（食品科学专业论文）肌原纤维蛋白和猪肉的热诱导凝胶影响因素及特性研究.pdf

缩写词 c g n c s g g g m c s h 【p i s m c s f f p p p r s d s c a s p i s t p p t s p p 、7 c w p x t 缩略语 英文名称 c a r r a g e e n a n c o r ns t a r c h g u a r g u m g e l - t y p em o d i f i e dc a s s a v as t a r c h s o d i u mh e x a m e t a p h o p h a t e i o n i cs t r e n g t h m o d i f i e dc o r ns t a r c h m y o f i b f i l l a rp r o t e i n p e a n u tp r o t e i n r e s p o n s es u r f a c ed e s i g n s o d i u mc a s e i n a t e s o yp r o t e i ni s o l a t e s o d i u mt r i p o l y p h o p a t e t e t r a s o d i u mp y r o p h o s p h a t e w a t e rh o l d i n gc a p a c i t y w h e a tp r o t e i n x a n t h a n 中文名称 卡拉胶 玉米淀粉 瓜尔豆胶 凝胶型木薯变性淀粉 六偏磷酸钠 离子强度 变性玉米淀粉 肌原纤维蛋白 花生蛋白 响应曲面设计 酪蛋白酸钠 大豆分离蛋白 三聚磷酸钠 焦磷酸四钠 保水性 小麦蛋白 黄原胶 河南农业大学学位论文独创性声明、使用授权及知识产权归属承诺书 学位论肌原纤维蛋白和猪肉的热诱导凝胶影响因 学位 文题目素及特性研究 级别 硕士 学生 郭世良 学科导师 姓名专业 食品科学王玉芬：j 龟墨改名 姓名 学位论文 否如需保密，解密时间年月日 是否保密 独创性声明 本人呈交论文是在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果，除了文中特别 加以标注和致谢的地方外，文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包括为获得河南农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，指导教师 对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了 明确的说明，并表示了谢意。 研究生签名：舔够导师龆栅：多u ? 7 日期：沙踔6 肖2 4e t日期：堋年易月矽日 学位论文使用授权及知识产权归属承诺 本人完全了解河南农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须按照学 校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷本和电子版 本，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编 学位论文。本人同意河南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文 的全部或部分内容。 本人完全了解河南农业大学知识产权保护办法的有关规定，在毕业离开河南 农业大学后，就在校期间从事的科研工作发表的所有论文，第一署名单位为河南农业 大学，试验材料、原始数据、申报的专利等知识产权均归河南农业大学所有，否则， 承担相应的法律责任。 ， 注：保密学位论文在解密后适用于本授权书。i 翟鼍擘一； 研究生躲奄彬讧新签考吻n 学院领导躲睇矧 日期：) 缉6 月矿日日期：斛b 月们日 日期：年月日 致谢 本论文是在导师王玉芬高工和赵改名副教授的悉心指导下完成的。无 论在学习或在实验过程中，恩师渊博的知识、严谨的精神和敏捷的思维、 对事业的执著精神都在一直激励着我，是我们学习的榜样，是良师益友。 在此向导师表示衷心的感谢。 特别感谢李苗云老师、柳艳霞老师和高向阳教授在试验设计中和论文 写作过程中给予的帮助。 在实验过程中得到了张春晖博士热心的帮助和指导，在此表示深深的 谢意。感谢双汇集团技术中心李红伟主任和技术保障部谢华主任在试验和 生活中的关心和帮助，同时感谢双汇集团技术中心工作人员刘贯勇、罗飞、 游敏、王艳丽、曹艳云、徐志晶、翟海港等提供的帮助。 研究生雷娜在我外出做实验期间提供了大量的帮助，在此表示深深的 谢意。同时感谢研究生陈启航、李建新、赵晓方给予的帮助。 摘要 肌肉蛋白质热诱导凝胶对许多肉制品的品质有重要影响。