賈 娜,劉 丹,張曉星,邵俊花,李儒仁,劉登勇

(渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧錦州 121013)

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氧化條件下沒食子酸對(duì)豬肉肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)及凝膠特性的影響

賈 娜,劉 丹,張曉星,邵俊花,李儒仁,劉登勇

(渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧錦州 121013)

構(gòu)建肌原纖維蛋白Fenton氧化體系(10 μmol/L FeCl3,100 μmol/L VC和1 mmol/L H2O2),以沒食子酸(10、50、100、150 μmol/g蛋白)作為抗氧化劑添加到氧化體系中,通過測(cè)定蛋白質(zhì)表面疏水性、色氨酸熒光強(qiáng)度、凝膠強(qiáng)度、保水性、白度、流變特性及微觀結(jié)構(gòu),研究在氧化條件下,沒食子酸的抗氧化效果及其對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和凝膠特性的影響。結(jié)果表明,隨著沒食子酸濃度的增加,蛋白質(zhì)的表面疏水性逐漸增加,凝膠強(qiáng)度和保水性呈下降趨勢(shì),凝膠白度略有上升,其微觀結(jié)構(gòu)受到破壞;色氨酸熒光強(qiáng)度隨沒食子酸濃度的增加而增加,但在150 μmol/g時(shí)略有降低;且較高濃度下(50、100、150 μmol/g),蛋白失去典型的流變特征。總的來說,低濃度沒食子酸在起到抗氧化作用的同時(shí),對(duì)肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)及凝膠特性的影響較小,而較高濃度的沒食子酸破壞了蛋白的凝膠結(jié)構(gòu)。

氧化,沒食子酸,肌原纖維蛋白,凝膠特性,結(jié)構(gòu)

肌原纖維蛋白是肌肉中含量最高、最重要的蛋白質(zhì),約占肌肉蛋白總量的40%～60%,因此,人們通常將其作為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的來源[1]。然而,蛋白質(zhì)在加工和貯藏過程中容易發(fā)生氧化,不僅對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)有所影響,而且還會(huì)影響其功能性質(zhì)。羰基氧化產(chǎn)物的生成、巰基損失以及蛋白質(zhì)交聯(lián)都是反映蛋白質(zhì)氧化的重要指標(biāo),氧化最終會(huì)導(dǎo)致肉的保水性降低,嫩度變差,并對(duì)風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)生影響[2]。因此,尋找減少蛋白質(zhì)氧化的方法是尤為重要的。

近年來,植物多酚以成分天然、抗氧化活性高等優(yōu)點(diǎn)被添加到食品中,已經(jīng)成為人們研究的熱點(diǎn)[3]。將水果提取物添加到熟豬肉糜中,發(fā)現(xiàn)大部分水果提取物具有抑制蛋白羰基氧化產(chǎn)物生成的作用[4]。添加茶多酚對(duì)魚肉中的酶和微生物有一定的抑制作用,延緩了蛋白質(zhì)的降解速度,降低其降解程度[5]。然而,酚類化合物既有促氧化又有抑制氧化的效果,主要取決于酚的種類、濃度及氧化體系等,如兒茶素、金雀異黃酮、槲皮素、蘆丁、沒食子酸和綠原酸在高濃度下均表現(xiàn)為促氧化作用[6]。此外,最近研究發(fā)現(xiàn),將酚類化合物添加到肉制品中也會(huì)對(duì)其功能特性產(chǎn)生影響。將兒茶素、咖啡酸等氧化后添加到鯽魚魚糜中,可以提高鯽魚魚糜的凝膠強(qiáng)度和持水力[7]。不同濃度的綠茶提取物對(duì)肉乳狀液的影響不同,低濃度的綠茶提取物可以保護(hù)肉蛋白結(jié)構(gòu)及其氧化穩(wěn)定性,而高濃度的綠茶提取物導(dǎo)致肉乳狀液的持水力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有所降低[8]。

