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在过去的几十年，全球禽肉的生产和消费迅速增长。值得注意的是，消费者的消费习惯已经发生了变化，对原料肉的品质与加工特性的要求越来越高。然而，类苍白松软渗水（PSE）鸡肉是一类颜色苍白、质地柔软、汁液渗出的劣质肉，其发生率较高，具有较低的pH值，加工过程中盐溶性蛋白难以提取，导致产品的出品率降低和质构劣变，给禽肉深加工业造成巨大经济损失。
超声处理是一种绿色的食品物理加工技术。高强度超声波（16～100 kHz、10～1 000 W/cm2）通过物理效应、机械效应、热效应等产生的物理和化学作用，改变食品组分的结构与功能性质。郑州轻工业大学食品与生物工程学院，河南省冷链食品质量安全控制重点实验室，食品生产与安全河南省协同创新中心的李 可、李三影、白艳红*等人以类PSE分离蛋白为研究对象，采用超声对类PSE分离蛋白进行改性，探讨不同超声功率对类PSE分离蛋白结构和功能特性的影响，并进一步分析超声处理后类PSE分离蛋白结构与功能的相互联系，以期为类PSE分离蛋白的加工应用提供理论依据。
1、超声对类PSE分离蛋白粒径和电位的影响
图1显示不同超声处理后类PSE分离蛋白的粒径分布。随着超声功率的增加，蛋白粒径分布逐渐向左移动，并逐渐从双峰分布转变为单峰分布，表明蛋白质在水溶液中均匀分布。如表1所示，对照组（未经超声处理）平均粒径为（3 828.33±22.68）nm。超声功率为150、300、450 W时，蛋白平均粒径分别为（994.20±17.80）、（713.80±28.52）、（586.13±16.42）nm，表明超声处理可以显著减小类PSE分离蛋白的粒径（P＜0.05），这与粒径分布是一致的。
2、超声后类PSE分离蛋白的SDS-PAGE结果
图2A显示在还原和非还原条件下对照组和超声处理组类PSE分离蛋白样品的SDS-PAGE图谱。与对照组相比，各超声处理组蛋白组成成分没有发生明显变化，同时可以观察到3个主要的条带，分子质量分别约为205、45 kDa和35 kDa，对应的蛋白依次是肌球蛋白重链、肌动蛋白和原肌球蛋白。在还原条件下，与对照组相比（泳道1），超声处理的蛋白质样品的主要条带组成没有发生明显变化，这表明超声处理组未发生肽键断裂。由图2B可知，300、450 W超声处理组样品的肌球蛋白重链和肌动蛋白条带强度高于对照组，这可能是由于一定功率的超声处理可以增加类PSE分离蛋白的水溶性。
3、超声对类PSE分离蛋白二级结构的影响
如图3所示，类PSE分离蛋白在208、222 nm处出现的两个负吸收峰，是α-螺旋的吸收峰，且α-螺旋含量与峰的强度成正比。随着超声功率的增加，峰的强度逐渐增大，说明α-螺旋含量增加，其含量的增加表明超声会引起类PSE分离蛋白构象部分恢复，从而使蛋白质的功能稳定性增加。
如表2所示，随超声功率的增加，α-螺旋和无规卷曲相对含量增加，β-折叠、β-转角相对含量大体呈下降趋势；此外，与对照组相比，150、300 W超声处理时，β-转角和无规卷曲的相对含量没有显著变化（P＞0.05），超声处理功率为450 W时，α-螺旋的相对含量显著增加（P＜0.05），由15.25%增加到40.91%，而β-折叠的相对含量显著下降（P＜0.05），可能是超声处理使两者之间发生了结构转化，β-折叠相对含量还与蛋白质疏水性有关，其相对含量降低表明分子内部的疏水性位点暴露，疏水性增强。
4、超声对类PSE分离蛋白三级结构的影响
超声对类PSE分离蛋白自由巯基含量的影响
如图4所示，超声处理后自由巯基含量显著增加（P＜0.05）。与对照组相比，当超声功率增加到450 W，自由巯基含量增加了约2 倍。自由巯基含量的增加可能是由于超声空化效应促进蛋白分子结构的展开，减小了蛋白粒径（图1），并使埋藏在分子内的巯基基团暴露出来，从而使自由巯基含量增加。
超声对类PSE分离蛋白表面疏水性的影响
如图5所示，与对照组（517）相比，随着超声功率的增加，类PSE分离蛋白的H 0 显著增加（P＜0.05）。同样，有研究表明鳕鱼分离蛋白、鲢鱼肌球蛋白、鸡肉肌原纤维蛋白等的H 0 也随着超声强度增加或超声时间延长而增加。
