超高壓處理雞胸肉鹽溶蛋白復(fù)合磷酸鹽配比研究

超高壓處理雞胸肉鹽溶蛋白復(fù)合磷酸鹽配比研究

中國肉類產(chǎn)量迅速增長，是世界上第二個(gè)生產(chǎn)區(qū)。雞肉以其高蛋白和低脂肪著稱,為消費(fèi)者所喜愛,雞肉的深加工制品也更多地出現(xiàn)在肉制品市場(chǎng)。由于雞肉的肌纖維形成的凝膠彈性較差,雞肉加工制品的切片性也較差。為了改善雞肉加工制品的質(zhì)構(gòu)特性,多采用加入添加劑(如復(fù)合磷酸鹽等)的方法改良雞肉產(chǎn)品的品質(zhì)。多聚磷酸鹽能夠影響肌纖維蛋白的溶解性,提高鹽溶蛋白熱誘導(dǎo)凝膠保持水分的能力,從而影響相關(guān)工藝過程并決定肉制品的硬度、保水性等。超高壓技術(shù)(highpressureprocessing,HPP)開始于19世紀(jì)末,1899年Hite首次提出了高靜壓能夠用于食品工業(yè)。超高壓技術(shù)是指100MPa以上(通常在100~1000MPa)的靜水壓力在常溫或者較低溫度條件下對(duì)食品物料進(jìn)行處理一定時(shí)間,食品通常以軟包裝或者散裝的方式放入密封及高強(qiáng)度的施加壓力的容器中(傳遞壓力的介質(zhì)通常是水、礦物油)。超高壓技術(shù)可增強(qiáng)肌纖維蛋白的溶解性,有利于保持或者改善蛋白的凝膠功能特性,所以有利于低離子濃度、低鈉的肉制品生產(chǎn)。肉制品中添加的磷酸鹽應(yīng)該是在國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)(一般為肉質(zhì)量的0.1%~0.4%),過多的攝入磷酸鹽對(duì)人體有一定的危害性,而且原料肉中由于飼料等原因本身就含有一定量的磷酸鹽。近年來,食品有向無磷化發(fā)展的趨勢(shì)。南慶賢等指出,對(duì)蛋白質(zhì)作適當(dāng)處理,也許會(huì)起到磷酸鹽的效果。宗瑜、江波等指出,增加谷氨酰胺酶轉(zhuǎn)氨酶的用量可以促使蛋白質(zhì)之間發(fā)生交聯(lián)作用,從而降低磷酸鹽的添加量,生產(chǎn)健康的低鹽肉制品。李勇等提出用高壓處理技術(shù),可使香腸降低用鹽量(包括低磷酸鹽量),仍能得到持水性和凝膠性良好的產(chǎn)品。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用超高壓方法處理低含量復(fù)合磷酸鹽的雞胸肉鹽溶蛋白,利用混料回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,研究超高壓處理對(duì)雞胸肉鹽溶蛋白凝膠保水性以及其他性質(zhì)的影響,并初步探究超高壓處理能夠降低雞肉糜制品中磷酸鹽添加量的可行性。1材料和方法1.1試劑及儀器雞胸肉,購于本地蘇果超市鐵匠營店;直徑15mm聚乙烯腸衣取自本地雨潤公司生產(chǎn)線。焦磷酸鈉(DSPP)上海試四赫維化工有限公司;三聚磷酸鈉(STPP)上海實(shí)意化學(xué)試劑有限公司;六偏磷酸鈉(HMP)成都市科龍化工試劑;NaCl南京化學(xué)試劑有限公司;牛血清白蛋白(BSA)美國Sigma公司;所有試劑均為分析純。1.2儀器、試劑與儀器HPP600MPa/4L超高壓裝置包頭科發(fā)高新技術(shù)食品機(jī)械公司;CoulterAvantiJ-E冷凍離心機(jī)美國Beckman公司;TA-XTPlus質(zhì)構(gòu)儀英國StableMicroSystem公司;IKA725digital勻漿機(jī)德國Braun公司;GM200絞肉機(jī)德國Retsch公司;2KSY-600快速恒溫?cái)?shù)顯水箱南京科爾儀器設(shè)備有限公司;2100可見光分光光度計(jì)美國Unico公司;CR-400全自動(dòng)便攜式色差計(jì)日本KonikaMinolta公司;YYW-2型應(yīng)變控制試無側(cè)限壓力儀器南京土壤儀器廠有限公司。1.3方法1.3.1原料處理1.3.1.