李 可，張俊霞，王欣瑤，王 昱，杜曼婷，吳 楠，趙穎穎，白艷紅

（鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南省冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450001）

水包油（oil in water，O/W）乳狀液由油相分散在水相中形成，普遍存在于各類(lèi)食品如牛乳、奶油和乳化型肉制品等中[1]。然而，O/W乳狀液由于兩相不混溶，熱力學(xué)不穩(wěn)定，需要乳化劑來(lái)促進(jìn)其形成并保持良好的穩(wěn)定性。肌原纖維蛋白（myofibrillar protein，MP）作為潛在的乳化劑，約占肉類(lèi)總蛋白的50%～60%，具有良好的乳化能力，可促進(jìn)乳狀液的形成，賦予乳化凝膠肉制品獨(dú)特的質(zhì)構(gòu)特性和良好的乳化穩(wěn)定性[2-3]。此外，MP易消化，含有所有的必需氨基酸，是食品配方中良好的功能性成分，可用于制備穩(wěn)定的乳狀液，以作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)遞送系統(tǒng)。為了生產(chǎn)加工高質(zhì)量肉制品和開(kāi)發(fā)新型營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)品，有必要研究MP的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的修飾與其功能特性改善的關(guān)系[4]。

雞肉因其價(jià)格低廉、蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低而深受消費(fèi)者的喜愛(ài)。隨著對(duì)雞肉需求量增加，生產(chǎn)方常采用選育基因品種和過(guò)度飼養(yǎng)以追求肌肉快速生長(zhǎng)，導(dǎo)致一系列雞肉品質(zhì)下降問(wèn)題的發(fā)生。類(lèi)蒼白、柔軟、汁液易流失（pale,soft and exudative，PSE）雞胸肉發(fā)生率高，加工特性差，表現(xiàn)為保水能力、乳化性能和感官品質(zhì)劣變、質(zhì)地軟等特征，造成禽肉屠宰加工業(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。其中，與正常雞肉蛋白相比，類(lèi)PSE雞肉蛋白的乳化能力明顯降低，因此應(yīng)用新技術(shù)提高類(lèi)PSE雞肉蛋白的乳化特性十分必要[5]。

近幾年，學(xué)者們主要關(guān)注如何加工利用/改善類(lèi)PSE雞肉蛋白質(zhì)的功能特性（溶解性、凝膠性、乳化性），以提取類(lèi)PSE雞肉MP為對(duì)象，應(yīng)用糖基化處理[6]、pH偏移處理（酸堿處理）[2,7]、脈沖電場(chǎng)處理[8-9]等通過(guò)修飾蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)來(lái)改善類(lèi)PSE雞肉蛋白質(zhì)的功能特性。本課題組前期以酸堿處理得到的類(lèi)PSE分離蛋白為對(duì)象進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)超聲波處理能夠改變類(lèi)PSE分離蛋白的結(jié)構(gòu)并提高其乳化特性[10]。超聲波是一種快速、高效并且可靠的物理加工技術(shù)。最近幾年研究人員將注意力集中于超聲波處理對(duì)畜禽肌肉蛋白乳化特性的影響上。Chen Jiahui等[3]通過(guò)不同頻率超聲（20、23 kHz，5 min）處理雞肉MP，發(fā)現(xiàn)20、23 kHz的超聲處理增強(qiáng)了MP的乳化活性、乳化穩(wěn)定性以及乳液的貯藏穩(wěn)定性。Amiri等[11]研究發(fā)現(xiàn)不同超聲波功率（100 W和300 W）和時(shí)間（10、20 min和30 min）能夠顯著改善蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性。然而，Zou Ye等[12]研究超聲波處理（20 kHz、100～200 W、20 min）對(duì)雞肉肌動(dòng)球蛋白各種加工特性的影響，發(fā)現(xiàn)超聲波處理提高了雞肉肌動(dòng)球蛋白的乳化活性，卻降低了其乳化穩(wěn)定性。這表明超聲波處理具有改善肌肉蛋白質(zhì)的乳化特性的潛力[13]，而不同研究的超聲波處理?xiàng)l件和蛋白種類(lèi)不同很可能對(duì)其乳化穩(wěn)定性造成不同的影響。目前，超聲波在異質(zhì)肉蛋白的乳化穩(wěn)定性方面的應(yīng)用鮮有全面的研究報(bào)道，此外超聲波處理類(lèi)PSE雞肉MP的油-水界面性質(zhì)、乳液微觀結(jié)構(gòu)等研究也鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究探討了不同超聲波功率對(duì)類(lèi)PSE雞肉MP的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)以及乳化穩(wěn)定性的影響，分析乳狀液的粒徑分布、電位、微觀結(jié)構(gòu)和油-水界面性質(zhì)等，為類(lèi)PSE雞肉MP的超聲加工應(yīng)用、提高其在肉品加工業(yè)中的商業(yè)價(jià)值提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

