多聚磷酸盐在鸡腿肉中水解的31P核磁共振研究.pdf

基础研究 侵 品 着 兰 ； i 1 2 0 0 4 ， V o 1 2 5 , N o 7 7 1 多聚磷酸盐在鸡腿肉中水解的3 1 p核磁共振研究 高瑞 昌1 ，彭增起 z ， ，陈德倡 ，袁丽 ，王桂华 ， ( 1 河北农业大学食 品科技学院，河北 保定0 7 1 0 0 1 ；2 南京农业大学食品科技学院，南京 2 1 0 0 9 5 ； 3 中国乐凯胶片有限公司化学研究院，河北 保定0 7 1 0 5 4 ) 摘 要：利用 P核磁共振( N MR ) 对添加到鸡腿 肉中的焦磷酸 四钠( T S P P ) 和三聚磷酸钠( S T P P ) 所发生的水解进行 了 研究 。三组新鲜鸡腿 肉样 品，按照 2 0 0 m l 腌制液 k g的比例分别注入新配制的腌制液 5 N a C I 、5 N a C I + 6 T S P P 、 5 N a C I + 6 S T P P 。结果表明，T S P P和 S T P P在 肉中均发生水解。T S P P水解成正磷酸钠 ，S T P P水解成焦磷酸 钠和正磷酸钠，生成的焦磷酸钠随即水解成正磷酸钠 。S T P P水解速率大于 T S P P 。 关键词 ：多聚磷 酸盐 ；水解 ；”P核磁共 振 。 P NM R S t u d y o n t h e Hy d r o l y s i s o f P o l y p h o s p h a t e i n Ch i c k e n Le g M e a t GAO Ru i c h a n g ， P ENG Ze n g q i ， CHEN De c h a n g ， YUAN Li ， W ANG Gu i h u a ( 1 F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n s t i t u t e o f He b e i Ag r i c u l tur e Un i v e r s i t y，B a o d i n g 0 7 1 0 0 1 ， C h i n a ： 2 C o l l e g e o f F o o d S c i e n c e and T e c hno l o g y ， N anj i n g A g ri c u l tur e U niv e r s i t y ， Nanj i n g 2 1 0 0 9 5 ， C hin a ； 3 Ch e mi s t r y R e s e a r c h I n s t i tut e ， C hin a L u c k y F i l m L t d Co ， B a o d i n g 0 7 1 0 5 4 ， Chin a ) Ab s t r a c t ： T he h y d r o l y s i s o f Tr i p o l y p h o p h a t e a n d p y r o p h o p h a t e wa s s t u di e d i n c h i c k e n l e g me a t b y P NMR Th e r e we r e t h r e eg r o u p s f r e s hc hic k e nl e gme a lOn ewa s t r e a t e dwi t h5 Na CI s o l u ti o nas thec o n t r o 1 Th eo the r Was t r e a t e dwi th 5 Na CI + 6 T S P P s o l u ti o n and ano the r W ast r e a t e d w i th 5 N a C I + 6 S T P P s o l u ti o n Th e i n j e c ti o n r a t e o f m a r i n a te int o c hi c k e n l e g meat was 2 0 ( O g T SP Pan dS TP Pwe r ef o u n dt ob e h y d r o l y z e din c hic k e nl e gmeat TS PPwas h y d r o l y