肌原纤维蛋白是肌肉中的一类重要的结构蛋白质群，是由肌球蛋白、肌动球蛋白、肌动蛋白以及调节蛋白的原肌球蛋白、肌钙蛋白等组成的复合体。肌原纤维蛋白在肌肉蛋白中占50%～55%左右，除了参与肌肉的收缩、影响肌肉的嫩度外，对肉制品品质和功能特性有非常重要的影响。肉糜类制品在加工过程中，肌原纤维蛋白受热形成的凝胶决定了产品产量、质构、黏着力及保水性等特性。在不同温度 [1-3] 、pH值 [4] 、离子强度 [5] 、肌肉类型 [6] 及不同的添加物 [7-8] 条件下，肌原纤维蛋白形成凝胶的能力和特性不同，所表现出的功能特性也不相同。

膳食纤维是不易被消化的食品营养素，根据溶解性不同可分为水不溶性纤维和水溶性纤维两大类。膳食纤维单元中含有许多亲水性基团，有很强的吸水性、持油性、保水性和膨胀性，虽然不能被小肠消化利用，但是可以在人体肠道内通过部分或全部发酵产生降血糖、降胆固醇、促进排便、预防肥胖及消除人体内有害物质的生理功能 [9-11] 。因此在肉制品中加入膳食纤维，可以部分替代脂肪减少热量摄入，带来良好的健康效应。此外，如果低脂多纤维肉制品的风味和口感能够为消费者所接受，将会产生巨大的市场价值。小麦麸皮是丰富的膳食纤维来源，其总量占麦麸干物质成分的35%～50%，其中大部分为水不溶性膳食纤维。Sánchez-Alonso等 [12-13] 发现添加量为3%和6%的小麦纤维可以增加鱼肉的保水性，且产品的感观品质较好；当将其用于鱿鱼鱼糜凝胶中时，其微观结构显示麦麸膳食纤维打断了凝胶连续的蛋白质网络结构，降低了凝胶的硬度和持水性等凝胶特性，这主要与小麦纤维的粒径大小有关，对其感官品质无影响。

近些年来，不少国内外学者尝试将各种来源的膳食纤维添加到肉中用以开发低脂肉制品 [14-17] ，得到了较好的产品感官特性，但并没有全面研究膳食纤维对肌原纤维蛋白凝胶及功能性质的影响。因此，本课题组在研究猪肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶性质的基础上，重点探讨了小麦麸这种谷物膳食纤维对猪肉肌原纤维蛋白及其凝胶性质的影响，以期为促进谷物膳食纤维在肉制品加工领域的应用提供有意义的借鉴。

1  材料与方法

1.1  材料与试剂

新鲜猪（品种：北京花猪）通脊肉，购于北京市永辉超市。

磷酸钠、氯化钠、氯化镁、六水合氯化镁、叔丁醇、十二水合磷酸氢二钠、戊二醛、三氯甲烷/乙二醇双（2-氨基乙基醚）四乙醚（均为分析纯）  国药集团化学试剂北京有限公司。

1.2  仪器与设备

POLYTRON System PT 2500E型高速匀浆机  瑞士Kinematica公司；Himac CR 22G型高速冷冻离心机日本日立公司；HWS26型电热恒温水浴锅  上海一恒科技有限公司；ALC-1100.2型电子天平、TB-214 型分析天平北京赛多利斯仪器系统有限公司；PHS-3D型pH计上海三信仪表厂；UV-2450型紫外-可见光分光光度计、RF-5301PC型荧光分光光度计  日本岛津公司；S53/54型紫外-可见分光光度计  上海棱光技术有限公司；CT3型 Texture Analyzer质构仪  美国博勒飞公司；Sigma3k15型离心机  美国Sigma公司；DCW-3506型低温恒温槽  浙江宁波新芝生物科技股份有限公司；TESCAN VEGA Ⅱ扫描电子显微镜  捷克帝肯公司；Kinexus型超级旋转流变仪、Mastersizer激光粒度分析仪英国马尔文仪器有限公司；SHB-ⅢA型循环水式多用真空泵