去骨的雞胸肉采集于河南鄭州某加工廠去骨線。樣品的選取參考李可等[10]的方法，選取類(lèi)PSE雞胸肉（L*＞53，pH24h＜5.7），去除脂肪和結(jié)締組織，然后切成小塊（約2 cm×2 cm×2 cm）并混勻，3 000 r/min絞碎20 s，重復(fù)4 次，再次混勻后用包裝袋分裝、冷凍（－20 ℃）。

金龍魚(yú)大豆油 益海嘉里金龍魚(yú)糧油食品有限公司；乙二醇-雙-(2-氨基乙醚)四乙酸（glycol-bis-(2-aminoethylether)-N,N,N’,N’-tetraacetic acid，EGTA）北京索萊寶科技有限公司；十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、二硫蘇糖醇（DL-dithiothreitol，DTT）、牛血清白蛋白（純度98%）上海源葉生物科技有限公司。以上試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

PH-STAR CPU胴體肌肉pH值測(cè)定儀 北京布拉德科技發(fā)展有限公司；CiX62便攜式色度儀 美國(guó)愛(ài)色麗公司；GM200型攪碎機(jī) 德國(guó)Restch公司；T25高速均漿機(jī) 德國(guó)IKA公司；SCIENTZ-IID超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)寧波新芝生物科技股份有限公司；PHS-3 CpH 計(jì)上海雷磁儀器廠；CR-GIII高速冷凍離心機(jī)、F-7000熒光光度計(jì)、Regulus 8100冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡 日本日立公司；TU-1810紫外分光光度計(jì) 北京通用儀器有限公司；Zetasizer Nano ZS 90激光粒度儀 英國(guó)Malvern公司；LS 230激光粒度儀 美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特公司；凝膠成像儀 美國(guó)伯樂(lè)公司；Chirascan圓二色光譜儀英國(guó)應(yīng)用光學(xué)物理公司；K100自動(dòng)界面張力儀 德國(guó)Krüss公司。

1.3 方法

1.3.1 類(lèi)PSE雞胸肉MP的提取

參考Li Ke等[13]的方法，并作適當(dāng)修改。將提前在4 ℃下解凍的類(lèi)PSE雞胸肉先與pH 7.0的磷酸鹽提取液（10 mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4、0.1 mol/L NaCl、20 mmol/L MgCl2、10 mmol/L EGTA）按質(zhì)量體積比1∶3混合，10 000 r/min下均質(zhì)1 min，用3 層醫(yī)用紗布過(guò)濾后4 000×g離心15 min，重復(fù)3 次，得到粗MP沉淀。將粗MP沉淀與0.1 mol/L NaCl洗滌液按質(zhì)量體積比1∶4混合，10 000 r/min下均質(zhì)1 min，用3 層醫(yī)用紗布過(guò)濾后4 000×g離心15 min，重復(fù)操作3 次，得到純化MP。整個(gè)提取過(guò)程在4 ℃下進(jìn)行。MP的質(zhì)量濃度采用雙縮脲方法測(cè)定，以牛血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白。用含0.6 mol/L NaCl緩沖液（含20 mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4，pH 7.0，下同）定容MP質(zhì)量濃度至20 mg/mL，4 ℃存放。

1.3.2 超聲波處理MP

圖1是超聲波處理示意圖。取60 mL上述MP溶液（20 mg/mL）于100 mL的燒杯中進(jìn)行超聲波（20 kHz，0、150、300、450、600 W，6 min）處理。超聲波探頭（6 mm）放入液面下，整個(gè)處理過(guò)程中樣品溫度低于18 ℃，處理后樣品在4 ℃下保存。

