肌原纤维蛋白与卡拉胶混合凝胶特性的研究

南京财经大学本科毕业论文（设计）1肌原纤维蛋白与卡拉胶混合凝胶特性的研究摘要：用L8(2)7正交实验研究了卡拉胶浓度、pH、离子强度、金属离子对纯卡拉胶硬度等质构特性的影响。研究了浓度配比、pH和离子强度对肌原纤维蛋白与卡拉胶混合凝胶保水性和质构特性的影响。结果显示:不同因素对卡拉胶凝胶硬度的影响程度顺序为：〔K+〕离子强度〔Ca2+〕卡拉胶浓度pH〔Mg2+〕；肌原纤维蛋白与卡拉胶的混合凝胶的硬度等均比纯卡拉胶和纯蛋白胶高，保水性比卡拉胶略低。影响肌原纤维蛋白与卡拉胶混合凝胶硬度的主要因素依次为：浓度配比离子强度pH。关键词：肌原纤维蛋白；卡拉胶；凝胶；硬度；保水性StudiesonGelPropertiesofMyofibrillarProteinandCarrageenanMixturesAbstract：Carrageenanconcentration，pH,ionicstrength,andsomemetalionsongelhardnessofcarrageenanwerestudied.EffectsofMyofibrils:carrageenanratios,pHandionicstrengthonhardnessandwaterholdingcapacity(WHC)ofmyofibrillarproteinandcarrageenanmixedgelwerestudied.Theresultsshowedthatthefactorswhicheffectthehardnessofcarrageenanwere:〔K+〕ionicstrength〔Ca2+〕Carrageenanconcentration〔Mg2+〕.Thehardnessofmixedgelsofmyofibrilsandcarrageenanwerehigherthanmyofibrilsorcarrageenanalone.ItsWHCwaslowerthancarrageenan.Thefactorswhicheffectthemyofibrillarproteinandcarrageenanmixtureswere:myofibrils:carrageenanratiosionicstrengthpH.KeyWords：MyofibrillarProtein；carrageenan；Gelation；Hardness；WHC0引言鸡肉与猪肉都是优质的蛋白质原料，但鸡肉与猪肉相比，还具有较低脂肪和胆固醇的特点，因此鸡肉已成为肉类加工企业用于替代猪肉生产各类肉制品的首选肉品原料。为了生产出理想的鸡肉制品，鸡肉蛋白质的研究越来越引起人们的关注[1]。鸡肉中的蛋白质除赋予肉制品特有的风味、口感和营养外，它的一些功能特性，如肉的保水性和质南京财经大学本科毕业论文（设计）2构特性等还对产品的最终品质起主要作用。家禽产品的质量与其保水性和质构有关，因大多数家禽产品脂肪含量低，其在产品加工中稳定脂肪已不成问题，但保水性和质构的变化是禽肉加工遇到的一个新问题[2]。肌肉中除水分外主要成分是蛋白质，占18%～20%，占肉中固形物的80%,肌肉中的蛋白质按照其所存在于肌肉组织上位置的不同，可分为三类，即：肌原纤维蛋白质（MPI）,肌浆蛋白和肉肌质蛋白质[3]。肌原纤维蛋白是由排列成束状的细丝状蛋白构成的,通常利用离子强度0.5以上的高浓度盐溶液抽出，但被抽出后，即可溶于低离子强度的盐溶液中，它包括肌球蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白、肌原蛋白等[4]。肌原纤维蛋白是动物肌肉中最重要的一种蛋白质,在加热时折叠的蛋白质分子侧链结合键断开而伸展,蛋白质间通过巯基等键聚集,从而形成更坚固的蛋白质网状结构[5]，即凝胶。