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壳聚糖与盐溶蛋白对风味化合物吸附能力及其凝胶特性研究

刘士健  
【摘要】: 盐溶蛋白(Salt-soluble Meat Protein,以下简称SSMP)是指能溶于盐溶液,由肌球蛋白、肌动蛋白、肌动球蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白等组成的一个复合蛋白体系,对于肉制品形成凝胶具有重要作用。壳聚糖(Chitosan,以下简称CTS)是唯一的天然碱性多糖,添加在肉制品中已被证明具有延长产品货架期,提高保水力的作用,但是关于CTS与SSMP的作用机理尚未研究报道。本研究通过从长白猪的猪背最长肌中提取SSMP,固定蛋白浓度后,添加CTS,加热生成CTS-SSMP复合凝胶,以保水力和硬度作为评价指标,研究pH、NaCl浓度、CTS浓度、加热温度和加热时间对复合凝胶的影响,通过吸附试验、扫描电镜和红外光谱分析CTS-SSMP复合凝胶的形成机理。 蛋白质自身产生的风味是非常有限的,但是由于其对挥发性风味化合物具有吸附能力,从而对食品风味具有贡献,部分多糖类物质已经被证明对挥发性化合物具有吸附能力,但是关于SSMP和CTS对风味化合物的吸附能力尚未发现相关的研究报道。为了研究SSMP和CTS对食品风味的贡献,本文通过气质联用分析低温烟熏肉的关键化合物种类,并选择其它具有代表性的挥发性风味化合物包括醛酮类、酯类和酚类共15种化合物,通过建立模拟体系,采用动态顶空捕集和GC-MS研究SSMP、CTS和CTS-SSMP复合体系对风味化合物的吸附能力及其影响因素。 具体研究内容和结果如下: 1.凝胶品质受到pH、NaCl浓度、CTS添加量、加热时间和温度影响。 pH6.0以下时,CTS并没有显著增强凝胶特性,在碱性条件下形成的CTS-SSMP复合凝胶具有更佳品质,pH8.5时,CTS-SSMP复合凝胶比SSMP单体系凝胶的保水力提高了21.21%,硬度增加了4.23kpa。 NaCl浓度为0.75M时,SSMP单体系凝胶和CTS-SSMP复合凝胶保水力均达到最大值,与未添加CTS的SSMP单体系凝胶相比,CTS-SSMP复合凝胶保水力提高了8.33%,硬度增加了2.95kpa,随着NaCl浓度的进一步上升,CTS-SSMP复合凝胶保水力开始下降,但硬度则保持上升的趋势。 CTS的加入并没有改变CTS-SSMP复合凝胶pH、离子强度依赖特性。 CTS添加量与凝胶保水力呈线性关系:y=16.141x+50.868(R~2=0.9683),与凝胶硬度线性方程为:y=2.3906x+3.6628(R~2=0.9870)。 加热温度和加热时间对凝胶品质具有影响,高温和长时间的加热虽然可以提高凝胶的硬度,但是对于凝胶的保水力破坏严重。CTS在高温情况下会丧失保水能力,因此,CTS适宜在低温肉制品中得到使用。 2.CTS-SSMP凝胶形成机理。 通过红外光谱和扫描电镜发现,CTS-SSMP复合凝胶形成过程中主要是蛋白质分子起到胶凝的作用,CTS则主要起到填充剂的作用,另外,它通过静电作用力和氢键和蛋白质分子结合,使它在连续的SSMP网络之间成为凝胶吸附带,改善了凝胶特性。 3.低温烟熏猪肉关键风味化合物及烟熏过程中风味变化。 严格控制烟熏条件制作样品,采用同时蒸馏萃取、旋转蒸发浓缩的方法获得风味提取物,以癸酸乙酯为内标,通过GC/MS定性分析烟熏过程中出现的酚类化合物11种,羰基类化合物8种,碳氢化合物19种,酯类化合物25种,醚类化合物8种,脂肪酸3种,其它化合物17种。