加热速率对鸡胸肉匀浆物凝胶特性影响

代佳佳1,2，韩敏义2，徐幸莲2,*，周光宏2

（1.皖南医学院，安徽 芜湖 241002；2. 南京农业大学 食品安全与营养协同创新中心，

农业部畜产品加工重点实验室，江苏 南京 210095）

摘 要：分别采用慢速加热1 ℃/min和快速加热2 ℃/min的速率，对鸡胸肉匀浆物进行加热，使其最终中心温度分别达到65、70、75、80、85 ℃。结果发现：加热方式对鸡胸肉匀浆物凝胶的保水性有显著影响（P＜0.05），对鸡胸肉凝胶硬度有极显著影响（P＜0.01）；以1 ℃/min进行加热当最终中心温度达到70 ℃时形成热诱导凝胶的保水性和硬度最好；1 ℃/min进行加热的鸡胸肉蛋白的G’和G”都好于以2 ℃/min加热的G’和G”，且慢速加热鸡肉蛋白的变相温度比快速加热提前，出现的两个峰值也都高于快速加热。扫描电镜结果显示慢速加热形成的蛋白凝胶结构较快速加热形成的凝胶结构均匀、致密。

关键词：鸡胸肉匀浆物；热致凝胶；保水性；硬度；超微结构；流变学特性

Effects of Heating Methods on Gel Properties of Chicken Muscle Homogenate

DAI Jia-jia1,2, HAN Min-yi2, XU Xing-lian2,*, ZHOU Guang-hong2

(1. Wannan Medical College, Wuhu 241002, China; 2. Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition,

Key Laboratory of Animal Products Processing, Ministry of Agriculture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Abstract: In this paper, chicken meat homogenate was heated to 65, 70, 75, 80 and 85 ℃, respectively, by increasing the temperature at a rate of 1 or 2 ℃/min. The results showed that the heating methods significantly influenced the water holding capacity (WHC) of chicken breast homogenate gel (P ＜ 0.05). A highly significant difference was detected for the gel hardness of chicken breast homogenate (P ＜ 0.01). The best WHC and hardness of gel formation were obtained when the temperature reached 70 ℃ at an increasing rate of 1 ℃/min. The G’ and G” of chicken breast homogenate heated with 1 ℃/min were better than those heated with 2 ℃ /min. The initial transformation temperature of 1℃/min appeared earlier than that of 2 ℃/min, and the first and second peaks of 1 ℃/min were higher than those of 2 ℃/min. The scanning electron microscope results showed that better three-dimensional structure of gels was formed by the slower heating rate than by the faster heating.

Key words: chicken meat homogenate; heat-induced gel; water holding capacity(WHC); hardness; ultrastrcuture; rheological property

中图分类号：TS251.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）05-0018-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201405004

热致凝胶是指变性或非变性的蛋白质分子之间相互聚合进而形成有序三维网络结构的过程，其形成的作用力主要是蛋白质与蛋白质、蛋白质与水分子以及相邻的多肽之间的引力及斥力之间达到相平衡 [1]。在肉制品加工过程中，蛋白质的凝胶形成过程非常重要，对肉制品的保水性、凝胶特性及感官品质等有着显著的影响[2]。研究发现影响肌肉蛋白热诱导凝胶形成的因素有很多，如pH值、肌肉类型、蛋白质浓度、加热条件和非肉添加成分等[3-4]。而不同加热方式对鸡肉匀浆物凝胶功能特性的研究还未见报道。本实验主要研究加热方式对鸡胸肉匀浆物凝胶特性、超微结构及流变学特性的影响，为凝胶肉制品的加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

60日龄三黄鸡购于当地农贸市场，活体宰杀，切断颈动脉沥血3～4min，控血1～2min，浸烫脱毛，并取其胸肉。

NaCl、KI、NaOH、CuSO4•5H2O、C4H4KNaO6•4H2O均为分析纯。牛血清白蛋白 上海Promeag公司。

1.2 仪器与设备

Waring Blender 8010ES高速组织捣碎机 美国Colo-Parmer公司；Alelgra 64R高速冷冻离心机 美国贝克曼库尔特有限公司；723型分光光度计 上海光谱仪器有限公司；JA2003 电子天平 上海天平仪器厂；HH-42 快速恒温数显水箱 常州国华电器有限公司；TA-XT2i 型质构仪 英国Stable Micro Systems 公司；SANYO SLM-F124制冰机 日本三洋公司；78-1磁力搅拌器 深圳国华仪器厂；台式pH计（pH211 Microprocessor） 葡萄牙Hanna公司；台式实验室超纯水系统 南京总馨纯水设备有限公司；MCR301旋转流变仪 奥地利Anton Paar公司。