凝胶是指变性或非变性的蛋白质的有序聚集（聚集是指蛋白质-蛋白质相互作用,同时形成大分子量的复合体,一般是引力和斥力相平衡的结果[6]）而成的三维网状结构,多聚体之间和多聚体-溶剂引力(含氢键、共价键、二硫键、疏水相互作用等)、斥力(包含库仑力,受静电荷和溶液离子强度的影响)之间相平衡所形成的很有序的网络结构[7，8，9]。肌原纤维蛋白的热诱导凝胶能力非常高，0.5%就足以产生凝胶[10]。肌原纤维蛋白质的热诱导凝胶对肉制品的结构特性起着重要的作用,其凝胶的性能决定着产品的产量、质构、粘着力、脂肪的结合和结留及保水性等[11]。保水性也称系水性或系水力，是指肌肉受外力作用时，如加压、切碎、加热、冷冻、解冻等加工储藏条件下保持其原有水分与添加水分的能力。它对肉的品质有很大的影响，是肉质评定时的重要指标之一，保水性的高低可直接影响到肉制品的色、味、多汁性、嫩度等感官品质[4]。研究表明，水在肌肉中的存留，主要依靠水和蛋白质之间的电荷的相互作用、氢键作用和毛细管作用[12]。质构特性包括肉品凝胶的硬度、弹性、黏性、咀嚼性等。肌原肌原纤维蛋白形成凝胶的能力与所在溶液的pH、离子强度、离子类型等有密切关系，所以通过改变加工条件，可以使肌原纤维蛋白获得理想的形成凝胶的能力。南京财经大学本科毕业论文（设计）3卡拉胶是从红藻中提取出来的一种硫酸化半乳聚糖,主要分为3种类型:κ-,ι-和λ-卡拉胶。卡拉胶是肉制品中重要的添加剂,具有保水、增稠性和胶凝特性[13,14，15]。卡拉胶的吸水比例可达到1:40～50[16]，卡拉胶用于肉品时，可保持制品中的大量水分，减少肉汁的流失，使制品具有良好的韧性和弹性。卡拉胶在熟肉片制品中可以改善产品的保水性、切片性、口感和多汁性等[17]。另外，卡拉胶能防止盐溶性蛋白及肌动蛋白的损失，抑制鲜味成分的溶出[18]。在添加卡拉胶的肉制品中,卡拉胶和肌肉中蛋白形成的混合凝胶决定了肉制品的品质[16]。许多实验都证明，在肉中加入一定量的卡拉胶，可以很好的改善肉制品的品质[19]。为了更好地利用卡拉胶改善肉制品的品质,近年来国外的专家学者在不断地研究卡拉胶与肌肉蛋白质的相互作用。Dirk等报道了卡拉胶对鸡肉中盐溶性蛋白质凝胶的复合模量、保水性、微观结构的影响[20]。Donatus等研究了卡拉胶对鸡腿肉和胸肉中肌原纤维蛋白热稳定性的影响[21]。本文研究了鸡肉中肌原纤维蛋白与卡拉胶混合凝胶的保水性和质构特性，并研究了肌原纤维蛋白与卡拉胶浓度比，pH、和离子强度对肌原纤维蛋白与卡拉胶混合凝胶硬度和保水性的影响。从而为卡拉胶在鸡肉制品中的应用提供理论参考。1材料与方法1.1实验材料1.1.1材料AA鸡胸脯肉山东昱合食品集团有限公司储存于－20℃的鸡胸脯肉卡拉胶市售KCl、K2HPO4、EGTA,MgCl2,CaCl2,DTT,NaCl,Na2HPO4,NaN3,HCl,NaOH,CuSO4·5H2O,KI,,酒石酸钾钠，均为分析纯南京财经大学本科毕业论文（设计）41.1.2实验仪器TA.XT.Plus.TextureAnalyserStableMicroSydtemsAnkeGL-20B型高速冷冻离心机上海安亭科学仪器厂DS-1高速组织捣碎机上海标本模型厂海尔低温冰箱青岛海尔股份有限公司HH-2数显恒温水浴锅国华电器有限公司PHS-25型PH计上海精科雷磁KQ5200型超声波清洗器昆山市超声仪器有限公司马头牌JYT-10架盘药物天平上海医用激光仪器厂电子分析天平北京赛多利斯仪器系统有限公司722光栅分光光度计上海精密科学仪器有限公司DZF-6051型真空干燥箱上海精宏实验设备有限公司1.2实验方法1.2.1肌原纤维蛋白的提取[22]鸡胸脯肉经真空包装，储存于－20℃备用。取适量鸡肉，剔除筋膜，切碎后称重。提取流程图见图1。将所得的纯肌原纤维蛋白沉淀取一定量，加入0.6MNaCl(含10mMNa2HPO4）溶解，测定蛋白浓度（双缩脲法）。根据实验需要，配置不同离子强度（0.2、0.3、0.4、0.5、0.6）和不同pH（5.5、6.0、6.5、7.0）的NaCl、Na2HPO4溶液备用。