Fenton氧化體系可以形成大量的自由基,且自由基誘導(dǎo)蛋白質(zhì)氧化是最常見的氧化反應(yīng)[6]。沒食子酸又名五倍子酸等,化學(xué)名為3,4,5-三羥基苯甲酸,具有較強(qiáng)的抗氧化效果。因此,本文選取肌原纖維蛋白Fenton反應(yīng)體系,以沒食子酸為抗氧化劑,通過測(cè)定蛋白質(zhì)表面疏水性、色氨酸熒光強(qiáng)度、凝膠強(qiáng)度、保水性、白度、流變特性及微觀結(jié)構(gòu),來研究氧化條件下沒食子酸的抗氧化效果及其對(duì)肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和凝膠特性的影響,從而為其在肉制品中的應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豬背最長(zhǎng)肌 購(gòu)于當(dāng)?shù)爻?沒食子酸 購(gòu)買于sigma化學(xué)公司(美國(guó));氯化鎂、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氯化鈉、乙二胺四乙酸二鈉、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、氯仿、叔丁醇等試劑 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

Allegra 64R冷凍離心機(jī) 美國(guó)Beckman公司;FE20 pH計(jì) 梅特勒-托利儀器(上海)有限公司;T25數(shù)顯型均質(zhì)機(jī) 德國(guó)IKA集團(tuán);UV-2550紫外-可見光分光光度計(jì) 日本Shimadzu公司;TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司;Discovery DHR-1流變儀 美國(guó)TA公司;JB/7534電子天平 梅特勒-托列多儀器上海有限公司;HHS電熱恒溫水浴鍋 山西省文水醫(yī)療器械廠;S-4800場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡 日本日立公司;970CRT熒光分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;CR-400色彩色差計(jì) 科盛行(杭州)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 肌原纖維蛋白提取方法 豬肉肌原纖維蛋白提取按照Park[9]的方法進(jìn)行并適當(dāng)修改。方法如下:稱取豬肉樣品,加入4倍體積的冰提取液,勻漿60 s,4 ℃下3500 r/min冷凍離心15 min,去上清液重復(fù)勻漿離心兩次,得到粗纖維蛋白,然后加入4倍體積的冰洗液,勻漿60 s,在3500 r/min冷凍離心15 min,去上清液重復(fù)勻漿離心一次,得到粗纖維蛋白,再加4倍體積冰洗液,勻漿60 s后用4層紗布過濾,并用0.1 mol/L HCl調(diào)pH為6.0,隨后3500 r/min冷凍離心15 min,得到的沉淀置于密閉的瓶中4 ℃保存?zhèn)溆?。提取出的蛋白質(zhì)其濃度用雙縮脲法測(cè)定[10],并利用牛血清蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白,標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示,蛋白提取率為6.7%。

圖1 蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of protein

1.2.2 氧化體系的構(gòu)建 參照Xiong[11]等的方法并適當(dāng)修改。提取的肌原纖維蛋白溶解于pH6.0 10 mmol/L磷酸緩沖溶液(含0.6 mol/L NaCl),隨后添加4個(gè)不同濃度的沒食子酸(10、50、100、150 μmol/g蛋白),并向其中添加羥自由基氧化體系(10 μmol/L FeCl3,100 μmol/L VC和1 mmol/L H2O2),使蛋白最終濃度為40 mg/mL。對(duì)照組為未氧化的肌原纖維蛋白以及氧化后未加沒食子酸的肌原纖維蛋白。蛋白樣品均在4 ℃下反應(yīng)12 h。

1.2.3 表面疏水性的測(cè)定 參照Chelh[12]的方法,將肌纖維蛋白溶于20 mmol磷酸緩沖溶液(pH7.0),制備濃度為5 mg/mL的蛋白質(zhì)溶液,取1 mL蛋白溶液加入200 μL的1 mg/mL溴酚藍(lán)(BPB),充分混合,然后在6000 r/min的條件下離心15 min,取上清液稀釋10倍,在595 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光值,以未加蛋白溶液的磷酸鹽緩沖溶液作為對(duì)照組。表面疏水性可用以下公式表示:

1.2.4 色氨酸的測(cè)定 參照李學(xué)鵬等[13]的方法并適當(dāng)修改。準(zhǔn)確量取0.5 mL 5 mg/mL 蛋白液,用pH7.0 50 mmol/L 磷酸鹽緩沖液稀釋至0.1 mg/mL,磁力攪拌2 h 后在4 ℃ 10000×g條件下離心30 min。采用熒光分光光度計(jì),在激發(fā)波長(zhǎng)295 nm 條件下得到250～400 nm之間的發(fā)射光譜(靈敏度為3)。

1.2.5 熱誘導(dǎo)凝膠的制備 將配制好的蛋白質(zhì)溶液裝入密閉的玻璃瓶中(25 mm×40 mm,Dia.×L),每組3個(gè)平行,放入恒溫水浴鍋內(nèi)72 ℃下保持20 min,制備好的凝膠在室溫下放置1 h后,放入2～4 ℃的冰箱中備用。在進(jìn)行凝膠特性分析之前要從冰箱中取出放在室溫下(25～27 ℃)30 min。

1.2.6 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定 肌原纖維蛋白凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定采用TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)分析儀。質(zhì)構(gòu)分析儀采用的參數(shù)如下:測(cè)定模式選擇下壓距離,測(cè)試前速度為5 mm/s,測(cè)試速度為2 mm/s,測(cè)試后速度為2 mm/s,下壓距離為凝膠高度的4 mm,引發(fā)力為5 g,探頭型號(hào)選擇P/0.5。將待測(cè)樣品置于測(cè)定平臺(tái)上固定好,在室溫下進(jìn)行測(cè)定,每組樣品進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn),取平均值。

1.2.7 凝膠保水性的測(cè)定 采用Salvador[14]的方法測(cè)定凝膠保水性,并做適當(dāng)修改。準(zhǔn)確稱取離心管的質(zhì)量,記為m0,取一定質(zhì)量凝膠(5～8 g)放入離心管底部,準(zhǔn)確稱取此時(shí)離心管的質(zhì)量,記為m1。在4 ℃下3000 r/min離心10 min,離心后小心用中性濾紙吸干離心管中凝膠析出的水分,再次準(zhǔn)確稱取離心管質(zhì)量,記為m2。每組樣品進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn),取平均值。計(jì)算公式如下:

1.2.8 凝膠白度的測(cè)定 凝膠白度采用CR-400色差計(jì)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)量前取出樣品,室溫下放置30 min。采用L*,a*,b*,表示肌原纖維蛋白凝膠的顏色和光澤。所有樣品做三次平行后取平均值,按Park[15]的方法計(jì)算。公式如下:

1.2.9 動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)定 用Discovery DHR-1流變儀測(cè)定樣品的動(dòng)態(tài)學(xué)特性。首先將制備好的蛋白質(zhì)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0.1 Hz,應(yīng)變力為2%,上下夾縫為1 mm,起始溫度30 ℃,升溫速率為1 ℃/min,終止溫度80 ℃。測(cè)定過程中,平板外蛋白與空氣接觸,使用保護(hù)蓋進(jìn)行密封。每組3個(gè)重復(fù)。測(cè)定指標(biāo)為流變的彈性模量G′。

1.2.10 微觀結(jié)構(gòu) 將肌原纖維蛋白凝膠樣品切成2 mm×5 mm的小條,用2.5%的戊二醛(pH6.8)浸泡,過夜固定。用0.1 mol/L pH6.8的磷酸緩沖液洗3次,每次為10 min。隨后分別使用50%,70%,80%,90%的乙醇脫水,每次為10 min,再用100%的乙醇進(jìn)行脫水,每次10 min,共3次。最后,采用氯仿進(jìn)行脫脂1 h,再用100%乙醇∶叔丁醇=1∶1以及叔丁醇各進(jìn)行一次置換,每次為15 min。樣品進(jìn)行冷凍干燥。凝膠樣品緊貼在掃描電鏡樣品臺(tái)上并且將樣品表面噴金,處理好樣品后,放入掃描電鏡樣品盒中待檢,加速電壓為3.0 kV,放大倍數(shù)選擇100000倍,進(jìn)行結(jié)果觀察。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次,結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(X±SD)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Spss 19.0軟件中的Linear Models程序進(jìn)行處理,差異顯著性(p<0.05)分析采用LSD程序。作圖使用Sigmaplot 12.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 沒食子酸對(duì)表面疏水性的影響