復(fù)合磷酸鹽的制備雞胸肉剔除可見脂肪和結(jié)締組織,用絞肉機(jī)8000r/min、30s將肉絞碎,每120g/份進(jìn)行真空包裝,―18℃中凍藏備用。使用前隨機(jī)取分裝好的肉樣在4℃條件下解凍24h,然后按照混料回歸設(shè)計(jì)的配置分別加入不同質(zhì)量的DSPP、STPP、HMP(即復(fù)合磷酸鹽總量為0.15g/100g鮮肉)、0.6mol/LNaCl200mL。用勻漿機(jī)在8000r/min條件下勻漿處理10s,調(diào)整溶液的pH值至6.5。將處理好的勻漿物放入4℃條件下靜置24h,之后單層紗布過濾,濾液經(jīng)冷凍離心機(jī)4000r/min、4℃離心5min,上清液即為鹽溶蛋白溶液,在4℃條件下冷卻備用。1.3.1.聚乙烯腸衣的制備稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的食鹽和1.5%的復(fù)合磷酸鹽,用蒸餾水先溶解并攪拌均勻,然后加入到肉塊中,充分?jǐn)嚢?0min后,用保鮮膜封口放入冰箱腌制4℃腌制12h。用灌腸機(jī)灌腸于聚乙烯腸衣中(直徑為15mm,長度約100mm)。另外,用質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的復(fù)合磷酸鹽和2%的食鹽的用量作為對(duì)照組。1.3.2超高壓處理1.3.2.超高壓處理裝置將加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各種磷酸鹽的鹽溶蛋白溶液用5mL移液器吸取分裝入塑料聚乙烯自封袋中,每種分裝樣品用3層自封袋包裝以防蛋白溶液漏出。將所有包裝處理過的鹽溶蛋白溶液放入高壓腔體內(nèi),壓力300MPa、溫度25℃、保壓時(shí)間10min。超高壓處理裝置傳壓介質(zhì)為水,最高工作壓力為600MPa。對(duì)照組為未經(jīng)過高壓處理的樣品。處理時(shí)間不包括升壓和卸壓的時(shí)間,超高壓處理均在25℃條件下進(jìn)行,高壓腔體內(nèi)部溫度恒定在(25±1)℃。超高壓處理結(jié)束后樣品于4℃條件下冷卻備用。1.3.2.保壓壓力水平測(cè)定以未受壓樣品為對(duì)照,參數(shù)設(shè)定為25℃,高壓腔體內(nèi)部溫度恒定在(25±1)℃,保壓時(shí)間10min,考察壓力水平分別為100、200、300、400MPa,每組樣品3次重復(fù)。將高靜壓處理后的樣品與對(duì)照樣放入75℃恒溫水浴中加熱凝膠化30min,取出于室溫條件下冷卻,置于冰箱冷藏12h后供檢測(cè)。1.3.3樣品重復(fù)方式將高壓處理以及未進(jìn)行任何處理的對(duì)照組鹽溶蛋白溶液分別量取5mL左右于7mL離心管中,每組樣品做3組重復(fù)。參照Lesiów等的方法,并加以改進(jìn),用快速恒溫?cái)?shù)顯水箱進(jìn)行加熱,以1℃/min,從25℃緩慢升溫到70℃,并在70℃恒溫5min,形成的凝膠用自來水冷卻30min后,置于4℃條件下保存,備用。1.4指標(biāo)測(cè)定1.4.1鹽溶蛋白的含量測(cè)定采用雙縮脲法測(cè)定鹽溶蛋白濃度,用可見分光光度計(jì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)蛋白梯度液和樣品在540nm波長處的吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線制作中標(biāo)準(zhǔn)蛋白采用BSA。1.4.2凝膠保水性測(cè)定參照Foegeding的方法。取制備好的凝膠經(jīng)3000r/min、4℃離心3min后,稱總質(zhì)量,去除離心出的水分,再稱質(zhì)量,按照式(1)計(jì)算保水性。式中:m1為離心管和去水后的凝膠質(zhì)量/g;m2為離心管和水的總質(zhì)量/g;m為離心管的質(zhì)量/g。