3 種不同香辛料提取物對(duì)豬肉肌原纖維蛋白功能特性的影響

劉 丹，賈 娜*，楊 磊，苗 壯，劉登勇，李儒仁

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 錦州 121013）

3 種不同香辛料提取物對(duì)豬肉肌原纖維蛋白功能特性的影響

劉 丹，賈 娜*，楊 磊，苗 壯，劉登勇，李儒仁

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 錦州 121013）

將迷迭香、丁香、肉桂3 種香辛料提取物添加到豬肉肌原纖維蛋白中（0.005、0.010、0.020 g/g pro），研究其對(duì)蛋白質(zhì)巰基、表面疏水性、溶解度及凝膠特性的影響。結(jié)果表明，3 種香辛料提取物均降低了蛋白質(zhì)的總巰基含量和溶解性，表面疏水性隨添加量的增加先升高后降低。3個(gè)添加量在加熱最終階段彈性模量（G’）均高于對(duì)照組，低、中添加量提取物使凝膠強(qiáng)度增加，有利于蛋白凝膠的形成，而高添加量提取物對(duì)凝膠形成有破壞作用。因此，香辛料提取物與肌原纖維蛋白發(fā)生相互作用，從而對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和凝膠特性產(chǎn)生影響。

香辛料提取物；豬肉；肌原纖維蛋白；功能特性

蛋白質(zhì)是肉及肉制品中主要的營(yíng)養(yǎng)成分之一。在加工和貯藏過(guò)程中蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生氧化，其構(gòu)象及功能性質(zhì)都會(huì)有所改變，從而引起肉及肉制品品質(zhì)劣變、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降[1]。因此，蛋白質(zhì)氧化和脂肪氧化同樣重要，都被認(rèn)為是降低肉品品質(zhì)的重要因素。所以尋找減少蛋白質(zhì)和脂肪氧化的方法尤為重要，向肉及肉制品中添加抗氧化劑來(lái)防止蛋白質(zhì)和脂肪氧化目前已有報(bào)道，有研究發(fā)現(xiàn)合成抗氧化劑對(duì)人體有一定的副作用，與合成抗氧化劑相比，植物來(lái)源的天然抗氧化劑（如：香辛料提取物、綠茶提取物等）以其安全、健康的優(yōu)勢(shì)受到廣泛研究。其中，香辛料提取物中富含酚類(lèi)物質(zhì)，如迷迭香提取物中的酚類(lèi)主要是二萜類(lèi)的鼠尾草酸和鼠尾草酚；通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）分析出丁香的主要成分為丁香酚、丁香酚烯、石竹烯[2-3]，這些酚類(lèi)物質(zhì)的存在使得香辛料提取物具有很好的抗氧化活性，如將迷迭香、丁香、桂皮提取物添加到速凍肉丸中，可有效延緩其脂肪氧化[4]，迷迭香提取物還可以減少博洛尼亞香腸中蛋白質(zhì)羰基氧化產(chǎn)物的生成[5]。將丁香花蕾提取物作為天然抗氧化劑應(yīng)用到白鰱魚(yú)片中，發(fā)現(xiàn)其具有抑制蛋白質(zhì)氧化的效果[6]。

多酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)蛋白質(zhì)有親和作用，二者相互作用可以改變蛋白質(zhì)的功能基團(tuán)、鍵合作用、空間結(jié)構(gòu)和聚合形式，從而對(duì)蛋白質(zhì)的功能特性產(chǎn)生重大影響，其作用程度取決于多酚和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及溫度、pH值等因素[7]。通常，植物多酚能夠以氫鍵、疏水相互作用、共價(jià)鍵等方式與蛋白質(zhì)作用，進(jìn)而對(duì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)產(chǎn)生影響。如茶多酚可以通過(guò)疏水和親水作用與α-酪蛋白、β-酪蛋白結(jié)合，其中以疏水作用為主，而β-酪蛋白由于疏水性強(qiáng)而更易于與多酚結(jié)合，并且多酚改變了酪蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)，主要使α-螺旋和β-折疊含量下降，隨機(jī)卷曲程度增加，蛋白結(jié)構(gòu)展開(kāi)[8]。茶多酚還可以通過(guò)疏水和親水作用與β-乳球蛋白結(jié)合，使得β-乳球蛋白的α-螺旋和β-折疊含量增加，蛋白結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定[9]。此外，低濃度多酚能夠提高肌原纖維蛋白的凝膠強(qiáng)度[10]，提高蛋清蛋白的發(fā)泡能力和泡沫穩(wěn)定性[11]。但是，目前關(guān)于香辛料提取物對(duì)豬肉肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)特性及凝膠特性有何影響的研究較少。

