响应面法优化微波加热制备肌原纤维蛋白凝胶工艺.docx

    响应面法优化微波加热制备肌原纤维蛋白凝胶工艺    韩柯颖 魏苏萌 杨玉玲 李珊珊 周磊摘 要：以鸡胸肉为原料，利用响应面分析法优化微波加热改善肌原纤维蛋白（myofibrillar protein，MP）凝胶特性和结构的工艺条件在单因素试验基础上，以微波加热功率、微波时间和MP溶液pH值为影响因子，以MP凝胶硬度、弹性和保水性为响应值建立数学模型，进行响应面优化试验，研究各变量及其交互作用对MP凝胶品质的影响结果表明，微波加热制备MP凝胶的最佳条件为微波功率400 W、微波时间15 s、MP溶液pH值6.0，该条件下MP凝胶的硬度为45.48 g，弹性为0.82，保水性为88.86%优化结果表明，低功率、长时间的微波加热能够使MP凝胶获得更好的质构特性和较高的保水性Key：微波加热;鸡肉;肌原纤维蛋白;凝胶特性;响应面Abstract： In this study， we optimized the processing conditions for improved microwave heating-induced gel properties and structure of chicken breast myofibrillar protein （MP） by combined use of one-factor-at-a-time method and response surface methodology （RSM）. The independent variables were microwave power， heating time and the pH of MP solution. The responses were gel hardness， elasticity and water-holding capacity. Mathematical models were built indicating each response as a function of the independent variables. The interaction among the three variables was studied. The results showed that the optimum conditions were as follows： 400 W， 15 s and pH 6.0. Under these conditions， the gel hardness， elasticity and water-holding capacity were 45.48 g， 0.82 and 88.86%， respectively. The optimization results demonstrated that MP gels with better textural properties and higher water-holding capacity could be obtained by low-power microwave heating for a long period of time.Keywords： microwave heating; chicken; myofibrillar protein; gel properties; response surface methodologyDOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200628-163：TS251.1                                        文献标志码：A ：1001-8123（2020）09-0031-08引文格式：韩柯颖， 魏苏萌， 杨玉玲， 等. 响应面法优化微波加热制备肌原纤维蛋白凝胶工艺[J]. 肉类研究， 2020， 34（9）： 31-38. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200628-163.    http：//HAN Keying， WEI Sumeng， YANG Yuling， et al. Optimization of microwave-assisted preparation of heat-induced myofibrillar protein gel by response surface methodology[J]. Meat Research， 2020， 34（9）： 31-38. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200628-163.    http：//雞肉作为优质蛋白质来源，同时具有多品种、分布广和价格低廉等特点。

肌原纤维蛋白（myofibrillar protein，MP）约占动物肌肉中总蛋白含量的50%～55%，以鸡肉为原料的糜类肉制品品质主要由MP的凝胶特性决定[1]MP的热诱导凝胶特性能够维持肌肉的弹性、嫩度和保水性[2]，影响肉制品风味和质地[3]，改善产品吸水性、增稠性以及能够黏着脂肪[4]MP热诱导凝胶的形成分为3 个阶段，即蛋白质受热变性、分子聚合和产生相互作用，MP热诱导凝胶是蛋白质分子中非共价键及化学共价键相互作用的结果[5]MP的热诱导凝胶特性均受到盐溶液浓度、pH值、离子强度、肌肉类型、添加物、温度、加热方式及氧化等因素的影响[6]目前加工制备凝胶最常用的方法是传统水浴加热，但该加热方式存在加热慢、准备时间长、耗水量大、能耗高等缺点相比之下，微波加热具有快速、均匀、加热效率高、节能、安全可控等优点[7]，蛋白凝胶化的过程比传统的传导加热快得多，且能更好地保留食品的营养价值[8]微波加热已普遍应用于家庭制备食品，但用于工业化生产糜类肉制品却很少见，主要是由于缺乏相应的理论指导微波是电磁波，其频率为300 MHz～300 GHz，波长为1 mm～1 m[9]微波加热是由材料吸收微波能并瞬间将其转化为分子的热能，因而造成内外同时加热[10]。

极性分子在微波场中发生剧烈运动，分子间产生大量摩擦热作为常见的极性分子，水的存在使物料被迅速加热例如，鲢鱼鱼糜水浴加热约1 h形成凝胶，而相同质量的样品微波加热仅需约1 min便可形成凝胶[11]热处理方式的改变会显著影响蛋白质凝胶特性和结构闫虹等[12]研究发现，2 种微波加热方式对白鲢鱼糜凝胶特性和蛋白质分子结构的影响显著优于传统水浴加热，单独微波加热增强鱼糜凝胶强度的最佳工艺条件为600 W、60 s，鱼糜凝胶表面微观结构比水浴二段加热的鱼糜凝胶表面平滑且细腻致密Cao Hongwei等[13]研究表明，微波加热导致鲢鱼蛋白凝胶中蛋白质分子交联和聚集，不仅改变了蛋白质凝胶的二级结构和微观结构，而且提高了凝胶强度和保水性Feng Dandan等[14]分别采用微波和水浴加热制备鱼糜凝胶，对比发现微波加热能够改善鱼糜品质对于大豆蛋白、花生蛋白及乳清蛋白等动植物蛋白，利用微波热诱导形成凝胶的强度和质构也得到显著改善[15-17]此外，pH值能够通过影响MP中氨基酸侧链电荷分布，改变蛋白质分子间的相互作用，进而影响蛋白质及其热诱导凝胶的非共价键作用力和结构[18]pH值的变化显著影响猪肉MP的凝胶强度和保水性[19]，因此制备MP溶液时需要严格控制pH值。