1.4.3凝膠的強(qiáng)度和速率用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)準(zhǔn)備好的凝膠進(jìn)行凝膠強(qiáng)度的測(cè)定,利用TextureExponent32軟件中的Surimi-SUR1-KB過程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)算出凝膠的強(qiáng)度。參數(shù):探頭型號(hào)P55mmDiacylinderstainless;測(cè)前速率:1.0mm/s;測(cè)定速率:10.0mm/s;壓縮形變量:10%;時(shí)間:5s;自動(dòng)5g;獲得速率:200pps。1.4.4測(cè)定了凝膠的顏色對(duì)雞肉凝膠用全自動(dòng)便攜式色差計(jì)進(jìn)行色差測(cè)定,記錄L*、a*、b*值的記錄,按照式(2)計(jì)算白度值(W)。1.4.5蒸煮損失測(cè)定每份樣品分別稱質(zhì)量,記做mA,除去聚乙烯腸衣后,分別用吸水紙擦干凈腸衣和腸體表面的水分,然后分別稱腸衣質(zhì)量mB和腸體質(zhì)量mC。按照式(3)計(jì)算蒸煮損失。將腸體切下厚度為5mm的薄片,置于雙層濾紙之間,放入上、下吸水紙之間,置于應(yīng)變控制式無側(cè)限壓力儀器中間,用35N的壓力保持120s。分別測(cè)量腸體被擠壓之前和之后的質(zhì)量mD和mE,非壓出水分和樣品保水性的公式分別按照式(4)、(5)計(jì)算。1.5輔助實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析采用混料回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì),混合磷酸鹽所含DSPP、STPP、HMP取a1=1/3、a2=1/3、a3=1/6,利用DesignExpert7.1.6輔助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)取值編碼表,制備樣品均采用3個(gè)重復(fù),混料回歸試驗(yàn)取值編碼見表1,試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。利用SPSS16.0One-wayANOVA進(jìn)行單因素方差分析,Design-Expert7.1.6進(jìn)行混料回歸的數(shù)據(jù)分析。用SPSS16.0的配對(duì)樣本t雙尾檢驗(yàn)來檢驗(yàn)高壓作用對(duì)表2中6組樣品特性影響的顯著性。用Duncan’s多重范圍檢驗(yàn)來檢驗(yàn)表2中6組樣品特性差異的顯著性。采用Scheffe混料回歸分析法分析保水性回歸方程。2結(jié)果與分析2.1不同白含量的白由圖1可知,經(jīng)不同的磷酸鹽配比得到的鹽溶蛋白含量不同,且差異極顯著(P<0.01)。雙尾檢驗(yàn)顯著性P<0.01,即高壓處理得到的鹽溶蛋白的質(zhì)量濃度比對(duì)照組高,差異極顯著。2.2磷酸鹽的保水性由表3可知,多重比較分析顯著性P=0.01,第4組保水性最好,與第1、2、5組有顯著性差異;第5組保水性最差,與第2、3、4、6組有顯著差異?；炝匣貧w分析后得出3種磷酸鹽配比對(duì)保水性的回歸方程為:R1=87.07A+89.02B+92.94C+30.46AB-28.78AC+2.32BC(其中R1為鹽溶蛋白凝膠的保水性;A、B、C分別為復(fù)合磷酸鹽中DSPP、STPP、HMP在回歸試驗(yàn)中的取值編碼)。模型P<0.0001表明模型能夠準(zhǔn)確地模擬3種磷酸鹽對(duì)保水性的影響。用Design-Expert7.6.1作圖得到的3種磷酸鹽對(duì)保水性影響的等高線圖如圖2。對(duì)方程進(jìn)行優(yōu)化處理得到,當(dāng)DSPP=41%、STPP=42.3%、HMP=16.7%時(shí),保水性最好,為95.69%。如圖2所示,從AB為底邊的一側(cè)觀察,可發(fā)現(xiàn)變化幅度比較明顯,得出DSPP、STPP的協(xié)同作用對(duì)保水性的影響較大,同理以AC為底的一側(cè)觀察,可以得出DSPP、HMP的協(xié)同作用對(duì)保水性影響也比較大,相比之下,以BC為底邊的一次觀察可得出STPP、HMP的協(xié)同作用對(duì)保水性影響不大,說明DSPP對(duì)鹽溶蛋白保水性的影響比較顯著。