因此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)添加肉制品中常用的3 種香辛料（迷迭香、丁香、肉桂）提取物于豬肉肌原纖維蛋白中，并測(cè)定肌原纖維蛋白的溶解度、表面疏水性、總巰基含量和凝膠特性等指標(biāo)，以研究香辛料提取物對(duì)豬肉肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和凝膠特性的影響，從而為香辛料在肉及肉制品中的應(yīng)用提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬肉背最長(zhǎng)肌 錦州大潤(rùn)發(fā)超市。

丁香、肉桂、迷迭香 錦州同治大藥房；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、乙二胺四乙酸二鈉、氫氧化鈉、溴酚藍(lán)、甘氨酸、三羥甲基氨基甲烷（tris(hydroxymethyl)aminomethane，Tris）、尿素、5,5-二硫代二硝基苯甲醇、酒石酸鉀鈉、硫酸銅、鹽酸等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Allegra 64R冷凍離心機(jī) 美國(guó)Beckman公司；FE20 pH計(jì)、JB/7534 電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；T25數(shù)顯型均質(zhì)機(jī) 德國(guó)IKA集團(tuán)；UV-2550紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì) 日本Shimadzu公司；FW-200高速萬(wàn)能粉碎機(jī) 北京中興偉業(yè)儀器有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠(chǎng)；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；Discovery DHR-1流變儀 美國(guó)TA公司；DHG-9055A電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；HHS電熱恒溫水浴鍋 山西省文水醫(yī)療器械廠(chǎng)。

1.3 方法

1.3.1 香辛料提取物的制備

香辛料提取按照張慧蕓等[12]的方法并稍作修改。將香辛料洗凈并放置于45 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，F(xiàn)W-200高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎后，準(zhǔn)確稱(chēng)取50 g于1 000 mL帶蓋的三角燒瓶中，并加入400 mL 95%的乙醇置于55 ℃恒溫培養(yǎng)搖床（110 r/min）提取12 h，用濾紙過(guò)濾，殘?jiān)儆?00 mL 95%乙醇重提12 h后過(guò)濾，合并濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀55 ℃、0.08 MPa真空濃縮后進(jìn)行冷凍干燥，得到提取物進(jìn)行提取率的計(jì)算并保存于4 ℃冰箱中備用。最終迷迭香、丁香和肉桂等香辛料的提取率分別為21.28%、14.38%和14.7%。

1.3.2 肌原纖維蛋白提取及樣品的制備

肌原纖維蛋白提取按照Park等[13]的方法進(jìn)行。蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度用雙縮脲法測(cè)定[14]，并利用牛血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白。

配制肌原纖維蛋白溶液，使其終質(zhì)量濃度為40 mg/mL。隨后分別添加3 組不同添加量的丁香、桂皮和迷迭香（0.005、0.010、0.020 g/g pro），以未加香辛料的肌原纖維蛋白作為對(duì)照組。樣品均在4 ℃條件下反應(yīng)12 h。

1.3.3 蛋白質(zhì)總巰基含量的測(cè)定

取1 mL 10 mg/mL的蛋白質(zhì)溶液加入8 mL的Tris-甘氨酸，均質(zhì)，10 000 r/min離心15 min除去不溶性蛋白。取上清液4.5 mL與0.5 mL 10 mmol的Ellman試劑反應(yīng)，對(duì)照組為4.5 mL的Tris-甘氨酸代替上清液，混合均勻后靜置30 min，在412 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度?？値€基含量的計(jì)算如式（1）所示。

式中：A為樣品412 nm波長(zhǎng)處吸光度；DF為稀釋倍數(shù)；ε為摩爾吸光系數(shù)（13 600 mol?1·cm?1）；L為光程/cm；ρ為蛋白質(zhì)量濃度/（mg/mL）。

1.3.4 蛋白質(zhì)表面疏水性的測(cè)定

參照Chelh等[15]的方法，將肌纖維蛋白溶于pH 7.0磷酸鹽緩沖溶液，制備質(zhì)量濃度為5 mg/mL的蛋白質(zhì)溶液，取1 mL蛋白溶液加入200 μL的1 mg/mL溴酚藍(lán)，用渦流漩渦混合器充分混合，然后在6 000 r/min條件下離心15 min，取上清液稀釋10 倍，在595 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，以未加蛋白溶液的磷酸鹽緩沖溶液作為對(duì)照組。溴酚藍(lán)結(jié)合量按照式（2）計(jì)算，以溴酚藍(lán)結(jié)合量表征表面疏水性。

