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郑州轻工业大学白艳红教授等:不同超声波功率处理对类PSE鸡肉肌原纤维蛋白结构和乳化稳定性的影响
2023-10-09作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-
水包油(O/W)乳状液由油相分散在水相中形成,普遍存在于各类食品如牛乳、奶油和乳化型肉制品等中。然而,O/W乳状液由于两相不混溶,热力学不稳定,需要乳化剂来促进其形成并保持良好的稳定性。肌原纤维蛋白(MP)作为潜在的乳化剂,约占肉类总蛋白的50%~60%,具有良好的乳化能力,可促进乳状液的形成,赋予乳化凝胶肉制品独特的质构特性和良好的乳化稳定性。
鸡肉因其价格低廉、蛋白质含量高、脂肪含量低而深受消费者的喜爱。随着对鸡肉需求量增加,生产方常采用选育基因品种和过度饲养以追求肌肉快速生长,导致一系列鸡肉品质下降问题的发生。类苍白、柔软、汁液易流失(PSE)鸡胸肉发生率高,加工特性差,表现为保水能力、乳化性能和感官品质劣变、质地软等特征,造成禽肉屠宰加工业巨大的经济损失。其中,与正常鸡肉蛋白相比,类PSE鸡肉蛋白的乳化能力明显降低,因此应用新技术提高类PSE鸡肉蛋白的乳化特性十分必要。
郑州轻工业大学食品与生物工程学院的李可,张俊霞,白艳红*等探讨了不同超声波功率对类PSE鸡肉MP的结构、理化性质以及乳化稳定性的影响,分析乳状液的粒径分布、电位、微观结构和油-水界面性质等,为类PSE鸡肉MP的超声加工应用、提高其在肉品加工业中的商业价值提供理论依据。
1 经超声后类PSE鸡肉MP的凝胶电泳结果分析
2 经超声后类PSE鸡肉MP的二级结构
由图3可知,不同超声波功率处理的类PSE鸡肉MP圆二色光谱图在210 nm和223 nm左右处都有两个负吸收峰,这与肌球蛋白尾部的α-螺旋结构有关。随着超声波功率的增加(0~450 W),峰强度逐渐增大,600 W时峰强度减小。由表1可知,随超声波功率增加,类PSE鸡肉MP的α-螺旋相对含量先增加后降低,而β-折叠和无规卷曲相对含量先降低后增加。其中α-螺旋相对含量的上升,说明MP分子肽链收缩、疏水性增强。β-折叠的相对含量与蛋白质的疏水性有着密切关系,其相对含量的降低说明蛋白内部的疏水位点暴露,从而增强了疏水性。
3 经超声后类PSE鸡肉MP的表面疏水性
4 经超声后类PSE鸡肉MP的内源性荧光强度
5 经超声后类PSE鸡肉MP的粒径和电位
粒径可用来表征溶液中蛋白的大小。由图6可知,经过超声波处理后的MP呈现较窄单峰且逐渐向小粒径分布方向移动,而未经超声波处理的MP呈现较宽的单峰,说明超声波处理提高了类PSE鸡肉MP分布的均匀性。由表2可知,对照组平均粒径为(4 170.67±61.33)nm,随着超声波功率从150 W增加到600 W,MP平均粒径分别为(1 995.00±91.85)、(1 722.33±12.42)、(1 577.00±26.85)、(1 270.00±134.25)nm,表明超声波可以显著减小类PSE鸡肉MP的粒径(P<0.05)。
Zeta-电位绝对值越大,表明蛋白质分子在溶液中的分散稳定性越好。如表2所示,经超声波处理后,MP的Zeta-电位绝对值整体上高于未超声组,随着超声波功率的增大,其绝对值显著增大(P<0.05)。超声波功率达到600 W时,MP的Zeta-电位从对照组的-2.9 mV降低到-13.1 mV,这说明超声后MP表面具有更多的负电荷。而负电荷数量的增加会增强蛋白质之间的静电排斥力,从而提高MP的分散稳定性。
6 经超声后类PSE鸡肉MP的溶解度
7 经超声后类PSE鸡肉MP的乳化活性和乳化稳定性
蛋白质的乳化性能与分子柔性和表面电荷等密切相关。由图7可知,随着超声波功率的增加,乳化活性指数(EAI)显著增加(P<0.05)。超声波功率达到600 W时,类PSE鸡肉MP的EAI达到最大((45.81±0.12)m2/g),相比于未经超声波处理组((30.72±0.14)m2/g),EAI增加了约50%,这可能是因为超声波处理使MP局部变性或结构变得无序,同时使粒径明显降低,提高了其在油-水界面的吸附能力。结果表明,提高超声波功率能够有效增强类PSE鸡肉MP在油-水界面的吸附作用,并改善其乳化性能。乳化稳定性指数(ESI)变化趋势与EAI一致,随着超声波功率的增加而显著增大(P<0.05)。与未超声波处理组((42.14±2.13)min)相比,超声波功率600 W时类PSE鸡肉MP的ESI达到最大((179.06±8.09)min),增加了约3.2 倍,说明超声波处理可以显著提高类PSE鸡肉MP维持乳液分散体系稳定的能力,改善其乳化稳定性。
8 经超声后类PSE鸡肉MP乳液的粒径分布与Zeta-电位
如表3所示,随着超声波功率的增加,Zeta-电位绝对值显著增加(P<0.05)。超声波功率从0 W增加到600 W,MP Zeta-电位从-1.60 mV降低到-4.98 mV。超声波处理导致类PSE鸡肉MP表面负电荷增多,在形成乳液时,乳液液滴表面带有负电荷的,增加了类PSE鸡肉MP乳液液滴之间的静电斥力,从而增强了MP乳液的稳定性。这与所得到的MP的乳化活性结果相对应。
9 经超声后类PSE鸡肉MP乳液的Turbiscan稳定性指数标
10 经超声后类PSE鸡肉MP的界面张力
蛋白质的界面性质对其乳化性能有很大影响,界面张力越小,说明蛋白质乳液的稳定性越好。由图10可以看出,不同超声波功率处理的类PSE鸡肉MP的界面张力都随着时间延长而下降,表明MP能够吸附到油滴表面,使油-水界面趋于稳定。随着超声波功率的增加,MP界面张力逐渐降低,这是由于超声波功率的增加使MP的粒径减小,从而MP乳液的粒径也逐渐减小,界面蛋白质的吸附量增加。较小粒径的类PSE鸡肉MP能够更加快速地吸附到油-水界面上,尤其超声波功率达到600 W时,MP的粒径最小,其界面张力也达到了最低值,说明此时的乳液稳定性最好。
11 经超声后类PSE鸡肉MP乳液的微观结构
结论