冰温和冷鲜贮藏对鸡肉肌原纤维蛋白凝胶性能和水分状态的影响

栗俊广1,2,柳红莉1,2,何 菲1,何向丽1,2,赵电波1,2,白艳红1,2,*

(1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院,河南 郑州 450000;2.食品生产与安全河南省协同创新中心,河南 郑州 450000)

摘 要:以鸡胸肉为原料,研究4 ℃冷鲜和-0.7 ℃冰温贮藏期间鸡肉肌原纤维蛋白凝胶强度、保水性和水分分布状态变化。采用动态流变仪测定其凝胶强度,用离心法测定凝胶的保水性,用低场核磁共振分析凝胶的水分状态变化情况。结果表明:随着贮藏时间的延长,冷鲜和冰温组鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶强度和保水性均呈下降趋势,冰温组蛋白凝胶强度和保水性显著高于冷鲜组(P<0.05);低场核磁共振分析表明持水性的下降与不易流动水比例降低和自由水比例提高有关;冰温组蛋白凝胶不易流动水下降和自由水的上升幅度显著低于冷鲜组(P<0.05)。冰温贮藏可以更好地保持肌原纤维蛋白的热诱导凝胶性能,从而保证鸡肉的加工品质。

关键词:鸡胸肉;肌原纤维蛋白;流变性;低场核磁共振

Abstract:The effect of storage temperature on the rheological properties, water-holding capacity (WHC) and water distribution of chicken breast myofi brillar protein gel was investigated. Chicken breast was stored at refrigeration (4 ℃)and freezing-point temperature (−0.7 ℃). Gel strength was measured by a dynamic rheometer, WHC was determined by centrifugation, and the change of moisture status was analyze d by using low fi eld nuclear magnetic resonance (LF-NMR).The results showed that with increasing storage time, the gel strength and WHC of chicken myofi brillar proteins displayed a declining trend for both storage temperatures, but significantly higher values of the parameters were achieved during freezing-point storage (P< 0.05). LF-NMR results indicated that the decreased proportion of immobilized water and the increased proportion of free water were related to the reduction in WHC, and more signifi cant changes in the proportions of immobilized water and free water ratio were found during freezing-point storage (P< 0.05). Therefore, the gel strength and WHC of heat-induced chicken myofi brillar protein gels were better maintained during freezing-point storage, thereby maintaining better quality.

Key words:chicken breast; myofi brillar protein; rheology; low fi eld nuclear magnetic resonance (LF-NMR)

鸡肉是受我国消费者青睐的肉品之一,其营养丰富、蛋白质含量高,适合各类人群食用。我国的生鲜鸡肉生产消费经历了热鲜鸡肉、冷冻鸡肉、冷却鸡肉3 个发展阶段。随着现代冷链物流的发展,热鲜鸡肉基本退出现代市场,冷冻鸡肉在汁液流失和风味保持等方面也存在着严重的弊端,而冷却鸡肉保质期短,给销售者和消费者带来了诸多不便。冰温保鲜技术的出现为食品保鲜打开了新的窗口,冰温保鲜是指将食品贮藏在0 ℃以下至冻结点以上的温度范围内,这样既能维持抑制微生物的生长,而且不产生冻害,延长食品的保鲜期[1]

鉴于冰温技术的优越性,近年来,冰温贮藏对肉制品品质的影响成为研究热点。Duun等[2]研究发现,烤猪排在-2 ℃条件下贮藏,与在3.5 ℃相比,货架期由2 周延长至16 周。张瑞宇等[3]研究指出,在冰温条件下,冰温猪肉贮藏至14 d仍然保持良好的鲜度,而冷鲜贮藏至第8天腐败变质。谢晶等[4]研究了不同比例氧的气调包装与冰温技术结合使用对猪肉贮藏品质的影响,结果表明,高氧和低氧组结合冰温贮藏猪肉可以较好地保持猪肉的品质和色泽。陈秦怡等[5]研究了冷鲜和冰温贮藏以及温度波动对鸭肉品质的影响,结果表明,冰温贮藏鸭肉可以延缓其腐败变质,同时,温度波动会对鸭肉保持带来不利影响,温度波动幅度越小,其带来的不利影响越小。孙天利[6]对冰温结合保鲜剂保鲜技术贮藏牛肉的保鲜效果进行了研究,结果表明两种保鲜技术结合使用的保鲜效果要明显优于单独的冰温保鲜效果。