1.3.5 蛋白質(zhì)溶解性的測(cè)定

參照J(rèn)oo等[16]的方法并略加修改。用pH 7.0的磷酸鹽緩沖溶液配制10 mg/mL的蛋白質(zhì)溶液，取3 mL于10 mL離心管中，于4 ℃的冰箱放置2 h后，在10 000 r/min 、4 ℃條件下冷凍離心20 min。取上清液1 mL，對(duì)照取1 mL蒸餾水，采用雙縮脲法測(cè)定蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度。溶解性計(jì)算如式（3）所示。

式中：ρ1為上清液蛋白質(zhì)量濃度/（mg/mL）；ρ2為離心前蛋白質(zhì)量濃度/（mg/mL）。

1.3.6 蛋白質(zhì)熱誘導(dǎo)凝膠的制備

將40 mg/mL的蛋白質(zhì)溶液裝入密閉的玻璃瓶中（25 mm×40 mm），每個(gè)玻璃瓶中加入10 g（高度約5 cm）蛋白質(zhì)溶液，每組3 個(gè)平行，放入恒溫水浴鍋內(nèi)從25 ℃加熱到80 ℃后保持30 min，制備好的凝膠在室溫條件下放置1 h后，放入2～4 ℃的冰箱中備用。在進(jìn)行凝膠特性分析之前，要從冰箱中取出放在室溫條件下（25～27 ℃）靜置30 min。

1.3.7 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定

肌原纖維蛋白凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定采用TA-XT Plus型質(zhì)構(gòu)分析儀。質(zhì)構(gòu)分析儀采用的參數(shù)如下：測(cè)定模式選擇下壓距離，測(cè)試前速率為5 mm/s，測(cè)試速率為2 mm/s，測(cè)試后速率為2 mm/s，下壓距離為凝膠高度4 mm，引發(fā)力為5 g，探頭型號(hào)選擇P/0.5。將待測(cè)樣品置于測(cè)定平臺(tái)上固定好，在室溫條件下進(jìn)行測(cè)定。

1.3.8 動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)定

用Discovery DHR-1流變儀測(cè)定樣品的動(dòng)態(tài)學(xué)特性。首先將制備好的蛋白質(zhì)溶液均勻涂布于測(cè)試平臺(tái)，趕走氣泡。測(cè)試參數(shù)為：頻率0.1 Hz，應(yīng)變力為2%，上下夾縫為1 mm，起始溫度30 ℃，升溫速率為1 ℃/min，終止溫度80 ℃。測(cè)定過(guò)程中，平板外蛋白與空氣接觸，使用保護(hù)蓋進(jìn)行密封。每組3 個(gè)重復(fù)。測(cè)定指標(biāo)為流變的彈性模量G’。1.4 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白總巰基含量的影響

圖1 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白總巰基含量的影響Fig. 1 Effect of spice extracts on total thiols content of myof i brillar protein

蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈上的巰基反應(yīng)活性很高，可轉(zhuǎn)化為分子內(nèi)或分子間二硫鍵，因此，有必要研究香辛料提取物是否會(huì)與巰基發(fā)生作用。由圖1可知，與不添加提取物的對(duì)照組相比，總巰基含量隨著3 種香辛料提取物添加量的增加而顯著降低（P＜0.05），且不同香辛料使總巰基含量降低的速率也不相同，其中丁香處理組的總巰基含量下降得最快，添加量為0.005、0.010、0.020 g/g pro時(shí)，均顯著低于桂皮和迷迭香處理組（P＜0.05），而桂皮和迷迭香兩處理組只有在添加量為0.02 g/g pro時(shí)差異顯著（P＜0.05），桂皮處理組的總巰基含量較低。

有研究表明，酚類(lèi)化合物可以與肌原纖維蛋白中的巰基發(fā)生作用，如咖啡酸、兒茶素、阿魏酸和單寧酸中的酚羥基能與魚(yú)肉肌原纖維蛋白中的巰基相互作用，從而導(dǎo)致總巰基含量降低[17]，這與本研究的結(jié)果相似。高濃度的綠茶提取物能與豬肉肌原纖維蛋白中的巰基發(fā)生共價(jià)交聯(lián)，生成巰基-醌加成物，從而阻止了蛋白質(zhì)之間交聯(lián)形成二硫鍵[18]。綠茶提取物和迷迭香提取物均導(dǎo)致蛋白質(zhì)巰基含量降低，其中綠茶提取物的效果更明顯，是由于兒茶素是綠茶提取物的主要成分，兒茶素中鄰苯二酚結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)酚羥基，酚羥基可以與蛋白質(zhì)巰基相互作用，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)交聯(lián)，而迷迭香提取物中主要成分為鼠尾草酚和鼠尾草酸，二者均只含一個(gè)能與巰基結(jié)合的位點(diǎn)[5]，這可能也是本研究中迷迭香處理組的總巰基含量降低較少的原因。

