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脂肪和淀粉对肌原纤维蛋白凝胶性能的影响机理

吴满刚  
【摘要】:我国是肉制品生产大国,肉类食品在人们的膳食结构中占有重要的位置。肉制品中常常添加一定量的脂肪和淀粉,给产品提供良好的风味、多汁性,提高嫩度以及改善口感等。然而脂肪和淀粉对肉品凝胶影响机理的基础研究还不透彻。肌原纤维蛋白作为肉类中最具重要生物学功能的结构蛋白群,其形成凝胶的能力是最重要的功能特性之一,对肉制品的品质有重要的影响。本研究的目的是利用肌原纤维蛋白体系,模拟肉制品凝胶形成过程中脂肪或淀粉颗粒对蛋白凝胶流变性能以及微观结构等的影响,明确肉类体系中脂肪或淀粉对肉制品品质影响的机理,为开发高新产品提供一定的理论研究基础。 首先研究了脂肪类型对肌原纤维蛋白-脂肪复合凝胶的流变性与微观结构等的影响。将动物脂肪(猪油)和植物油(花生油)经预乳化后分别加入到肌原纤维蛋白凝胶体系中,研究脂肪类型和浓度对复合凝胶凝胶强度、持水性、流变性以及微观结构的影响。动态流变测试结果显示,随着油脂乳化物的添加,复合凝胶弹性模量(G')线性增加,添加猪油的复合凝胶的G'均显著高于花生油体系。质构测试结果印证了该结果,添加10%以上的油脂,凝胶硬度明显增强(P0.05),且添加15%猪油比15%花生油的复合凝胶的硬度高出33%。持水性结果显示含有10%或更高浓度油脂的复合凝胶比对照空白凝胶的持水性增强28-44%(P0.05)。微观结构显示添加脂肪颗粒后蛋白凝胶网络结构更加紧凑。上述结果说明脂肪对肌原纤维蛋白复合凝胶具有物理填充效应,能够促进肌原纤维蛋白复合凝胶流变性、保水性与凝胶结构的增强。 为了进一步研究脂肪增强肌原纤维蛋白凝胶强度的内在机理,明确影响脂肪增强效应的因素,论文以乳化的花生油为研究对象,详细探讨巯基与二硫键在肌原纤维蛋白-脂肪复合凝胶形成中的作用。将花生油以肌原纤维蛋白为乳化剂进行预乳化,在预乳化液中加入不同浓度的巯基阻断剂:N-乙基顺丁烯二酰亚胺(NEM)进行处理,再加到肌纤维蛋白中加热形成复合凝胶。巯基测定结果显示,1mM的NEM可以阻断乳化液中(含1%蛋白)69%的巯基;大于等于3mM的NEM几乎可以阻断乳化液中的所有蛋白巯基。自由巯基的减少导致凝胶弹性模量和硬度的下降。微观结构结果显示通过NEM处理的脂肪颗粒周围有微量的油流出来,类似“漏油”,而且随NEM量的增加脂肪颗粒“漏油”现象也加重;同时,凝胶强度也随NEM量的增加而呈下降趋势。该结果表明,阻断乳化液油脂颗粒表面蛋白膜与连续相之间二硫键的形成将显著降低脂肪在肌原纤维蛋白复合凝胶中的稳定性,并显著降低复合凝胶的凝胶强度等凝胶性能。上述结果证明利用肌纤维蛋白预乳化的脂肪颗粒在凝胶体系中不仅仅是简单的物理填充效应,还有共价键(二硫键)增强这种填充作用,从而增强了复合凝胶的性能。 接下来,论文详细研究了脂肪颗粒大小及预乳化模式对肌原纤维蛋白-油脂复合凝胶性质的影响。以多不饱和脂肪酸含量不同的两种健康植物油(橄榄油和花生油)为研究对象,1%的肌原纤维蛋白溶液和1%Tween80作为乳化剂,分别以不同均质速度对橄榄油和花生油进行乳化,将预乳化的脂肪分别加入到肌原纤维蛋白体系中制备凝胶。动态流变测试显示弹性模量(G')随着乳化液的添加而比对照空白(不含乳化液)大幅增加,而且复合凝胶随脂肪颗粒的减小,弹性模量升高。另一方面,蛋白乳化剂形成的脂肪颗粒添加到蛋白凝胶中显示其凝胶强度略高于含有Tween80乳化的复合凝胶强度。然而含有Tween80的复合凝胶在加热和储存过程中极易脱水收缩。石蜡切片法对复合凝胶微观结构进行观察显示用Tween80做乳化剂的复合凝胶里油脂颗粒经加热后变大且形状较为不规则;而用肌原纤维蛋白作为乳化剂的复合凝胶,其脂肪颗粒大小与新鲜的乳化液中颗粒大小基本没有明显变化。上述结果表明,采用肌纤维蛋白进行预乳化,乳化液中脂肪粒径越小,越有利于肌纤维蛋白复合凝胶的凝胶强度等性能的提高。 最后论文详细研究了淀粉对肌原纤维蛋白-淀粉复合凝胶的强度、微观结构和持水性等的影响。以马铃薯、木薯、玉米和大米淀粉四种原淀粉以及酯化和交联酯化的变性淀粉为原料,研究淀粉颗粒在肌原纤维蛋白体系中的物理状态变化对凝胶流变性和保水性等凝胶性能的影响。结果显示各种淀粉对复合凝胶的增强效应与其糊化温度和糊化后的粘度有着非常一致的关系,淀粉糊化后,会对复合体系形成凝胶的弹性起到显著增强效应;而且淀粉对于复合凝胶的弹性模量的促进效应与淀粉本身糊化后的粘度呈正相关,同时淀粉对于复合凝胶的持水性也与其糊化温度相关,形成凝胶温度越接近或者超过淀粉糊化温度,淀粉对凝胶的持水性的增强效应越好。在所实验的淀粉中,马铃薯及其酯化淀粉对复合凝胶的流变、质构等特性有明显加强作用;木薯及其酯化淀粉在70-80℃加热时对复合凝胶的持水性具有最好的促进作用。 本研究结果对提高肉制品品质以及脂肪(尤其是植物油)、‘淀粉在肉制品中的添加应用具有一定的借鉴意义。同时一定程度上阐明了脂肪和淀粉对蛋白凝胶的影响机理,为继续深入研究提供了学术上重要的参考价值。


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