肌原纤维蛋白是一类具有重要生物学功能的结构蛋白质群,其热诱导凝胶性能对于肉制品加工品质有非常重要的作用。然而,冰温贮藏对于鸡肉肌原纤维蛋白凝胶性能的影响却鲜有报道。本研究以鸡胸肉为原料,以4 ℃冷却贮藏对照,采用动态流变仪和低场核磁共振(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)仪分析肌原纤维蛋白凝胶的强度和持水性质的变化,研究-0.7 ℃冰温贮藏对鸡胸肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶性能的影响,以期为冰温技术在鸡肉加工贮藏产业的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白羽鸡胸肉,购于河南某大型鸡肉厂,宰杀、分割、冷却排酸后在无菌条件下用无菌自封袋分装,样品均分成两组,分别置于4 ℃和-0.7 ℃条件下贮藏,备用。

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、四水合酒石酸钾钠等试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

LRH-C型冰温培养箱 上海一恒科学仪器有限公司;HC-3618R型高速冷冻离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司;DHR-1型动态流变仪 美国TA仪器公司;MicroMR-18型LF-NMR仪 上海纽迈电子科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

在4 ℃条件下贮藏鸡胸肉,分别于第0、2、4、6、8 天采样;在-0.7 ℃冰温[7]条件下贮藏鸡胸肉,分别于第0、2、4、6、8、10、12、14、16 天采样,分别提取肌原纤维蛋白,备用。

1.3.2 肌原纤维蛋白的提取

参考文献[8]方法。取分割好的鸡胸肉剔除可见结缔组织和多余脂肪,切成l~2 cm小块,2 000 r/min绞碎7 s,重复3 次。肌原纤维蛋白的提取在0~4 ℃条件下进行。将均匀绞碎的鸡胸肉(150~180 g)与4 倍体积(1∶4,m/V)的分离缓冲液(10 mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4,0.1 mmol/L NaCl,2 mmol/L MgCl2,pH 7.0,4 ℃)混匀,10 000 r/min转速下均质3 次,每次30 s;所得肉浆用20目过滤网(孔径0.9 mm)过滤后,2 000×g离心15 min,收集沉淀物质,相同的步骤再重复两次,得到肌原纤维蛋白沉淀。将此肌原纤维蛋白沉淀分散在4 倍体积的提取液(0.1 mol/L NaCl)中,低速匀浆30 s,2 000 r/min离心15 min,重复相同步骤两次,得到纯化的肌原纤维蛋白放入碎冰屑中4 ℃保存,蛋白质量浓度的测定采用双缩脲法[9]

1.3.3 肌原纤维蛋白凝胶的制备

参考吴振等[10]的方法,用预冷好的缓冲液(0.6 mol/L NaCl,pH 7.0)将制备好的肌原纤维蛋白样品质量浓度调节到30 mg/mL,然后放入离心管中,置于水浴锅中加热,25 ℃开始保温5 min,以1 ℃/min的速率加热升温至75 ℃,保温10 min,停止加热,室温冷却后置于4 ℃冰箱备用。

1.3.4 保水性的测定

参考文献[11],将制备好6 g肌原纤维蛋白热凝胶以3 000×g离心3 min后,去除离心出的水分,再称质量,按照下式计算凝胶的保水性(water-holding capacity,WHC)。

式中:m1为离心管和离心去水后的凝胶质量/g;m2为离心管和未离心去水的凝胶质量/g;m为离心管质量/g。

1.3.5 动态流变性的测定

参考Li等[12]的方法并作修改,调整肌原纤维蛋白样品质量浓度至30 mg/mL后进行测量。流变性测试条件为:夹具为40 mm平行板,狭缝1.0 mm,应变1%,频率1 Hz。测试程序:升温范围20~80 ℃,升温速率1 ℃/min。

1.3.6 LF-NMR自旋-自旋弛豫时间测定

参照Li Xin等[13]的方法并略有修改,NMR弛豫测量在NMR分析仪上进行。测试条件为:质子共振频率为21.6 MHz,测量温度为32 ℃。大约2 g样品放入直径15 mm核磁管,而后放入分析仪中。自旋-自旋弛豫时间T2用CPMG序列进行测量。所使用参数为:τ值(90°脉冲和180°脉冲之间的时间)为200 μs,重复扫描32 次。

1.4 统计分析

实验重复3 次,每组分别提取蛋白。数据采用软件Excel 2010和SPSS 17.0方差分析处理,当P<0.05时判定不同处理组存在显著差异。

2 结果与分析

2.1 贮藏期间鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶流变性质的变化

图1 4 ℃冷鲜(A)和-0.7 ℃冰温(B)贮藏期间鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶的储能模量变化
Fig. 1 Changes in average storage modulus (G’) of chicken breast myofi brillar proteins during storage at 4 (A) and −0.7 ℃ (B)

