谷氨酸螯合鈣替代部分腌制對(duì)兔肌原纖維蛋白加工特性的影響

谷氨酸螯合鈣替代部分腌制對(duì)兔肌原纖維蛋白加工特性的影響

越來(lái)越多的消費(fèi)者想要購(gòu)買(mǎi)低鈉凝膠低溫食品，但在高鹽條件下，原纖維素只能溶解、形成乳化和熱凝膠。因此，在低溫食品生產(chǎn)中，原料肉的質(zhì)量比負(fù)相量低3%，因此低溫食品的鹽含量普遍很高。減少食鹽攝入量對(duì)人類(lèi)健康有益,該積極作用已被量化。食鹽的部分替代是降低鈉含量的有效途徑,如KCl可替代25%~30%的NaCl而不影響法蘭克福香腸的質(zhì)構(gòu)和口感以及貨架期內(nèi)的食用品質(zhì)。流行病學(xué)調(diào)查顯示,中國(guó)人均鈣攝入量遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織(WorldHealthOrganization,WHO)的推薦攝入量。凝膠類(lèi)低溫肉制品營(yíng)養(yǎng)豐富,但鈣含量較低。谷氨酸螯合鈣是一種改善鮮味的食品添加劑,安全性高,來(lái)源充足,價(jià)格也相對(duì)低廉,可用來(lái)代替部分食鹽,增加鈣質(zhì)補(bǔ)充,且生物利用率較高,易于人體吸收。谷氨酸螯合鈣1999年被批準(zhǔn)使用,其在肉制品中食鹽替代效果的研究剛剛開(kāi)始,Woodward等通過(guò)感官評(píng)定研究認(rèn)為,添加0.4%的谷氨酸螯合鈣即可使Bratwurst香腸配方中NaCl的含量降至0.3%,國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了多次引用。然而我們前期的研究表明,不管采用哪種香腸(包括Bratwurst)或熏煮火腿的配方和生產(chǎn)工藝,谷氨酸螯合鈣都不能如此顯著地降低食鹽添加量。要解釋兩者間的差異,就要在前人對(duì)于肉糜及感官評(píng)定的研究基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)添加谷氨酸螯合鈣的低鹽條件下的肌原纖維蛋白熱凝膠和乳化特性進(jìn)行研究。因此本研究以兔腰大肌為材料,探討谷氨酸螯合鈣替代部分食鹽對(duì)其肌原纖維蛋白熱凝膠的動(dòng)態(tài)黏彈性、保水性、乳化活性和乳化穩(wěn)定性,以及乳化體系復(fù)合熱凝膠的保油保水性的影響。兔腰大肌取自3月齡雄性新西蘭白兔(活體兔質(zhì)量2~2.5kg),購(gòu)于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院種兔場(chǎng),分3次取樣(實(shí)驗(yàn)完全重復(fù)3次),每次取4只,屠宰后胴體冷卻4h后取肉,真空包裝,每袋約200g,共12袋,-20℃冷凍保存,每次使用前放于冷庫(kù)(2±1)℃解凍12h。食鹽均指的是含有KCl的低鈉鹽,組成為70%NaCl+30%KCl。谷氨酸螯合鈣購(gòu)自河南省科學(xué)院化學(xué)研究所有限公司,分析純,鈣含量為12.04%,螯合率為94.5%,由于其容易吸水受潮,因此預(yù)先配成25g/100mL的貯液冷藏(4d內(nèi)用完)。1.2土壤儀器和測(cè)量機(jī)WaringBlender8010ES高速組織搗碎機(jī)美國(guó)Waring公司;Ultra-TurraxT25basic勻漿機(jī)德國(guó)IKA公司;AUY120分析天平日本島津公司;J-A型落地式、AR64型臺(tái)式離心機(jī)美國(guó)BeckmanCoulter公司;PhysicaMCR301旋轉(zhuǎn)流變儀奧地利安東帕公司;YYW-2型應(yīng)變控制室無(wú)側(cè)限壓力儀南京土壤儀器廠有限公司;WFJ2100型可見(jiàn)分光光度計(jì)上海尤尼可公司;ZKSY-600智能恒溫水箱南京科爾公司;冷庫(kù)操作間上海銳歐公司。