這與于巍等在2007年研究草魚鹽溶蛋白保水性的研究時(shí)候得出的結(jié)論相似,即DSPP、STPP以及DSPP、HMP的協(xié)同作用對(duì)保水性的影響較大,DSPP對(duì)鹽溶蛋白保水性的影響比較顯著。2.3超高壓處理法由表4可知,多重比較分析結(jié)果P=0.296>0.05,認(rèn)為各組之間的保水性沒有顯著性差異;雙尾檢驗(yàn)顯著性概率為P=0.004<0.01,表示高壓作用極顯著地影響了凝膠的保水性。混料回歸分析得出保水性和3種磷酸鹽的成分的回歸方程為:R2=93.45A+95.58B+95.95C+6.26AB-11.36AC-12.06BC(其中R2為高壓處理的凝膠的保水性,A、B、C分別為復(fù)合磷酸鹽中DSPP、STPP、HMP的百分比編碼值)。對(duì)方程進(jìn)行優(yōu)化處理得到,當(dāng)DSPP=38.9%、STPP=44.4%、HMP=16.7%時(shí),保水性最好,為96.26%。如圖3所示,從AC為底邊的一側(cè)觀察,發(fā)現(xiàn)變化幅度比較明顯,可以得出DSPP、HMP的協(xié)同作用對(duì)保水性的影響較大,同理以BC為底的一側(cè)觀察,可以得出STPP、HMP的協(xié)同作用對(duì)保水性影響較大,相比之下,以AB為底邊的一次觀察可以得出DSPP、STPP的協(xié)同作用對(duì)保水性影響不大。分析得到DSPP和STPP的交互作用對(duì)保水性影響的顯著性為P=0.658>0.05,也說明DSPP和STPP的相互作用對(duì)保水性的影響不顯著。經(jīng)過高壓處理和復(fù)合多聚磷酸鹽的共同作用下,DSPP、STPP、HMP3種復(fù)合磷酸鹽對(duì)保水性的影響產(chǎn)生了變化,焦磷酸鹽的含量有所降低,可能是由于超高壓處理的作用比焦磷酸鹽帶來的增強(qiáng)保水性的效果強(qiáng)烈。比較圖2、3可以發(fā)現(xiàn),高壓處理的作用導(dǎo)致3種磷酸鹽對(duì)鹽溶蛋白凝膠保水性影響的變化。2.4高壓組和對(duì)照組的凝膠強(qiáng)度如表5所示,經(jīng)過高壓處理的樣品和對(duì)照組相比,凝膠強(qiáng)度均有不同程度的提高。盡管高壓處理的第4組的保水性以及對(duì)照組的第4組分別達(dá)到最好的保水性,但是高壓組的凝膠強(qiáng)度在第3組最高,為16.49N,對(duì)照組的第6組的凝膠強(qiáng)度最高,為13.18N。顯著性概率為P=0.046<0.05,說明對(duì)于超高壓處理組和對(duì)照組的雞胸肉鹽溶蛋白凝膠強(qiáng)度差異顯著,即超高壓處理可以使雞胸肉鹽溶蛋白凝膠強(qiáng)度顯著提高。2.5復(fù)合磷酸鹽對(duì)鹽溶蛋白凝膠色澤的影響如圖4所示,高壓處理的L*值有一定程度的上升而a*值有一定程度的下降。L*值在高壓處理后極顯著上升(P<0.01),而a*極顯著下降(P<0.01)。各組之間即不同配比的復(fù)合磷酸鹽對(duì)鹽溶蛋白凝膠色澤的影響不顯著(P>0.05)。如圖5所示,高壓處理的W值比對(duì)照組有一定的上升,呈極顯著差異(P<0.01)。這與陳從貴、陳建良等的研究相吻合,原因都一般認(rèn)為是高壓處理使肌紅蛋白中的球蛋白變性導(dǎo)致白度增加。2.6復(fù)合磷酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖6所示,在100MPa壓力條件下,0.15%與0.3%復(fù)合磷酸鹽添加的雞肉糜制品的保水性相似,并且200MPa壓力條件下,0.15%復(fù)合磷酸鹽添加的雞肉糜制品的保水性甚至高于100MPa和400MPa壓力條件下的0.3%復(fù)合磷酸鹽添加樣品的保水性?？梢缘贸?