河南郑州长城科工贸有限公司；WZJ6（BFM6）型振动式超微粉碎机  山东济南倍力粉技术工程有限公司ALPHA 1-2 LD Plus冷冻干燥机  德国Christ公司；7620离子溅射镀膜仪  美国Electron Microscopy Sciences公司。

1.3  方法

1.3.1  猪肉肌原纤维蛋白的提取

参考Liu Gang等 [18] 的方法，并做了部分改进。将新鲜猪通脊肉绞成肉馅，加入4 倍体积提取液（10 mmol/LNa 3 PO 4 、0.1 mol/L NaCl、2 mmol/L MgCl 2 和1 mmol/L乙二醇双（2-氨基乙基醚）四乙醚，pH 7.0），搅匀，用高速匀浆机匀浆5 min，2 000×g、4 ℃离心15 min，倒掉上清液，收集沉淀，重复匀浆离心提取3 次，得到肌原纤维蛋白粗提样品，在粗提肌原纤维蛋白沉淀中加入4 倍体积的0.1 mol/L NaCl溶液，高速匀浆5 min，1 层纱布过滤（纱布提前在沸水中煮20 min），3 000×g、4 ℃离心15 min，取沉淀，加4 倍体积的0.1 mol/L NaCl溶液，匀浆5 min，重复提取两遍得到的沉淀，即为提纯的肌原纤维蛋白，在4 ℃条件下冷藏备用。

1.3.2  肌原纤维蛋白质成分分析

参照郭尧君 [19] 和Laemmli [20] 等的十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）不连续电泳方法，采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-polyacrylamidegelelectrophoresis，SDS-PAGE）法对肌原纤维蛋白进行电泳分析。

1.3.3  肌原纤维蛋白浊度的测定

参考Benjakul等 [21] 方法测定肌原纤维蛋白的浊度。以不含蛋白的溶液为空白对照组，由于吸光度越大，浊度越大，因此在600 nm波长处测定吸光度，研究不同温度对肌原纤维蛋白浊度的影响。

1.3.4  肌原纤维蛋白凝胶及膳食纤维混合凝胶的制备参考徐幸莲 [22] 和朱君 [23] 等的凝胶制备方法，每次实验前将凝胶放在室温条件下平衡30 min。

1.3.5  肌原纤维蛋白凝胶质构的测定

取平衡好的凝胶放在载物台上，利用质构仪进行测

定，每个凝胶样品做6 个平行实验。压缩模式下测定凝胶

的硬度，质构仪测定设置参数如下：测定模式选择下压

目标值为4 mm，测试速率为0.5 mm/s，引发力为4.5 g，

探头型号选择TA 10 。

1.3.6  不同因素下肌原纤维蛋白凝胶硬度的测定

测定不同质量浓度（20、30、40、50、60、70、80 mg/mL）、pH值（5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0）、离子强度（NaCl浓度分别为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 mol/L）、膳食纤维粒径（未分级、过100、150、200、300 目筛）条件下肌原纤维蛋白凝胶硬度，观察其变化。

1.3.7  肌原纤维蛋白凝胶保水性的测定

采用Kocher法 [24] 并部分改进。测量前将肌原纤维蛋白（混合）凝胶在室温条件下放置30 min，取45 g不同的凝胶样品加入50 mL离心管中称质量，记为m 1 /g；3 000×g离心15 min，倒出离心出的水分，再次称质量，记为m 2 /g；空离心管质量为m 0 /g。凝胶保水性按式（1）计算。.3.8  小麦麸膳食纤维的提取、粉碎和分级小麦麸膳食纤维的提取参考Bunzel等 [25] 的方法，膳食纤维纯度测定参考GB/T 5009.88—2008《食品中膳食纤维的测定》 [26] 。

小麦麸膳食纤维粉碎分级：取200 g膳食纤维加入超微粉碎机中，间歇性粉碎3 次，每次粉碎时间持续10 min。粉碎后将膳食纤维分别过100、150、200、300 目筛。收集过筛后的产物，对膳食纤维进行分级。膳食纤维粒径测定：使用Mastersizer激光粒度分析仪湿法测定样品的粒度分布。