z e dt omo n o p h o s p h a t e S T PP Was h y d r o l y z e d t o o r t h p h o s p h a te an d p y r o p h o s p h a te， wh e r e a s p y r o p h o s p h a te Was h y d r o l y z e d t o mo n o p h o s p ha te Th e s p e e d o fthe h y d r o l y s i s o f S TP P Was hig h e r than the s p e e d o fTS PP K e y wor ds：pol yp hos ph a t e； h yd r ol yz e； 。 P NM R 中图分类号：T S 2 5 1 5 5 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2 6 6 3 0 ( 2 0 0 4 ) 0 7 0 0 7 1 0 4 多聚磷酸盐是世界各国应用最广泛的食品品质改 良 不仅可 以提 高 肉的保水性 ，减少蒸煮损 失，提 高出品 剂 ，尤其是 肉类工业 中必不可少的基料 。各种磷酸盐 率 ，还可 以提 高 肉的嫩度 ，增加营养，其 各种影响效 【 4 】 Ad a ms M R Ha r t l e y A D， Co x L J F a c t o r s a f f e c ti n g the e ffi c a c y o f wash i n g p r o c e d u r e s u s ed i n the p r o d u c ti o n o f p mp a r e d s a l a d s J F o o d Mi c r o b i al， 1 9 8 9 ， 6( 2 ) ： 6 9 7 7 【 5 】 黄文亚 次氯酸盐漂液有效氯及漂后残氯的测定方法 M】 中华纸业， 1 9 9 8 ， ( 4 ) ： 6 5 6 6 【 6 】 苏世彦 食品微生物检验手册【 M】 中国轻工业 出版社， 1 9 9 8 【 7 】 B o x GE P W GHunter , J S Hunter S t a t i s 6 c S f o r e x p e r i me n t s 【 M】 J o h n wi l e y& S o n s I n c Ne w Yo r k 1 9 7 8 【 8 】P i r o v a n i M E ， GU e me s D R， P i a g n e t i n i A M P r e d i c t i v e mo d e l s f or a v a i l a bl e Ch l or i n e de p l e t i on a n d t o t a l mi c r o bi a l c ou n t s r e d u c t i on d u r i n g wa s h i n g o f fle s h c u t s p i n a c h J J o u r n a l o f F o o d S c i e n c e ， 2 0 0 1 ， 6 6 ( 6 ) ： 8 6 0 8 6 4 【 9 】 葛宇， 许时婴， 王璋 响应面法优化冰淇淋复配稳定剂配 方的研究【 J 】 食品科学， 1 9 9 5 ， 1 6 ： 5 9 【 1 0 1 Me r me l s tein N H Mi n i mal p r o c e s s ing o f p r o d u c e J F o o d T echno l ， 1 9 9 8 ， 5 2 ( 1 2 ) ： 8 4 8 6 机 究 于一 研 对一 的部_ _一 一 磷 提 化一 砩 龊 对 ， 。 一 3 L 七 一 研 一 类 的 一 一 的 大 陵一 黻一 靴 盯 一 一 一 联 在 o l 一 讯 ， 一 通 男 一 一 理一 蕊 一t 岁 ， ， 一 一 日 简 维普资讯 7 2 2 0 0 4 , V o 1 2 5 , N o 7 晨 晶 着 基础研究 在 肉中发挥作用时所发生的变化研究甚少 。不 同类型的 磷酸盐作用效果存在较大的差异，但是差异的来源却无 法解释。