猪肉盐溶蛋白提取条件的优化研究

刘 野， 宋焕禄

(北京工商大学食品学院，北京 100048)

猪肉盐溶蛋白提取条件的优化研究

刘 野， 宋焕禄

(北京工商大学食品学院，北京 100048)

为提高猪肉盐溶蛋白的提取率，分别对 NaCl溶液浓度、MgCl2溶液浓度、NaH2PO4添加量和pH值4个因素进行单因素实验和正交试验.利用考马斯亮蓝法测定猪肉盐溶液中的蛋白含量.按L9(3)4正交表进行正交试验，利用SPSS16.0软件进行正交分析，结果表明，猪肉盐溶蛋白的优化提取条件为:NaCl溶液浓度0.8 mol/L，MgCl2溶液浓度0.04 mol/L，NaH2PO4添加量4 g/kg，pH值7.0.

猪肉;正交试验;盐溶蛋白;优化

猪肉盐溶蛋白主要包括肌原纤维蛋白和肌浆蛋白等，是影响肉制品保水性及结构特性的主要肌肉蛋白质［1－2］.由于这些蛋白质形成热诱导凝胶的能力是肉制品加工中最重要的功能特性，对肉制品的工艺特性和感官品质具有重要的影响［3］.

目前关于盐溶蛋白质的研究主要集中在凝胶特性方面.赵春青等［2］研究表明，肌球蛋白是猪背最长肌盐溶蛋白中最重要的功能性蛋白，并且含肌球蛋白较多的盐溶蛋白凝胶的质地，组织状态较好，网状结构均匀、致密;同时均匀、细致、平滑的凝胶网络结构有助于保水性的提高.靳红果等［4］认为，NaCl和pH值对牛背最长肌盐溶蛋白质凝胶保水性和凝胶强度具有显著影响，MgCl2仅对凝胶破断应力影响较大.亢春雨等［5］研究了鸡胸肉盐溶蛋白的凝胶保水性和超微结构的关系，得到了与猪肉盐溶蛋白同样的结论.虽然前人在研究盐溶蛋白质凝胶特性的同时也有关于盐溶蛋白提取条件优化的报道，但不同种类的肉以及同一种类不同部位的肉中盐溶蛋白的结构和含量不尽相同.本研究主要考察NaCl溶液浓度、MgCl2溶液浓度、NaH2PO4添加量和pH值对猪通脊盐溶蛋白提取的影响，并通过正交试验对提取条件进行优化.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猪外脊(通脊)瘦肉，购于北京超市发连锁超市航天桥店，剔除原料肉中可见脂肪和结缔组织，绞碎成肉馅，置于－15℃冷冻备用.实验前常温解冻，每15 g分为一份.

牛血清白蛋白，美国 Sigma公司.NaCl、MgCl2、NaH2PO4、考马斯亮蓝、浓 H3PO4、乙醇、盐酸、NaOH 均为分析纯.

PHS－3D型pH计，上海精科雷磁仪表厂;JJ－2型组织破碎匀浆机，江苏金坛市荣光机械制造公司;CR－22G型高速冷冻离心机，日本日立公司;GS53型紫外可见分光光度计，上海棱光科学技术有限公司;BSA224S－CW型分析天平，德国赛多利斯集团.

1.2 实验方法

1.2.1 猪肉盐溶蛋白的提取

参照白艳红等［6］的方法略作修改:取15 g猪通脊肉馅，放入250 mL锥形瓶中，加入180 mL NaCl溶液，10 mL MgCl2溶液，加入NaH2PO4粉末，用玻璃棒搅拌10 min，调整不同的pH值，将混合溶液放入组织破碎匀浆机，在最低转速下匀浆3 min后，常温静置4 h.在4℃，10000 r/min，离心20 min.上清液用四层纱布过滤，所得滤液即为猪肉盐溶蛋白粗提液.

1.2.2 猪肉盐溶蛋白浓度的测定

采用Bradford法进行猪肉盐溶蛋白浓度的测定［7］.称取0.1 g考马斯亮蓝G250溶于50 mL 95%乙醇中，加入100 mL浓 H3PO4，加蒸馏水定容到1 000 mL.取牛血清白蛋白标准溶液，按照表1制作标准曲线，如图1.

表1 蛋白质标准曲线制作对照表Tab.1 Control table of standard curve of protein

图1 蛋白质标准曲线Fig.1 Standard curve of protein

1.3 单因素实验

1.3.1 不同NaCl浓度的提取实验

在MgCl2溶液浓度为0.02 mol/L，NaH2PO4添加量为3 g/kg，pH值为6.5的条件下，比较不同NaCl浓度(0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mol/L)对猪肉盐溶蛋白提取效果的影响.