圖1 超聲波處理MP溶液的示意圖Fig. 1 Schematic diagram of ultrasound treatment of MP solution

1.3.3 MP凝膠電泳

參考Dong Ming等[9]的方法對(duì)MP進(jìn)行SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（polyacrylamide gel electrophoresis，PAGE），取1.3.1節(jié)所制備MP溶液，按體積比1∶1混合類(lèi)PSE雞肉MP溶液（2 mg/mL）與還原緩沖液（含DTT）或非還原緩沖液（不含DTT）。使用5%濃縮凝膠和10%分離凝膠，上樣量為10 μL。利用凝膠成像儀成像，通過(guò)ImageJ軟件對(duì)還原下肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白條帶進(jìn)行分析。

1.3.4 MP二級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定

根據(jù)Dong Ming等[9]的方法，應(yīng)用圓二色光譜檢測(cè)類(lèi)PSE雞肉MP的二級(jí)結(jié)構(gòu)。用NaCl緩沖液將超聲波處理過(guò)的類(lèi)PSE雞肉MP溶液稀釋至0.1 mg/mL。帶寬設(shè)定為1 nm，在190～260 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)MP的平均殘留橢圓度。

1.3.5 MP表面疏水性的測(cè)定

參考LiKe 等[13]方法，使用8-苯胺-1-萘磺酸（8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid，ANS）探針測(cè)定類(lèi)PSE雞肉MP的表面疏水性（H0）。用NaCl緩沖液將MP溶液稀釋至0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL，將8 mmol/L ANS緩沖溶液（pH 7.0）與MP稀釋液按體積比1∶80混合，室溫避光渦旋20 min。在激發(fā)波長(zhǎng)340 nm和發(fā)射波長(zhǎng)470 nm條件下通過(guò)熒光光度計(jì)測(cè)定熒光強(qiáng)度（fluorescence intensity，F(xiàn)I）。H0表示為FI-蛋白質(zhì)量濃度圖的初始斜率。

1.3.6 MP內(nèi)源性熒光強(qiáng)度的測(cè)定

參考Li Ke等[13]方法并稍作修改，測(cè)定類(lèi)PSE雞肉MP的內(nèi)源性熒光光譜。用NaCl緩沖液將不同超聲波功率處理的類(lèi)PSE雞肉MP溶液稀釋至0.1 mg/mL。設(shè)置激發(fā)波長(zhǎng)為280 nm、發(fā)射光譜范圍為300～460 nm、激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度為2.5 nm、掃描速率為12 000 nm/min條件下使用熒光分光光度計(jì)在25 ℃下對(duì)MP溶液進(jìn)行分析。

1.3.7 MP粒徑和Zeta-電位的測(cè)定

用NaCl緩沖液將不同超聲波功率處理的類(lèi)PSE雞肉MP溶液稀釋至1 mg/mL。使用LS 230激光粒度儀在25 ℃下測(cè)量其粒徑分布和Zeta-電位。

1.3.8 MP溶解度的測(cè)定

用NaCl緩沖液將不同超聲波功率處理的類(lèi)PSE雞肉MP溶液稀釋至5 mg/mL，4 ℃、10 000×g離心15 min，雙縮脲法測(cè)定離心后上清液的蛋白質(zhì)量濃度，用上清液蛋白質(zhì)量濃度與離心前蛋白質(zhì)量濃度之比來(lái)表征蛋白溶解度/%。

1.3.9 MP乳液制備

將超聲波處理的20 mg/mL類(lèi)PSE雞肉MP溶液與大豆油4∶1（V/V）在一個(gè)直徑40 mm的長(zhǎng)玻璃筒內(nèi)混合，利用碎冰對(duì)玻璃筒進(jìn)行降溫，10 000 r/min均質(zhì)2 min，得到MP乳狀液。

1.3.10 MP乳化特性的測(cè)定

參考Li Ke等[13]的方法，新鮮乳液與0.1% SDS溶液按體積比1∶100混合，渦旋均勻后在500 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度（A0）。乳液靜置10 min，相同方法在500 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度（A10）。根據(jù)公式（1）、（2）分別計(jì)算MP的乳化活性指數(shù)（emulsifying activity index，EAI）及乳化穩(wěn)定性指數(shù)（emulsifying stability index，ESI）。

式中：N是稀釋倍數(shù)（100）；ω是油相體積分?jǐn)?shù)（20%）；ρ是蛋白質(zhì)量濃度/（g/mL）。

1.3.11 MP乳液粒徑和Zeta-電位的測(cè)定

根據(jù)Wang Yuntao等[14]的方法，平均粒徑使用LS 230激光粒度儀測(cè)定，Zeta-電位利用Zetasizer Nano ZS 90激光粒度儀在25 ℃下測(cè)定。