4 ℃冷鲜贮藏和-0.7 ℃冰温贮藏鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶的储能模量G’的变化分别如图1所示。储能模量G’反映肌原纤维蛋白凝胶强度的大小[14-15],可以看出,两组蛋白凝胶G’整体趋势相同,都经历了凝胶形成区、凝胶减弱区和凝胶加强区3 个阶段[16],在72 ℃以后凝胶储能模量趋于稳定,温度继续升高,G’值也不再增加,说明凝胶三维网络已经形成[17-19]

对比图1A、1B储能模量G’变化情况,随着贮藏时间的延长,两组鸡肉蛋白凝胶的储能模量G’值均显著下降,在贮藏期内,-0.7 ℃冰温贮藏条件下凝胶的储能模量G’值总体高于4 ℃冷鲜贮藏,贮藏至第8天时,4 ℃冷鲜和-0.7 ℃冰温贮藏条件下凝胶储能模量G’值分别为256 Pa和373 Pa,说明冰温贮藏条件下鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶的强度更好,更有利于保持鸡肉的加工品质。

2.2 肌原纤维蛋白凝胶的保水性

图2 不同贮藏温度条件下鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶的保水性变化
Fig. 2 Changes in WHC of chicken breast myofi brillar protein gels at different storage temperatures

-0.7 ℃冰温和4 ℃冷鲜两种贮藏条件下,鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶的保水性测定结果如图2所示。可以看出,两种贮藏条件下凝胶的保水性均呈现出下降的趋势,在贮藏的前期,凝胶的保水性变化较缓慢,随着贮藏时间的延长,凝胶保水性的下降速度加快,当贮藏至第8天时,-0.7 ℃和4 ℃两种贮藏条件下凝胶的保水性分别从88.62%下降至75.69%和54.54%,而-0.7 ℃冰温贮藏至16 d时,保水性才下降至57.79%,可以看出,相对于4 ℃冷鲜保藏,-0.7 ℃冰温保藏条件下鸡胸肉的肌原纤维蛋白凝胶的保水性下降速率较慢,保水性更好。

2.3 肌原纤维蛋白凝胶LF-NMR分析

利用LF-NMR测定肉及肉肌原纤维蛋白凝胶水分状态和水分含量时,样品的T2弛豫时间一般会出现3~4 个峰,即代表不同的水分状态[20-22]。4 ℃冷藏和-0.7 ℃冰温贮藏期间,鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶的T2弛豫分布出现4 个分峰,当T2弛豫时间在1~5 ms时,这部分水与蛋白质大分子结合的最为紧密,用T2b表示;当T2弛豫时间在30~70 ms时,这部分水与大分子结合程度较弱,属于不易流动水的分裂峰,是弱可移动水[23-24],用T21表示;当T2弛豫时间在90~300 ms时,可以认为是因为毛细管作用力等因素留存在样品内部结构中的水,属于中度可移动水,用T22表示;T21T22均可归结为不易流动水;当T2弛豫时间在1 100~1 500 ms时,这部分水可以自由移动,属于自由水,用T23表示。

表1 4 ℃贮藏鸡胸肉提取肌原纤维蛋白凝胶T2弛豫时间变化趋势
Table 1 Changes innT2of heat-induced chicken breast myofi brillar protein gels during storage at 4 ℃

注:同列肩标字母不同表示差异显著(P<0.05)。下同。

表2 -0.7 ℃贮藏鸡胸肉提取肌原纤维蛋白凝胶T2弛豫时间变化趋势
Table 2 Changes inn T2of heat-induced chicken breast myofibrillar protein gels during storage at−0.7 ℃

表3 4 ℃贮藏鸡胸肉提取肌原纤维蛋白凝胶各弛豫峰峰面积百分数的变化
Table 3 Changes inn T2peak area fractions of heat-induced chicken breast myofi brillar protein gels during storage at 4 ℃

表 4 -0.7 ℃贮藏鸡胸肉提取肌原纤维蛋白凝胶各弛豫峰峰面积百分数的变化
Table 4 Changes in T2peak area fractions of heat-induced chicken breast myofi brillar protein gels during storage at