1.3方法1.3.1肌原纖維蛋白的提取肌原纖維蛋白提取方法參照Park等并略作修改,所有操作均在冷庫(kù)操作間(2±1)℃進(jìn)行。兔腰大肌(2±1)℃條件下解凍12h,剔除脂肪和結(jié)締組織,低速斬碎(2000r/min,30s)后,加入4倍體積的提取液Ⅰ(0.1mol/LKCl、2mmol/LMgCl2、1mmol/LEGTA、10mmol/LNa2HPO4/NaH2PO4,pH7.0),冰浴勻漿1min,紗布(紗布提前用沸水煮20min后涼干)過(guò)濾。2000×g離心15min,棄上清,取沉淀。加入4倍體積的提取液Ⅰ,重復(fù)以上提取過(guò)程2次,重復(fù)過(guò)程不用再次過(guò)濾。沉淀重新分散在4倍體積的提取液Ⅱ(0.1mol/LNaCl)中,冰浴勻漿1min。2000×g離心15min,棄上清,取沉淀。沉淀分散在4倍體積的提取液Ⅱ,重復(fù)以上過(guò)程兩次,再將沉淀分散在4倍體積的去離子水中洗脫兩次,離心后所得沉淀物即為不含食鹽的肌原纖維蛋白。提取的肌原纖維蛋白貯存于0~4℃,48h內(nèi)用完。用雙縮脲法測(cè)定肌原纖維蛋白含量,以牛血清蛋白作標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算蛋白含量。1.3.2凝膠添加量值預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,食鹽或谷氨酸螯合鈣的添加量與兔肉肌原纖維蛋白熱凝膠的儲(chǔ)能模量(G′)值呈正相關(guān),添加量越大凝膠彈性越好。但食品添加劑法典專(zhuān)家委員會(huì)規(guī)定谷氨酸螯合鈣的添加量上限為1.25%,因此本實(shí)驗(yàn)研究了添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.25%谷氨酸螯合鈣和0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%食鹽對(duì)兔肉蛋白熱凝膠和乳化特性的影響。1.3.3空氣溫度對(duì)空氣接觸的影響用MCR301型旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)定樣品的動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性。采用50mm平板測(cè)試,將質(zhì)量濃度80mg/mL的肌原纖維蛋白溶液均勻涂布于測(cè)試平臺(tái),趕走氣泡。測(cè)試參數(shù)為:頻率1Hz,應(yīng)變0.5%,上下夾縫距離0.5mm,起始溫度25℃,升溫速率2℃/min,終止溫度85℃。測(cè)定過(guò)程中,樣品與空氣接觸處,加一層硅油密封,防止揮發(fā)。每個(gè)處理測(cè)定3個(gè)平行。測(cè)定指標(biāo)為儲(chǔ)能模量(G’)、損耗模量(G”)及相位角(δ),但本實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)研究G’的變化來(lái)比較各組間彈性差異。