本文以猪背最长肌为材料，研究了 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白热诱导凝胶特性的影响和压缩比例对t p a ( t e x t u r ep r o f i l e a n a l y s i s ) 测定结果的影响；研究了磷酸盐( 六偏磷酸钠 h m p 、三聚磷酸钠 s t p p 和焦磷酸四钠 【t s p p 】) 、非肉蛋白( 大豆分离蛋白、小麦蛋白、花生蛋白和酪蛋白酸钠) 、淀粉( 玉米淀粉、玉 米变性淀粉、凝胶型木薯变性淀粉) 和亲水胶体( 黄原胶、卡拉胶、瓜尔豆胶) 对肌原纤维蛋白 热诱导凝胶和猪肉灌肠特性的影响，比较了两个体系的差异；采用响应曲面法优化了复合磷酸盐 配比；主要研究结果如下： 1 、除p h 值对肌原纤维蛋1 3 热诱导凝胶的内聚性没有显著影响外，离子强度和p h 值对肌原 纤维蛋白热诱导凝胶的硬度、弹性、回复性、内聚性、胶粘性和保水性均有极显著的影响( p 0 0 1 ) 。 二者的交互作用对肌原纤维蛋白热诱导凝胶硬度的影响显著( 氏o 0 5 ) ，对其他指标的影响为极 显著( 尸 o 0 1 ) 。离子强度为0 5 ，p h 值在6 5 和7 0 之间有利于形成较好的凝胶。不同条件下凝 胶形成的机制可能存在差异。 2 、与4 5 和5 5 相比，压缩比例下在5 0 时t p a 测定的结果能较为全面地反映出不同因素 和不同水平间的差异。 3 、三聚磷酸钠对肌原纤维纤维蛋白凝胶特性的影响主要源于其p h 值调节作用。加入三聚磷 酸钠后，凝胶硬度与p h 值呈线性关系( r 2 = 1 0 0 0 ) 。焦磷酸钠的p h 值调节能力强于三聚磷酸钠， 加入比例为0 5 时，对应溶液的p h 值分别为7 6 4 和6 8 2 ，但加焦磷酸钠的凝胶硬度低于加三聚 磷酸钠的凝胶，而凝胶的弹性、回复性和内聚性强于后者。 4 、三聚磷酸钠和焦磷酸浓度变化都显著影响肌原纤维蛋白凝胶和猪肉灌肠的质构。三聚磷酸 钠浓度变化影响凝胶硬度、保水性( 尸 0 0 1 ) 、回复性和胶粘性( 尸 0 0 5 ) ，而焦磷酸钠浓度变化对肌原纤维蛋白热诱导凝胶的硬度( 尸 0 0 1 ) 、弹性、 回复性、胶粘性和保水性( 尸 o 0 5 ) 。两者 对猪肉灌肠的质构指标都存在极显著的影响( 尸 0 0 5 ) ；要求成品率最高且感官评定最好的最佳配比是h m p ：s t p p ： t s p p = 1 0 ：3 0 ：1 l ；而既要蒸煮损失最小又要灌肠成品率最大且其感官评定最好的最佳配比是h m p ： s t p p ：t s p p = 1 0 - 3 0 ：1 7 。 6 、非肉蛋白主要影响肌原纤维蛋白热诱导凝胶的弹性。对于灌肠，非肉蛋白主要影响剪切应 力、回复性和内聚性。非肉蛋白对肌原纤维蛋白热诱导凝胶最明显的作用是提高了凝胶的弹性 ( 尸 0 0 5 ) ，但不同添加比例之间没有显著差异。酪蛋白酸钠对肌原纤维蛋白熟诱导凝胶的保水 性有极显著的提高作用( p ( 0 0 1 ) 。四种非肉蛋白对猪肉灌肠的剪切应力有极显著的影响( 尸 0 0 1 ) ， 大豆分离蛋白的综合效果要好于花生蛋白、小麦蛋白和酪蛋白酸钠。 7 、淀粉主要影响肌原纤维蛋白热诱导凝胶的硬度、回复性、胶粘性和保水性，对灌肠而言， 淀粉主要影响硬度、回复性和胶粘性。普通玉米淀粉和变性玉米淀粉( 2 和4 ) 增加了肌原纤维 蛋白热诱导凝胶的硬度( p o 0 5 ) ，而凝胶型木薯变性淀粉降低了肌原纤维蛋白凝胶的硬度 ( 尸 o 0 1 ) 。变性玉米淀粉和凝胶型木薯变性淀粉提高了猪肉灌肠的硬度( 尸 o 0 5 ) 。三种淀粉都 对凝胶的保水性有极显著的提高作用妒 0 0 1 ) 。 8 、亲水胶体主要影响肌原纤维蛋白热诱导凝胶的弹性、回复性和保水性；瓜尔豆胶和黄原胶 同时也对猪肉灌肠的质构有较大影响，而卡拉胶仅影响猪肉灌肠的剪切应力和弹性。瓜尔豆胶和 卡拉胶提高了肌原纤维蛋白热诱导凝胶的保水性( 闷0 1 ) 。三种亲水胶体对肌原纤维蛋白热诱 导凝胶最明显的作用是提高了凝胶的弹性( p 0 0 1 ) ，但降低了凝胶的回复性( p o 0 1 ) 。瓜尔豆 胶、卡拉胶和黄原胶对猪肉灌肠的剪切应力有极显著影响( p 0 0 1 ) ；黄原胶对灌肠的所有质构 指标都有极显著影响( p 0 0 1 ) 。 关键词：添加物；猪肉；肌原纤维蛋白；凝胶；质构 文献综述 1 文献综述 肌肉蛋白质的胶凝性关系到制品的保水性、结合性和切片性，对重组肉制品和肉糜类产品至 关重要。肌肉蛋白质中的肌原纤维蛋白在肌肉加热胶凝过程中扮演主要角色，所形成的凝胶体与 制品中的其他组分相互作用，形成统一的整体。肌球蛋白是肌肉中最重要的蛋白质，具有很好的 热诱导凝胶能力，对糜类肉制品和重组肉制品的质构特性起主导作用。肌球蛋白热诱导凝胶强度 与很多因素有关，如p h 值、离子强度、蛋白质浓度、肌肉类型、品种、肌球蛋白制备条件、蛋白 质可提取性、结缔组织含量、加热条件、非肉添加物质等，改变这些参数就会改变肉制品的微观 结构和粘弹性质。 1 1 肌肉组织中的蛋白质及其热诱导凝胶 1 1 1 肌肉组织中的蛋白质 通常按溶解性将肌肉组织中的蛋白质分为三类：肌原纤维蛋白( m y o f i b r i l l a rp r o t e i n s ) 、肌浆 蛋白( s a r c o p l a s m i cp r o t e i n s ) 、基质蛋白( s t r o m a lp r o t e i n s ) 。肌原纤维蛋白又称为盐溶蛋白( s s p ) ， 是肌肉中最重要的蛋白质，约占总蛋白含量的5 0 5 5 ，它是由肌球蛋白、肌动蛋白、肌动球蛋 白和调节蛋白( 原肌球蛋白、肌钙蛋白) 等形成的复合体。