蒜粉添加量对猪肉盐溶蛋白凝胶特性的影响

栗俊广，李 增，蒋爱民*，周 佺，曲 直，吴兰芳

(华南农业大学食品学院，广东 广州 510642)

摘 要：以猪背最长肌为原料，研究蒜粉添加量对猪肉盐溶蛋白凝胶特性的影响。采用物性测试仪测定添加不同含量蒜粉的蛋白凝胶的质构特性，离心法测定其保水性，色差仪测定其色泽，动态流变仪测定其流变学特性，同时用化学的方法对凝胶升温过程中化学作用力的变化进行研究。结果表明：添加3%蒜粉的盐溶蛋白凝胶硬度、咀嚼性和储能模量G’最大，色泽状况和保水性也较好，疏水相互作用是维持盐溶性蛋白凝胶稳定结构的主要作用力，添加3%蒜粉增强了凝胶的疏水相互作用，提高了凝胶强度。

关键词：盐溶蛋白；凝胶；蒜粉

Effect of Garlic Powder on Properties of Heat-induced Gel from Porcine Salt-soluble Protein

LI Jun-guang，LI Zeng，JIANG Ai-min*，ZHOU Quan，QU Zhi，WU Lan-fang

(College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

Abstract：The effect of garlic powder on properties of heat-induced gel prepared from porcine longissimus dorsi (PLD) salt-soluble protein was investigated. The textural properties, water holding capacity, color and rheological properties of the gel were determined by texture analyzer, centrifugation method, colorimeter and dynamic rheometer, respectively. Changes of chemical interactions in the gel heating process were studied by chemical methods. The results showed that the hardness, chewiness and storage modulus G’ of the gel were the highest with the addition of 3% garlic powder, and it also demonstrated excellent color and water holding capacity; and hydrophobic interactions were the main chemical interactions that maintained the stable structure of pork salt-soluble gel. Addition of 3% garlic powder enhanced the hydrophobic interactions and improved the gel strength.

Key words：salt soluble proteins；gel；garlic powder

中图分类号：TS251.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)17-0015-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201317004

蛋白质是肉中的重要成分，根据肌肉蛋白质在盐溶液中的溶解性，可将其分为三类：高离子强度盐溶蛋白、低离子强度盐溶蛋白和不溶性蛋白[1]。高离子强度盐溶蛋白主要是肌原纤维蛋白，约占肌肉蛋白质总量的50%，对肌纤维的形状和结构起重要作用，可参与肌肉的收缩，影响肌肉的嫩度，同时还与肉制品的流变学特性、保水性、感官品质等有密切的关系[2]。

肌肉盐溶蛋白质的凝胶特性是肉制品加工中最重要的功能特性之一。蒜粉可去除肉腥味、解油腻和增加制品蒜香味，是肉制品中常见的调味辅料[3]。近年来，中外学者研究了许多亲水胶体，如卡拉胶[4]、黄原胶[5]、亚麻籽胶[6]等对蛋白热诱导凝胶的影响，但蒜粉对肉盐溶蛋白凝胶的影响鲜有报道。本实验主要研究添加不同含量蒜粉对猪肉盐溶蛋白凝胶质构、保水性、色泽和流变特性的影响，并通过化学的测定方法研究凝胶的化学作用力的变化，为蒜粉在肉制品中的应用提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蒜粉购于上海味好美食品有限公司，大蒜去皮粉碎后真空干燥，过80目晒；猪背最长肌(PLD)购于华南农业大学三角市，剔除筋键、脂肪后，切成小块装于―18℃以下冻藏，使用前于4℃条件下解冻。

多聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、氯化钠、氢氧化钠、碘化钾、五水硫酸铜、四水合酒石酸钾钠、尿素等试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TA-XT质构仪 英国SMS公司；MCR101流变仪 奥地利安东帕公司；紫外分光光度计 日本岛津公司；5804R高速冷冻离心机 德国Eppendorf公司；X-Rite SP60色差仪 美国爱色丽公司；PHS-3C精密pH计 上海雷磁仪器厂；FJ-200型高速分散均质机 上海标本厂。

1.3 方法

1.3.1 猪盐溶蛋白热凝胶的制备

1.3.1.1 猪肉预处理

猪肉→剔除筋膜→绞肉→切块(每块约1cm3)→称量(20g/份)→真空包装→―18℃冷冻备用→用前于4℃解冻12h

1.3.1.2 盐溶蛋白的提取[6]

取样→4℃解冻→加入肉液质量比1:4提取液(含0.6mol/L NaCl、1g/L焦磷酸钠、1.75g/L多聚磷酸钠和0.75g/L六偏磷酸钠)→匀浆30s→10% NaOH溶液调pH值至6.5→4℃静置24h→10000×g、5min离心纯化→纱布过滤→取上清液→加入5倍上清液体积的去离子水沉淀蛋白→静置2h→离心取沉淀→盐溶蛋白

1.3.1.3 凝胶的制备[7]

加入提取液溶解盐溶蛋白(调节蛋白质量浓度为30mg/mL)→加入蒜粉→匀浆pH值至6.5→4℃静置12h→离心→取上清液→水浴加热，升温速率1min/℃，终温为72℃→4℃冷却