蛋白質(zhì)表面疏水性的變化情況可以用來衡量蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)的變化。由圖2可知,與未加氧化劑的蛋白相比,氧化后蛋白表面疏水性略有增加,但差異不顯著(p>0.05)。胡忠良等[16]發(fā)現(xiàn)隨著氧化劑濃度的增加,表面疏水性增大,說明氧化后更多蛋白質(zhì)的疏水氨基酸殘基暴露在分子表面,導(dǎo)致蛋白構(gòu)象發(fā)生變化。Li等[17]也研究發(fā)現(xiàn)分子間聚集或交聯(lián)可以減弱其表面疏水性,而表面疏水性增強(qiáng)則可能是由于蛋白質(zhì)變性發(fā)生解折疊。當(dāng)添加不同濃度的沒食子酸后,蛋白質(zhì)表面疏水性隨著沒食子酸濃度的增加而增加。其中添加10 μmol/g沒食子酸時(shí),表面疏水性顯著低于兩個(gè)對(duì)照組(p<0.05),可能是由于沒食子酸與蛋白發(fā)生疏水相互作用,從而降低了溴酚藍(lán)與疏水基團(tuán)結(jié)合的幾率[18]。在添加其他三個(gè)濃度時(shí)(50、100、150 μmol/g),表面疏水性均高于兩個(gè)對(duì)照組,且濃度為150 μmol/g時(shí)差異顯著(p<0.05),說明這三個(gè)濃度下,沒食子酸導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)展開,埋藏在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的疏水性氨基酸殘基暴露[19],使得溴酚藍(lán)與蛋白質(zhì)的疏水性氨基酸殘基的結(jié)合量增加,從而表面疏水性增加。有研究表明,在肌原纖維蛋白中添加不同濃度的綠原酸,表面疏水性持續(xù)增加,特別是高濃度的綠原酸作用效果更明顯,這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,說明其促進(jìn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)展開[11]。

圖2 沒食子酸對(duì)肌原纖維蛋白表面疏水性的影響Fig.2 Effect of gallic acid on surface hydrophobicity of myofibrillar protein

2.2 沒食子酸對(duì)色氨酸熒光強(qiáng)度的影響

色氨酸是一種必需氨基酸,與其它氨基酸相比含量較少[6],但對(duì)于微環(huán)境非常敏感,可以反映蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的變化。因此,有必要研究沒食子酸對(duì)肌原纖維蛋白色氨酸的影響。由圖3可以看出,與未氧化的肌原纖維蛋白相比,氧化后肌原纖維蛋白的熒光強(qiáng)度降低。通常氧化引起的蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度下降的原因有兩方面:一是蛋白質(zhì)氧化使其分子聚集,導(dǎo)致熒光氨基酸殘基包埋;二是蛋白質(zhì)側(cè)鏈氨基酸中的熒光氨基酸受到氧化猝滅的影響[20]。隨著沒食子酸濃度(10、50、100 μmol/g)的增加,熒光強(qiáng)度增加,可能是由于適量濃度的沒食子酸具有抗氧化作用,對(duì)色氨酸起到了一定的保護(hù)作用,且濃度越高,效果越好。150 μmol/g時(shí),熒光強(qiáng)度略有降低,但仍高于加氧化劑的對(duì)照組,可能是由于過多的沒食子酸存在,使其在色氨酸殘基周圍起到屏障作用[21],從而熒光強(qiáng)度有所降低。此外,溶劑分子對(duì)色氨酸熒光具有淬滅作用,如Zhang[22]等研究超聲處理對(duì)花生蛋白色氨酸的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),超聲導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞,更多的發(fā)色團(tuán)暴露于溶劑中,熒光強(qiáng)度降低。而本研究中表面疏水性的結(jié)果證實(shí),色氨酸濃度為150 μmol/g時(shí),表面疏水性最大,蛋白結(jié)構(gòu)充分展開,因此色氨酸能夠暴露于極性溶劑中,從而使得熒光強(qiáng)度降低。而沒食子酸濃度為50、100 μmol/g時(shí),表面疏水性雖然增加,但熒光強(qiáng)度沒有降低,說明沒食子酸對(duì)色氨酸的保護(hù)而引起的熒光強(qiáng)度增加程度大于蛋白結(jié)構(gòu)展開引起的熒光強(qiáng)度降低程度。