在肌原纤维蛋白中，肌球蛋白是僵直前肌 肉中的主要蛋白，而肌动球蛋白是僵直后的主要蛋白( 僵直后肌动蛋白与肌球蛋白结合形成肌动 球蛋白) 。研究发现肌浆蛋白和基质蛋白本身不具有形成凝胶的能力【2 , 3 , 4 】，但l a n 指出7 和1 0 的肌浆蛋白在p h 6 0 、5 n a c i 的溶液中能够形成热诱导凝胶【5 】。m i y a g u c h i 等( 2 0 0 4 ) 【6 】研究发现 肌浆蛋白增强了猪肉和玉米油乳化后加热所形成凝胶的剪切应力，并且在用硫酸铵把肌浆蛋白处 理成三部分后发现( s p f l ，s p f 2 和s p f 3 ) ，与完整的肌浆蛋白相比，s p f 2 和s p f 3 更能提高凝 胶的剪切应力，认为s p f 3 对肌原纤维蛋白的增强作用不容忽视。 肌球蛋白是肌肉组织中形成热诱导凝胶的最主要蛋白质，等电点为5 0 - - 5 5 ，在高浓度( 0 6 m k c i ) 的盐溶液下为可溶单体或二聚体，而不溶于低浓度的肌原液。肌球蛋白分子具有两个球状的 “头部”和一个杆状的“尾部”，其尾部( 或杆部) 实际上由两个螺旋交织的多肽链( l m m + h m m s 2 ) 组成，每一个多肽链具有一个球状头部( h m m s 一1 ) 。肌球蛋白含有两个完全相同的长肽链和四条短 肽链。长肽链的分子量为2 0 0 0 0 0 d a ，称为重链( h e a v yc h a i n ) ，短链称为轻链( l i g h tc h a i n ) 。s d s 聚 丙烯酰胺凝胶电泳证明四条轻链分别为a l 链( 分子量为2 5 0 0 0 ) ，a 2 链( 分子量为1 6 0 0 0 ) 及两条 d t n b 链( 分子量为1 8 0 0 0 ) 。将肌球蛋白用5 ，5 一二硫代双( 2 硝基苯甲酸) ( 简称d t n b ) 处理后放出 的一种轻链，称为d t n b 轻链。而a l 和a 2 两条轻链只有在碱性条件下才可以分离出来，所以称 为碱性轻链。 1 1 2 肌原纤维白质的凝胶机制 早在1 9 4 8 年f e r r y 提出了蛋白质凝胶的形成机理分两步【7 l 。第一步是蛋白质受热而变性展开； 第二步是展开的蛋白质因凝集作用而形成较大分子的凝胶体，如图1 所示。f e r r y 理论有三个关键 内容：胶凝过程开始于蛋白质向非原生态结构的转变：胶凝过程中蛋白质分子间存在引力和斥力 1 肌原纤维蛋白和猪肉的热诱导凝胶影响因素及特性研究 作用，凝胶的形成是引力和斥力平衡的结果；凝胶的微观网络结构有很多种，这些微观结构决定 了凝胶的宏观特性。在这个模型中提出了变性温度( t d ) 和i 隘界浓度( c 。) 。这是一个相对简单的 模型，一些观点仅处在假设阶段。 t c k 1 - _ _ _ - _ _ - i _ _ c 。t c = k 2 ge lne t w or k n a t i v e ( c o r p u s c u l a r j un f o l d e d ( 1 0 n gc h a i n s ) 图卜1 球蛋自凝股模型f e r r y f i g u r e1 1g i o b u i a rp r o t e i ng e iii n gm o d e io ff e r r y 1 9 4 8 年以后，关于球蛋白凝胶又有了许多新的发现。c l a r k 和l e e d u f f n e l l 对分子间的交联、凝 胶微观结构和流变特性做了深入分析【剐。近些年g o s a l ( 2 0 0 0 ) 【9 1 ，d u r a n d ( 2 0 0 2 ) p o 】，t o t o s a u s ( 2 0 0 2 ) 1 1 和f o e g e d i n g ( 2 0 0 5 ) 1 2 l 等在更广阔的范围内进行了研究。结果发现虽然形成胶凝要求蛋白质在 一定程度上发生结构的改变，但是在球蛋白的加热胶凝过程中蛋白质解折叠( u n f o l d ) 成长链( 1 0 n g c h a i n s ) 的现象并没有发生( c l a r k 和l e e d u f f n e l l ) 。2 0 0 3 年d o b s o n 提出了新的u n f o l d i n g a g g r e g a t i o n 模 型】。如图2 所示。在形成解折叠状态前蛋白质单体或寡聚体经历了一个中间态( i n t e r m e d i a t es t a t e ) 。 中间态蛋白质可以形成无序聚集体，也可以转化为前纤维态，并最终形成淀粉态纤维( a m y l o i d f i b r i l ) 。解折叠的分子也可以形成无序的聚合体。依据这个模型蛋白质分子可以形成三种不同类型 的凝胶：a h 咖。拙，a u n f b l d c d 和aa | i l ，i o i d 。在这里解折叠并不意味着蛋白质分子丧失所有的二级结构， 同时不同条件( p h ，离子强度) 下的蛋白质溶液可以形成不同数量的聚合体，且凝胶体中可能包 括几种聚合体，而不仅仅是单一的聚合体。 凝胶网络大致可分为细线型( f i n e s t r a n d e d ) 和颗粒性( p a r t i c u i a t e ) 两类。后者不透明且保水 性差，而前者为透明或半透明，有较好的保水性能。降低溶液的静电斥力，比如增加离子强度或 使p h 趋向等电点，都会有助于形成颗粒型凝胶。