1.3.4保溫、強(qiáng)制、東南角制備肌原纖維蛋白熱凝膠:將肌原纖維蛋白溶液質(zhì)量濃度調(diào)整到80mg/mL,置于50mL離心管中,水浴加熱,以1℃/min升溫速度從20℃升至72℃,72℃保溫30min,然后在4℃條件下過(guò)夜(12h)。通過(guò)測(cè)定壓榨損失來(lái)反映凝膠保水性,測(cè)定方法參照Nurkhoeriyati等并略作改進(jìn):取1cm厚均勻樣品使用直徑為2.5cm的取樣器取樣,天平稱(chēng)量,然后置于鋪有18層定性濾紙的壓力儀平臺(tái)上,樣品上方再放18層定性濾紙,加壓至35kg保持5min。加壓前后分別稱(chēng)質(zhì)量并記錄加壓前凝膠質(zhì)量和加壓后凝膠質(zhì)量。每個(gè)處理測(cè)定4個(gè)平行。按照公式(1)計(jì)算壓榨損失。式中:m1為加壓前凝膠質(zhì)量/g;m2為加壓后凝膠質(zhì)量/g。1.3.5乳化穩(wěn)定性測(cè)定以6g大豆油,加入24mL質(zhì)量濃度為10mg/mL肌原纖維蛋白溶液中,12500r/min均質(zhì)1min,低溫操作。迅速?gòu)男轮频娜榛旱撞咳?0μL,加入5mL0.1%的十二烷基硫酸鈉(sodiumdodecylsulfate,SDS)溶液混勻,以相同的SDS溶液作為對(duì)照組,立即測(cè)定其在500nm波長(zhǎng)處的吸光度A500nm。乳化液在冰盒中放置0、30、60、120、180min時(shí),到時(shí)間點(diǎn)即用相同的方法測(cè)定吸光度。每個(gè)處理測(cè)定3個(gè)平行。按照式(1)計(jì)算乳化活性。式中:ρ為乳化前的蛋白質(zhì)量濃度/(mg/mL);φ為乳化液中油所占的體積比例/%;N為稀釋倍數(shù)。乳化穩(wěn)定性在此實(shí)驗(yàn)中以不同存放時(shí)間下500nm波長(zhǎng)處的吸光度來(lái)表示。1.3.6肌原纖維蛋白乳化體系的保油保水性測(cè)定100mL質(zhì)量濃度為80mg/mL的肌原纖維蛋白溶液,加10g大豆油,12500r/min勻漿45s后制備肌原纖維蛋白復(fù)合熱凝膠。復(fù)合熱凝膠保油保水性的測(cè)定基于Kocher等的離心法,按照Hanminyi等的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。將制備的肌原纖維蛋白復(fù)合凝膠稱(chēng)質(zhì)量后,于0~4℃條件下10000×g離心10min,去除離出的液體,記錄空離心管的質(zhì)量以及離心前后離心管與凝膠的總質(zhì)量。每個(gè)處理測(cè)定4個(gè)平行。按照公式(3)計(jì)算復(fù)合凝膠保油保水性。式中:m0為離心管質(zhì)量/g;m1為離心前離心管與凝膠質(zhì)量/g;m2為離心去液體后離心管與凝膠質(zhì)量/g。1.4數(shù)據(jù)處理與分析全部實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,每次重新提取肌原纖維蛋白,數(shù)據(jù)均用SAS8.2處理,并用Duncan’s多重比較法進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)。22.1bratwirst監(jiān)獄的熱重流變特性是衡量凝膠類(lèi)低溫肉制品食用品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。減少食鹽添加量或者以其他組分部分替代食鹽,對(duì)肌原纖維蛋白凝膠流變特性有顯著影響。G’顯示了凝膠體系的彈性特征,G’值越高說(shuō)明形成凝膠的能力越好。