1.3.12 MP乳液Turbiscan穩(wěn)定性指數(shù)的測(cè)定

根據(jù)Li Ke 等[13]的方法稍作修改，使用多重光散射儀對(duì)新鮮乳液的穩(wěn)定性進(jìn)行Turbiscan穩(wěn)定性指數(shù)（Turbiscan stability index，TSI）分析，將乳液（20 mL）裝入專(zhuān)用樣品瓶中進(jìn)行測(cè)試掃描，掃描參數(shù)設(shè)置為60 s/次，掃描總時(shí)間為3 600 s。

1.3.13 MP乳液界面張力的測(cè)定

類(lèi)PSE雞肉MP的油-水界面張力使用自動(dòng)界面張力儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試時(shí)間為3 600 s。

1.3.14 MP乳液的微觀結(jié)構(gòu)觀察

參考Yu Xiao等[15]方法。將乳液樣品固定在－210 ℃過(guò)冷液氮溶液中，升華10 min（溫度：－90 ℃），切割冷凍液滴，露出液滴內(nèi)部，鍍鉑60 s。使用高分辨率冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察乳液的微觀結(jié)構(gòu)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

本實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。利用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan’s方法作多重比較，P＜0.05表示不同處理組之間差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP的凝膠電泳結(jié)果分析

圖2顯示是不同超聲波功率處理的類(lèi)PSE雞肉MP在不同條件下的SDS-PAGE圖譜以及還原條件下肌球蛋白和肌動(dòng)球蛋條帶的光密度值。由圖2A還原和非還原條件下的電泳圖譜可以觀察到，所有泳道分子質(zhì)量分布相似，均含有肌球蛋白（約250 kDa）、肌動(dòng)蛋白（約43 kDa）、原肌球蛋白（約35 kDa）等。在還原和非還原條件下，與對(duì)照組相比，隨著超聲波功率的增加，類(lèi)PSE雞肉的MP條帶沒(méi)有明顯的改變。結(jié)果表明，類(lèi)PSE雞肉MP在超聲處理過(guò)程中其基本組成成分沒(méi)有發(fā)生改變。由圖2B可知，450～600 W下肌球蛋白和肌動(dòng)球蛋白的光密度值顯著大于對(duì)照組（P＜0.05），這可能是由于超聲波功率的增大誘導(dǎo)類(lèi)PSE雞肉MP的溶解性發(fā)生了改變，從而使光密度值增大。Dong Ming等[9]研究也發(fā)現(xiàn)不同脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度（0～28 kV/cm）處理類(lèi)PSE雞肉MP后的條帶光密度值有所不同。Zhu Zhenbao等[16]研究發(fā)現(xiàn)超聲處理核桃分離蛋白的電泳條帶強(qiáng)度大于對(duì)照組，歸因于超聲處理核桃蛋白更高的水溶性。

圖2 類(lèi)PSE雞肉MP的SDS-PAGE圖譜（A）和還原條件下肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白條帶的光密度值（B）Fig.2 SDS-PAGE profiles of PSE-like chicken MP (A) and optical density of myosin and actin bands under reducing condition (B)

2.2 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP的二級(jí)結(jié)構(gòu)

圓二色光譜可用于檢測(cè)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化[17]。由圖3可知，不同超聲波功率處理的類(lèi)PSE雞肉MP圓二色光譜圖在210 nm和223 nm左右處都有兩個(gè)負(fù)吸收峰，這與肌球蛋白尾部的α-螺旋結(jié)構(gòu)有關(guān)。隨著超聲波功率的增加（0～450 W），峰強(qiáng)度逐漸增大，600 W時(shí)峰強(qiáng)度減小。由表1可知，隨超聲波功率增加，類(lèi)PSE雞肉MP的α-螺旋相對(duì)含量先增加后降低，而β-折疊和無(wú)規(guī)卷曲相對(duì)含量先降低后增加。其中α-螺旋相對(duì)含量的上升，說(shuō)明MP分子肽鏈?zhǔn)湛s、疏水性增強(qiáng)[18]。β-折疊的相對(duì)含量與蛋白質(zhì)的疏水性有著密切關(guān)系，其相對(duì)含量的降低說(shuō)明蛋白內(nèi)部的疏水位點(diǎn)暴露，從而增強(qiáng)了疏水性。Zhao Ruixue等[19]研究發(fā)現(xiàn)在高強(qiáng)度超聲波（200、400 W和600 W）和處理時(shí)間（10、20 min和30 min）下不溶性馬鈴薯分離蛋白（insoluble potato protein isolates，ISPP）的α-螺旋含量相對(duì)增加，增強(qiáng)了其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而改善了ISPP的功能特性。