2.2 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白表面疏水性的影響

圖2 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白表面疏水性的影響Fig. 2 Effect of spice extracts on surface hydrophobicity of myof i brillar protein

表面疏水性是影響蛋白質(zhì)乳化凝膠特性的另一個(gè)重要因素，能夠反映蛋白質(zhì)分子表面疏水性氨基酸的相對(duì)含量，而極性和非極性氨基酸達(dá)到較好的平衡有利于蛋白質(zhì)具有更好的乳化凝膠性質(zhì)[19]。由圖2可以看出，隨著添加量的增加，3 種香辛料提取物處理組的表面疏水性都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。低添加量時(shí)，表面疏水性升高，說(shuō)明香辛料提取物導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)展開(kāi)，埋藏在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的疏水性氨基酸殘基暴露[20]，并且疏水性的增加還說(shuō)明蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性降低，蛋白質(zhì)分子之間更容易發(fā)生聚集[21]。當(dāng)添加量增加至0.020 g/g pro時(shí)，各香辛料處理組的表面疏水性均最低，且各組之間差異不顯著（P＞0.05），可能是因?yàn)楦咛砑恿康奶崛∥锎龠M(jìn)了蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)使其分子內(nèi)發(fā)生聚集，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)折疊，掩蓋了一些非極性氨基酸，因此導(dǎo)致了其疏水性的下降[22]。此外，一般認(rèn)為多酚-蛋白質(zhì)復(fù)合物是通過(guò)氨基酸側(cè)鏈和多酚芳香環(huán)之間各種弱作用力維系的，其中主要是疏水作用，這說(shuō)明多酚和蛋白質(zhì)的結(jié)合主要發(fā)生在暴露的疏水性表面，并且氫鍵結(jié)合能夠起到補(bǔ)充的作用，使復(fù)合物的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[23]。因此，本研究中，高添加量香辛料提取物使肌原纖維蛋白的疏水基團(tuán)充分暴露，有利于提取物與蛋白質(zhì)發(fā)生疏水相互作用，從而導(dǎo)致蛋白可結(jié)合的溴酚藍(lán)含量減少，表面疏水性降低。在研究烏飯樹(shù)葉色素與大米蛋白相互作用時(shí)，也發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的表面疏水性降低，說(shuō)明色素多酚能夠與蛋白質(zhì)的疏水性氨基酸殘基結(jié)合形成新復(fù)合物[24]。同樣，與未添加茶多酚的大黃魚(yú)肌原纖維蛋白相比，添加茶多酚掩蓋了蛋白質(zhì)表面的疏水位點(diǎn)，從而使大黃魚(yú)肌原纖維蛋白表面疏水性降低[5,25]。并且不同香辛料提取物對(duì)疏水性影響的效果也不相同，主要是由于不同提取物的主要成分不同。丁香和迷迭香處理組的表面疏水性在添加量為0.020 g/g pro時(shí)開(kāi)始降低，而桂皮處理組在添加量為0.010 g/g pro時(shí)就已降低，可能是由于桂皮提取物使蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)暴露的過(guò)快，暴露的疏水基團(tuán)之間發(fā)生作用，蛋白質(zhì)折疊，從而使疏水性較早降低。

圖3 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白溶解性的影響Fig. 3 Effect of spice extracts on solubility of myof i brillar protein

2.3 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白溶解性的影響蛋白質(zhì)的大多數(shù)功能性質(zhì)與其溶解性相關(guān)，只有在高度溶解狀態(tài)時(shí)其功能性質(zhì)才能表現(xiàn)出來(lái)，如凝膠性質(zhì)等[26]，因此，研究了香辛料提取物對(duì)蛋白質(zhì)溶解性的影響。由圖3可知，3 種香辛料處理組與對(duì)照組相比，溶解性均有不同程度的降低。溶解性降低可能是由于蛋白質(zhì)有序的三維結(jié)構(gòu)受到破壞，蛋白質(zhì)的水合能力下降。有研究發(fā)現(xiàn)，二硫鍵的形成導(dǎo)致了肌球蛋白重鏈的聚合[27]，

而本研究證實(shí)肌原纖維蛋白的巰基能夠與香辛料提取物發(fā)生相互作用，因此，這可能也是導(dǎo)致溶解度降低的原因。此外，不同提取物對(duì)溶解性的影響程度也不相同。丁香處理組的溶解性與其他兩種香辛料相比，下降得較為緩慢，但在添加量為0.005 g/g pro和0.010 g/g pro時(shí)，3 種香辛料處理組之間差異不顯著（P＞0.05）。在添加量為

