孫金輝，管俊峰，劉爽，尚永彪，2

1(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400716) 2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400716)

超聲波處理對(duì)雞肉腌制和谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶滲透的影響*

孫金輝1，管俊峰1，劉爽1，尚永彪1，2

1(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400716) 2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400716)

以雞肉為原料，通過(guò)雞肉中NaCl含量的測(cè)定和SDS-PAGE電泳法研究了不同超聲波處理?xiàng)l件(頻率、功率和處理時(shí)間)對(duì)腌制和TGase滲透的影響。結(jié)果表明:NaCl的滲透與超聲波的功率和處理時(shí)間成正相關(guān);TGase的滲透量隨著超聲波的功率增大而增大，隨著超聲波處理時(shí)間的延長(zhǎng)，TGase對(duì)肌球蛋白重鏈(MHC)的交聯(lián)程度在增大。

超聲波處理，腌制，TGase，滲透

超聲波是頻率高于20 kHz的機(jī)械波，在醫(yī)藥、醫(yī)療、化工等方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如超聲波檢測(cè)、超聲波殺菌、超聲波輔助提取等［1］。超聲波的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和彌散效應(yīng)等特點(diǎn)可以使化學(xué)試劑快速滲透到物料中，同時(shí)對(duì)物料的組織結(jié)構(gòu)有一定的破壞性［2］。超聲波這些特性在肉制品加工中具有很好的應(yīng)用價(jià)值，比如可以提高腌制速度、嫩化肌肉和利用超聲波解凍等。

在肉腌制的過(guò)程中，超聲波處理可以有效地提高腌制速率，縮短腌制時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。蔡華珍等［3］研究了超聲波腌制咸肉制品，試驗(yàn)表明采用功率密度為0.68 W/cm2的超聲波處理3 h能破壞鮮肉的組織結(jié)構(gòu)，加快食鹽的滲透速度，腌制期間超聲波組比對(duì)照組提前2 d達(dá)到腌制平衡。Cárcel等［4］研究了超聲波對(duì)豬背肉的腌制效果，結(jié)果表明超聲波處理時(shí)有一個(gè)閾值，當(dāng)超聲波的強(qiáng)度超過(guò)該閾值時(shí)，樣品的含鹽量與使用的超聲波強(qiáng)度成正比。而且，超聲波腌制時(shí)，樣品的幾何形狀對(duì)腌制效果在統(tǒng)計(jì)學(xué)上沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的差異性。Siró等［5］研究了超聲波輔助腌制豬背肉，結(jié)果表明超聲波處理組和滾揉處理組有較高的NaCl擴(kuò)散系數(shù);并且，NaCl的擴(kuò)散系數(shù)與超聲波的強(qiáng)度呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。適宜頻率和強(qiáng)度的超聲波腌制不僅可以提高NaCl等腌制劑的滲透速度，而且可以改變肌肉組織的微觀結(jié)構(gòu)，提高肉質(zhì)的保水性和質(zhì)地。超聲波頻率、功率、處理時(shí)間是影響超聲波腌制的主要因素。

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(Transglutaminase，簡(jiǎn)稱TGase或TG酶，EC 2.3.2.13)又稱轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，是一種催化賴氨酸ε-氨基與谷氨酸γ-羥酰胺基形成共價(jià)鍵使得蛋白質(zhì)分子內(nèi)、蛋白質(zhì)分子間和蛋白質(zhì)與氨基酸發(fā)生交聯(lián)的酶。它能有效地改善肉制品的品質(zhì)，在肉制品中應(yīng)用廣泛。

本研究利用超聲波處理加入TGase的腌制的雞肉，以期NaCl和TGase更快速均勻地分散到雞肉中，達(dá)到提高腌制速率，縮短腌制時(shí)間和改善肉制品品質(zhì)的目的。為探索低鹽肉制品快速腌制和加工的新方法提供一些理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與儀器