表1 超聲波處理類(lèi)PSE雞肉MP的二級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)含量變化Table 1 Changes in the relative secondary structure contents of ultrasound treated PSE-like chicken MP

圖3 不同超聲波功率處理對(duì)類(lèi)PSE雞肉MP二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of ultrasound treatment on the secondary structure of PSE-like chicken MP

2.3 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP的表面疏水性

表面疏水性（H0）主要反映蛋白質(zhì)三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)的變化。由圖4可知，不同超聲波功率處理類(lèi)PSE雞肉MP的H0顯著高于對(duì)照組（1 284.73±7.48），隨著超聲波功率增加（150～450 W），MP表面疏水性從1 561.60±38.22增加到2 314±57.99。表面疏水性的增加一方面歸因于空化和剪切促進(jìn)了MP大分子聚集體的分解，從而暴露了部分埋藏的內(nèi)部疏水基團(tuán)[20]；另一方面歸因于氣泡崩塌過(guò)程中釋放的能量為疏水相互作用提供了能量。但隨著超聲波功率增加到600 W，其表面疏水性降低，這可能是由于蛋白質(zhì)在疏水相互作用的驅(qū)使下相互靠近，導(dǎo)致暴露的疏水基團(tuán)重新被包埋在蛋白內(nèi)部，王笑宇等[21]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超聲波功率為300 W時(shí)，作用15 min后β-伴大豆球蛋白表面疏水性降低。蛋白質(zhì)表面疏水性的增加可以提高蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附特性，有助于改善蛋白質(zhì)的乳化性。

圖4 不同超聲波功率處理對(duì)類(lèi)PSE雞肉MP表面疏水性的影響Fig.4 Effect of ultrasonic treatment on the surface hydrophobicity of PSE-like chicken MP

2.4 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP的內(nèi)源性熒光強(qiáng)度

內(nèi)源性熒光強(qiáng)度的變化是基于色氨酸和酪氨酸殘基的微環(huán)境變化[22]。由圖5可知，在340 nm附近觀察到所有樣品有一個(gè)熒光發(fā)射峰，不同超聲波功率處理的類(lèi)PSE雞肉MP熒光發(fā)射峰位置變化不明顯，與對(duì)照組相比紅移約1.0 nm，但隨著超聲波功率的增大，MP內(nèi)源熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，表明色氨酸和酪氨酸殘基的局部微環(huán)境發(fā)生了變化[23]。在600 W時(shí)有最大熒光強(qiáng)度，可能是由于超聲波效應(yīng)使MP的三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而將色氨酸和酪氨酸殘基埋入疏水區(qū)域，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度增加[23]。Zou Ye等[17]利用不同超聲時(shí)間（200 W，5、10、20 min和30 min）處理雞血漿蛋白，發(fā)現(xiàn)超聲可以打開(kāi)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，破壞蛋白質(zhì)分子的疏水鍵，使其熒光強(qiáng)度增加。Wang Yichang等[24]利用不同超聲功率（100、200、300、400、500 W和600 W）處理氧化大豆分離蛋白，發(fā)現(xiàn)超聲波處理可以打開(kāi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)并增強(qiáng)其熒光強(qiáng)度。熒光強(qiáng)度的變化表明超聲波作用可以改變蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)。

圖5 不同超聲波功率處理對(duì)類(lèi)PSE雞肉MP內(nèi)源性熒光強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of ultrasonic treatment on the fluorescence intensity of PSE-like chicken MP

2.5 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP的粒徑和電位

粒徑可用來(lái)表征溶液中蛋白的大小[25]。由圖6可知，經(jīng)過(guò)超聲波處理后的MP呈現(xiàn)較窄單峰且逐漸向小粒徑分布方向移動(dòng)，而未經(jīng)超聲波處理的MP呈現(xiàn)較寬的單峰，說(shuō)明超聲波處理提高了類(lèi)PSE雞肉MP分布的均勻性。由表2可知，對(duì)照組平均粒徑為（4 170.67±61.33）nm，隨著超聲波功率從150 W增加到600 W，MP平均粒徑分別為（1 995.00±91.85）、（1 722.33±12.42）、（1 577.00±26.85）、（1 270.00±134.25）nm，表明超聲波可以顯著減小類(lèi)PSE雞肉MP的粒徑（P＜0.05）。Li Huijing等[26]研究表明不同功率（0～450 W、15 min）處理后海參性腺蛋白質(zhì)的粒徑也顯著減小。粒徑的減小可歸因于聚集物在強(qiáng)空化效應(yīng)和超聲波產(chǎn)生的高剪切能量波的作用下展開(kāi)和分解。

