。在实验范围内（磷酸盐添加量为 00.25%） , SHMP添加量为0.15%时，MP的溶解度最高，而SPP和TPP的添加量为0.25%时MP的溶解度最高， 此时PSE提取MP的溶解度接近未添加磷酸盐的 RFN的 6 溶解度。SHMP、SPP和TPP的添加会降低溶胶的浊度即降低蛋白质分子间的聚集性。SHMP添加量在0.15%时PSE 7和RFN溶胶的浊度最低,SPP和TPP的添加量在 0.25%时M P溶胶的浊度最低，但是，此时PSE的浊度仍显著高于未添加磷酸盐的 RFN试样的浊度，表明在溶解度 相近时，PSE提取MP的聚集程度仍高

29、于 PSE。SHMP、SPP 和口 TPP的添加可显著提高 PSE 和口 RFN89溶胶的热诱导凝胶强度。随着磷酸盐质量分数的变化， 凝胶强度的变化规律与溶解度和浊度的变化规律基本一10致。但是，SHM P、SPP和TPP对凝胶强度的增强效果不同，添加相同质量分数时，TPP的使用效果大于11SPP和口 SHMP，添力廿0.25%的TPP时PSE提取MP的凝 12胶强度接近未添加 TPP的RFN的凝胶强度。13参考文献：hanges in subcellular fractions from normal and pale, soft, exudativeporcine muscle. 1. C

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