1.3 方法

1.3.1 肌肉匀浆物质制备

60日龄三黄鸡宰杀放血后，迅速拨毛剥皮取鸡胸肉，冲去血污并剔除其可见结缔组织和脂肪。并切成0.3cm小块，加入4倍体积pH值为6.8的浓度为0.6 mol/L NaCl冰水混合物中，用高速组织捣碎机以18000 r/min的速度将肉绞碎，每次20s，每次间隔2s，共绞3次。将绞碎后的匀浆物用0.1 mol/L HCl调pH6.3，放于4 ℃冰箱中存24h[5]之后再用。

1.3.2 蛋白质浓度测定

采用双缩脲法测定蛋白质浓度，用牛血清白蛋白作为标准蛋白。

1.3.3 凝胶制备

调整匀浆物浓度为30 mg/mL，在3000×g的条件下离心1min除气泡后[5]，分别以1 ℃/min和2 ℃/min的速率进行加热，使其中心温度从30 ℃分别加热到60、65、70、75、80、85 ℃，达到设定温度后保温30min，然后从水浴中取出置于冰水混合物中冷却1h，再置于4 ℃冰箱中贮藏12h。

1.3.4 保水性（water holding capacity，WHC）测定

将制备好的凝胶于5000×g离心10min后除水称质量，每组样品5个平行。

WHC/%= ×100

m1－m

m2－m

式中：m1为离心管和离心除水后的凝胶质量/g；m2为离心前离心管和凝胶质量/g；m为离心管质量/g。

1.3.5 质构特性测定

应用质构仪剖面分析法（texture profile analysis，TPA）及P5不锈钢圆柱探头测定样品的硬度（hardness）。质构仪参数设定：测前探头下降速度1.0 mm/s，测试时探头速度0.5 mm/s，测试后探头上升速度10 mm/s，穿刺测试距离5 mm，感应力为5g，每组样品5个平行，样品硬度通过质构仪自带的软件对测量结果进行计算得到。

1.3.6 流变性测定

采用MCR301旋转流变仪测定样品的流变性，流变性测定条件：采用直径为50 mm的平行板，狭缝1 mm，频率0.1Hz，应变2.85%，分别以1 ℃/min和2 ℃/min的加热速率进行升温，升温范围30～85 ℃，每组样品5个平行。

1.4 统计分析

应用SAS 8.0 数理统计软件进行方差分析，用Duncan’s multiple-range test进行多重比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同加热方式对鸡胸肉匀浆物凝胶保水性的影响

图 1 加热方式对鸡胸肉匀浆物凝胶保水性的影响

Fig.1 Effects of heating methods on the WHC of gels

凝胶保水性是肌肉蛋白在加热过程中形成凝胶网络结构所含水分的能力。图1是不同加热方式下鸡胸肉形成凝胶保水性的变化，本实验发现在离心力5000×g作用下，凝胶网络内的水分流出。除去水分的样品质量与未除去的样品质量之比反映了凝胶网络形成的情况[6]。经两因素重复方差分析发现，加热速率对凝胶体系保水性有显著影响（P＜0.05），加热温度对形成凝胶的保水性无显著性影响。当以1 ℃/min加热时，凝胶体系的保水性开始逐渐增加且在温度70 ℃时达到最大，此时为94.47%，当温度超过70 ℃后整个凝胶体系的保水性呈下降趋势，但是下降程度并不显著；当以2 ℃/min的速率进行加热时，在温度为65 ℃时凝胶体系保水性最大；超过此温度后保水性整体也呈下降趋势，在70 ℃时开始大幅度下降，75 ℃时开始有所升高，最终温度85 ℃时达到最低，且低于1 ℃/min加热时的保水性；但整个凝胶体系的保水性是以1 ℃/min的速率进行加热温度达到70 ℃时最大。这可能是因为加热速率升高后，使得每个样品达到最终凝胶温度所用的时间变短，意味着蛋白展开时间短，聚合时间也短，或者蛋白变性过快，最终导致蛋白凝胶网络形成不均匀，使得快速加热形成凝胶的保水性较慢速加热形成的保水性差[7-10]。从整体上看，以1 ℃/min的速率加热时凝胶体系的保水性要好于以2 ℃/min加热时的保水性。