表2 不同超聲波功率處理對(duì)類(lèi)PSE雞肉MP粒徑、Zeta-電位和溶解度的影響Table 2 Effect of ultrasound treatment on the particle size,zeta potential and solubility of PSE-like chicken MP

圖6 不同超聲波功率處理的類(lèi)PSE雞肉MP粒徑分布Fig.6 Changes in particle size distribution of PSE-like chicken MP treated with different ultrasonic powers

Zeta-電位絕對(duì)值越大，表明蛋白質(zhì)分子在溶液中的分散穩(wěn)定性越好[27]。如表2所示，經(jīng)超聲波處理后，MP的Zeta-電位絕對(duì)值整體上高于未超聲組，隨著超聲波功率的增大，其絕對(duì)值顯著增大（P＜0.05）。超聲波功率達(dá)到600 W時(shí)，MP的Zeta-電位從對(duì)照組的－2.9 mV降低到－13.1 mV，這說(shuō)明超聲后MP表面具有更多的負(fù)電荷。這可能是由于較小的粒徑增加了內(nèi)部基團(tuán)與水接觸的機(jī)會(huì)，使得蛋白質(zhì)表面帶負(fù)電荷的氨基酸數(shù)量增加。而負(fù)電荷數(shù)量的增加會(huì)增強(qiáng)蛋白質(zhì)之間的靜電排斥力，從而提高M(jìn)P的分散穩(wěn)定性。Zhang Ziye等[28]發(fā)現(xiàn)，不同超聲波功率（200～1 000 W）處理MP均能顯著降低雞肉MP的Zeta-電位。

2.6 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP的溶解度

由表2可知，經(jīng)過(guò)超聲波處理的MP溶解度均顯著高于對(duì)照組MP（16.64%）（P＜0.05）。隨著超聲波功率的增加（150～450 W），其溶解度從38.96%增加到65.31%。溶解度的增加主要?dú)w因于超聲波空化效應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（部分展開(kāi)）的構(gòu)象變化，這有助于將掩埋的親水基團(tuán)暴露于周?chē)乃?，從而提高蛋白質(zhì)-水相互作用，因此提高了MP的溶解度。當(dāng)超聲波功率達(dá)到600 W時(shí)MP溶解度降低，但其溶解度仍顯著高于對(duì)照組，大約增加了35%。Zou Ye等[17]發(fā)現(xiàn)超聲波（100、150、200 W，20 min）處理雞肌動(dòng)球蛋白在150 W時(shí)溶解度最好，200 W時(shí)溶解度下降，這可能是更高的超聲波功率導(dǎo)致“過(guò)度處理”效應(yīng)。李笑笑[29]研究發(fā)現(xiàn)超聲波處理（200、400、600、800 W，15 min）大豆分離蛋白的溶解性受蛋白濃度體系的影響，3%與5%的蛋白體系溶解性有較大的差別。Zhao Ruixue等[19]利用超聲波（400 W，10、20、30 min）處理馬鈴薯分離蛋白，發(fā)現(xiàn)隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，其溶解度逐漸增加。這些研究結(jié)果說(shuō)明超聲波對(duì)蛋白質(zhì)溶解性的影響會(huì)因蛋白質(zhì)的來(lái)源和類(lèi)型以及超聲條件的不同而存在差異。