1.1 試驗(yàn)材料

TGase(100 U/g)，江蘇瑞欣食品科技發(fā)展有限公司;丙烯酰胺、甲叉雙丙烯酰胺、Tris堿、TEMED、過(guò)硫酸銨、甘氨酸、考馬斯亮藍(lán)R-250等，北京鼎國(guó)生物技術(shù)有限責(zé)任公司;鹽酸、乙酸鋅、乙醇、硝酸銀、氯化鈉、鉻酸鉀、十二烷基磺酸鈉、β-巰基乙醇、甲醇、冰醋酸、溴酚藍(lán)、鐵氰化鉀、甘油、疊氮鈉、EDTA、磷酸氫二鈉等，成都科龍化工試劑廠;蒸餾水，西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。

1.2 試驗(yàn)儀器

KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司;JY92－II型超聲波細(xì)胞粉碎器，寧波新藝超聲設(shè)備有限公司;DYCZ－24D型垂直電泳槽、DYY－4型穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀，北京市六一儀器廠;微量進(jìn)樣器，上海安亭微量進(jìn)樣器廠;HH－8恒溫水浴鍋，北京維欣奧科技發(fā)展有限公司;FA2004A電子天平，上海精天電子儀器廠;移液器，大龍醫(yī)療設(shè)備(上海)有限公司;HJ－3恒溫磁力加熱攪拌器，江蘇金壇

市城西曉陽(yáng)電子儀器廠;4K－15型臺(tái)式冷凍離心機(jī)，德國(guó)SIGMA公司;燒杯、容量瓶等玻璃儀器為實(shí)驗(yàn)室常規(guī)儀器。

2 試驗(yàn)方法

2.1 預(yù)處理

將冷凍雞腿肉充分解凍，剔除筋腱等結(jié)締組織，切分成2 cm×2 cm×2 cm的塊狀。

2.2 超聲波處理

2.2.1 超聲波功率對(duì)NaCl滲透和TGase滲透的影響

把8.0%的NaCl溶液和試樣按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃條件下，分別用40 kHz超聲波0、80、100、120、140、160、180 和200 W 不同功率處理 90 min 和 20 kHz超聲波 0、100、200、300、400、500、600和800 W不同功率處理40 min。

把1.0%的TGase溶液和試樣按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃條件下，分別用40 kHz超聲波0 W、80、100、120、140、160、180 和 200 W 和 20 kHz 超聲波 0、100、200、300、400、500、600 和 800 W 不同功率處理90 min和40 min。然后，用蒸餾水沖洗掉試樣表面粘附的TGase，并在37℃條件下將試樣保溫反應(yīng)2 h。

2.2.2 超聲波處理時(shí)間對(duì)NaCl滲透和TGase滲透的影響

把8.0%的氯化鈉溶液和試樣按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃條件下，用40 kHz超聲波140 W功率處理時(shí)間分別為0、15 、30 、45 、60 、75 、90 、105、120 min。一部分處理1h后將試樣放置在10℃條件下靜置腌制，分別在 2、4、8、12、18、24、36、48 和 72 h后測(cè)定其氯化鈉含量。

把1.0%的TGase溶液和試樣按1∶1(mL∶g)的比例混合，然后10℃條件下，用40 kHz超聲波140 W功率處理時(shí)間分別為 0、10、20、30、40、50 和 60 min。然后，在37℃條件下將試樣保溫反應(yīng)2 h。

2.3 NaCl含量的測(cè)定［6］

按照GB/T12457—1990，食品中氯化鈉的測(cè)定方法測(cè)定。

2.4 肌原纖維蛋白的提取

制備方法在Xiong等［7］的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。取100 g樣品，添加肉質(zhì)量4倍體積的0.05 mol/L Na2HPO4(0.1mol/L NaCl，5 mmol/L EDTA，pH 7.0)緩沖溶液，高速勻漿1 min，然后在離心機(jī)中以2 000×g(4℃)離心分離15 min，倒掉上清液，取殘?jiān)?將殘?jiān)辞笆鎏崛〔襟E重復(fù)提取兩次。將經(jīng)過(guò)3次提取的殘?jiān)c4倍體積的0.1mol/L NaCl混合，高速勻漿30 s，2 000 ×g(4℃)離心分離 15 min，倒掉上清液，取殘?jiān)?將殘?jiān)c8倍體積的0.1 mol/L NaCl混合，撈出結(jié)締組織，用4層醫(yī)用紗布過(guò)濾;調(diào)整混合液的pH 值為6.25，2 000 × g(4℃)離心分離15 min，倒掉上清液，剩余殘?jiān)礊榧≡w維蛋白質(zhì)。