由圖1可知,1.2%~2.0%組肌原纖維蛋白熱凝膠形成過(guò)程中G’變化趨勢(shì)相同:G’值在25~40℃溫度范圍內(nèi)沒(méi)有增加,說(shuō)明肌球蛋白等沒(méi)有變性解折疊或者變性后的分子間聚集沒(méi)有引起體系彈性的顯著增大;在40~45℃溫度范圍內(nèi)G’值快速增加,對(duì)應(yīng)肌球蛋白的頭部區(qū)域(S1部分)變性發(fā)生聚集;在45~53℃溫度范圍內(nèi)G’值輕微下降,這可能是由于肌球蛋白尾部(S2部分)展開(kāi),已形成的蛋白質(zhì)立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的崩潰瓦解,蛋白解折疊速度超過(guò)新的分子間聚集的形成速度,體系彈性下降而黏性增加;在53~72℃溫度范圍內(nèi)G’值快速增加,直到72℃后達(dá)到較高值,說(shuō)明體系中形成更多的疏水交聯(lián)或二硫鍵使聚集體彼此交聯(lián),使凝膠網(wǎng)絡(luò)體系的表觀彈性整體增強(qiáng)。0.4%和0.8%組變化趨勢(shì)與上述3組類(lèi)似,但是40~55℃溫度范圍內(nèi)G’值沒(méi)有顯著增加。溶解的肌球蛋白在40℃開(kāi)始變性,頭部區(qū)域的疏水集團(tuán)暴露并發(fā)生聚集,體系彈性變大,但0.4%和0.8%組的表觀彈性并沒(méi)有對(duì)應(yīng)的增加,意味著這兩組樣品中肌球蛋白的溶解度低于其余組。食鹽添加量從0.4%增加到2.0%,加熱終點(diǎn)凝膠G’值從9196Pa升高到13990Pa,增長(zhǎng)52.1%;1.2%食鹽組(同時(shí)添加1.25%谷氨酸螯合鈣和1.2%食鹽)熱凝膠的G’值就已開(kāi)始高于3%食鹽組。這說(shuō)明鹽添加量大有利于肌原纖維的溶脹以及肌原纖維蛋白組分的溶解,加熱過(guò)程中的變性解折疊增強(qiáng)了活性巰基等功能基團(tuán)的分子間交聯(lián);該過(guò)程中谷氨酸根離子或Ca2+應(yīng)該也會(huì)參與凝膠網(wǎng)絡(luò)線的形成,并最終增強(qiáng)凝膠彈性。Woodward等也發(fā)現(xiàn)鈣鹽和食鹽添加量越高凝膠彈性越大,與本實(shí)驗(yàn)結(jié)論相似,但該文獻(xiàn)認(rèn)為添加0.4%的谷氨酸螯合鈣即可使Bratwurst香腸配方中的NaCl含量降至0.3%,而本實(shí)驗(yàn)流變結(jié)果發(fā)現(xiàn)NaCl最低添加量為0.84%?？赡苁莾煞矫嬖?qū)е略摻Y(jié)果的差異,一是研究指標(biāo)不同,Woodward等采用的是感官評(píng)定法而本研究測(cè)定的是黏彈性和保水性;二是研究對(duì)象不同,本研究采用80mg/mL的肌原纖維蛋白體系而Woodward等的研究采用乳化腸肉糜,肉糜組成相對(duì)復(fù)雜,對(duì)NaCl替代效果的影響因素較多,而且不同原料肉來(lái)源和加工措施都有可能使結(jié)果發(fā)生顯著變化。2.2兩組凝膠壓壓損失的測(cè)定在肉及肉制品生產(chǎn)加工過(guò)程中,蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力決定了保水性,保水性對(duì)產(chǎn)品的出品率、嫩度、顏色和多汁性都有較大影響,是客觀評(píng)價(jià)肉及肉制品的重要指標(biāo),對(duì)于消費(fèi)者對(duì)最終產(chǎn)品的喜好程度也起著至關(guān)重要的作用。肌原纖維蛋白熱凝膠的保水性可用壓榨損失來(lái)衡量,壓榨損失越小則保水性越好。