超高壓處理降低復(fù)合磷酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)在某種高壓處理?xiàng)l件下可行。同時(shí)對(duì)比對(duì)照組的2種不同添加量磷酸鹽的雞肉糜制品可以觀察到保水性的差距較大。3討論3.1對(duì)肉蛋白凝膠特性的影響高壓組和對(duì)照組相比,取得更好的保水性所需的焦磷酸鈉的用量從41%降低至38.9%。焦磷酸鹽能夠提高保水性的主要機(jī)理為通過提高蛋白靜電斥力從而增加肌原纖維內(nèi)部的空間;從A帶兩端提取蛋白,破壞肌動(dòng)蛋白和Z盤的連接,增加Ⅰ帶空間;從H帶提取蛋白,破壞肌球蛋白桿部連接,增加A帶內(nèi)部空間;高濃度條件下能從整個(gè)A帶中提取蛋白,破壞肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白的連接,粗絲和細(xì)絲分離,肌原纖維小片化,促進(jìn)肌原纖維蛋白的溶解,提高可溶性蛋白含量。而超高壓處理能夠明顯改變肌節(jié)的結(jié)構(gòu),Macfarlane等曾發(fā)現(xiàn)在100MPa壓力處理?xiàng)l件下,綿羊肌肉最明顯的變化是A帶中的M線的消失和Ⅰ帶的缺失。Iwasaki等研究發(fā)現(xiàn)雞肉肌原纖維蛋白凝膠特性經(jīng)過200MPa超高壓處理增強(qiáng),原因是肌原纖維肌絲的細(xì)絲和粗絲發(fā)生了解離,肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白的解離,而肌球蛋白是決定肉持水性的主要蛋白質(zhì)。超高壓導(dǎo)致了Z線的破壞。300MPa的超高壓處理導(dǎo)致肌球蛋白細(xì)絲的縮短,降低了凝膠的表觀彈性力?？梢钥闯鼋沽姿猁}和三聚磷酸鹽都可以增加肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白的解離、促進(jìn)肌原纖維的溶解,高壓對(duì)肌原纖維蛋白的影響類似于焦磷酸鹽帶來的影響,這可能是導(dǎo)致在高壓情況下的焦磷酸鹽用量減少的原因。三聚磷酸鹽作用途徑與焦磷酸鹽類似,通過靜電斥力使肌原纖維橫向膨脹;提高離子強(qiáng)度增加蛋白質(zhì)的溶解;通過三聚磷酸鹽水解酶水解成焦磷酸鹽。在室溫條件下,三聚磷酸鹽和焦磷酸鹽都較易發(fā)生分解,原因是樣品肉中存在對(duì)應(yīng)的分解焦磷酸和三聚磷酸鹽的水解酶。經(jīng)過壓力處理,焦磷酸鹽水解酶和三聚磷酸鹽水解酶幾乎發(fā)生不可逆的失活。高壓組和對(duì)照組相比,取得更好的保水性所需的三聚磷酸鈉的用量從42.3%升高至44.4%。六偏磷酸鈉對(duì)肌球蛋白沒有直接的作用,作為一種環(huán)狀的龐大結(jié)構(gòu),六偏磷酸鹽在肌肉中的溶解度很小很難分散于肉制品蛋白中,而且它不能分離肌動(dòng)球蛋白的交叉連接橋。Fukazawa等也曾研究表明,在0.6mol/LNaCl存在時(shí),磷酸鹽添加對(duì)蛋白的提取以及保水性的影響順序?yàn)榻沽姿猁}>三聚磷酸鹽>六偏磷酸鹽,但六偏磷酸鹽因?yàn)閷?duì)肉的pH值影響不大,能減弱焦磷酸鹽和三聚磷酸鹽對(duì)肉pH值的影響,而且可以螯合酶的金屬離子,使三聚磷酸鹽水解酶和焦磷酸鹽水解酶活性減弱。高壓組和對(duì)照組相比,取得更好的保水性所需的六偏磷酸鹽用量保持不變,表明了六偏磷酸鹽和超高壓作用與肌原纖維的原理不同。3.2偏磷酸鈉對(duì)肌球蛋白的影響多聚磷酸鹽能夠改變?nèi)庵破返哪z強(qiáng)度,三聚磷酸鈉使雞肉蛋白凝膠強(qiáng)度降低,焦磷酸鈉會(huì)引起肌球蛋白的不穩(wěn)定,降低凝膠強(qiáng)度,但是六偏磷酸鈉對(duì)肌球蛋白變性沒有作用,它能夠提高凝膠強(qiáng)度。超高壓處理能提高肉制品蛋白的凝膠強(qiáng)度,因?yàn)槌邏禾幚碇?蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化,二硫鍵斷裂,內(nèi)部疏水基外露,蛋白質(zhì)表面性質(zhì)和形成凝膠的能力增強(qiáng)。3.