相反的条件( 低离子强度、远离等电点) 则有利 于细线型凝胶的形成【1 4 】。从显微结构上来看，颗粒型凝胶主要由大的聚合体组成，依据凝胶形成 条件的不同，这些聚合体的大小从几百a m 到大于1 0 0 0 n m 。细线型凝胶由柔韧的“细线”或具有 刚性的纤维组成，“细线”的直径通常有一个或几个蛋白质分子大小【l5 1 。s h a r p 和o f f e r ( 1 9 9 2 ) 6 】 通过负染色和旋转染色电镜技术，研究了稀溶液中肌球蛋白分子热诱导凝胶的形成机制，认为肌 球蛋白分子的头头凝聚、头尾凝聚和尾尾凝聚是凝胶形成的基本机制。由于加热可使内部的疏 水基暴露出来，促进二硫键的形成。大量的巯基和二硫键的存在，使分子间交联得到加强，有利 于形成热不可逆的凝胶。黄鸿兵和徐幸莲等利用负染电镜技术、热处理、酶解和电泳技术研究了 兔骨骼肌肌球蛋白形成凝胶的机制。研究发现，加热温度低于4 0 时，肌球蛋白变性凝聚程度较 低；高于4 0 c 时，肌球蛋白凝聚成聚合体，温度升高，聚合程度加深；到6 0 。c 时已形成直径大于 5 0 0 n m 的聚合体。头头连接是主要的连接方式，没有发现尾尾相剖】。 2 文献综述 图卜2 球蛋自凝胶模型( 虚线部分除外) o o b s o n f i g u r e1 2g i o b u i a rp r o t e i ng e iii n gm o d e io fd o b s o n 1 2 影响肌肉蛋白质热诱导凝胶的主要因素 一般认为，凝胶网络的形成是蛋白质一蛋白质和蛋白质一水相互作用及相邻多肽链吸引力和 排斥力之间达到均衡的结果。疏水相互作用、静电相互作用、氢键和二硫键能保持多肽链吸引。 静电排斥和蛋白质一水相互作用能将多肽链保持在分离状态。当引力占优势时，大量蛋白质发生 聚集，形成凝结物或高度脱水收缩的不透明凝胶。当斥力占优势时，因为蛋白质分子间的引力不 充分则不会形成凝胶。只有当引力与斥力间达到平衡时，才能形成具有高保水力的透明凝胶。影 响这些力间平衡的因素，如p h 、离子强度和温度等均会改变所形成凝胶的类型及其流变学特性。 1 2 1p h 对肌肉蛋白质热诱导凝胶的影响 蛋白质的溶解度受溶液p h 影响，因此，肌原纤维蛋白的提取也受到p h 的影响。p h 4 5 时提 取的肌原纤维蛋白质虽然具有粘性特征，却不形成凝胶网络结构。p h 5 5 时提取的肌原纤维蛋白质 热稳定性差，这是因为接近等电点的缘故。而p h 6 5 及p h 7 5 时所形成的凝胶具有更高的弹性和 硬度【1 8 ，19 1 。形成凝胶的最佳p h 值与肉体系中肌球蛋白和肌动蛋白的相对含量有关【2 0 , 21 2 2 】，而肌球 蛋白和肌动蛋白的相对含量受肌肉类型和部位的影响。在p h 6 0 时，与火鸡腿肉相比，胸肉肌原 纤维蛋白形成稳定凝胶所需要的蛋白质浓度更低，即此时形成凝胶的蛋白质临界浓度( c 。) 较低。 在p h 5 0 时，腿肉和胸肉的肌原纤维蛋白质均不具有形成稳定凝胶的能力。而鸡胸肉的肌原纤维 蛋白形成凝胶的强度高于鸡腿肉肌原纤维蛋白【20 1 。 p h 提高凝胶的保水性理论上是由于高的p h 使肌原纤维蛋白质偏离其等电点，蛋白质的净电 负荷增多，一方面加强了蛋白质与水的相互作用，另一方面减弱了蛋白质与蛋白质的相互吸引， 增强了分子之间的斥力，使蛋白质分子较为分散，有利于形成良好的凝胶网络，提高了凝胶的保 水性和质构性能。随着蛋白质溶解度增大，提取出的蛋白质更多，更多的分子间发生交联，凝胶 的保水得到提高【2 3 l 。p h 5 7 时，肌球蛋白尾部形成的纤丝较多，且纤丝更长、更分散。p h 5 4 时， 3 肌原纤维蛋白和猪肉的热诱导凝胶影响因素及特性研究 肌球蛋白尾部形成的纤丝比p h 5 7 时形成的纤丝更长。在p h 5 5 、0 2 5m k c i 的条件下，牛半膜肌 的肌球蛋白形成凝胶的结构中纤丝平行排列，形成“软梯 ，软梯间纵横交错。平行纤丝间的相 互作用对凝胶的刚度产生影响。另一种肌球蛋白的典型特征是纤丝间不是平行排列，而是相互连 接形成了“y ”型，这使凝胶的结构非常疏松，保水性和强度都较低。在p h 4 0 、0 6mk c i 的条 件下，纤丝间相互作用形成的凝胶结构细致均匀。扫描电镜观察表明，与在p h 5 5 6 0 、0 2 5 mk c i 条件下形成的凝胶相比，p h 4 0 、0 6mk c i 条件下形成的凝胶结构更紧密【2 4 埘】。注意到两个体系 的离子强度差别较大，所以并不能就此认为在p h 4 0 下形成的凝胶网络结构优于在p h 5 5 - - 6 0 的 条件下形成的凝胶网络结构。 1 2 2 离子强度对肌肉蛋白质热诱导凝胶的影响 肌原纤维蛋白只有在高于生理盐水浓度的条件才可以溶解。肌球蛋白分子的存在状态取决于 离子强度：在低离子强度( o 0 5 ) ，离子强度和p h 值对凝胶的硬度、弹 性、回复性、内聚性、胶粘性和保水性均有极显著的影响( p ( 0 0 1 ) 。二者的交互作用对凝胶硬度的 影响显著( p 0 0 5 ) ，对其他指标的影响为极显著( 尸 o 0 1 ) 。尽管离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白热 诱导凝胶的特性影响很大，这种影响并非是线性的。 