由圖2可知,對(duì)照組的凝膠壓榨損失在53%左右,處理組隨食鹽添加量增加壓榨損失先減小后增大。1.2%組壓榨損失為53.6%,與對(duì)照組相比無(wú)顯著差異(P>0.05),而1.6%與2.0%組的壓榨損失顯著增大(P<0.05),2.0%組高達(dá)58.51%。這說(shuō)明食鹽添加量增加不利于添加谷氨酸螯合鈣的肌原纖維蛋白的水分吸附和保持能力,Ca2+屬于二價(jià)鹽,傾向于在蛋白分子間形成鹽橋,鹽濃度過(guò)高易使蛋白-蛋白和蛋白-水分子間的交聯(lián)平衡被打破,不利于水分保持,使壓榨損失增大,但合適的替代比例條件下,如同時(shí)添加1.25%谷氨酸螯合鈣和1.2%食鹽,就可以較好的維持蛋白-蛋白以及蛋白-水分子之間的交聯(lián)平衡,使蛋白保水性較好。2.3肌肉乳化穩(wěn)定性變化肌原纖維蛋白是肉糜中乳化脂肪的主要蛋白。乳化活性代表了蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間、蛋白質(zhì)與脂肪之間復(fù)雜的相互作用,可以用來(lái)表征該離子條件下肌原纖維蛋白體系對(duì)脂肪的最大吸附程度。由圖3可知,在相同谷氨酸螯合鈣添加量的條件下,各處理組的乳化活性隨著食鹽添加量的增多而增大,0.4%食鹽組乳化活性?xún)H有18.65m2/g,而2%食鹽組的乳化活性達(dá)到25.55m2/g,甚至略高于對(duì)照組的24.85m2/g。這說(shuō)明食鹽和谷氨酸螯合鈣對(duì)蛋白乳化能力有較強(qiáng)的協(xié)同作用,而離子強(qiáng)度的增加有助于發(fā)揮肌原纖維蛋白的乳化能力。乳化穩(wěn)定性指數(shù)數(shù)值變化小,說(shuō)明乳化液的變化小,乳化穩(wěn)定性也就越好。由表1可知,0.8%和1.2%食鹽組的乳化穩(wěn)定性較好,3h內(nèi)吸光度分別減少27.8%和34.1%,最終的吸光度接近對(duì)照組;而其余3組特別是2.0%食鹽組的乳化穩(wěn)定性較差,180min內(nèi)吸光度由0.444降為0.172,減少了61.3%。這說(shuō)明同時(shí)添加谷氨酸螯合鈣和食鹽與肌原纖維蛋白乳化穩(wěn)定性的變化并非線性關(guān)系,添加合適比例的鈣鹽和食鹽(1.25%鈣鹽和0.8%或1.2%食鹽)可有效改善體系的乳化穩(wěn)定性。乳化穩(wěn)定性體現(xiàn)了蛋白維持乳化液分散體系不被破壞的能力,乳化穩(wěn)定性高的產(chǎn)品不容易產(chǎn)生出油出水問(wèn)題。乳化穩(wěn)定性受體系的pH值和離子強(qiáng)度、蛋白溶解和分散程度、蛋白和油脂分子的構(gòu)象變化以及連續(xù)相和分散相交聯(lián)化學(xué)作用力的組成等諸多因素的影響。本實(shí)驗(yàn)中,添加谷氨酸螯合鈣的肌原纖維蛋白溶液的乳化穩(wěn)定性低于對(duì)照組,這說(shuō)明Ca2+促進(jìn)肌原纖維蛋白乳化穩(wěn)定的效果不如NaCl等單價(jià)離子,含有鈣離子的乳化體系靜置過(guò)程中容易發(fā)生蛋白表面結(jié)構(gòu)的變化,隨后通過(guò)Ca2+形成蛋白分子間的聚合或交聯(lián),從而降低對(duì)脂肪的吸附和穩(wěn)定能力。2.4不同配比的發(fā)酵劑對(duì)肌原纖維蛋白凝膠保油保水性的影響由圖4可知,隨著食鹽添加量增多,兔肉肌原纖維蛋白乳化體系復(fù)合熱凝膠的保油保水性呈現(xiàn)先增大然后穩(wěn)定再減小的趨勢(shì)。食鹽添加量從0.4%增大至1.2%,保油保水性從81.9%增至88.7%,1