1.2.2蛋白浓度的测定采用双缩脲法测定蛋白浓度，牛血清蛋白BSA作为标准蛋白。1.2.2.1双缩脲试剂的配制1.5g五水硫酸铜，4g四水酒石酸钾钠，用500mL蒸馏水溶解，在搅拌的情况下加入30mL10％的NaOH和1gKI，定容到1000mL（加1gKI防止二价铜离子还原成一价铜离子），储存于塑料瓶中，避光保存。南京财经大学本科毕业论文（设计）51.2.2.2分光光度计的使用取0.1g提取的肌原纤维蛋白沉淀置于7mL离心管中，加0.9mL0.6MNaCl、10mM磷酸氢二钠溶液彻底溶解，再加4mL双缩脲试剂，搅匀，静置30min，在540nm下测吸光度Ａ。图1肌原纤维蛋白提取流程图1.2.3肌原纤维蛋白与卡拉胶混合凝胶的制备肌原纤维蛋白与卡拉胶的混合溶液2mL置于7mL塑料离心管中，放入水浴锅中从30℃升温到75℃，共计加热55min，取出，冷却至室温，放入冰箱在4℃下过夜，形成离心取沉淀2000g18min-1～2℃0.1MKCL,2mMMgCl2,,1mMEGTA,0.5MmDTT,10mMK2HPO4,pH=7取80g鸡胸肉加入8V分离缓冲液织捣碎机分散离心取沉淀粗肌原纤维蛋白2000g18min-1～2℃循环2次加入8VNaCl(含1mMNaN3)浴冰双层纱布过滤循环3次纯肌原纤维蛋白沉淀南京财经大学本科毕业论文（设计）6凝胶使用质构仪测量，每个样品重复三次。1.2.4保水性的测定[24]将制备好的混合凝胶以3000rpm的速度离心8min,去除水分，称重。然后按下式计算凝胶的保水性。保水性（WHC）=（W1-W）/（W2-W）×100%W1：离心管+离心后的凝胶重（g）W2：离心管+离心前的凝胶重（g）W：离心管重1.2.5质构特性的测定[23]用TA.XT.Plus.TextureAnalyser质构仪进行测定，测定条件为：探头:P/6测试前速度:5.00mm/sec测试速度:1.00mm/sec测试后速度:5.00mm/sec测试距离:5.00mm1.2.6卡拉胶正交分析实验设计本实验采用L8(2)7正交设计,研究了不同因素对卡拉胶凝胶硬度的影响。表1卡拉胶硬度正交实验因素水平表水平卡拉胶浓度(mg/mL)pH离子强度〔K+〕/mol/L〔Ca2+〕/mol/L〔Mg2+〕/mol/L11060.30.10.0250.0522050.60.050.050.0251.2.7肌原纤维蛋白与卡拉胶混合凝胶响应面分析实验设计（见表2）1.2.8数据分析本文采用的正交试验设计和响应面分析设计，制备样品均采用3个重复，数据经SAS9.0软件[25]进行方差分析。南京财经大学本科毕业论文（设计）7表2肌原纤维蛋白与卡拉胶混合凝胶特性研究的响应面分析实验设计实验号卡拉胶/(MPI+卡拉胶)/%pH离子强度12（50）1（5）1（0.6）22（50）1（5）3（0.2）32（50）3（7）1（0.6）42（50）3（7）3（0.2）53（25）2（6）1（0.6）63（25）2（6）3（0.2）71（75）2（6）1（0.6）81（75）2（6）3（0.2）93（25）1（5）2（0.4）103（25）3（7）2（0.4）111（75）1（5）2（0.4）121（75）3（7）2（0.4）132（50）2（6）2（0.4）142（50）2（6）2（0.4）152（50）2（6）2（0.4）注：蛋白浓度与卡拉胶混合液中二者的总浓度为40mg/mL2结果与分析2.1.肌原纤维蛋白的提取纯化的肌原纤维蛋白浓度为76.45mg／mL，提取率为77.89％。2.2不同蛋白浓度对肌原纤维蛋白凝胶硬度、弹性、黏性、咀嚼性和保水性的影响02040608025303540肌原纤维蛋白浓度(mg/mL)硬度(g)图2肌原纤维蛋白浓度与凝胶硬度的关系0125303540肌原纤维蛋白浓度(mg/mL)弹性图3肌原纤维蛋白浓度与凝胶弹性的关系南京财经大学本科毕业论文（设计）8由图2-6可知，肌原纤维蛋白的凝胶硬度、黏性、咀嚼性和保水性均随其浓度的增大而