1.3.9  肌原纤维蛋白乳化性和乳化稳定性的测定

在Pearce浊度法 [27] 的基础上稍作改动，测定乳化性（emulsifying activity index，EAI）和乳化稳定性（emulsionstability index，ESI）。取2 mL的玉米油和8 mL的肌原纤维蛋白样品溶液（蛋白质量浓度为2 mg/mL），置于直径50 mL的离心管中，用高速匀浆机进行匀浆，转速约10 000 r/min。匀浆后立即从距离管底0.5 cm处吸取50 μL新鲜的乳化液分散到5 mL质量分数为0.1%的SDS溶液中，以0.1%SDS为空白，在500 nm波长处测量其吸光度A 0 。静置10 min后再次从相同位置吸取50 μL的乳化液，以上述方法测量乳化液此时吸光度A 10 ，每个样品做3 次重复，EAI、ESI分别按式（2）、（3）计算。

EAI/?m 2 /gA 500 nm 2?2.303ρ??1?φ??10 4（2）ESI/%＝ ?100A 10A 0（3）式中：φ为油相体积分数（φ＝20%）；ρ为肌纤维蛋白质量浓度/（mg/mL）。

1.3.10  肌原纤维蛋白混合凝胶流变性的测定

参考Ramirez-Suarez等 [28] 方法，肌原纤维蛋白和膳食纤维样品混合物在升温过程中产生的凝胶力学变化由蛋白变性所引起，测定模式为正弦振荡模式，将样品放在直径为40 mm的平板夹具之间，两平板之间间隔为1 mm，清理除去平板周围多余的样品，样品用硅油密封后，盖上盖子，从25 ℃开始以1 ℃/min的升温速率升至80 ℃，最大应变为0.02，固定频率为0.1 Hz，凝胶的弹性模量为G’，作为评价凝胶黏弹性能的指标。

1.3.11  肌原纤维蛋白混合凝胶微观结构的测定

参考Pan等 [29] 的方法观察肌原纤维蛋白混合凝胶微观结构。将制备好的肌原纤维蛋白和膳食纤维混合凝胶样品切成2 mm×3 mm×3 mm的小块，用pH 6.8、2.5 g/100 mL的戊二醛溶液浸泡过夜，然后用pH 7.2、0.1 mol/L的磷酸盐缓冲液洗涤30 min，反复洗涤3 次然后用体积分数50%、70%、80%、90%的乙醇依次进行脱水，每次30 min，最后用100%乙醇脱水30 min，反复脱水3 次。然后用氯仿脱脂1 h，最后用V（100%乙醇）∶V（叔丁醇）＝1∶1的混合液置换30 min。然后用冷冻干燥机对样品进行干燥。干燥后将凝胶样品断开使断面朝

上，不同样品黏在不同的载物台上，并做标记，然后用EMS 7620离子溅射镀膜仪进行喷金，观察处理好的样品，每个样品做3 组平行实验。

1.4  数据处理与统计分析

每组实验除特殊说明外均重复3 次，结果表示为采用Microsoft Excel 2010软件对数据进行处理，用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析（one-way analysisof variance，ANOVA）进行统计分析，P＜0.05为差异显著，用Origin 8.6软件对流变性数据作图。

2  结果与分析

2.1  猪肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶性质分析

2.1.1  肌原纤维蛋白成分分析

肌原纤维蛋白是由几种蛋白组成的混合蛋白，其中肌球蛋白是最重要的一种蛋白质，分子质量大约为480 kD，由2 条重链（约200 kD）和4 条轻链（16～25 kD）组成，还包括肌动蛋白（单体约43 kD）、肌钙蛋白（3 个亚基约37、23、18 kD）、原肌球蛋白（2×35 kD）和其他一些功能不明的调节性结构蛋白质 [30-31] 。其中肌球蛋白对于凝胶的形成有重要作用。由图1电泳结果推测，200、43、37、23、18 kD处的蛋白条带依次可能为肌球蛋白重链、肌动蛋白、肌钙蛋白，其中肌球蛋白轻链需要用5,5’-二硫双（2-硝基苯甲酸）或在碱性（pH 11.4）条件下处理后才能分离，电泳图未能观察到，而原肌球蛋白也可能和肌动蛋白结合未能分离。图1肌球蛋白重链条带色泽深且宽，说明该蛋白质含量高。提取的肌原纤维蛋白可以用于后续研究。