在实际生产过程中各种磷酸盐竟究以什么样的 形式加入最有效，到 目前还没有明确 的指导。核磁共 振( N MR ) 技术是一种无损害、不需要标样的快速简便的 测定技术，可以直接鉴定和分析肌 肉组织中的各种磷酸 盐所发生的变化以及变化程度 ，能准确地反映它们 的动 力学过程，从而能更好地理解各种磷酸盐如何发挥作用 的及差异来源【 8 1 。本研究按照生产 的工序 ，利用 ， t P N MR技术检测添加到鸡腿肉中焦磷酸四钠和三聚磷酸钠 所发生的变化 ，探索它们在 肉中的作用机理。 1 材料与方法 1 1 材料与仪器 1 1 1 实验材料 焦磷酸四钠、三聚磷酸钠、E DT A Na 和 D O均购 自S i g ma公司。 1 1 2 仪器与设备 B r u k e r AV A Nc E - 4 0 0 z 超导核磁共振仪( 布鲁克公 司，德国) ；DS 1 型高速组织捣碎机；AL C 2 1 0 4电子 天平；QL 9 0 l漩涡混合器 。 1 2 实验方法 1 2 1 样 品处理 活鸡( 购 自保定农贸市场) 经放血、褪毛、掏去内脏、 冲洗和分割等工序，剔取鸡腿 肉。剔除结缔组织和脂肪 组织，分成 3组，每组 5块肉约 l k g ，按 2 0 0 ml k g比例 分别注入新配制的各种腌制液( 5 Na Cl 、6 T S P P+ 5 N a C I 、6 S T P P + 5 Na c1 ) 各 2 0 0 ml ，然后滚揉 2 mi n ， 随后在 l 0 下静止处理。在不 同时间点( 1 0 mi n、2 h、 1 0 h ) 随机取3个样( 平均0 1 k g ) ，切成约 1 5 c m3 大小的肉 块，按 1 0 0 g k g比例分别加入 E DT A Na 2 1 0 g ，进行斩 拌混匀，随后随机取 3 0 g加入 5 0 g的冰水进行匀浆( 8 0 0 0 r mi n ，每匀浆 2 0 s 就静止 2 0 s ，重复 3次) ，取 0 5 ml 匀浆 液加入到5 mm的N MR测样管中，加 0 1 ml D O，在振荡 混合器上混合 3 0 S ，然后上样测定 ，此过程越快越好。 1 2 2 P N MR测定 德国布鲁克公司的AV A NC E 4 0 0 MH z 超导核磁共振 仪，3 1 P探 头，5 mmNMR测样管 。 P NMR测定：观测频率 l 6 1 9 7 5 MHz ，数据点 3 2 k ，谱宽 2 0 0 4 4 7 3 X 1 0 一 ，9 0 。脉冲宽度 1 5 4 u S ，脉 冲间隔 6 0 0 u S ，扫描次数 1 0 0次，温度 3 0 0 K，以8 5 正磷酸为标准物 ，其化学位移为 0 l 0 - 6 。 2 结果与讨论 2 1 新鲜鸡腿 肉的3 1 p NMR波谱图 L O 0 化学位移( l 0 r 6 ) 图 l 新鲜鸡腿 肉+ 5 N a C l 的 PN MR波谱 一 化学位移( l 0 r 6 ) 图 2 6 T S P P 5 N a C l 腌制液的 PN MR波谱 图 l 中只有一个大峰，其化学位移 6 = 1 6 3 0 1 0 6 ， 由于磷酸类化合物的化学位移随 p H变化而变化，可 以 判定其为正磷酸( P i ) ，是动物本身所含有 的，主要来 自 于 AT P 、磷酸肌酸等高能磷酸化合物的降解【9 】 。一小峰 的 6 = 2 9 l 8 l 0 。 。 。 ，代表原糖磷酸。实验结果中没 出现 如 B e l t o n P S e t a l ( 1 9 8 7 ) 观测到的A T P和磷酸肌酸等其他 磷酸化合物的波峰19 1 。而在 R o n g r o n g L i e t a 1 ( 2 0 0 1 ) 的报 道中，其测定初始阶段没有出现 P i 波峰 1 0 1 。 2 2 T S P P和 S T P P腌制液的3 1 p N MR波谱图 T S P P腌制液 的 P NMR波谱 图中出现一个单峰， 5 T S P P =一4 4 7 9 1 0 一 ，其代表 P 2 O ( P P ) ，表明T S P P腌 制前以单一的形式存在。S T P P腌制液的3 1 p NMR波谱 图中有一个能显著区分的双重峰，来 自 TP P ，化学位 移分别为一4 0 8 l l 0 。 