2.5 SDS-PAGE 電泳試驗(yàn)［8－9］

SDS-PAGE電泳采用12.5%分離膠和4%濃縮膠，樣品溶液和樣品緩沖液進(jìn)行體積比1∶1混合，沸水浴處理2～10 min，上樣量為15μL。然后，在恒定電流條件下進(jìn)行電泳，濃縮膠為20 mA，分離膠為30 mA。

2.6 數(shù)據(jù)分析

用Statistix 9.0對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行差異顯著性分析，用Microsoft Office 2007的Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差的統(tǒng)計(jì)分析并作圖。并用照相機(jī)對(duì)SDS-PAGE電泳圖進(jìn)行拍照，并采用圖像處理軟件進(jìn)行處理。

3 結(jié)果與討論

3.1 超聲波功率對(duì)NaCl滲透的影響結(jié)果

從圖1和圖2中可以看出，未經(jīng)超聲波處理的試驗(yàn)組的NaCl含量只有1.30%，而經(jīng)過(guò)超聲波處理的試驗(yàn)組的NaCl含量都超過(guò)了1.50%，與對(duì)照組相比均表現(xiàn)出了極顯著性差異。從試驗(yàn)結(jié)果可以得出，使用超聲波處理雞肉能夠加速NaCl的滲透速率，提高雞肉的腌制速率，此結(jié)論與蔡華珍等［10－11］在超聲波腌制方面的研究一致。此外，隨著超聲波功率的增大，試樣的NaCl含量也在增加，在超聲波頻率一定的時(shí)候，隨著超聲波功率的增大，超聲波的空化效應(yīng)等會(huì)增強(qiáng)［12］，對(duì)肌肉結(jié)構(gòu)的破壞作用力增強(qiáng)，從而減小了NaCl滲透的阻力;另外，功率的增大也會(huì)使得NaCl分子振動(dòng)增強(qiáng)，使得NaCl更容易向濃度低的地方擴(kuò)散。

從圖1可以看出，≥100 W試驗(yàn)組與80 W試驗(yàn)組和≥120 W試驗(yàn)組與100 W試驗(yàn)組之間表現(xiàn)出了極顯著差異;80 W試驗(yàn)組與100 W試驗(yàn)組、100 W試驗(yàn)組與120 W試驗(yàn)組和120 W試驗(yàn)組≥140 W試驗(yàn)組之間表現(xiàn)出了顯著性差異;而≥140 W試驗(yàn)組之間差異不顯著。所以，綜合考慮功耗等因素，40 kHz 140 W的超聲波能在提高NaCl的滲透速率、提高雞肉的腌制速率方面能夠得到最好的腌制效果。

從圖2可以看出，20 kHz，100～800 W的超聲波同樣可以加速NaCl的滲透，提高腌制速率。其中，100、200、400和800 W之間 NaCl含量差異極顯著;200 W與300 W、300 W與400 W、400 W與600 W和600 W與800 W之間差異顯著;400、600和500 W間差異較顯著。