1.3.2 蛋白质含量的测定

采用双缩脲法测定，牛血清蛋白作为标准[8]。

1.3.3 质构的测定[9]

将直径25mm、高15mm猪肉盐溶蛋白热诱导凝胶放在TA.XT型活扬仪载样台的中央进行质构剖面分析(TPA)。基本参数是：圆柱形探头36R、直径36mm、测试前速率1.0mm/s、测试速率1.0mm/s、测试后速率1.0mm/s、试样变形50%、2次压缩中停顿5s。

1.3.4 保水性的测定[10]

将制备好6g盐溶蛋白热凝胶以3000×g离心3min后，按照下式计算凝胶的保水性(WHC)。

式中：m1为离心管和离心后的凝胶质量/g；m2为离心管和未离心的凝胶质量/g；m为离心管质量/g。

1.3.5 色泽测定

X-Rite SP60型色差分析仪测定凝胶的色泽，记录L*、a*和b*值，分别为亮度指数、色调和彩度指数，L*=0为黑色，L*=100为白色；＋a*值越大，颜色越接近红色，―a*值越小越接近绿色；＋b*值越大，颜色越接近黄色，―b*值越小越接近蓝色[11]。

1.3.6 静电相互作用、氢键、疏水相互作用的测定

参考Gómez-Guillén等[12]的方法。用0.05mol/L的NaCl配制成SA溶液，0.6mol/L的NaCl配制成SB溶液，0.6mol/L的NaCl和1.5mol/L的尿素配制成SC溶液，0.6mol/L NaCl和8mol/L尿素配制成SD溶液。取蛋白试样2.0g，分别与10mL的上述各种溶液混合并均质，4℃静置1h，10000×g离心15min。双缩脲法测定其上清液中的蛋白质含量。静电相互作用的贡献以溶解于SB与SA溶液中蛋白质含量之差来表示；氢键的贡献以溶解于SC和SB溶液中蛋白质含量之差来表示；疏水性相互作用的贡献以溶解于SD与SC溶液中的蛋白质含量之差来表示。

1.3.7 流变学测定

参考Westphalen等[13]的方法，采用MCR101流变仪测定凝胶流变特性。先将样品均匀地滴在测试平台上，测试过程中，用液体石蜡封住平行板周围缝隙，以防止水分蒸发影响结果。测试条件：采用平行板，上板直径40mm、频率1Hz、应变0.01、狭缝1.5mm、升温速率1℃/min、线性升温范围20～80℃。

1.4 统计分析

实验重复3次，每组分别提取蛋白，空白样品不加蒜粉。数据采用软件Excel 2010和SPSS 17.0方差分析处理，并用Duncan’s法进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 蒜粉添加量对猪肉盐溶蛋白凝胶质构特性的影响

表 1 蒜粉对猪肉盐溶蛋白热诱导凝胶质构特性的影响(

x

±s)

Table 1 Effect of garlic powder on textural properties of heat-induced gel from PLD salt soluble protein (

x

±s)

注：同列小写字母不同表示差异显著(P＜0.05)。表2同。

由表1可知，蒜粉对PLD盐溶蛋白热诱导凝胶的硬度和咀嚼性均有显著影响(P＜0.05)，且趋势相同，都随着蒜粉的添加量先增后减，当添加蒜粉量为3%时达到最大，其中凝胶硬度最高为348.94g，是不添加时的1.9倍，咀嚼性最高为214.60g，是不添加时的2.0倍。大蒜的成分复杂，主要成分包括多糖类、挥发油类、含硫化物等[14]。加入大蒜粉后，凝胶质构的变化可能是因为大蒜中的多糖与猪肉肌原纤维蛋白发生了相互作用，增强了凝胶化学作用力，此外，大蒜中的含硫化物可能有利于凝胶形成过程中二硫键的生成，从而增强了凝胶的网络结构。

2.2 蒜粉添加量对猪肉盐溶蛋白凝胶保水性的影响

图 1 蒜粉对猪肉盐溶蛋白热诱导凝胶保水性的影响

Fig.1 Effect of garlic powder on WHC of heat-induced gel from PLD salt soluble protein

由图1可知，随着添加蒜粉含量的增加，保水性略有下降，但没有明显脱水现象，表明凝胶硬度和咀嚼性的显著提高，并非是凝胶脱水导致，可能是蒜粉与蛋白相互作用，增强了网络结构。

2.3 蒜粉添加量对蛋白凝胶色泽的影响

表 2 蒜粉对猪肉盐溶蛋白凝胶色泽的影响(

x

±s)

Table 2 Effect of garlic powder on color parameters of heat-induced gel from PLD salt soluble protein (

x

±s)

颜色是评价肉的感官品质的重要指标，也是影响消费者购买力的重要因素[15]。凝胶L*值随着蒜粉添加量起伏变化，在0%～3%范围内逐渐增加，3%～5%范围内逐渐降低，凝胶a*值和b*值均随蒜粉添加量增加而升高。凝胶色泽的变化可能与蒜粉的颜色和溶解度有关，蒜粉呈淡黄色，当添加适量时，盐溶蛋白与大蒜多糖、蒜油分子之间发生共价交联，导致了凝胶光泽和明度的提高；当蒜粉添加量较大时，较多蒜粉呈细小颗粒状分散于凝胶体系中，导致凝胶L*值的下降。