目前，对于微波加热条件下鱼糜制品和蛋白质凝胶特性的报道较多，而国内外关于微波加热诱导鸡肉MP形成凝胶的研究报道较少本研究以鸡胸肉中提取的MP为原料，采用微波加热处理的方式诱导形成凝胶，研究加热过程中微波功率、微波时间和MP溶液pH值对凝胶硬度、弹性和保水性的影响机制前期单因素试验结果表明，影响MP凝胶性质的因素不是单一地产生影响，而是具有交互作用在单因素试验基础上，分别以MP凝胶硬度、弹性和保水性为优化目标，采用响应面法对微波加热诱导MP凝胶的制备条件进行优化，以期提高MP凝胶的品质和性能，从而为鸡肉凝胶形成条件的研究以及微波技术在肉制品加工中的应用和工艺改进提供理论依据1 材料与方法1.1 材料与试剂40 日龄爱拨益加肉鸡，购于南京本地养鸡场并现场屠宰取鸡胸肉，-18 ℃贮藏，并在1 个月内使用K2HPO4、NaCl、KCl、KI、二硫苏糖醇（dithiothreitol，DTT）、NaN3、乙二醇双（2-氨基乙基醚）四乙酸（ethylenebis （2-oxyethylenenitrilo） tetraacetic acid，EGTA）（均為分析纯） 国药集团化学试剂有限公司1.2 仪器与设备TP-214电子分析天平 美国丹佛仪器公司;PHS-3C pH计 上海精密科学仪器有限公司;DS-1高速组织捣碎机 上海标本模型厂;WH-2微型旋涡混合仪 上海沪西分析仪器厂有限公司;85-2恒温磁力搅拌器 常州国华电器有限公司;T10 Basic高速剪切均质器 德国IKA公司;Avanti J-26XP高效冷冻离心机 美国Beckman Coulter公司;美吉斯PR-4257真空包装机 广东省东莞市凯仕电器有限公司;EG823MF3-NW微波炉 广东省佛山市美的电器制造有限公司;TESTO-106探针温度计 广东省深圳市德图仪器有限公司;TA.XT.Plus质构分析仪 英国Stable Micro System公司。

1.3 方法1.3.1 MP的提取参考Xiong YoulingL.等[20]的方法并略作调整冷冻鸡胸肉在4 ℃条件下解冻10 min，剔除表面脂肪和结缔组织后切碎成块状，加入8 倍体积分离缓冲液A（含10 mmol/L K2HPO4、2 mmol/L MgCl2、0.1 mol/L KCl、1 mmol/L EGTA、0.5 mmol/L DTT，pH 7.0），10 000 r/min高速匀浆10 s后间歇10 s，匀浆3 次，将此匀浆液2 000×g、4 ℃离心20 min，取沉淀上述步骤重复3 次，所得沉淀物为粗MP将粗MP加入8 倍体积分离缓冲液B（含1 mmol/L NaN3、0.1 mol/L NaCl，pH 6.0），10 000 r/min高速匀浆10 s，匀浆液经单层纱布过滤后2 000×g、4 ℃离心20 min，此步骤重复3 次，所得沉淀物为纯MP提纯后的MP于4 ℃保存并24 h内使用蛋白溶液质量浓度的测定采用双缩脲法，以牛血清白蛋白为标准蛋白[21]1.3.2 凝胶的制备参考Wei Sumeng等[22]的方法并略作修改使用磷酸盐缓冲液（含0.6 mol/L KCl、0.01 mol/L KH2PO4，pH 6.0）溶解MP并调节MP溶液pH值，稀释后MP溶液质量浓度为60 mg/mL。

取3 mL上述MP溶液置于7 mL离心管中，抽真空除泡后在恒定功率2.45 GHz的微波炉中加热，控制功率为300～800 W，时间设定为0～15 s加热后的样品室温冷却1 h后4 ℃冷藏过夜备用1.3.3 质构特性测定将4 ℃条件下冷藏的MP凝胶取出，室温条件下静置30 min参考杨玉玲等[23]的方法，使用质构仪的全质构程序（TPA）测定MP凝胶的硬度和弹性测试条件：选用P/6探头，温度25 ℃，测试前速率5.0 mm/s，测试中速率1.0 mm/s，测试后速率5.0 mm/s;探头深入距离5.0 mm;触发类型：自动;触发力5 g1.3.4 保水性测定将制备好的MP凝胶4 ℃、10 000×g高速离心10 min，用滤纸擦拭除去水分后再称其质量保水性按下式计算式中：m为离心管质量/g;m1为离心前离心管和MP凝胶的总质量/g;m2为离心后离心管和MP凝胶的总质量/g1.3.5 单因素试验设计。