0.020 g/g pro時(shí)，桂皮處理組溶解性最低，其次是迷迭香處理組，最后是丁香處理組，各組之間差異顯著（P＜0.05）?？偟膩?lái)看，添加3 種香辛料提取物后，并沒(méi)有提高蛋白質(zhì)的溶解性，反而溶解性不同程度地降低，因此添加這3 種香辛料并沒(méi)有起到改善其溶解性的效果。

2.4 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白凝膠強(qiáng)度的影響

圖4 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白凝膠強(qiáng)度的影響Fig. 4 Effect of spice extracts on gel strength of myof i brillar protein

凝膠特性是肉及肉制品加工中最重要的功能特性，在動(dòng)物蛋白質(zhì)中，肌原纖維蛋白的熱誘導(dǎo)凝膠能力最強(qiáng)[28]。肌原纖維蛋白誘導(dǎo)凝膠的三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)脂肪和水可以起到穩(wěn)定效果，從而改善肉及肉制品的品質(zhì)。由圖4可知，隨著添加量的增加，3 種香辛料處理組的凝膠強(qiáng)度均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)添加量為0.005 g/g pro和0.010 g/g pro時(shí)，丁香和桂皮處理組的凝膠強(qiáng)度差異不顯著（P＞0.05），但都顯著低于迷迭香處理組（P＜0.05），添加量為0.020 g/g pro時(shí)，迷迭香、桂皮、丁香處理組的凝膠強(qiáng)度依次顯著降低（P＜0.05）。形成和維持蛋白質(zhì)凝膠的作用力通常是非共價(jià)鍵交聯(lián)，如疏水相互作用、氫鍵、靜電相互作用，除此之外，也有如二硫鍵這種共價(jià)鍵的相互作用力，說(shuō)明凝膠強(qiáng)度降低也可能是由于維持和形成凝膠的作用力發(fā)生了變化，但是也可能是由于香辛料的添加量過(guò)高，破壞了蛋白質(zhì)分子之間的交聯(lián)作用。Cao Yungang等[10]研究發(fā)現(xiàn)低濃度的綠原酸使蛋白質(zhì)進(jìn)一步展開(kāi)，更多地參與聚集和凝膠化，從而利于凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，而高濃度的綠原酸添加下，蛋白形成的凝膠較弱。添加0.5%的多酚能提高乳清濃縮蛋白WPC35凝膠的硬度和黏著性，而多酚濃度繼續(xù)增加，硬度和黏著性反而下降，這是由于乳清蛋白表面覆蓋較多多酚，導(dǎo)致蛋白之間發(fā)生聚集形成凝膠的能力變?nèi)鮗23]。這與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。

對(duì)于迷迭香提取物的3 組不同添加量，其凝膠強(qiáng)度均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），說(shuō)明迷迭香提取物與肌原纖維蛋白交聯(lián)，更有利于凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。von Staszewski等[29]發(fā)現(xiàn)茶多酚可以加速β-乳球蛋白凝膠的形成，其原因可能是由于蛋白質(zhì)聚合作用加快或者蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性的降低引起的。而桂皮提取物在添加量為0.010 g/g pro時(shí)，凝膠強(qiáng)度與對(duì)照組相比顯著增加（P＜0.05），說(shuō)明在此添加量下，桂皮可以較好地發(fā)揮作用，而高添加量的桂皮導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度下降，說(shuō)明過(guò)多的桂皮提取物阻礙了蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。而丁香在0.005 g/g pro和0.010 g/g pro時(shí)，凝膠強(qiáng)度與對(duì)照組相比差異均不顯著（P＞0.05），且在高添加量下顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），說(shuō)明丁香對(duì)蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度的改善作用沒(méi)有桂皮和迷迭香的效果好。

2.5 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白流變性質(zhì)的影響

圖5 香辛料提取物對(duì)肌原纖維蛋白流變特性的影響Fig. 5 Effect of spice extracts on rheological properties of heat-induced myof i brillar protein gels