1.3.2 不同MgCl2浓度的提取实验

在NaCl溶液浓度为0.6 mol/L，NaH2PO4添加量为3 g/kg，pH值为6.5的条件下，比较不同MgCl2浓度(0，0.02，0.04，0.06，0.08 mol/L)对猪肉盐溶蛋白提取效果的影响.

1.3.3 不同NaH2PO4添加量的提取实验

在MgCl2溶液浓度为0.02 mol/L，NaCl溶液浓度为0.6 mol/L，pH值为6.5的条件下，比较不同NaH2PO4添加量(1，2，3，4，5 g/kg)对猪肉盐溶蛋白提取效果的影响.

1.3.4 不同pH值的提取实验

在MgCl2溶液浓度为0.02 mol/L，NaCl溶液浓度为0.6 mol/L，NaH2PO4添加量为3 g/kg，比较不同pH值(用0.1 mol/L HCl和NaOH溶液分别将提取液pH值调节为5.5，6.0，6.5，7.0，7.5)对猪肉盐溶蛋白提取效果的影响.

1.4 正交试验设计

为进一步优化猪肉盐溶蛋白提取的较佳参数，在单因素实验的基础上，采用SPSS16.0软件设计L9(3)4正交表进行正交试验.

2 结果与讨论

2.1 单因素实验结果分析

2.1.1 NaCl浓度对猪肉盐溶蛋白提取效果的影响

通过1.3.1中实验，发现猪肉盐溶蛋白的浓度随着NaCl浓度的升高呈现先升高后下降的趋势(P＜0.05)，并且在NaCl溶液浓度为0.6 mol/L的条件下，猪肉盐溶蛋白的提取率最高，见图2.这可能是由于盐浓度改变氨基酸侧链电荷分布，改变盐溶蛋白在溶液中的存在状态，从而降低或增加蛋白质和蛋白质之间的相互作用，进而影响其溶解性［8］.因此，选取NaCl溶液浓度为0.4，0.6和0.8 mol/L三个水平进行正交试验.

图2 NaCl浓度对盐溶蛋白提取效果的影响Fig.2 Effect of NaCl concentration on salt soluble protein extract

2.1.2 MgCl2浓度对猪肉盐溶蛋白提取效果的影响

通过1.3.2中实验，发现猪肉盐溶蛋白的提取浓度随着MgCl2浓度的增大呈现先升高后降低的趋势(P＜0.05)，并且在MgCl2溶液浓度为0.02 mol/L的条件下，猪肉盐溶蛋白的提取率最高，见图3.Mg2+具有增大蛋白质凝胶保水性的能力，MgCl2浓度的提高可以使猪肉盐溶蛋白更容易与水结合，从而增加其溶解性，使提取率升高［9］.而当Mg2+浓度过高又导致猪肉盐溶蛋白的氨基酸侧链电荷的变化，使蛋白质与蛋白质之间的作用增强，使提取率降低.因此，选取MgCl2溶液浓度为0，0.02和0.04 mol/L三个水平进行正交试验.

图3 MgCl2浓度对盐溶蛋白提取效果的影响Fig.3 Effect of MgCl2concentration on salt soluble protein extract

2.1.3 NaH2PO4添加量对猪肉盐溶蛋白提取效果的影响

通过1.3.3实验，发现猪肉盐溶蛋白的提取浓度随着NaH2PO4添加量的增大呈现先升高后降低的趋势(P＜0.05)，并且当NaH2PO4添加量为3 g/kg的条件下，猪肉盐溶蛋白的提取率最高，见图4.NaH2PO4同样对蛋白质的保水性和流变性产生一定影响，它的添加会与Mg2+产生协同效应，增加猪肉盐溶蛋白的溶解性，但其浓度过高同样会对蛋白质的溶解起到抑制作用.因此，选取NaH2PO4添加量为2，3和4 g/kg三个水平进行正交试验.

2.1.4 pH值对猪肉盐溶蛋白提取效果的影响

由1.3.4实验，发现猪肉盐溶蛋白的提取浓度随着pH值的升高而增大(P＜0.05)，并且在pH值为6.5的条件下，猪肉盐溶蛋白的提取率最高，见图5.这可能是由于高pH值使肌原纤维蛋白质偏离其等电点，蛋白质的净电负荷增加，蛋白质和水之间的相互作用加强，蛋白质和蛋白质之间的相互作用减弱，使蛋白质的溶解度增大，提取更充分.因此，选取pH值为6.0，6.5和7.0三个水平进行正交试验.