6 、一3 9 6 6 l 0 6 ，T P P十 在 6 = 一 1 8 3 7 4 1 0 正处呈现出一个三重峰，在 6 =一2 0 2 1 2 l 0 处存在一个小的未知峰。另外，在 6 =一4 7 0 7 1 0 6 处还有一个显著的单峰，它来 自于 T P P分解产生的P P ， 说明 S T P P在配制成腌制液后有小部分发生了分解，P P 维普资讯 基础研究 2 0 0 4 , V o L 2 5 , N o 7 7 3 0 -1 0- 化学位移( l 图 3 6 S T P P + 5 N a C I 腌制液的s i p N MR波谱 的相对含量在 T P P总相对含量的 1 7 1 8 。 2 3 T S P P和 S T P P在肉中降解的 1 p N MR图谱 l 0 h 化学位移( l 图4 T S P P在鸡腿肉中变化的s i pN MR波谱 一 。 一 一一一 l 0h 0 - l 0 一 化学位 移( l 图 5 S T P P在鸡腿肉中变化的 - PN MR波谱 图4表示在氯化钠存在条件下，利用核磁共振仪对 添加到鸡腿 肉中的 T S P P进行扫描的结果。T S P P加到鸡 腿 肉中后其化学位移发生了较大的变化 ，在添加 1 0 mi n 时其化学位移由原来的 6 T s =一4 4 7 9 1 0 - 6 变为一8 2 5 3 1 0 ，而到作用 1 0 h时，其化学位移则增大到一6 9 7 2 1 0 。主要是因为磷酸盐类化合物所处环境的 p H值发 生 了变化，总的趋势是化学位移随 p H值的增大而增大。 试样中各形式的磷酸盐的含量也发生了变化。由峰 面积的变化可 以看 出，随时间的延长 TS P P的含量不断 减少，并且在初始阶段减少速率较大 ，在作用 1 0 mi n 时，T S P P的相对含量 由最初的 1 0 o降到 0 6 5 ，在 2 h时， 其相对含量 降到 0 2 8 ，随后速率变缓 ，到 1 0 h时，其 相对含量才降至 0 1 7 。而 P i 的峰面积则随TS P P的降解 不断增加 ，在最初阶段增加幅度较大，随后减缓 ，其 增加速率和 TS P P的减少速率基本平衡。另外原糖磷酸 维普资讯 7 4 2 0 0 4 , V o 1 2 5 , N o 7 基础研究 的峰 面积 也随时间逐渐渐小 ，表明它也在发 生水解 。 Kn i p e C L e t a l 实验表明，T S P P加到肉中后就会立即发 挥作用，但随时间延长作用效果减弱，这说明T S P P在加 到鸡腿肉中后 ，在引起肌 肉蛋 白质发生变化、改善肉蛋 白质功能特性的同时，自身也被肉中的焦磷酸酶水解 。 图5表示在氯化钠存在的条件下，S T P P在鸡腿 肉 中变化的核磁共振图。在添加 1 O mi n时，图中有四个非 常显著的波峰，化学位移分别为 1 4 0 9 1 0 、一7 5 0 7 1 0 、一8 2 7 61 0 、一2 0 9 8 0 1 0 。 。 。 ，分别代表P i 、 TP P端 、P P、T P P 各峰相对 于 S TP P腌制液和鸡腿 肉的3 1 p NMR图中相应 的化学位移都有较大的变化 。 T P P 的两个峰无法区分，而原来在 6=一2 0 2 1 2 1 0 处的未知峰则消失了。之后 ，它们 的化学位移基本保 持不变。到 1 O h时，P i 的化学位移减少了 0 1 1 0 6 。 随时间的变化 ，各峰的峰面积也都发生变化 ，也 就是各种形式的磷酸盐的相对含量发生了改变 。由图 5 可看出，在 1 0 mi n时 T P P 的峰面积显著大于P P峰面积， 到 2 h 时T P P 的峰面积小于 P P的峰面积，到 1 0 h时S T P P 的所有波峰都完全消失，而焦磷酸的峰面积减小幅度不 大。在鸡腿肉中加入 S T P P腌制液后 l O mi n时，T P P 的 相对含量由 1 0 0减少到 0 7 1 ，下降了 2 9 。T P P十 的相 对含量由0 5 3 减少到 0 2 6 ，下降了5 0 9 5 。P P的相对 含量由0 2 2 增加到 0 3 6 ，提高了 3 8 8 9 。 在处理 2 h 时， T P P 、T P P十 分别比 1 0 m i n时下降了4 9 3 和 1 9 2 。