熱處理導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生物理和化學(xué)變化，進(jìn)一步引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，蛋白質(zhì)最終形成有黏彈性的熱誘導(dǎo)凝膠[30]。同時(shí)，蛋白質(zhì)的凝膠行為及其流變性質(zhì)是形成食品獨(dú)特質(zhì)構(gòu)、感官和風(fēng)味的決定性因素。由圖5可以看出，對(duì)照組的肌原纖維蛋白加熱后G’緩慢增加，直到46 ℃，此時(shí)G’發(fā)生了第一階段的變化，達(dá)到峰值溫度，被稱(chēng)為“凝膠形成”，這一階段的變化是由肌球蛋白頭部S1亞基變性引起的。46～50 ℃范圍內(nèi)，G’急劇下降，被稱(chēng)為“凝膠弱化”，由于肌球蛋白尾部從螺旋變卷曲，這一變化可能會(huì)破壞某些已經(jīng)形成蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。隨后G’一直上升，直至60 ℃第二次達(dá)到峰值，G’開(kāi)始了第二階段的變化，被稱(chēng)為“凝膠加強(qiáng)”，主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)肌球蛋白分子可能已經(jīng)展開(kāi)，成為隨機(jī)線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)，從而產(chǎn)生一個(gè)堅(jiān)固且不可逆的凝膠結(jié)構(gòu)[31-32]。

由圖5可知，3 種香辛料處理組的流變曲線(xiàn)均呈現(xiàn)典型的“幾”字形狀。在“凝膠形成”階段（40～46 ℃），丁香、桂皮和迷迭香處理組的G’均逐漸增加，蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始形成，但是均小于對(duì)照組，說(shuō)明蛋白之間作用力減弱。當(dāng)達(dá)到50 ℃以后，3 種香辛料處理組的G’均高于對(duì)照組，說(shuō)明在凝膠加強(qiáng)階段，香辛料促進(jìn)了蛋白質(zhì)形成凝膠的能力。有研究表明，向乳清濃縮蛋白WPC35中添加不同濃度茶多酚制備凝膠（pH 6.0），隨著茶多酚添加量的增加，凝膠形成的起始溫度降低，G’增加，說(shuō)明多酚能促進(jìn)蛋白凝膠形成[23]，這與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致。對(duì)于不同添加量的提取物來(lái)說(shuō)，0.020 g/g pro迷迭香處理的G’相對(duì)降低，這與前面凝膠強(qiáng)度的結(jié)果相符，而丁香處理組和桂皮處理組的G’隨著添加量的增加而增加，但高添加量時(shí)的凝膠強(qiáng)度卻降低。有研究發(fā)現(xiàn)，加入中、低濃度的綠原酸后，肌原纖維蛋白凝膠的G’顯著增加，但是相應(yīng)的凝膠強(qiáng)度變化卻并不大[10]，這也與本研究的結(jié)果相類(lèi)似，其原因可能是由于不同提取物的主要成分不盡相同，因此與肌原纖維蛋白的作用力和作用方式不同，對(duì)流變特性產(chǎn)生的影響也不同。

3 結(jié) 論

不同香辛料提取物對(duì)豬肉肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)性質(zhì)及凝膠特性具有不同影響。3 種香辛料提取物均降低了總巰基含量；表面疏水性先增加后降低；溶解性逐漸降低；低、中添加量提取物有利于凝膠強(qiáng)度提高，而高添加量提取物降低了凝膠強(qiáng)度；不同添加量的提取物均不同程度地提高了蛋白的流變特性。今后，還需進(jìn)一步研究不同香辛料提取物對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)和功能特性具有不同影響的原因，分析其主要成分與蛋白的其他作用力（如二硫鍵、氫鍵等）、作用位點(diǎn)等，明確二者相互作用的方式。

[1] MORZEL M, GATELLIER P, SAYD T, et al. Chemical oxidation decreases proteolytic susceptibility of skeletal muscle myofibrillar proteins[J]. Meat Science, 2006, 73(3): 536-543. DOI:10.1016/ j.meatsci.2006.02.005.

[2] BABUSKIN S, BABU P A S, SASIKALA M, et al. Antimicrobial and antioxidant effects of spice extracts on the shelf life extension of raw chicken meat[J]. International Journal of Food Microbiology, 2014, 171: 32-40. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2013.11.011.

[3] SEBAALY C, JRAIJ A, FESSI H, et al. Preparation and characterization of clove essential oil-loaded liposomes[J]. Food Chemistry, 2015, 178: 52-62. DOI:10.1016/j.foodchem.2015.01.067.

[4] 陳璐. 香辛料提取物在肉糜制品中抗氧化效果的研究[D]. 哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2012: 11-12.

[5] JONGBERG S, T?RNGREN M A, GUNVIG A, et al. Effect of green tea or rosemary extract on protein oxidation in Bologna type sausages prepared from oxidatively stressed pork[J]. Meat Science, 2013, 93(3): 538-546. DOI:10.1016/j.meatsci.2012.11.005.

[6] SHI C, CUI J Y, YIN X F, et al. Grape seed and clove bud extracts as natural antioxidants in silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) fi llets during chilled storage: effect on lipid and protein oxidation[J]. Food Control, 2014, 40: 134-139. DOI:10.1016/j.foodcont.2013.12.001.