2.7 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP的乳化活性和乳化穩(wěn)定性

蛋白質(zhì)的乳化性能與分子柔性和表面電荷等密切相關(guān)[30]。由圖7可知，隨著超聲波功率的增加，EAI顯著增加（P＜0.05）。超聲波功率達(dá)到600 W時(shí)，類(lèi)PSE雞肉MP的EAI達(dá)到最大（（45.81±0.12）m2/g），相比于未經(jīng)超聲波處理組（（30.72±0.14）m2/g），EAI增加了約50%，這可能是因?yàn)槌暡ㄌ幚硎筂P局部變性或結(jié)構(gòu)變得無(wú)序，同時(shí)使粒徑明顯降低，提高了其在油-水界面的吸附能力[13,31]。結(jié)果表明，提高超聲波功率能夠有效增強(qiáng)類(lèi)PSE雞肉MP在油-水界面的吸附作用，并改善其乳化性能。ESI變化趨勢(shì)與EAI一致，隨著超聲波功率的增加而顯著增大（P＜0.05）。與未超聲波處理組（（42.14±2.13）min）相比，超聲波功率600 W時(shí)類(lèi)PSE雞肉MP的ESI達(dá)到最大（（179.06±8.09）min），增加了約3.2 倍，說(shuō)明超聲波處理可以顯著提高類(lèi)PSE雞肉MP維持乳液分散體系穩(wěn)定的能力，改善其乳化穩(wěn)定性。Zhang Kangyi等[32]研究發(fā)現(xiàn)超聲波處理能夠有效地改善小麥和綠小麥醇溶蛋白的乳化性能。張潮等[33]也發(fā)現(xiàn)165 W的超聲輔助冷凍能夠增強(qiáng)冷凍雞胸肉MP乳化穩(wěn)定性。Zou Ye等[12]研究發(fā)現(xiàn)超聲波處理提高了雞肉肌動(dòng)球蛋白的乳化活性，卻降低了蛋白的乳化穩(wěn)定性。各研究結(jié)果產(chǎn)生差異的原因可能是肌肉種類(lèi)和肌肉蛋白質(zhì)類(lèi)型及超聲波時(shí)間、強(qiáng)度和頻率的不同。

圖7 不同超聲波功率處理的類(lèi)PSE雞肉MP的EAI和ESI變化Fig.7 Changes in the EAI and ESI of PSE-like chicken MP treated with different ultrasonic powers

2.8 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP乳液的粒徑分布與Zeta-電位

如圖8所示，不同超聲波功率處理可提高類(lèi)PSE雞肉MP乳液液滴分布的均勻性。與對(duì)照組相比，經(jīng)過(guò)超聲波處理的類(lèi)PSE雞肉MP乳液粒徑分布向較小粒徑的方向移動(dòng)，偏光顯微鏡觀察的圖像也顯示粒徑逐漸減小。如表3所示，隨著超聲波功率從0 W增加到600 W，乳液的平均粒徑從（26.68±0.69）μm顯著降低到（17.69±0.31）μm（P＜0.05）。說(shuō)明超聲波處理可促進(jìn)類(lèi)PSE雞肉MP較小乳滴的形成，從而有助于增加乳液穩(wěn)定性。Bai Yun等[34]利用不同高壓（0.1、100、150 MPa和200 MPa）處理后的雞肌球蛋白制備乳液，結(jié)果顯示高壓導(dǎo)致蛋白乳液粒徑減小。

圖8 不同超聲波功率處理類(lèi)PSE雞肉MP制備的乳液粒徑分布與光學(xué)顯微鏡圖Fig.8 Particle size distribution and optical micrographs of emulsions prepared with PSE-like chicken MP treated with different ultrasonic powers

表3 不同超聲波功率處理類(lèi)PSE雞肉MP制備的乳液平均粒徑和Zeta-電位變化Table 3 Changes in the average particle size and zeta potential of emulsions prepared with PSE-like chicken MP treated with different ultrasound powers

如表3所示，隨著超聲波功率的增加，Zeta-電位絕對(duì)值顯著增加（P＜0.05）。超聲波功率從0 W增加到600 W，MP Zeta-電位從－1.60 mV降低到－4.98 mV。超聲波處理導(dǎo)致類(lèi)PSE雞肉MP表面負(fù)電荷增多，在形成乳液時(shí)，乳液液滴表面帶有負(fù)電荷的，增加了類(lèi)PSE雞肉MP乳液液滴之間的靜電斥力，從而增強(qiáng)了MP乳液的穩(wěn)定性。這與所得到的MP的乳化活性結(jié)果相對(duì)應(yīng)。Sha Lei等[35]通過(guò)超聲波降低了豌豆分離蛋白的Zeta-電位，使其乳化能力更強(qiáng)，界面吸附能力更好。

2.9 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP乳液的Turbiscan穩(wěn)定性指數(shù)