圖3 沒食子酸對(duì)肌原纖維蛋白色氨酸熒光強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of gallic acid on tryptophan fluorescence intensity of myofibrillar protein

2.3 沒食子酸對(duì)凝膠強(qiáng)度和保水性的影響

肌原纖維蛋白的凝膠強(qiáng)度可以反映蛋白形成凝膠的能力。從圖4a可以看出,未氧化組的凝膠強(qiáng)度高于氧化組(p<0.05),說明加入自由基后,氧化導(dǎo)致蛋白質(zhì)原有的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較弱,形成凝膠的能力降低。而添加沒食子酸后,其凝膠強(qiáng)度隨著濃度的增加而降低,與氧化組相比,10 μmol/g時(shí)差異不顯著(p>0.05),50、100、150 μmol/g時(shí),顯著低于兩個(gè)對(duì)照組(p<0.05),可能是由于沒食子酸氧化形成醌類物質(zhì),與蛋白巰基反應(yīng)生成巰基-醌加合物,阻止了蛋白質(zhì)之間生成穩(wěn)定的二硫鍵,從而使蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松散,凝膠強(qiáng)度降低,并對(duì)其持水力產(chǎn)生影響[23]。Yan等[24]研究發(fā)現(xiàn),沒食子酸使鱈魚凝膠的凝膠強(qiáng)度降低,可能是足夠的多酚分子覆蓋在蛋白質(zhì)表面引起的,這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

保水性是蛋白質(zhì)重要的功能特性之一,它決定著肉及肉制品的品質(zhì),并對(duì)肉及肉制品的加工工藝的合理性起作用[25]。由圖4b可知,兩個(gè)對(duì)照中,加氧化劑的蛋白與未加氧化劑的相比,保水性顯著降低(p<0.05),說明氧化破壞了蛋白質(zhì)中C=O和N-H基團(tuán)與水分子之間的結(jié)合能力,并且氧化后凝膠網(wǎng)絡(luò)孔隙增多,使蛋白質(zhì)的水合作用有所降低,從而凝膠保水性顯著降低[26]。同時(shí),隨著沒食子酸濃度的增加,其凝膠保水性呈現(xiàn)下降趨勢(shì),并且與兩個(gè)對(duì)照組相比都是顯著降低(p<0.05),說明添加沒食子酸后,并沒有對(duì)凝膠的保水性起到改善作用,反而添加量越多,保水性越低,這與本實(shí)驗(yàn)?zāi)z強(qiáng)度的結(jié)果一致。

圖4 沒食子酸對(duì)肌原纖維蛋白凝膠強(qiáng)度和保水性的影響Fig.4 Effect of gallic acid on strength and water-holding capacity of myofibrillar protein gel

2.4 沒食子酸對(duì)凝膠白度的影響

凝膠白度值的變化通常反映蛋白結(jié)構(gòu)的變化,表現(xiàn)為白度值變化越大,蛋白結(jié)構(gòu)變化越大[27]。由圖5可知,與未氧化的蛋白相比,氧化蛋白的凝膠白度值升高,且差異顯著(p<0.05)。添加沒食子酸后,隨著濃度的增加,凝膠的白度值逐漸增加,濃度為10、50 μmol/g時(shí),略高于未氧化肌原纖維蛋白的白度值,低于未添加沒食子酸氧化肌原纖維蛋白的白度值,濃度為100、150 μmol/g時(shí),高于未氧化和氧化肌原纖維蛋白的白度值。在較低濃度(10、50 μmol/g)下,可能是因?yàn)镕e3+的螯合以及沒食子酸氧化生成的醌類化合物使凝膠白度有所降低[19]。呂宏宇和許曉曦[28]研究發(fā)現(xiàn)氧化酚類化合物(阿魏酸、鞣酸和兒茶素)使魚糜凝膠白度下降。而較高濃度(100、150 μmol/g)下,白度值增加可能是由于較高濃度破壞了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致其白度值增加。