2.2 不同加热方式对凝胶硬度的影响

图 2 加热方式对鸡胸肉凝胶硬度的影响

Fig.2 Effects of heating methods on the hardness of gels

图2是不同加热方式对凝胶体系硬度的影响，经两因素重复方差分析结果显示，加热温度对整个凝胶体系的硬度有极显著影响（P＜0.01），加热速率对其无显著性影响。慢速加热时，凝胶体系硬度开始逐渐增大，在温度70 ℃时达到最大，值为16.3g，高于此温度之后整个凝胶体系的硬度开始逐渐减小；快速加热时，凝胶体系的硬度一直在逐渐减小，直到85 ℃两种加热速率形成的凝胶体系硬度几乎一样，说明随着温度的升高凝胶体系的硬度无论慢速还是快速加热都是相对比较差的。从整体上看，凝胶体系硬度的变化以1 ℃/min的速率加热时的硬度要好于以2 ℃/min的速率进行加热时的硬度。

2.3 不同加热方式对鸡胸肉匀浆物凝胶流变学特性的影响

图 3 加热方式对鸡胸肉匀浆物G’的影响

Fig.3 Effects of heating methods on the G’ of muscle homogenate

流变学是物质在力的作用下变形或流动的科学，主要是力、变形、时间相互之间的关系，基本内容是弹性力学和黏性流体力学[11]。G’是贮能模量，代表着形成弹性凝胶网络的变化过程，反应了不同的温度下肌肉的蛋白分子展开和聚集的过程[12]。从图3可知，无论以何种速率进行加热，在加热温度30～40 ℃范围内，肌肉匀浆物的G’并未发生明显变化，在温度为44.1 ℃时，G’开始逐渐升高，此温度为G’的初始变相温度；随着加热过程的继续，两种加热速率，G’分别在50.6 ℃（1 ℃/min）和52.1 ℃（2 ℃/min）时出现第一个峰值，值为212Pa和183Pa，在温度为50.6～55.6 ℃和52.1～57.1 ℃之间G’开始迅速下降；1 ℃/min加热的肌肉蛋白在温度为76.1 ℃时G’出现第二个峰值即296Pa，2 ℃/min 加热的肌肉蛋白始终没有第二个峰出现；并最终在85 ℃时，两种加热速率加热的G’达到最大，值分别为318Pa和245Pa。

图 4 加热方式对鸡胸肉匀浆物G”的影响

Fig.4 Effects of heating methods on the G”of muscle homogenate

G”是损耗模量，反映凝胶过程中蛋白悬浮物黏性的变化过程[13]。图4是加热方式对肌肉匀浆物G”的影响，当分别以1 ℃/min和2 ℃/min的速率进行加热时，在温度分别为42.1～49.6 ℃和42.8～51.1 ℃区间段时G”均快速增加，表明在此温度范围内肌肉蛋白所含的黏性物质较多，增加了蛋白质中肽链的凝结性，抑制了蛋白的迁移[14]；慢速加热（1 ℃/min）时G”的第一次相变温度是40 ℃，比G’的相变温度低，可能是蛋白质分子展开比聚集发生温度要低，从而使得凝胶体系的黏性增加[15]；在49.6 ℃和51.1 ℃后两种加热速率下的G”均迅速下降，推测此过程中蛋白质分子发生了比较松散的聚集，黏结性较差[16]。