2.1.2  不同温度对肌原纤维蛋白浊度的影响

浊度大小反映蛋白质的凝聚程度，以及蛋白质溶液中悬浮颗粒的数量和大小 [32] 。蛋白质分散时，颗粒间没有发生凝聚，颗粒直径较小，浊度小；当蛋白质凝聚时，悬浮颗粒直径变大，浊度升高。在浊度变化较大的温度范围，肌原纤维蛋白颗粒大量聚集，变性程度也较严重。由图2可知，随着温度升高，浊度升高。在30～40 ℃时浊度变化不大，从40 ℃开始浊度升高，在40～70 ℃变化比较大，70 ℃时浊度达到最大。在40～70℃时浊度变化比较大，说明此时蛋白质发生变性，蛋白分子交联作用加大，浊度升高。90 ℃时浊度下降，原因是蛋白质迅速变性聚沉。

2.1.3  肌原纤维蛋白质量浓度对其凝胶保水性和硬度的影响

由图3可知，肌原纤维蛋白凝胶硬度随肌原纤维蛋白质量浓度的增加而增大，当质量浓度为70 mg/mL时硬度达到最大。这是由于随着肌原纤维蛋白质量浓度增加，蛋白质分子间的距离变小，蛋白质分子之间凝集的机会增加，参与凝胶分子数量增加。当肌原纤维蛋白质量浓度为80 mg/mL时，凝胶硬度减小，可能原因是蛋白质量浓度大，蛋白质分子不能充分展开，形成凝胶网络受影响。

当肌原纤维蛋白质量浓度小于50 mg/mL时，凝胶保水性随蛋白质量浓度的增大而增大，当蛋白质量浓度达到50 mg/mL时凝胶保水性趋于稳定。高密度的蛋白质形成的肌原纤维蛋白相互交织形成了非常紧密稳定的立体网络结构 [33] 。因此，凝胶保水性随之升高。综合考虑，选择60 mg/mL作为后续研究的蛋白质量浓度。

2.1.4  pH值对肌原纤维蛋白凝胶保水性和硬度的影响

由图4可知，在pH 5.5时MP凝胶硬度最大，可能是因为此时是蛋白质等电点，蛋白间静电斥力较弱，蛋白质分子间的吸引相互作用增强，所以形成的网络结构相对稳定，蛋白凝聚在一起，形成的凝胶硬度很大，在中性条件下，由于肌原纤维蛋白的静电斥力大于在酸性条件下的静电斥力，从而使蛋白-蛋白间的作用降低，凝胶硬度变小 [34] 。凝胶保水性随pH值升高而增大，在pH 7.0时，增长平缓，上升幅度变小。当pH 5.5时，接近肌原纤维蛋白质等电点，蛋白质分子间的结合作用较强，蛋白质与水的作用较弱，因此凝胶保水力较低。随着pH值升高，偏离肌原纤维蛋白质等电点，蛋白侧链基团的净负电荷数增加，分子间的排斥作用变大，同时净电荷的增加为环境中的水分子提供更多的氢键结合位点，增大了水合作用表面积，凝胶保水性提高 [35-36] 。

2.1.5  离子强度对肌原纤维蛋白凝胶保水性和硬度的影响

2.2  小麦麸膳食纤维添加量对猪肉肌原纤维蛋白凝胶功能性质的影响

2.2.1  小麦麸膳食纤维添加量对肌原纤维蛋白凝胶EAI和ESI的影响

采用GB/T 5009.88—2008方法可测得小麦麸膳食纤维总含量为40.15%，纯度为80.85%。小麦麸膳食纤维添加量对肌原纤维蛋白EAI和ESI的影响如图6所示。

