郑州轻工业大学食品与生物工程学院白艳红教授等：低钠条件下超声处理对鸡肉肌原纤维蛋白乳液稳定性的影响
2023-07-09作者：来源：责任编辑：食品界
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肉制品是消费者摄入食盐的主要来源，从肉制品中摄入食盐量约占总摄入食盐量的15%～25%。肉品工业须积极结合减盐计划，才能有效实现人均食盐摄入量降低的目标。减盐会降低肌原纤维蛋白（MP）的持水能力和结合脂肪能力，导致产品品质明显下降，因此，如何在制备低盐肉制品（盐含量0.6～1.4 g/100 g）的同时较好地保持水分和脂肪结合能力是肉品蛋白质功能特性研究领域的巨大挑战。
郑州轻工业大学食品与生物工程学院的李可、王艳秋、白艳红*等通过实验探讨延长超声时间（0、3、6、9、12 min）对低钠条件下（0.15 mol/L）鸡肉MP的乳化稳定性和乳液流变性质的影响，分析乳液的粒径分布、Zeta-电位、微观结构和油-水界面性质特征等，以期为低钠条件下鸡肉MP超声波加工的应用提供理论依据。1 超声处理对低钠条件下MP乳液EAI和ESI的影响
乳化活性指数（EAI）代表蛋白质在油-水界面的吸附能力；乳液稳定性指数（ESI）代表一定时间内，蛋白质维持乳液分散体系稳定的能力。不同超声处理时间对低钠条件下MP乳液EAI、ESI的影响如图1所示。随着超声处理时间的延长，EAI显著增加。超声处理12 min的MP乳液EAI达到最大值（38.68±0.04）m2/g，相比于未经超声处理组（22.00±0.02）m2/g，EAI增加了75.82%。这说明延长超声处理时间可以增加低钠条件下MP在油-水界面的吸附能力，增强MP-油相和MP-MP之间的相互作用，改善低钠条件下MP的乳化活性。ESI的变化趋势与EAI一致，随着超声处理时间的延长而显著增大。与未超声处理组（（10.67±0.01）min）相比，超声处理12 min时MP乳液的ESI达到最大（87.44±0.24）min，增加了约7 倍，说明超声处理可以显著改善低钠条件下MP的乳化稳定性。在本研究中低钠条件下延长超声处理时间至12 min，能够有效改善MP的ESI，明显高于前期发现的正常盐含量条件下MP的ESI。综上，延长超声波时间能够显著改善低钠条件下MP乳液的乳化特性。
不同超声时间对低钠条件下MP乳液不稳定性指数（TSI）的影响如图2所示。在乳液放置3 600 s过程中，未超声处理的MP乳液TSI从0增加到2.63。随超声处理时间延长至12 min，MP乳液的TSI逐渐减小。超声处理12 min组MP乳液在放置过程中TSI从0增加到1.63，TSI和曲线斜率均为最小，这说明超声处理有效改善了MP乳液的稳定性。同时，这一结果也与EAI、ESI的变化结果相印证。3 超声处理对低钠条件下MP乳液粒径及其分布、Zeta-电位和液滴微观结构的影响
超声处理对低钠条件下MP乳液粒径分布的影响如图3所示，超声处理提高了MP乳液液滴分布的均匀性。未超声和超声处理组的MP乳液均表现为双峰分布，但经过超声处理后的乳液双峰逐渐向小粒径分布范围移动，而且小粒径范围内（1～5 μm）的乳液液滴占比呈现出增加的趋势。当超声处理时间由9 min延长至12 min时，MP乳液粒径分布未见明显变化。如表1所示，与未超声处理组相比，超声处理显著降低了MP乳液的粒径。超声处理12 min时，MP乳液的平均粒径达到最小（11.98±0.03）μm，相比于超声9 min时的粒径并未有显著性差异。以上结果表明超声处理MP的乳液粒径减小且分布均匀，有助于增加乳液稳定性。本研究中，超声处理12 min组MP乳液粒径与超声处理9 min组无显著差异，可能是此时超声处理9 min对低钠MP的物理作用达到极限，很难进一步展开MP的结构。MP乳液Zeta-电位
表1显示了超声处理对低钠条件下MP乳液的Zeta-电位影响。所有组MP乳液的电位均为负值，超声0 min时MP乳液电位为（－4.31±0.14） mV，延长超声处理时间显著减小了MP乳液的Zeta-电位，即增加MP乳液Zeta-电位的绝对值。超声处理12 min MP乳液电位绝对值增加至（－10.07±0.50） mV，而与超声9 min时的Zeta-电位无显著性差异，与粒径变化趋势类似。