超声对类PSE分离蛋白荧光强度的影响
如图6所示，随着超声功率的增加，荧光强度明显增加，与对照组相比，450 W组类PSE分离蛋白的最大发射波长红移约3 nm。与对照组相比，超声处理后红移和荧光强度增加可能是由于蛋白质的解折叠，暴露出更多的Trp/Tyr残基和疏水基团，从而增加微环境中的非极性，这与H 0 的结果一致（图5）。
5、超声对类PSE分离蛋白微观结构的影响
从图7A可以看出，对照组类PSE分离蛋白呈现大而不规则的形状。与对照组相比，超声处理后类PSE分离蛋白（图7B～D）呈现出更小和更松散的片状结构，这可能是由于超声空化作用使蛋白质结构展开。有研究指出，超声处理可以减小蛋白质的粒径并提高溶解度。
6、超声对类PSE分离蛋白溶解度的影响
如图8所示，随着超声功率的增加，类PSE分离蛋白在去离子水中以及2%的盐（NaCl）溶液中的溶解度都显著增大（P＜0.05）。与对照组相比，随着超声功率增加到450 W，去离子水和2%的盐溶液中蛋白的溶解度分别提高了1.17 倍和6.46 倍。去离子水中超声处理功率为450 W时蛋白的溶解度高于2%的盐溶液中对照组蛋白溶解度，表明一定功率的超声处理可以提高在降盐水平下类PSE分离蛋白的溶解度。
7、超声对类PSE分离蛋白乳化特性的影响
如图9所示，超声处理样品的EAI显著高于对照组（P＜0.05），这表明超声处理促进乳液的形成。随着超声功率的增加，蛋白质的EAI显著增加（P＜0.05），超声后蛋白质的EAI最大值为24.23 m 2 /g。与对照组相比，超声功率为150、300、450 W时样品的ESI分别提高至16.06、30.45、31.7 min，表明超声处理可以提高乳液的稳定性。以上结果表明，超声能够改善类PSE分离蛋白的乳化特性。
8、相关性分析和主成分分析
不同超声处理后类PSE分离蛋白的结构和乳化特性的Pearson’s相关性分析结果如图10A所示。类PSE分离蛋白的平均粒径与EAI（r=－0.959，P＜0.01）、ESI（r=－0.713，P＜0.01）呈极显著负相关，表明平均粒径较低的类PSE分离蛋白具有更好的乳化活性和乳化稳定性。
在载荷图（图10B）中，PC1主要与EAI、ESI、荧光强度、自由巯基含量、表面疏水性、α-螺旋相对含量、无规卷曲相对含量和溶解度等因子呈正相关，与粒径和β-折叠相对含量等因子呈负相关，这与图10A中相关性分析结果一致。PC2主要与β-折叠相对含量和EAI等因子呈正相关。如图10C所示，对照组和150 W组分布在PC1的负向端，而300、450 W组分布在PC1的正向端，450 W组在PC1的最右端且与对照组的距离最远，表明超声功率为450 W时对类PSE分离蛋白结构和乳化特性有显著的影响。综上，超声处理后类PSE分离蛋白乳化特性的提高与其结构的改变存在高度相关性。
结 论
本实验利用不同功率超声波处理类PSE分离蛋白，结果发现随着超声功率的增加，类PSE分离蛋白结构展开，暴露出更多的自由巯基、Trp/Tyr残基和疏水基团，从而增加蛋白质的疏水性，进而增加蛋白的EAI；同时蛋白粒径降低，溶解度提高，更多蛋白分子更容易吸附到油-水界面，增强了界面处蛋白之间的稳定性，使蛋白质ESI升高。超声处理能够改变类PSE分离蛋白的结构和物理性质，从而改善了类PSE分离蛋白的乳化特性，并且相关性分析和主成分分析表明蛋白质乳化特性的增加与其结构的改变显著相关。因此，超声处理提高类PSE分离蛋白功能特性，将有助于拓展应用超声波辅助酸碱洗处理提取利用类PSE鸡肉蛋白，可为类PSE分离蛋白在肉制品中的加工利用提供一定理论参考。
本文《超声处理对类PSE鸡肉分离蛋白结构和乳化特性的影响》来源于《食品科学》2021年42卷23期114-122页，作者：李可，李三影，杜曼婷，王艳秋，张俊霞，白艳红。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201218-217。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
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