[7] OZDAL T, CAPANOGLU E, ALTAY F. A review on protein-phenolic interactions and associated changes[J]. Food Research International, 2013, 51(2): 954-970. DOI:10.1016/j.foodres.2013.02.009.

[8] HASNI I, BOURASSA P, HAMDANI S, et al. Interaction of milk αand β-caseins with tea polyphenols[J]. Food Chemistry, 2011, 126(2): 630-639. DOI:10.1016/j.foodchem.2010.11.087.

[9] KANAKIS C D, HASNI I, BOURASSA P, et al. Milk β-lactoglobulin complexes with tea polyphenols[J]. Food Chemistry, 2011, 127(3): 1046-1055. DOI:10.1016/j.foodchem.2011.01.079.

[10] CAO Yungang, XIONG Youling L.. Chlorogenic acidmediated gel formation of oxidatively stressed myofibrillar protein[J]. Food Chemistry, 2015, 180: 235-243. DOI:10.1016/ j.foodchem.2015.02.036.

[11] WU W G, CLIFFERD M, HOWELL N K. The effect of instant green tea on the foaming and theological properties of egg albumen proteins[J]. Science of Food and Agriculture, 2007, 87(10): 1810-1819. DOI:10.1002/jsfa.2809.

[12] 張慧蕓, 孔保華, 孫旭. 香辛料提取物抗氧化活性及其作用模式的研究[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(5): 111-115.

[13] PARK D, XIONG Youling L., ALDERTON A L. Concentration effects of hydroxyl radical oxidizing systems on biochemical properties of porcine muscle myof i brillar protein[J]. Food Chemistry, 2007, 101(3): 1239-1246. DOI:10.1016/j.foodchem.2006.03.028.

[14] 張龍翔, 張庭芳, 李令媛, 等. 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)[M]. 2版.北京: 高等教育出版社, 1997: 136-137.

[15] CHELH I, GATELLIER P, SANTé-LHOUTELLIER V. Technical note: a simplified procedure for myofibril hydrophobicity determination[J]. Meat Science, 2006, 74(4): 681-683. DOI:10.1016/ j.meatsci.2006.05.019.

[16] JOO S T, KAUFFMAN R G, KIM B C, et al. The relationship of sarcoplasmic and myof i brillar protein solubility to colour and waterholding capacity in porcine longissimus muscle[J]. Meat Science, 1999, 52(3): 291-297. DOI:10.1016/j.meatsci.2006.05.019.

[17] PRODPRAN T, BENJAKUL S, PHATCHARAT S. Effect of phenolic compounds on protein cross-linking and properties of film from fish myofibrillar protein[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2012, 51(5): 774-782. DOI:10.1016/ j.ijbiomac.2012.07.010.

[18] JONGBERG S, TERKELSEN L S, MIKLOS R, et al. Green tea extract impairs meat emulsion properties by disturbing protein disulf i de cross-linking[J]. Meat Science, 2015, 100: 2-9. DOI:10.1016/ j.meatsci.2014.09.003.

[19] MOHAN M, RAMACHANDRAN D, SANKAR T V, et al. Physicochemical characterization of muscle proteins from different regions of mackerel (Rastrelliger kanagurta)[J]. Food Chemistry, 2008, 106(2): 451-457. DOI:10.1016/j.foodchem.2007.05.024.

[20] PACIFICI R E, KONO Y, DAVIES K J. Hydrophobicity as the signal for selective degradation of hydroxyl radical-modified hemoglobin by the multicatalytic proteinase complex, proteasome[J]. Journal of Biological Chemistry, 1993, 268(21): 15405-15411.

[21] XIA X F, KONG B H, XIONG Youling L., et al. Decreased gelling and emulsifying properties of myof i brillar protein from repeatedly frozenthawed porcine longissimus muscle are due to protein denaturation and susceptibility to aggregation[J]. Meat Science, 2010, 85(3): 481-486. DOI:10.1016/j.meatsci.2010.02.019.

[22] SHI Y, LI R Y, TU Z C, et al. Effect of γ-irradiation on the physicochemical properties and structure of fi sh myof i brillar proteins[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2015, 109: 70-72. DOI:10.1016/j.radphyschem.2014.12.016.

[23] VON STASZEWSKI M, JAGUS R J, PILOSOF A M R. Influence of green tea polyphenols on the colloidal stability and gelation of WPC[J]. Food Hydrocolloids, 2011, 25(5): 1077-1084. DOI:10.1016/ j.foodhyd.2010.10.004.