表4 - 1 离子强度和p h 值与凝胶特性的方差分析表 t a b i e4 - 1v a r i a n c ea n a i y s iso fg e ic h a r a c t e r is t i c sb yi o n i cs t r e n g t h ( i s ) a n dp hv a i u e s 4 1 1 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶硬度的影响 8 0 6 0 睡度 4 0 2 07 0 越 图4 - 1 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶硬度的影响 f i g u r e4 - 1e f f e c t so fl sa n dp hy a i u e so nh a r d n e s so fh e a t i n d u c e dm f pg e i 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白热诱导凝胶硬度的影响如图4 1 所示。在同一离子强度下， 凝胶硬度随着p h 值的升高而增强，当离子强度为0 6 时达到最大值。离子强度对凝胶硬度的影响 受p h 值的影响，两者存在明显的交互作用。在p h 值6 0 时，凝胶硬度随离子强度升高而增大， 1 6 结果与分析 至离子强度为0 5 时达到最大值，然后随离子强度升高而下降；随着p h 值升高，达到最大凝胶硬 度的离子强度也逐渐升高，当p h 值为7 0 时，达到最大凝胶硬度的离子强度升至6 0 。凝胶硬度主 要取决于肌原纤维蛋白在加热条件下相互交联的种类和数量，凝胶形成环境的p h 值影响蛋白质交 联的类别，而离子强度主要关系到肌原纤维蛋白的溶解度，进而影响交联的数量。在低p h 值的情 况下，蛋白质交联的类别起主导作用，当p h 值大于6 5 时，凝胶硬度随着离子强度的增加而增大， 这时蛋白质的溶解情况占据了主要地位。 4 1 2 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶弹性的影响 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白热诱导凝胶弹性的影响如图4 2 所示。低离子强度和低p h 条件下凝胶的弹性变化较大。离子强度为o 4 时，凝胶在p h 值为6 5 弹性最小，在p h 值7 o 时有 最大弹性。与之相反，不论在什么p h 条件下，离子强度为o 5 时凝胶弹性都获得了在相应p h 值 下的最大值，这与低离子强度下凝胶硬度的变化趋势相同。整体上看，在离子强度大于o 5 时，凝 胶的弹性趋于平稳，且在p h 值为7 0 时，不同离子强度下凝胶的弹性变化不大。可能的原因是当 肌原纤维蛋白的溶解度达到一定值时，凝胶的弹性不再随所蛋白质溶解量的增加而增大，这与高 离子强度和p h 值下肌原纤维蛋白形成凝胶的机制有关。 图4 - 2 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶弹性的影响 f ig u r e4 - 2e f f e c t so fsa n dp hv a i u e so ns p r i n g i n e s so fh e a t in d u c e dm f pg e i 4 1 3 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶回复性的影响 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白热诱导凝胶同复性的影响如图4 3 所示。总体上，凝胶回复 性随着p t i 值升高而改茸，随离子强度升高而先升后降，在p h 7 0 和f 离子强度0 5 条件下，凝胶的 回复性最女，。离子强度和p h 值对凝胶回复性的影响存在明显的交互作片j ，在低p h 值条件卜，凝 胶的同复性较差，且受离子强度影响很小，曲面低而平坦。随着p h 值升高，离子强度对凝胶回复 性的影响越来越大。在低离子强度下，p h 变化的影响也很弱，随着离子强度的增大，p h 变化的影 响逐渐增大，离子强度为o 5 时p h 值变化对凝胶回复性的影响最大，之后继续增大离子强度，p h 值的作用快速下降，离子强度达到0 6 时，p h 值变化对凝胶回复性几乎没有影响，且凝胶的回复 很低。 1 7 肌原纤维蛋白和猪肉的热诱导凝胶影响因素及特性研究 o 3 o 2 回复性 o 1 7 o p h 值 图4 3 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶回复性的影响 f i g u r e4 3e f f e c t so fi sa n dp hv a i u e so rr e s iii e n c eo fh e a t i n d u c e dm f pg e i 4 1 4 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶内聚性的影响 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白热诱导凝胶内聚性的影响如图4 - 4 所示。