图4显示了低钠条件下超声处理MP后制备的乳液微观结构。未超声处理的MP乳液液滴体积很大且分布不均。较大油滴的出现不利于乳液的稳定且容易造成油滴聚集。与未超声处理组相比，超声处理后的MP乳液液滴体积明显变小。随着超声时间的延长，乳液液滴体积逐渐减小。上述结果表明，超声处理后平均粒径和蛋白质聚集减少，有助于MP在油-水界面的吸附，尤其超声9 min和12 min能够促进乳液更小油滴的形成和更均匀的分布，从而使乳液具有更好的稳定能力。 低钠条件下超声处理MP乳液的贮能模量（G′）和耗能模量（G”）随角频率变化的曲线如图5所示。所有组MP乳液的G′均高于G”，且未发生交叉现象。所有乳液G′和G”随着角频率的增加未出现明显变化，说明MP乳液G′和G”对频率没有依赖性。与未超声处理组相比，超声处理MP的乳液G′和G”均高于未处理组，超声处理12 min时MP乳液G′和G”均为最大，表明超声处理MP可以明显增强乳液的黏弹性，有助于提高乳液的稳定性。MP乳液黏弹性的变化趋势与TSI、EAI、ESI分析结果一致。超声处理减小了乳液的粒径，使更多的蛋白颗粒吸附到油-水界面上并呈现出弱凝胶特性，这种弱相互作用确保了乳液的稳定性，从而增加了乳液的G′。
超声处理低钠条件下MP对其乳液表观黏度的影响如图6所示，所有组MP乳液样品均随着剪切速率的增加先迅速降低，后缓慢降低，这一行为称为流体假塑性。与未超声处理组相比，超声处理MP乳液表观黏度明显增大，并随着超声处理时间的延长表观黏度进一步升高，在超声处理12 min后MP乳液的表观黏度最大。由前期的研究结果可以确定，随着超声时间的延长，MP乳液粒径逐渐减小，乳液体系中液滴数目随之增加，液滴间进入相互吸引区域的机会增大，导致乳液位移困难。因此，MP乳液黏度增大、TSI降低，表明超声处理可促进低钠条件下MP乳液稳定性的改善。
5 超声处理对低钠条件下MP乳液界面张力的影响
图7显示了低钠条件下超声处理对MP乳液油-水界面张力的影响，所有组MP乳液的油-水界面张力均随时间延长而降低。与未超声处理组相比，超声处理的MP乳液界面张力逐渐降低，尤其是超声处理12 min时MP乳液的油-水界面张力最低。在低NaCl条件下，通过延长超声处理时间可以减小MP粒径进而使MP乳液的粒径显著减小，有利于MP从水相向油滴表面扩散，在油-水界面发挥稳定作用，并使MP界面张力降低。
6 超声处理对低钠条件下MP乳液吸附蛋白和未吸附蛋白相对含量的影响
超声处理对低钠条件下MP乳液吸附蛋白和未吸附蛋白相对含量的影响如图8所示，随着超声处理时间的延长，未吸附蛋白相对含量逐渐降低，吸附蛋白相对含量对应升高，各处理组间均有显著性差异。其中，未经超声处理的MP乳液中，未吸附蛋白相对含量高达49.37%，超声处理12 min后，未吸附蛋白相对含量下降至7.25%，为所有样品中最低。上述结果说明超声处理可以显著降低MP乳液中未吸附蛋白相对含量（P＜0.05），使吸附蛋白相对含量显著提升（P＜0.05）。MP在乳化体系中充当乳化剂，吸附蛋白相对含量升高说明吸附在油滴表面的蛋白相对含量增加，乳化体系更加稳定。
7 超声处理对低钠条件下MP乳液微观结构的影响
超声处理对低钠MP乳液微观结构的影响如图9所示，球形和椭圆形代表油滴，架桥代表蛋白质。未经超声处理的MP乳液液滴颗粒较大，并呈现出架桥絮凝现象。随着超声处理时间的延长，MP乳液液滴体积逐渐减小且油滴间距增大，架桥絮凝现象减弱。超声处理超过6 min时，架桥絮凝情况明显减弱，尤其是超声处理12 min时，观察到的乳液液滴最小，这一结果与粒径分析和光学显微镜观察结果一致。从图9中还可以看出，油滴表面被蛋白包裹，证明该乳液为水包油型。 本研究表明低钠条件下超声处理有效地改善了MP乳液的稳定性。与未超声处理组相比，超声处理MP乳液的乳化活性和乳化稳定性显著增加，其中超声处理12 min MP乳液的EAI增加了75.82%，ESI增加了7 倍，TSI降低；由MP乳液粒径分布及大小、Zeta-电位分析和光学显微镜观察发现，随着超声处理MP的时间从0 min延长至12 min，MP制备的乳液粒径明显降低且乳液液滴分布更加均匀，Zeta-电位绝对值增加，进而增强了液滴的静电相互作用。超声处理可以增加乳液的黏弹性，且随着乳液表观黏度的增加，可有效防止乳液上浮现象出现。同时，超声处理MP促进其油-水界面张力的降低，表明超声处理可以增加MP分子的移动性和灵活性，促进MP对油滴的吸附；且超声处理MP后乳液中吸附蛋白相对含量增加、未吸附蛋白相对含量降低也进一步证明了这一事实。此外，通过冷场扫描电子显微镜也观察到MP乳液液滴体积逐渐减小且油滴间距增大，架桥絮凝现象减弱。综上，高强度超声波可以提高MP在低钠条件下的乳化稳定性，本研究可为超声处理在低钠条件下MP的进一步加工利用提供理论参考。
本文《低钠条件下超声处理对鸡肉肌原纤维蛋白乳液稳定性的影响》来源于《食品科学》2023年44卷09期58-65页. 作者：李可，王艳秋，张怡雪，张俊霞，赵颖颖，杜曼婷，王昱，白艳红. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220410-106.