圖5 沒食子酸對(duì)肌原纖維蛋白白度的影響Fig.5 Effect of gallic acids on whiteness of myofibrillar protein gel

2.5 沒食子酸對(duì)流變性質(zhì)的影響

蛋白質(zhì)的凝膠及其流變性質(zhì)是食品形成獨(dú)特的質(zhì)構(gòu)、感官和風(fēng)味的決定性因素。從圖6可以看出,兩個(gè)對(duì)照組的肌原纖維蛋白在加熱到39 ℃后彈性模量(G′)開始增加,并且在45 ℃時(shí)出現(xiàn)第一個(gè)峰,這是由于蛋白質(zhì)發(fā)生聚合,彈性凝膠網(wǎng)絡(luò)形成,隨后45～50 ℃時(shí)蛋白質(zhì)變性,G′降低,是由于一些已經(jīng)形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞[29]。當(dāng)溫度在50 ℃后是凝膠加強(qiáng)階段,G′升高直至平穩(wěn),在此階段通常形成不可逆的凝膠。沒食子酸濃度為10 μmol/g,仍能呈現(xiàn)與對(duì)照組相同的流變曲線形狀,并且G′最終高于對(duì)照組,說明低濃度下仍能形成較好的凝膠結(jié)構(gòu)。當(dāng)沒食子酸濃度為50、100、150 μmol/g,溫度為39～45 ℃時(shí),G′較為平緩,失去第一個(gè)峰,當(dāng)溫度達(dá)到45 ℃后,G′才開始迅速上升,說明中高濃度的沒食子酸降低了蛋白質(zhì)形成凝膠的能力,在較高溫度下才開始形成凝膠。溫度達(dá)到50 ℃后,較高濃度的沒食子酸(50、100、150 μmol/g)與兩個(gè)對(duì)照組及10 μmol/g沒食子酸組相比,G′較高,說明最終也形成了較完整的凝膠結(jié)構(gòu)。

圖6 沒食子酸對(duì)肌原纖維蛋白流變特性的影響Fig.6 Effect of gallic acids on rheological properties of myofibrillar protein

損耗模量(G″)一般用來描述凝膠體系的粘度性能。兩個(gè)對(duì)照組的G″的峰值變化趨勢(shì)與G′相似,加熱到45 ℃,達(dá)到一個(gè)最大值,即出現(xiàn)第一個(gè)峰值,從45 ℃到50 ℃,G″急劇下降,50 ℃后又開始增加,直到80 ℃。整個(gè)加熱過程中,G′始終高于G″,尤其是當(dāng)溫度大于50 ℃時(shí),這表明形成了一個(gè)更具彈性的蛋白凝膠。在10 μmol/g時(shí),G″值與對(duì)照組相比略微升高,然而當(dāng)添加50、100、150 μmol/g沒食子酸時(shí),G″值幾乎失去了典型的“幾”字形狀,在45 ℃時(shí)的峰值消失,可能是由于蛋白質(zhì)過度聚集導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,并且隨著溫度的增加,G″值先上升后降低。