凝胶的内聚性在p h 值为6 5 时较为平稳，在低p h 值和高p h 值条件下变化都很大。当p h 为6 0 时，凝胶内聚性两端 增大，中间最小；但p h 值为7 0 时，凝胶内聚性在两端减小，在离子强度为6 5 时取得最大值。 在离子强度为o 4 和0 6 时，凝胶的内聚性随着p h 值的升高而减弱，并在离子强度0 6 ，p h7 0 时 获得最小值，表明过高的离子强度与p h 组合对凝胶的内聚性不利。凝胶的内聚性主要受离子强度 和p h 值交互作用的影响，二者都影响肌原纤维的溶解度、存在状态以及凝胶的形成。 o 3 5 内聚性 0 3 0 o 2 5 7 o p h 值 图4 - 4 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶内聚性的影响 f i g u r e4 - 4e f f e c t so f i sa n dp hy a i u e so f fc o h e s i v e n e s so fh e a t i n d u c e dm f pg e i 4 1 5 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶胶粘性的影响 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白热诱导凝胶胶粘性的影响如图4 5 所示。在p h 值6 0 7 0 范 围内，凝胶胶粘性随p h 升高而增大；在离子强度0 4 0 6 范围内，凝胶胶粘性首先随离子强度增 大而增大，至o 5 胶粘性达到最大值，然后逐渐下降。在试验设定条件范围内，凝胶胶粘性在p h 值7 0 和离子强度o 5 时达到最大值。离子强和p h 值对凝胶胶粘性的影响也存在交互作用。在低 p h 条件下，离子强度对凝胶胶粘性的影响较弱，随着p h 升高，离子强度对凝胶胶粘性的越来越 强；在低离子强度时，p h 变化对凝胶胶粘性的影响较小，随着离子强度的增大，凝胶胶粘性随p h 1 8 结果与分析 升高而增大的幅度越来越大，离子强度0 5 时p h 值的影响最大，之后继续增大离子强度，p h 的影 响反而下降。 2 0 胶粘性 l o 0 7 0 p h 值 图4 5 禹子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶胶粘性的影响 f i g u r e4 - 5e f f e c t so fi sa n dp hv a i u e so ng u m i h e s so fh e a t i n d u c e dm f pg e i 4 1 6 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响 保水性是肌原纤维蛋白热诱导凝胶的一项重要指标，在肉品加工中影响出品率。图4 - 6 显示， 凝胶保水性随离子强度增大而增强，而随p h 值升高而先降后升。在p h 为6 0 时，凝胶保水性随 离子强度增大快速提高，p h 为7 0 时，凝胶保水性与离子强度几乎成了线性关系。在p h 7 0 和离 子强度0 6 时凝胶保水性最好。水分损失发生在蛋白质浓度最小的时候，因为没有足量的处于溶解 状态的蛋白来形成致密的网络，不能有效地保留水分。凝胶按结构分为细线型结构和颗粒状两类 【8 9 】。高离子强度和p h 值下凝胶保水性最好，这时的凝胶结构细腻，切面平滑，具有优良的组织状 态，应属于前者。 保水性 7 0 p f i 值 图4 6 离子强度和p h 值对肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响 f i g u r e4 - 6e f f e c t so fi sa n dp hv a i u e so nw h co fh e a t - i n d u c e dm f pg e i 4 1 7 肌原纤维蛋白热诱导凝胶特性的相关性分析 由相关分析的结( 表4 - 2 ) 果可以看出，凝胶的硬度与弹性、胶粘性和保水性相关性显著 ( p 0 0 5 ) 。凝胶的回复性仅与内聚性和胶粘性显著相关( p 0 0 5 ) ；凝胶的内聚性与其它指标的相 关性最差。由此可以看出，不同的指标间存在固有的联系，但区别也很明显。事实上不同的质构 1 9 6 5 4 3 o o o 0 肌原纤维蛋白和猪肉的热诱导凝胶影响因素及特性研究 指标对被测物结构的反映侧重点不同，但目前还难以清晰地区分其中的差异，在对肌原纤维热诱 导凝胶的研究中，可以取凝胶的硬度、保水性、弹性和胶粘性作为重点考察的指标，这些指标在 实际生产中也起着重要的作用。当然指标的选择取决于试验的具体要求，本文中贯穿了对以上六 种指标的分析，目的是为了最大可能地获取信息。 表4 - 2 相关分析结果 t a b i e4 - 2r e s u i t so fc o r r e i a t i o na n a i y s i s 注：宰一统计检验显著( p o 0 5 ) ，料一统计检验极显著( p o 0 1 ) ；后表相同。 4 2 压缩比例对t p a 测定的影响 质构测定是给予被测物质一定的力( 压力或拉力) ，来考察被测物质在外力作用下所表现出 来的形变和对外力的抵抗能力，由此反映出物质的内部结构情况。