圖1 40 kHz超聲波不同功率對(duì)雞肉中NaCl含量的影響

圖2 20 kHz超聲波不同功率對(duì)雞肉中NaCl含量的影響

3.2 超聲波時(shí)間對(duì)NaCl滲透的影響結(jié)果

圖3是40 kHz、140 W超聲波不同處理時(shí)間對(duì)雞肉中NaCl含量的影響。

圖3 40 kHz超聲波不同處理時(shí)間對(duì)雞肉中NaCl含量的影響

圖3 中顯示出120 min內(nèi)超聲波處理組和對(duì)照組NaCl含量的變化。處理組和空白組的NaCl含量都隨著時(shí)間的增加而成增加的趨勢(shì)，0～40 min內(nèi)NaCl的含量增加量極顯著，40～120 min內(nèi)NaCl增加量顯著。與對(duì)照組相比，NaCl含量略高于對(duì)照組，而且隨著時(shí)間的增加兩者之間的差值越來(lái)越大。其中，處理組中 0、15、30、45、75、105 min 之間 NaCl含量的差異極顯著，60 min與75 min、75 min與90 min、90 min與105 min和105 min與120 min之間NaCl的含量差異顯著;對(duì)照組中 0、15、30、45、75、120 min 之間NaCl的含量差異極顯著，45 min與60 min、105 min與120 min之間NaCl含量差異顯著，而90 min與105 min之間無(wú)差異。前40 min內(nèi)，對(duì)照組和處理中的NaCl含量急劇增加的原因是腌制液中NaCl的含量高，滲透壓差大，NaCl的滲透速率較快，而此時(shí)超聲波的加速滲透效應(yīng)不明顯;隨著NaCl的滲透，滲透壓差在逐漸縮小，導(dǎo)致40 min后NaCl含量增加變緩。但是，處理組中的超聲波加速滲透作用比較明顯，原因可能是超聲波處理的破壞作用和加速物質(zhì)交換使得比對(duì)照組NaCl含量較大，而且隨著時(shí)間的增加，這種外力作用使得兩組NaCl含量差距越來(lái)越大。

3.3 超聲波功率對(duì)TGase滲透的影響

從圖4和圖5中可以看出，雞肉的肌原纖維蛋白中主要的2種蛋白質(zhì)即肌球蛋白重鏈(MHC)和肌動(dòng)蛋白(Actin)，而肌球蛋白是 TGase的良好底物，TGase催化肌球蛋白重鏈發(fā)生交聯(lián)形成了大分子的蛋白質(zhì)交聯(lián)物，表現(xiàn)在肌球蛋白重鏈的量減少。而肌動(dòng)蛋白基本上沒(méi)有參與交聯(lián)反應(yīng)，每個(gè)試驗(yàn)組中肌動(dòng)蛋白的條帶基本相同，Biral Kilic等［13］研究了TGase和酪蛋白對(duì)烤雞肉的影響，也得出了同樣的結(jié)論。此外，圖中顯示肌球蛋白重鏈的含量隨著超聲波功率的增大在逐漸減小，造成此現(xiàn)象的原因就是超聲波的功率影響了TGase的擴(kuò)散，而造成TGase擴(kuò)散量不同的可能是超聲波功率的不同對(duì)雞肉組織破壞的程度和對(duì)TGase分子本身的擴(kuò)散作用。功率愈大，超聲波對(duì)肌肉組織的破壞程度就愈強(qiáng)，TGase的滲透阻力變小，同時(shí)大功率的超聲波對(duì)TGase分子的擴(kuò)散作用也強(qiáng)，共同作用的最終結(jié)果可能就是TGase的擴(kuò)散量增加。所以，在不破壞TGase催化活性的前提下，增加超聲波功率有可能有助于TGase向肌肉組織中擴(kuò)散。

3.4 超聲波時(shí)間對(duì)TGase滲透的影響

如圖6所示，TGase催化肌球蛋白重鏈交聯(lián)生成了大分子的蛋白質(zhì)交聯(lián)物，在濃縮膠和分離膠結(jié)合處形成了條帶，此外在濃縮膠上可能還會(huì)有分子質(zhì)量更大的交聯(lián)物，而肌動(dòng)蛋白基本不參加反應(yīng)，與Aktas等［14］使用TGase和酪蛋白處理牛肉也得出的結(jié)論一致。肌球蛋白重鏈的含量隨超聲波處理時(shí)間的增長(zhǎng)在減少，超聲波處理時(shí)間越長(zhǎng)，TGase擴(kuò)散到了雞肉組織中的量越大，反應(yīng)后剩余的肌球蛋白重鏈就越少。由于肌肉組織的致密，TGase不可能滲透到讓反應(yīng)進(jìn)行很徹底的程度，只能是讓肌球蛋白的交聯(lián)數(shù)量最大限度的增加。所以，增加超聲波處理時(shí)間可以一定程度上增加TGase響肌肉中的滲透量，從而能夠進(jìn)一步改善肉制品的品質(zhì)。