2.2.2  小麦麸膳食纤维添加量对肌原纤维蛋白凝胶硬度和保水性的影响

2.2.3  小麦麸膳食纤维添加量对肌原纤维蛋白凝胶流变性的影响

2.2.4  小麦麸膳食纤维添加量对肌原纤维蛋白凝胶微观结构的影响

2.3  小麦麸膳食纤维粒径大小对肌原纤维蛋白凝胶功能特性的影响

2.3.1  小麦麸膳食纤维超微粉碎粒径

由前期实验结果可知，小麦麸膳食纤维更有利于肌原纤维蛋白凝胶网络的形成，而且添加了小麦麸膳食纤维后凝胶硬度和保水性有了提高，但是凝胶容易崩溃，黏聚性比较低。为了改善这种不利状况，对小麦麸膳食纤维进行了粉碎分级，探索不同粒径小麦麸膳食纤维对肌原纤维蛋白凝胶性质的影响。表1为小麦麸膳食纤维经超微粉碎后过100、150、200、300 目筛的样品粒径测定结果。

2.3.2  不同粒径小麦麸膳食纤维对肌原纤维蛋白凝胶硬度和保水性的影响

样品中肌原纤维蛋白质量浓度为60 mg/mL，膳食纤维添加量为3%时，由图10可知，随着膳食纤维粒径的减小，肌原纤维蛋白凝胶硬度逐渐变大，这是因为膳食纤维粒径越小，凝胶结构越致密（图9），凝胶网络结构越好，因此，凝胶硬度越大。肌原纤维蛋白凝胶保水性随膳食纤维粒径的减小而增大，这是因为膳食纤维粒径越小，保水性越好，并且膳食纤维肌原纤维蛋白凝胶网络致密性、连续性越好，越可以保留住更多的游离水。

3

结 论

利用单因素分析法，研究了肌肉中的重要的结构蛋白质群——肌原纤维蛋白热诱导凝胶的性质，分析了肌原纤维蛋白质量浓度、pH值、离子强度对肌原纤维蛋白凝胶硬度和保水性的影响，并通过添加不同粒径的小麦麸膳食纤维构成混合凝胶，探讨了小麦麸膳食纤维对肌原纤维蛋白凝胶硬度、保水性、流变性、微观结构及质构特性的变化，主要研究结果如下：

温度对肌原纤维蛋白浊度的影响结果表明肌原纤维蛋白变性聚集的温度范围为40～70 ℃。肌原纤维蛋白凝胶硬度和保水性随肌原纤维蛋白质量浓度增加而增大，当蛋白质量浓度达到70 mg/mL时，肌原纤维蛋白凝胶硬度和保水性不再增加；当pH值为5.5时，肌原纤维蛋白凝胶硬度达到最大，凝胶保水性在pH 7.0时开始趋于稳定；当离子强度为0.6 mol/L时，肌原纤维蛋白凝胶的硬度和保水性趋于稳定。

小麦麸膳食纤维添加使肌原纤维蛋白凝胶EAI升高，ESI降低；小麦麸膳食纤维添加量增加使得肌原纤维蛋白凝胶的弹性模量增大、蛋白凝胶硬度和保水性逐渐升高；并且随着膳食纤维粒径的减小，凝胶硬度和保水性进一步增加；对凝胶网络的支撑作用小，蛋白的弹性模量增量降低。通过电子显微镜观察小麦麸膳食纤维添加对猪肉肌原纤维蛋白凝胶微观结构的影响，粒径较小的膳食纤维充填于交联的网络结构之中，支撑网络结构，形成了更致密、均勾的网状结构，此时凝胶保水性更好，且不会出现崩溃现象，凝胶黏聚性也比较好。

目前膳食纤维添加到肉制品中的商业化产品市面上鲜有，主要是由于膳食纤维添加量过高易引起产品离散崩溃且口感较差，而膳食纤维添加量少又很难满足人们期望的健康低热量需求。因此，可以在实际生产应用中通过降低膳食纤维的粒径、增大添加量，从而改良肉制品品质，减少脂肪摄入量，达到促进人体健康的目的，为功能性肉制品及新产品的开发提供了一定的依据及参考价值。