关键风味物质包括苯酚、愈创木酚、间甲基苯酚、3-甲基愈创木酚、4-甲基愈创木酚、4-乙基愈创木酚、丁子香酚、异丁子香酚、2,4-癸二烯醛、苯甲醛、3-甲基-6-异丙烯基-2-环己烯-1-酮、2-十五酮、十八酮、反-罗勒烯、苧烯、β-月桂烯、δ松油烯、(2顺)-2,6-二甲基-2,7-辛二烯-1,6-二醇、里哪醇、4-松油醇、α-松油醇、乙酸里哪酯、乙酸松油酯、橙花醇乙酸酯、棕榈酸、油酸和硬脂酸等,其中最关键的风味化合物是酚类化合物。 烟熏过程中关键风味化合物的变化规律为:酚类、羰基化合物、碳氢化合物的种类和含量在烟熏过程中均明显增加;醇类化合物在加工前期的种类和含量增加,在加工后期降低:酯类化合物种类变化不明显,含量增加:游离脂肪酸含量在烟熏过程中增加。发烟材料对于风味具有影响。 4.SSMP对挥发性化合物的吸附能力。 SSMP对醛酮类、酚类和酯类挥发性化合物吸附能力具有吸附能力,但是对不同化合物的吸附能力有差异,引起差异的原因可能和化合物的结构等因素有关。SSMP浓度为8.4mg/ml时,SSMP吸附能力大小均依次为:己醛2-戊酮癸醛2-甲基丁醛3-甲基丁醛;对酚类化合物吸附能力大小为:异丁子香酚苯酚丁子香酚4-甲基愈创木酚愈创木酚;对酯类化合物吸附能力大小为:己酸乙酯丁酸乙酯乙酸辛酯2-甲基丁酸己酯乙酸乙酯。5.蛋白质浓度、pH、NaCl浓度对SSMP吸附风味化合物能力的影响。 一定浓度范围内,增加蛋白质浓度能提高SSMP对醛酮类、酯类和酚类化合物的吸附能力,其原因可能是蛋白质吸附位点增加所致。当SSMP浓度上升到一定程度后,吸附能力出现了下降,其原因可能是蛋白质分子间的相互作用加强,流动性减弱,从而影响了与风味化合物之间的结合程度。 pH升高,SSMP对醛酮类化合物和酯类化合物的吸附能力上升,其原因可能是电荷的排斥作用强于静电吸引作用,减弱了蛋白质分子间的作用力,增加了蛋白质溶解度,更多的提供蛋白质对化合物的吸附位点。pH升高,SSMP对酚类化合物的吸附能力降低,可能是在较低pH的条件下,酚上的羟基更容易与蛋白质结合,从而形成酚-蛋白质的交联网,增强了SSMP对挥发性化合物的吸附能力。 NaCl浓度对SSMP吸附能力具有影响。在一定范围内添加NaCl能降低SSMP对醛酮类、酯类和酚类挥发性化合物的吸附能力,其原因可能是盐使蛋白变性,改变了蛋白质之间的相互作用,从而影响了对风味化合物的吸附能力。 6.CTS对风味化合物具有吸附能力,吸附能力受到CTS浓度、pH影响。 CTS对风味化合物具有明显的吸附能力,对不同化合物吸附能力具有差异。CTS浓度增加,其吸附能力增强,原因可能是浓度的增加提供更多的结合位点。当CTS浓度上升到一定程度后,吸附能力出现下降,可能是由于庞大的CTS分子体积阻碍了挥发性化合物在介质中的自由移动,CTS分子之间的作用力增强,降低了CTS分子与挥发性化合物发生吸附的几率。 pH对SSMP吸附能力具有影响。较低的pH条件下,CTS分子展开程度大,能够为吸附提供更多的结合位点,所以吸附能力强。pH升高,CTS对风味化合物吸附能力下降的原因可能是在较高的pH条件下,CTS的溶解性降低,流动性变弱,减小了CTS和挥发性化合物发生接触的几率。对于醛类物质,除了以上原因外,可能还与西佛碱反应有关。 7.CTS-SSMP复合体系吸附能力。 CTS-SSMP复合体系吸附能力强于SSMP和CTS单体系吸附能力,其原因可能是由于CTS自身也具有一定的吸附能力,从而增强了对挥发性化合物的吸附能力。


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