圖4 40 kHz超聲波不同功率協(xié)同TGase對(duì)雞肉肌原纖維蛋白交聯(lián)作用的SDS-PAGE電泳圖

圖5 20 kHz超聲波不同功率協(xié)同TGase對(duì)雞肉肌原纖維蛋白交聯(lián)作用的SDS-PAGE電泳圖

圖6 不同超聲波處理時(shí)間協(xié)同TGase對(duì)雞肉肌原纖維蛋白交聯(lián)作用的SDS-PAGE電泳圖

4 結(jié)論

(1)對(duì)20 kHz和40 kHz超聲波不同功率和不同處理時(shí)間對(duì)NaCl滲透的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，NaCl的滲透與超聲波的功率和處理時(shí)間成正相關(guān)。其中，40 kHz超聲波在140 W時(shí)得到最好的NaCl滲透效果，20 kHz超聲波在500 W時(shí)效果最好;在處理時(shí)間方面，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量和增加成本的情況下適量增加處理時(shí)間能得到更好的效果。

(2)對(duì)20 kHz和40 kHz超聲波不同功率對(duì)TGase的滲透情況進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示增大超聲波的功率，TGase的滲透量增大。其原因可能是超聲波功率的增大使得超聲波對(duì)肌肉組織的破壞程度增大，滲透阻力變小，此外增大超聲波的功率可以使得TGase分子自身的擴(kuò)散作用。隨著超聲波處理時(shí)間的延長(zhǎng)，TGase對(duì)肌球蛋白重鏈(MHC)的交聯(lián)程度在增大，此現(xiàn)象說(shuō)明了長(zhǎng)時(shí)間的超聲波處理使得TGase滲透量的增加。

［1］ 宋國(guó)勝，胡松青，李琳.超聲波技術(shù)在食品科學(xué)中的應(yīng)用與研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2008，24(6):609－612.

［2］ Piyasena P，Mohareb E，Mckllar R C.Inactivation of microbes using ultrosound:a review［J］.International Journal of Food Microbiology，2003，87:207－216.

［3］ 蔡華珍，王玨，梁?jiǎn)⒑?超聲波處理對(duì)咸肉腌制影響的初步研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2005，31(12):110－113.

［4］ Carcel J A，Benedito J，Bon J，et al.High Intensity Ultrasound Effects on Meat Brining［J］.Meat Science，2007(76):611－619.

［5］ Siro I，Ven Cs，Balla Cs，et al.Application of an ultrasonic assisted curing technique for improving the diffusion of sodium chloride in porcine meat［J］.Journal of Food Engineering，2009(91):353－362.

［6］ GB/T12457－990.食品中氯化鈉的測(cè)定方法［S］.

［7］ Xiong Y L.A comparison of the rheological characteristics of different fraction of chick myofibrillar proteins［J］.Journal of Food Chemistry，1993，116(4):217 －227.

［8］ Ramirez－Suarez J C，Xiong Y L.Effect of transgluta minase induced cross－linking on gelation of myofibrillar/soy rpotein mixtures［J］.Meat Science，2003，65(2):899 －907.

［9］ 汪家政，范明.蛋白質(zhì)技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:科學(xué)出版社，2000，8.

［10］ 蔡華珍，潭波.間歇式超聲波處理對(duì)低鹽咸肉腌制影響的初步研究［J］.食品工業(yè)科技，2007(2):68－70.

［11］ 蔡華珍，王銀傳.超聲波技術(shù)加工低鹽咸肉的工藝研究［J］.食品科學(xué)，2008，29(2):192－195.

［12］ 應(yīng)崇福.超聲學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，1990.

［13］ Biral Kilic.Effect of microbial transgluta minase and sodium caseinate on quality of chicken doner kebab［J］.Meat Science，2003(63):417 － 421.

［14］ N.Aktas，B.Kilic.Effect of microbial transglutaminase on thermal and electrophoretic properties of ground beef［J］.LWT，2005(38):815–819.

The Effects of Ultrasonic Treatment on the Penetration of Pickling and TGase

Sun Jin-hui1，Guan Jun-feng1，Liu Shuang1，Shang Yong-biao1，2
1(College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400716，China)2(The Specialty Research Technology Center of Food Engineering in Chongqing，Chongqing 400716，China)

The effects of different conditions of ultrasonic treatment(frequency，power and processing time)on the penetration of pickling and TGase was studied.NaCl content in chicken was determined by SDS-PAGE electrophoresis.The results show that:NaCl penetration and ultrasonic power and processing time are positively correlated.The penetration of TGase increased with ultrasonic power increased.With the timing of ultrasonic treatment，the degree of cross-linking of myosin heavy chain(MHC)was increased.

ultrasonic treatment，pickle，TGase，penetration