[24] WANG L, XU Y, ZHOU S M, et al. Interaction between Vaccinium bracteatum Thunb. leaf pigment and rice proteins[J]. Food Chemistry, 2016, 194: 272-278. DOI:10.1016/j.foodchem.2015.08.006.

[25] ZHAO J, Lü W J, WANG J L, et al. Effects of tea polyphenols on the post-mortem integrity of large yellow croaker (Pseudosciaena crocea) fi llet proteins[J]. Food Chemistry, 2013, 141(3): 2666-2674. DOI:10.1016/j.foodchem.2013.04.126.

[26] RINCóN F, MARTíNEZ B, PéREZ-OLMOS R, et al. The roles of pH extraction and colloidal protein solubility in the optimization of spectrophotometric nitrite determination in meat products via response surface methodology[J]. Meat Science, 2008, 80(3): 744-752. DOI:10.1016/j.meatsci.2008.03.016.

[27] VISSCHERS R W, DE JONGH H H J. Disulphide bond formation in food protein aggregation and gelation[J]. Biotechnology Advances, 2005, 23(1): 75-80. DOI:10.1016/j.biotechadv.2004.09.005.

[28] LEFEVRE F, FAUCONNEAU B, OUALI A, et al. Thermal gelation of brown trout myofibrils from white and red muscles: effect of pH and ionic strength[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2002, 82(4): 452-463. DOI:10.1002/jsfa.1057.

[29] VON STASZEWSKI M, JARA F L, RUIZ A L T G, et al. Nanocomplex formation between β-lactoglobulin or caseinomacropeptide and green tea polyphenols: impact on protein gelation and polyphenols antiproliferative activity[J]. Journal of Functional Foods, 2012, 4(4): 800-809. DOI:10.1016/j.jff.2012.05.008.

[30] 陳文博. 肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠形成機(jī)制研究[D]. 南京: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2010: 16-18.

[31] XIONG Youling L., SRINIVASAN S, LIU G. Modif i cation of muscle protein functionality by antioxidants[M]// COHEN I R, LAJTHA A, LAMBRIS J D, et al. Advances in Experimental Medicine and Biology. 1997, 415: 95-108. DOI:10.1007/978-1-4899-1792-8_7.

[32] WU M G, XIONG Youling L., CHEN J, et al. Rheological and microstructural properties of porcine myofibrillar protein-lipid emulsion composite gels[J]. Journal of Food Science, 2009, 74(4): E207-E217. DOI:10.1111/j.1750-3841.2009.01140.x.

Inf l uence of Three Different Spice Extracts on Functional Characteristics of Pork Myof i brillar Protein

LIU Dan, JIA Na*, YANG Lei, MIAO Zhuang, LIU Dengyong, LI Ruren
(National & Local Joint Engineering Research Center of Storage, Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products, Food Safety Key Laboratory of Liaoning Province, College of Food Science and Technology, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

This paper reports the effect of rosemary, clove and cinnamon extracts (0.005, 0.010 and 0.020 g/g protein) added to pork myof i brillar protein, respectively on total thiols content, surface hydrophobicity, solubility, gel strength and rheological properties. The results showed that all spice extracts reduced the total thiols content and solubility of pork myof i brillar protein. The surface hydrophobicity increased fi rst and then decreased with increasing addition of the spice extracts. At the fi nal stage of heating, the elasticity modulus (G’) of all of the three additions was higher when compared with the control. Low and medium concentrations of the spice extracts were benef i cial for gel strength enhancement and gel formation. However, the addition of high concentration of the spice extracts was detrimental for the gelation of myof i brillar protein. Therefore, the interactions between spice extracts and myof i brillar protein have an impact on protein structure and gel properties.

spice extracts; pork; myof i brillar proteins; functional characteristics

10.7506/spkx1002-6630-201715003

TS251.1

A

1002-6630（2017）15-0014-06

劉丹, 賈娜, 楊磊, 等. 3 種不同香辛料提取物對(duì)豬肉肌原纖維蛋白功能特性的影響[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(15): 14-19.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201715003. http://www.spkx.net.cn

LIU Dan, JIA Na, YANG Lei, et al. Influence of three different spice extracts on functional characteristics of pork myof i brillar protein[J]. Food Science, 2017, 38(15): 14-19. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201715003. http://www.spkx.net.cn

2016-06-23

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31301509）

劉丹（1992—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槿馄芳庸ぜ百|(zhì)量控制。E-mail：ld625120847@163.com

*通信作者：賈娜（1982—），女，副教授，博士，研究方向?yàn)槿馄芳庸ぜ百|(zhì)量控制。E-mail：jiana_2010@163.com