t p a 测定中探头以一定的速度去 压缩被测物，在设定压缩程度的时候有不同的选择。在对火腿肠进行t p a 测定时通常取2 0 r a m 高 的圆柱体，而压缩程度可取4 5 ，5 0 ，5 5 ( 相对应的压缩距离分别为9 r a m ， 0 r a m 和1 r a m ) 等，在不同的压缩程度下测得的结果存在较大差异。这一部分以磷酸盐单因素灌肠试验来考察不 同的压缩比例对t p a 测定的影响。 4 2 1 压缩比例对硬度的影响 2 5 0 0 0 2 0 0 0 0 5 0 0 0 o 矿冀砖澎。 图4 - 7 不同压缩比例下灌肠硬度的变化 fg u r e4 - 7c h a n g e so fh a r d n e s so fs a u s a g eu n d e rdif f e r e n tc o m p r e s so nie v oi 对于空白试验和h m p ，不同的压缩比例下凝胶的硬度差异不大，这可能是因为灌肠的内部结 构在4 5 的压缩比例下已经能够破裂或接近破裂，当压缩程度增大时凝胶的硬度基本保持不变。 1 1 凹越擎 结果与分析 另一方面可以看到此时凝胶的硬度处在1 0 0 0 0 9 的水平，低于s t p p 和t s p p 试验中凝胶的硬度。 对于o 1 的s t p p 和t s p p ，当压缩比例为分别为5 0 和5 5 时，凝胶的硬度没有显示出差异，而 在这两组实验中，5 5 的压缩比例下凝胶的弹性低于5 0 的压缩比例下凝胶的弹性( 图4 8 ) ，这 也可以从侧面反映出凝胶内部结构的差异。当添加比例增至o 3 和o 5 时，不同压缩比例下凝胶 硬度间的差异就显示出来，且具有相同的趋势。在4 5 的压缩比例下，不同的实验中凝胶的硬度 变化趋势不是很明显。由此可以认为在进行与质构测定相关的研究中不宜采用过于复杂的体系， 因为为了保证结果的可比性，要求测定条件是一致的，而这样的测定条件下试验中的有些部分显 示不出差异或显示的差异较小( 并不是因为它们之间的差异本身就很小) 。在一些实验中采用不 同的测定条件，对比不同测定条件下得到的结果要比采用单一的测定条件可能会发现和说明更多 的问题。 4 2 2 压缩比例对弹性的影响 0 9 4 0 9 0 0 8 6 掣 破 0 8 3 0 7 9 0 7 6 移毋冀 图4 - 8 不同压缩比例下灌肠弹性的变化 fig u r e4 - 8c h a n g e so fs p rn gin e s so f s a u s a g eu n d e r d if f e r e n tc o m p r e s sio nieve 弹性反映了在第一次压缩之后被测物在停留时间内恢复到原有状态( 这里指高度) 的能力。 理论上，压缩程度越小被测物的内部结构被破坏的就越少，其恢复到原有状态的能力也越强，弹 性值越高。在h m p 和s t p p 试验中4 5 的压缩比例下灌肠的弹性高于压缩比例为5 0 和5 5 时灌 肠的弹性( 图4 8 ) ，而对于t s p p ，5 0 的压缩比例下凝胶的弹性最高，在t s p p 的添加比例为 o 1 时，5 5 的压缩比例下凝胶的弹性最低，随着添加比例的增加，5 5 的压缩比例下凝胶的弹性 居中。由此可以认为t s p p 的加入改变了灌肠的结构情况，其内部结构在不易被压力破坏，但黏滞 性较强，在低压缩程度( 4 5 ) 下凝胶回复时难以完全克服内部的粘性阻力，导致此时的弹性值反 而较低。 4 2 3 压缩比例对回复性的影响 与弹性不同，回复性反映了在探头完成第一次压缩后回升时被测物向原有状态恢复的能力， 是一种即时的反应。由图4 - 9 可以看出，在磷酸盐试验中的多数情况下回复性随压缩程度的增大而 减小。但在理论上，和弹性不同不能认为压缩比例越大回复性就越小，这是因为随着压缩程度增 加，压缩功和回复功( 探头第一次回复过程中受力) 同时增大，所以二者的比例是增大还是减小 并不确定。5 5 的压缩比例下回复性的异常减小( h m p0 1 和h m p0 5 ) 源于被测灌肠的完全 肌原纤维蛋白和猪肉的热诱导凝胶影响因素及特性研究 破裂。添加0 5 的s t p p 、0 3 和0 5 的t s p p 时灌肠的结构有别于其他试验，灌肠回复性在压 缩比例为5 0 时最大。 o 4 5 0 3 8 掣0 3 1 蛾 回0 2 4 o 1 7 o 1 0 移转麓锹 图4 - 9 不同压缩比例下灌肠回复性的变化 f i g u r e4 9 ：c h a n g e so f r e s iii e n c eo fs a u s a g eu n d e rd i f f e r e n tc o m p r e s s i o ni e v e 4 2 4 压缩比例对内聚性的影响 0 8 0 o 7 0 趟0 6 0 赚 昱0 5 0 o 4 0 0 3 0 图4 1 0 不同压缩比例下灌肠内聚性的变化 fig u r e4 - 10 ：c h a n g e so fc o h e siv e n e s so fs a u s a g eu n d e rdif f e r e n tc o m p r e s sio nie v ei 整体上看，灌肠的内聚性随压缩比例的增大而减小( 图4 1 0 ) 。由于被测物内部结构的差异 性，不同压缩比例下灌肠内聚性的变化趋势存在差异。