2.4 加热方式对超微结构的影响

肌肉蛋白在加热条件下折叠的蛋白质分子原本相互结合的侧链开始断裂并逐步展开，然后蛋白质间再通过巯基等键发生聚集和交联，从而形成肌肉蛋白颗粒和丝状结构同时存在的凝胶网络结构[17-18]。图5是不同加热方式对肌肉蛋白凝胶超微结构的影响，可以看出只有图A（1 ℃/min 65 ℃）和图B（1 ℃/min 70 ℃）中有大的凝胶网络形成，同时其中又嵌套着许多相互链接的小和更小的网络，进而形成了丝丝相连的结构致密的蛋白质网络结构。图5B比图5A中形成的凝胶网络结构密集广泛，也形成了大网联大网同时大网又连着小网而小网又连着小网的相互交联的结构，且聚集在凝胶网络上的蛋白颗粒非常少。图5C和图5E中有凝胶网络形成，但网络中有部分断裂，并且凝胶网络结构疏松；图5D中有断裂的大网出现。图5F～J看出没大的网络形成，但小的网络链接均匀致密，从图5I和图5J可以看出，表面有不均匀的大蛋白颗粒聚集。说明了加热温度和加热速率均影响着肌肉蛋白质凝胶的形成，可以看出以1 ℃/min的速率加热形成的蛋白质凝胶结构普遍较2 ℃/min的加热速率形成的凝胶结构要好。

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

A～E.加热方式分别为：1 ℃/min 65 ℃、1 ℃/min 70 ℃、1 ℃/min 75 ℃、1 ℃/min 80 ℃、1 ℃/min 85 ℃； F～J. 加热方式分别为：2 ℃/min 65 ℃、2 ℃/min 70 ℃、2 ℃/min 75 ℃、2 ℃/min 80 ℃、2 ℃/min 85 ℃。

图 5 加热方式对鸡胸肉蛋白超微结构的影响

Fig.5 Ultrastrcuture of muscle protein gels with different heating methods

3 讨 论

加热速率和加热温度对肌肉蛋白热诱导凝胶形成起着非常重要的作用[19]。本实验采用了1 ℃/min和2 ℃/min两种加热速率，把鸡胸肉匀浆物最终温度加热到5个不同的温度，结果发现慢速加热的凝胶特性及流变学特性均优于快速加热，此结果与文献[20-21]报道一致；1 ℃/min加热的肌肉蛋白的G’初始相变温度比2 ℃/min加热时要提前，且1 ℃/min加热时的第一和第二个峰值都高于2 ℃/min的峰值，整体上1 ℃/min加热肌肉匀浆物的G’高于2 ℃/min加热的G’；1 ℃/min加热肌肉蛋白的G”要好于2 ℃/min时的G”，加热温度和加热速率对肌肉匀物的保水性有显著影响（P＜0.05），对硬度有极显著影响
（P＜0.01），凝胶保水性和硬度分别在以1 ℃/min加热且最终温度为70 ℃时达到最大，从电镜图片上看，此时形成的凝胶网络结构也是最好的。由于慢速加热有利于蛋白的伸展和聚集，使得肌肉蛋白的疏水性氨基酸残基更容易暴露出来，该残基含有大量的蛋白质分子，故易导致蛋白分子与蛋白分子，蛋白分子与水分子之间的相互作用增强，容易形成稳定有序的三维网络结构[22-23]。

加热温度对肌肉凝胶的形成有直接影响，在温度较低（低于30 ℃）时，肌球蛋白基本不发生变化，随着加热温度的逐步升高，蛋白质分子开始发生聚集，在40 ℃开始形成二聚体，44 ℃时二聚体进一步头头、头尾、尾尾聚集逐步形成寡聚体，在44～60 ℃时寡聚体之间开始聚集逐渐形成结构致密的网络结构[24]，当温度大于60 ℃时主要是肌球蛋白的头部聚集形成凝胶网络结构[25]，这样会导致蛋白质分子形成的网络结构松散且容易断裂，致使肌肉凝胶的特性下降[26]。

4 结 论

本实验中，升温速率的快慢和加热温度的高低均对鸡胸肉蛋白形成的凝胶特性有显著影响。从整体上看，慢速加热形成的凝胶结构优于快速加热形成的凝胶结构，以1 ℃/min的速率进行加热，当中心温度达到70 ℃时，鸡胸肉蛋白形成的凝胶特性最理想。

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