表1、2分别表示在4 ℃和-0.7 ℃两种贮藏条件下,鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶的T2弛豫时间分布变化情况。结果显示,在两种贮藏条件下,3 种状态的水随着贮藏时间的延长均呈现出峰值向较长时间方向移动的规律。已有的研究表明,不同状态的水的弛豫时间越短,其流动性越弱,与蛋白质凝胶体系结合得越紧密[25-27]。弛豫时间延长表示鸡胸肉蛋白凝胶中的水分流动性增强,不易流动水逐渐向自由水转化,这可能是因为随着贮藏时间的延长,内外环境的影响可能导致了肌原纤维蛋白的盐溶性、巯基含量、Ca2+-ATPase活性等指标下降以及肌原纤维蛋白疏水基团逐渐暴露[28],蛋白质品质不断劣化,提取率和凝胶形成能力不断下降,形成的凝胶网络结构粗糙化,网孔孔径变大,从而导致凝胶的持水性下降[29-30]。在两种贮藏温度下贮藏的前2d,鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶的结合水峰值变化不显著(P>0.05),说明肌原纤维蛋白凝胶品质较好。对比这两种贮藏温度下T2各峰弛豫时间的变化速率可以发现,-0.7 ℃冰温贮藏条件下凝胶的T2弛豫时间变化较慢,这说明冰温条件下贮藏鸡胸肉蛋白质的品质保持效果更好。

表3、4分别表示在这两种贮藏温度下,鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶各弛豫峰的面积百分数变化情况。结果显示,随着贮藏时间的延长,两种贮藏条件下不易流动水的面积百分数均呈下降趋势,自由水的面积百分数不断增加,结合凝胶保水性的测定结果可以发现,自由水含量的增加直接导致了凝胶保水性的下降;同时,在贮藏末期,冰温贮藏条件下凝胶的保水能力与冷鲜贮藏凝胶的保水能力更好。因此,相对于4 ℃冷鲜贮藏,-0.7 ℃冰温贮藏可以更好维持鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶的保水能力。

肉中含有丰富的营养成分,且水分活度较高,极易发生腐败变质,低温条件下虽然生命活动和化学反应受到抑制,但在微生物和酶的作用下,肌原纤维蛋白还会发生分解变性,影响其凝胶品质。同4 ℃冷鲜相比,冰温贮藏温度更低,可以更好地抑制酶活性和微生物生长,降低肌原纤维蛋白分解和变性程度,而且不产生冷冻伤害和汁液流失,因此可以更好地维持肌原纤维蛋白热诱导凝胶性能,保障肉品加工品质。

3 结 论

随着贮藏时间的延长,4 ℃冷鲜和-0.7 ℃冰温贮藏鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶强度和保水性均呈下降趋势,但-0.7 ℃冰温组蛋白凝胶强度和保水性显著高于4 ℃冷鲜组,LF-NMR分析表明凝胶保水性的下降与不易流动水比例降低和自由水比例提高有关,冰温组蛋白凝胶不易流动水与自由水的比值显著高于冷鲜组,说明冰温贮藏可以更好地保持肌原纤维蛋白的凝胶性能,从而保证鸡胸肉的加工品质。

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Effect of Ice-Temperature Storage and Refrigeration Storage on Rheological Properties, Water-Holding Capacity and Water Distribution of Chicken Breast Myofi brillar Protein Gel

LI Junguang1,2, LIU Hongli1,2, HE Fei1, HE Xiangli1,2, ZHAO Dianbo1,2, BAI Yanhong1,2,*
(1. School of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450000, China;2. Henan Province Collabora tive Innovation Center for Food Production and Safety, Zhengzhou 450000, China)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201719038

中图分类号:TS251.1

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2017)19-0236-05

引文格式:

栗俊广, 柳红莉, 何菲, 等. 冰温和冷鲜贮藏对鸡肉肌原纤维蛋白凝胶性能和水分状态的影响[J]. 食品科学, 2017,38(19): 236-240. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201719038. http://www.spkx.net.cn

LI Junguang, LIU Hongli, HE Fei, et al. Effect of ice-temperature storage and refrigeration storage on rheological properties,water-holding capacity and water distribution of chicken breast myofibrillar protein gel[J]. Food Science, 2017, 38(19):236-240. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201719038. http://www.spkx.net.cn

收稿日期:2016-08-04

基金项目:“十三五”国家重点研发计划重点专项(2016YFD0400403);郑州轻工业学院博士基金项目(2014BSJJ030);河南省科技攻关计划项目(162102110061;172102110136)

作者简介:栗俊广(1987—),男,讲师,博士,研究方向为肉品加工与质量安全控制。E-mail:lijunguang2013@163.com

*通信作者:白艳红(1975—),女,教授,博士,研究方向为肉品加工与质量安全控制。E-mail:baiyh212@163.com