在4 5 的压缩比例下，灌肠内聚性从全空 白试验到h m p 0 1 呈下降趋势，而压缩比例为5 0 时则呈上升趋势。说明在5 0 的压缩比例下第 二次压缩过程中总功的增加比例大于第一压缩过程中总功的增加比例。不同条件下不同的变化规 律可能反映的问题不一样。如果被测物在压缩过程中完全破裂，第二次压缩过程中总功就会很小， 导致内聚性很小( h m p0 1 和0 5 ) 。除完全破裂的情况外，灌肠的内聚性在5 0 和5 5 的压 缩比下变化趋势较为一致。 4 2 5 压缩比例对胶粘- 性的影响 内聚性在数值上等于硬度和内聚性的乘积，可以较为综合地表现被测物的结构情况。不同的 压缩比例下灌肠的内聚性还是显示出较大的差异( 图4 1 1 ) ，并且可以此把实验中的灌肠分为三 类。第一类是空白试验、全空白试验和删p 试验，在这些试验中灌肠的内聚性随压缩比例的增大 2 2 结果与分析 而减小；第二类是0 1 的s t p p 和0 1 的t s p p 试验，不同的压缩比例下灌肠的内聚性差异不大； 第三类是0 3 和0 5 的s t p p 试验以及相同添加比例的t s p p 试验，灌肠的内聚性在这些试验中随 压缩比例的增大而增大，是内部结构良好的表现。 1 5 0 0 0 1 2 0 0 0 蛆9 0 0 0 舞 j 釜6 0 0 0 3 0 0 0 0 图4 - 11 不同压缩比例下灌肠胶粘性的变化 fig u r e4 - ”：c h a n g e so fg u m min e s so fs a u s a g eu n d e r dif f e r e n tc o m p r e s sio nie v e 4 2 6 质构特性的相关性分析 表4 - 3 质构特性问的相关分析 t a b i e4 - 3c o rr e ia t i o na n a i y s i so ft e x t u r a lc h a r a c t e r i s t i c s 压 缩 比 例 4 5 压 缩 比 例 5 0 压 缩 比 例 5 5 指标 硬度 弹性 回复 性 内聚 性 胶粘 性 硬度 弹性 回复 性 内聚 性 胶粘 性 硬度 弹性 回复 性 内聚 性 胶粘 性 压缩 比 例 45 压 缩 比 例 50 压 缩 比例55 硬度弹性警警譬硬度弹性警警譬硬度弹性警譬譬 6 6 *9 0 ”8 7 ”9 7 ”9 2 9 2 9 l 9 l “9 2 9 2 * 8 2 ”9 0 8 8 ”，9 3 6 9 * 1 6 3 *6 5 *6 8 *8 3 7 7 7 9 7 1 6 4 *9 l 6 9 *6 6 *6 6 * 9 9 ”9 7 “9 3 “9 0 ”9 7 “9 7 ”9 5 “9 5 “7 7 “9 7 “9 6 ”9 7 “ 9 6 ”8 9 “8 5 ”9 3 “9 5 “9 1 ”9 2 “6 9 9 6 ”9 7 “ 9 5 “ 9 4 “9 1 ”9 5 ”9 6 “9 5 “9 5 “7 9 ”9 6 “9 5 ”9 7 “ 9 3 “9 8 ”9 3 “9 9 “9 9 “8 6 “9 6 ”8 8 “9 8 “ 19 4 “9 2 “9 4 “9 0 “9 3 ”9 3 “8 9 ”9 2 “ 9 8 “9 9 “9 8 ”8 9 “ 9 7 ” 9 1 “ 9 8 “ 9 6 “9 4 “8 6 ”9 4 “9 3 ”9 5 “ 9 9 。8 7 +9 6 + 9 0 9 9 8 2 。9 5 。8 8 。9 9 2 3 h 1 8 3 8 9 9 。 卅 盯 ， 9 1 7 肌原纤维蛋白和猪肉的热诱导凝胶影响因素及特性研究 尽管由前面的分析可以知道质构特性在不同压缩比例下存在不少差异，相关分析仍然显示这 些质构指标间具有较强的相关性，且均为正相关。除弹性外，其他指标间都存在极显著相关 ( 尸 0 o i ) ，而不论压缩比例是否相同。4 5 的压缩比例下灌肠的弹性与相同条件下灌肠的硬度、回 复性、内聚性和胶粘性存在显著相关俨 0 0 5 ) ；当压缩比例为5 0 时灌肠的弹性与相同条件下灌肠 的其他指标间存在极显著相关( p 0 0 1 ) ；5 5 的压缩比例下灌肠的弹性与相同条件下灌肠的内聚性 显著相关( 尸 0 o d ，与其他指标相关极显著( 尸 0 0 1 ) 。质构特性之间的相关性受被测物结构类型的 影响，不同的体系下其相关情况可能存在差异。 综合分析认为，在5 0 的压缩比例下t p a 测定的结果能较为全面地反映出不同因素和不同处 理间的差异，在后面的灌肠t p a 测定中采用此压缩比例。 4 3 磷酸盐对猪肉热诱导凝胶特性的影响 磷酸盐在肉制品加工过程中有着广泛的应用，对于提高制品的保水性、出品率和品质有着重 要的作用。但磷酸盐的用量有严格的限制，了解磷酸盐对肌原纤维蛋白和猪肉灌肠热诱导凝胶特 性的影响有助于控制和减少磷酸盐的使用，提高产品的品质和安全性。在肌原纤维蛋白溶液中加 入h m p 后加热不能形成有效的凝胶体，这是因为肌原纤维蛋白溶液的p h 值在加入o 1 、0 3 和 0 5 的h m p 后分别为5 4 6 、5 4 1 和5 3 8 ，接近肌原纤维蛋白的等电点，蛋白质溶解度低，达不到 形成凝胶的临界值。因此，磷酸盐对肌原纤维蛋白热诱导凝胶的影响包括t s p p 和s t p p 两部分。 磷酸