2.6 沒食子酸對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響

通常,微觀結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)影響凝膠的持水性和彈性,因此在一定程度上可以說明其凝膠特性的變化。如圖7可知,與未添加氧化劑的肌原纖維蛋白相比,添加氧化劑的肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有較大的空隙,李銀[30]等研究了羥自由基對(duì)肉類肌原纖維蛋白的氧化作用,發(fā)現(xiàn)肌原纖維蛋白樣品形成多孔不規(guī)則且空隙較大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),說明氧化導(dǎo)致蛋白凝膠微觀結(jié)構(gòu)受到破壞。當(dāng)添加沒食子酸后,隨著其濃度的增加,肌原纖維蛋白的微觀結(jié)構(gòu)有不同程度的變化。濃度為10 μmol/g時(shí),能夠使蛋白形成有序的結(jié)構(gòu)。李明清[31]研究發(fā)現(xiàn)菊粉添加到肌原纖維蛋白中可使肌原纖維蛋白凝膠致密、膠束之間的孔徑變小。當(dāng)沒食子酸濃度從50 μmol/g增加到150 μmol/g時(shí),微觀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為多孔并且粗糙,這與凝膠強(qiáng)度和保水性的結(jié)果相一致,由于凝膠空隙較大,從而導(dǎo)致保水性也降低。特別是當(dāng)濃度為150 μmol/g時(shí),凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松散,凝聚空間不規(guī)則,蛋白膠束聚集,分布不均,蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較差。由此可以看出,較高濃度的沒食子酸對(duì)蛋白質(zhì)的凝膠結(jié)構(gòu)有不利的影響,可能是較高濃度沒食子酸具有促氧化作用,且對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞,因此沒有提高凝膠形成的能力。

圖7 沒食子酸對(duì)肌原纖維蛋白微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.7 Effect of gallic acids on microstructure of myofibrillar protein gel注:A、B、C、D、E、F分別為未氧化、氧化+沒食子酸(0、10、50、100和150 μmol/g)處理組。

3 結(jié)論

在氧化體系中,不同濃度的沒食子酸對(duì)豬肉肌原纖維蛋白的影響有所不同。其中較低濃度的沒食子酸可以降低肌原纖維蛋白的表面疏水性并維持其流變學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu),隨著沒食子酸濃度的增加,蛋白質(zhì)的凝膠強(qiáng)度和保水性呈下降趨勢(shì),凝膠白度略有上升,色氨酸熒光強(qiáng)度隨沒食子酸濃度的增加而增加,但在150 μmol/g時(shí)略有降低。今后還需要進(jìn)一步研究多酚與蛋白質(zhì)間的相互作用力以及不同種類的多酚和氧化體系如何影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能特性。

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Effect of gallic acid on constructure and gel properties of pork myofibrillar protein under oxidation conditions

JIA Na,LIU Dan,ZHANG Xiao-xing,SHAO Jun-hua,LI Ru-ren,LIU Deng-yong

(College of Food Science and Technology,Bohai University;Food Safety Key Lab of Liaoning Province; National & Local Joint Engineering Research Center of Storage,Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products;Jinzhou 121013,China)

Fenton oxidation system(10 μmol/L FeCl3,100 μmol/L VCand 1 mmol/L H2O2)of myofibrillar protein was established and gallic acid(10,50,100,150 μmol/g)was added as antioxidant. The surface hydrophobicity,tryptophan intensity,gel strength,water-holding capacity,whiteness,rheological properties and microstructure of myofibrillar protein were investigated to illuminate the antioxidant effect of gallic acid and its effect on protein structure and gel properties. With the increase of gallic acid concentration,surface hydrophobicity was increased gradually,gel strength and water-holding capacity were decreased,whiteness of gel was increased slightly and microstructure was destroyed. Tryptophan fluorescence intensity was increased with the increasing of gallic acid concentration,but showed slightly lower at 150 μmol/g. At higher concentrations(50,100,150 μmol/g),the typical characteristics of rheological properties were lost. In conclusion,low concentrations of gallic acid showed antioxidant activity and had slight effect on the structure and gel properties,but high levels of gallic acid had damage effect on the protein gel properties.

oxidation;gallic acid;myofibrillar proteins;gel properties;structure

2016-06-23

賈娜(1982-)，女，博士，副教授，研究方向：肉品加工及質(zhì)量控制,E-mail:jiana_2010@163.com。

國(guó)家自然科學(xué)青年基金(31301509)。

TS251

A

1002-0306(2016)23-0061-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.003