2.2 正交试验结果分析

基于单因素提取猪肉盐溶蛋白的实验结果，设计L9(3)4正交试验，如表2.

图4 NaH2PO4添加量对盐溶蛋白提取效果的影响Fig.4 Effect of NaH2PO4content on salt soluble protein extract

图5 pH值对盐溶蛋白提取效果的影响Fig.5 Effect of pH on salt soluble protein extract

表2 正交试验因素水平表Tab.2 Level of factors of orthogonal design

由方差分析可知，NaH2PO4、MgCl2、NaCl和 pH四个因素均对猪肉盐溶蛋白提取效果有显著影响(P值均小于0.01)，见表3.由极差分析可知，各因素对猪肉盐溶蛋白提取效果影响的大小顺序为:RNaH2PO4＞RMgCl2＞RNaCl＞RpH，表明对蛋白浓度影响由大到小的顺序是NaH2PO4、MgCl2、NaCl和pH值，见表4.通过极差分析表可以得到猪肉盐溶蛋白提取条件的优化组合为NaCl浓度0.8 mol/L，MgCl2浓度0.04 mol/L，NaH2PO4添加量4 g/kg，pH值7.0.

表3 正交试验方差分析结果Tab.3 Variance analysis of orthogonal experiment

表4 正交试验结果与分析Tab.4 Results and analysis of orthogonal experiment

3 结论

单因素实验和正交试验的研究表明，在猪肉盐溶蛋白提取过程中，NaCl浓度、MgCl2浓度、NaH2PO4添加量和pH值均是影响提取效果的主要因素.通过方差分析得出，猪肉盐溶蛋白提取的优化条件是 A3B3C3D3，即 NaCl浓度为 0.8 mol·L－1，MgCl2浓度为 0.04 mol·L－1，NaH2PO4添加量为4 g·kg－1，pH 值为 7.0.方差分析表明，NaCl浓度、MgCl2浓度、NaH2PO4添加量和pH值均有极显著影响(P＜0.01).

猪肉盐溶蛋白的保水性和凝胶性对于肉制品品质的提升可起到重要的作用.作为品质改良剂，猪肉盐溶蛋白在肉制品加工中的应用有着广阔前景，因此对其提取条件进行优化具有重要意义.

［1］彭增起.肌肉盐溶蛋白质溶解性和凝胶特性研究［D］.南京:南京农业大学，2005.

［2］赵春青，李继红，彭增起.猪肉盐溶蛋白质热诱导凝胶功能特性的研究［J］.食品工业科技，2005(8):84-87.

［3］Wang S F，Smith D M，Steffe J F，et al.Effect of pH on the dynamic rhelogical properties of chicken breast saltsoluble protein during heat-induced gelation［J］.Poultry Science，1990，69:2220-2227.

［4］靳红果，彭增起，周光宏.牛肉盐溶蛋白质热诱导凝胶特性研究［J］.食品科学，2008，29(8):95-99.

［5］亢春雨，赵春青.鸡胸肉盐溶蛋白热诱导凝胶保水性和超微结构的研究［J］.食品科学，2007，28(1):50-53.

［6］白艳红，张小燕，赵电波，等.提取条件对猪肉盐溶蛋白凝胶强度影响的研究.食品科技，2009(6):104-107.

［7］魏群.基础生物化学实验［M］.3版.北京:高等教育出版社，2010.

［8］刘安军，王莹，郑捷，等.鳕鱼盐溶蛋白提取条件优化及其在鱼糜制品加工中的变化［J］.现代食品科技，2010，26(10):1104-1107.

［9］Chang H S，Hultin H O，Dagher S M.Effect of MgCl2/Sodium pyrophosphate on chicken breast muscle myosin solubilization and gelation［J］.Food Biochemistry，2001，25(5):459-474.

(责任编辑:叶红波)

Optimization of Extraction Conditions for Salt Soluble Pork Protein

LIU Ye，SONG Huan-lu
(School of Food and Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China)

In order to improve the extraction rate，single factors including NaCl and MgCl2concentration，NaH2PO4content，and pH，and orthogonal experiments were applied to optimize the extraction conditions.Bradford method was selected to determined salt soluble protein content in pork.After orthogonal experiment，the preferred condition by variance analysis was 0.8 mol/L NaCl，0.04 mol/L MgCl2，4 g/kg NaH2PO4，and pH 7.0.

pork;orthogonal experiment;salt soluble protein;optimization

TS 251.5

A

1671-1513(2012)03-0026-04

2012-01-04

刘 野，男，讲师，博士，主要从事农产品加工与贮藏方面的研究.