2.4 流变学分析

图 2 蒜粉添加量对凝胶形成过程储能模量G’的影响

Fig.2 Effect of garlic powder on storage modulus G’ during gel formation

动态流变仪测定中，储能模量G’的变化可以反映出凝胶硬度和强度的变化，G’值越大，说明形成的凝胶硬度和强度越高[16]。由图2可知，添加不同含量蒜粉的蛋白凝胶在加热过程中G’的变化趋势大致相同，在20～35℃范围内基本保持平稳，后随着温度上升凝胶G’逐渐增大，至70～75℃时达到最大值。在升温过程中，G’的变化主要与盐溶蛋白的不同组分具有不同的变性温度有关，添加不同含量蒜粉均引起了凝胶的变性温度和G’的改变，其中添加3%蒜粉的凝胶G’最大为461Pa。未添加蛋白凝胶强度从42℃起逐渐增大，在48～57℃范围内变化不大，后继续上升至70℃凝胶G’达到最大。添加3%蒜粉的蛋白凝胶强度在36～45℃范围内显著升高，在45～50℃逐渐下降，50℃后继续上升，至72℃时达到最大值。

凝胶强度随温度的增加先加强后减弱再加强的变化趋势可能是盐溶性蛋白热变性引起。Ferry[17]在1948年提出，肌肉盐溶蛋白凝胶的形成机理分两步，第一步是蛋白质受热变性展开，第二步是展开的蛋白质因为凝集作用而形成较大分子的凝胶体。36～50℃范围内凝胶强度先增加后减弱的变化趋势可能与蛋白的受热变性展开有关[18]，而蒜粉的加入降低了蛋白的变性温度，提高了凝胶强度。

2.5 化学作用力测定

a.静电相互作用；b.氢键；c.疏水相互作用。

图 3 热诱导凝胶过程中化学作用力的变化

Fig.3 Changes of static interaction, hydrogen bond, hydrophobic interaction during gel formation

静电相互作用、氢键和疏水相互作用是维持蛋白质凝胶三维网络结构的重要作用力[19]。由图3a可知，在热诱导凝胶过程中，添加3%蒜粉凝胶的静电相互作用力变化趋势与空白相同，都随温度升高而降低。在室温至50℃温度范围内，静电相互作用力较强，这表明静电作用很大程度上参与了凝胶的形成；50℃之后，静电相互作用力明显减弱，70℃时最弱，此时凝胶结构已完全形成。这可能是因为随温度升高凝胶逐渐形成，自由水逐渐减少，体系中静电荷也随之减少，从而静电相互作用随温度升高而减弱。由此表明，静电相互作用对蛋白网络形成有贡献，但不是维持肌肉盐溶蛋白热诱导凝胶网络结构稳定的主要化学作用力。由图3b可知，在添加3%蒜粉的凝胶形成过程中，氢键对应的蛋白溶解量差均小于1mg/mL，这表明氢键不是维持蒜粉盐溶蛋白热诱导凝胶网络结构的主要化学作用力。未添加蒜粉的蛋白凝胶在60℃和70℃时氢键作用较强，温度继续上升，其作用力明显减弱。由图3c可知，随着凝胶化温度的升高，空白组和添加3%蒜粉凝胶的疏水相互作用力均呈现增强的趋势：50℃以后作用力明显增强，70℃时3%蒜粉凝胶疏水作用最强，对应的蛋白溶解量差为5.56mg/mL，是空白的1.79倍，表明添加蒜粉增加了凝胶的疏水相互作用力。

研究结果表明，疏水相互作用是维持猪肉盐溶蛋白热诱导凝胶网络结构的主要化学作用力。疏水相互作用只参与蛋白凝胶过程的聚集过程，所以在室温至50℃时，疏水相互作用力很弱，70℃凝胶完全形成时的凝胶疏水相互作用力最强。添加3%蒜粉疏水相互作用力增大，可能是由于蒜粉多糖与盐溶蛋白发生相互作用，促进了蛋白质分子的解聚和伸展，使包埋的非极性多肽基团充分地暴露出来，从而使凝胶网络结构加强。Hermasson等[20]研究认为，静电排斥力和疏水相互作用很好地平衡，从而形成凝胶网络，添加蒜粉可能促进了这种平衡从而改善了凝胶品质。

3 结 论

蒜粉对猪肉盐溶蛋白的热诱导凝胶特性有较大影响。添加3%的蒜粉，凝胶的硬度和咀嚼性达到最大，色泽状况也较为理想，保水性变化不大；动态流变测试结果表明，凝胶的储能模量(G’)随着温度升高逐渐增大，添加3%蒜粉降低了凝胶的变性温度且提高了G’；化学作用力测试表明，疏水相互作用是猪肉盐溶蛋白热诱导凝胶的主要作用力，添加3%蒜粉增强了凝胶的疏水相互作用。

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