TSI 是用來(lái)衡量分散體系的不穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，TSI越小，表明體系越穩(wěn)定[34]。由圖9可知，在整個(gè)3 600 s測(cè)試過(guò)程中，未經(jīng)超聲波處理的類(lèi)PSE雞肉MP乳液TSI從0增加到4.39。隨著超聲波功率的增大（150～600 W），類(lèi)PSE雞肉MP乳液TSI逐漸減小，分別從0增加到3.85、3.43、3.32和2.84，明顯低于未經(jīng)超聲波處理組，表明超聲波處理可以有效提高類(lèi)PSE雞肉MP乳液的穩(wěn)定性。MP結(jié)構(gòu)在超聲波“空化效應(yīng)”的作用下展開(kāi)，使其更容易吸附在液滴界面上。蛋白質(zhì)之間的相互作用可以形成多層蛋白質(zhì)吸附，并在油滴之間產(chǎn)生強(qiáng)大的空間位阻，以此來(lái)提高類(lèi)PSE雞肉MP乳液穩(wěn)定性。這一結(jié)果與EAI、ESI的變化相對(duì)應(yīng)。Liu Hongtian等[36]的研究也證實(shí)了不同功率超聲波（0、150、300、450 W和600 W）處理豬MP可明顯改善其乳化穩(wěn)定性。

圖9 不同超聲波功率處理對(duì)類(lèi)PSE雞肉MP乳液TSI的影響Fig.9 Changes in the TSI of emulsions prepared with PSE-like chicken MP treated with different ultrasonic powers

2.10 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP的界面張力

蛋白質(zhì)的界面性質(zhì)對(duì)其乳化性能有很大影響，界面張力越小，說(shuō)明蛋白質(zhì)乳液的穩(wěn)定性越好[34]。由圖10可以看出，不同超聲波功率處理的類(lèi)PSE雞肉MP的界面張力都隨著時(shí)間延長(zhǎng)而下降，表明MP能夠吸附到油滴表面，使油-水界面趨于穩(wěn)定。隨著超聲波功率的增加，MP界面張力逐漸降低，這是由于超聲波功率的增加使MP的粒徑減小，從而MP乳液的粒徑也逐漸減小，界面蛋白質(zhì)的吸附量增加。較小粒徑的類(lèi)PSE雞肉MP能夠更加快速地吸附到油-水界面上，尤其超聲波功率達(dá)到600 W時(shí)，MP的粒徑最小，其界面張力也達(dá)到了最低值，說(shuō)明此時(shí)的乳液穩(wěn)定性最好。Wang Tong等[25]研究發(fā)現(xiàn)不同超聲波功率（150～600 W）處理能夠降低大豆分離蛋白-果膠復(fù)合物與大豆油之間的界面張力。進(jìn)一步證實(shí)界面張力越低乳液穩(wěn)定性越好。

圖10 不同超聲波功率處理對(duì)類(lèi)PSE雞肉MP油-水界面張力的影響Fig.10 Effects of ultrasonic treatment on the oil-water interfacial tension of PSE-like chicken MP emulsion

2.11 經(jīng)超聲后類(lèi)PSE雞肉MP乳液的微觀結(jié)構(gòu)

由圖11可知，隨著超聲波功率從0 W增加到600 W，乳液的油滴變得小而均勻。乳液中的油滴在乳化體系中被MP緊緊包裹，這有助于MP在溶液中的油滴周?chē)纬傻鞍踪|(zhì)膜從而增強(qiáng)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性[37]。

圖11 不同超聲波功率處理對(duì)類(lèi)PSE雞肉MP乳液微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.11 Effects of ultrasonic treatment on the microstructure of PSElike chicken MP emulsions

3 結(jié)論

本研究應(yīng)用超聲波處理從類(lèi)PSE雞胸肉提取的MP，分析了不同超聲波功率對(duì)類(lèi)PSE雞肉MP的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和乳化功能的影響。結(jié)果表明：1）與對(duì)照組相比，超聲處理后的類(lèi)PSE雞肉MP的溶解度、表面疏水性和熒光強(qiáng)度均增加，且隨功率增加而增加，但超聲波功率達(dá)到600 W時(shí)，MP的溶解性和疏水性降低；圓二色光譜分析結(jié)果表明，超聲波處理可以顯著改變MP的二級(jí)結(jié)構(gòu)。2）乳化指標(biāo)分析結(jié)果表明，隨著超聲波功率的增加，MP的EAI、ESI增加，界面張力減小，微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果顯示MP乳滴小而均勻。說(shuō)明高功率超聲波處理可以有效改善類(lèi)PSE雞肉MP的乳化穩(wěn)定性，結(jié)果可為進(jìn)一步提高異質(zhì)肉的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、拓寬異質(zhì)肉蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍提供參考。