总 T P P与 P i 的相对含量的比值为 0 5 8 ，比 1 O mi n时减少 4 0 2 。P P与P i 的相对含量的比值为0 3 2 ，比 l O mi n时 减少 l 1 1 l 。但是 P P相对含量占T P P T P P 十 二种化 合物总相对含量下降了4 4 6 5 。一方面说明，P P相对 含量的增加是来 自于 T P P的分解，另一方面，P P也在 分解，并形成 正磷酸盐 。在处理 1 0 h时，TP P完全水 解。P P的相对含量为 0 5 0 ，比 2 h时增加了5 6 3 ，比 1 0 mi n时增加了 3 8 8 9 。这说明，T P P水解为 P P的速 度大于 P P水解为 P i 的速度。同时，从图 4和图5可以 看出，加同样量的T S P P和 S T P P，到 1 0 h时，S T P P已 全部水解 ，TS PP仍有部分没有水解， 由此可见 ，三 聚磷酸钠分解为焦磷酸钠的速度大于焦磷酸钠分解为正 磷酸钠 的速度 。 由图5中 1 0 h 时的波谱和图 4可看 出，S T P P在完全 水解成焦磷酸钠之后 ，水解过程和添加 TS P P的情况一 样，也就是说其后的过程是 以P P的形式发挥作用。实 际生产中，S T P P的作用效果与TS P P有一定的差别，这 可能是 由于它们 的水解过程不同引起的。 3 结论 新鲜鸡 腿 肉本身 在测 定之前 就 已含有 一部 分 由 AT P、磷酸肌酸等高能磷酸化合物降解的正磷酸。焦磷 酸四钠和三聚磷酸钠在配制成腌制液后均呈现 出相应 的 特征峰 ，焦磷酸四钠 没有 出现水解现象，而三聚磷酸 钠则部分水解。二 者在加到鸡腿 肉中后，在改变 肉的 功能特性的同时 自身也都发生水解。焦磷酸四钠直接降 解成正磷酸钠 ；三聚磷酸钠在降解成焦磷酸钠 的同时， 产生的焦磷酸也在降解，但三聚磷酸降解 的速率大于焦 磷酸降解的速率。这可能是焦磷酸盐和三聚磷酸盐作用 差 异 的来源 。 参 考 文 献 ： Y L Xi o n g D R Ku p s k i Ti me d e p e n d e n t ma r i n a d e a b s o r p - t i o n a n d r e t e n ti o n ， c o o k i n g y i e l d ，an d p ala t a b i l i t y o f c h i c k e n fi l e t s ma r i n a t e d i n v a r i o u s p h o s p h a t e s o l u ti o n s J P o u l t r y S c i e n c e ， 1 9 9 9 ， 7 8 ： 1 0 5 3 1 0 5 9 Tr o u t G R，S c hmi d t G REf f e c t o f p ho s ph a t e t yp e an d c o n c e n t r a ti o n s a l t l e v e l an d me t ho d o f p rep a r e t i o n o n b i nd i n g in res t r u c t u r e d b e e f r o l l s【 J 】 J F o o d S c i ， 1 9 8 4 ， 4 9 ： 6 8 7 6 9 4 N Ko n d i a h I mp r o v e t h e q u a l i t y o f p o u l t r y me a t b y u s e o f s a l t an d p o l y p h o s p h a t e J P o u l t r y Gu i d e ， 1 9 8 7 ， 1 ( 2 4 ) Tr o u t G R，S c hmi d t G REf f e c t o f p ho s ph a t e t yp e an d c o n c e n t r a t i o n ， s alt l e v e l ， me tho d o f p rep a r e ti o n o n b i n d i ng i n res t r u c t u r e d b e e f r o l l s J J F o o d S c i ， 1 9 8 4 ， 4 9 ： 6 8 7