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猪肉肌红蛋白稳定性的研究
东北农业大学学士学位论文 学号：
10310101
猪肉肌红蛋白稳定性的研究
学生姓名：
张冠楠
指导教师：
王喜波
所在院系：
食品学院
所学专业：
食品科学与工程
研究方向：
食品营养
东北农业大学
中国·哈尔滨
2007年5月
NortheastAgriculturalUniversityBachelorDissertationStudentI.D.:
10310101
StudyonSabilitionofMylobininpork
StudentName:
ZhangGuan-nan
TutorName:
WangXi-bo
Department:
FoodCollege
Specialty:
FoodScienceandEngineering
Researchdirection:
Foodnourishment
NortheastAgriculturalUniversity
Harbin・China
May,2007
摘要
在猪肉的加工过程中，最重要的一个环节是猪肉的保鲜问题。
这关系到猪肉及猪肉制品的质量。
本实验研究了在不同条件下猪肉色泽的稳定性。
在不同的pH下，随温度的升高，猪肉中的肌红蛋白（Mb）稳定性下降，当温度高于60℃以上时，失去其特征吸收图谱；室温下，pH值由4.0增加到6.5时，Mb的特征吸收逐渐增强；在不同的NaCl溶液中，以4%的NaCl溶液中，Mb稳定性较好。
向猪肉中添加亚硝酸钠有助于对保持肉的色泽，发色较好的添加量为140mg/kg。
关键词
猪肉肌红蛋白稳定性
Abstract
Intheporkprocessingprocess,amostimportantlinkistheporkmaintainsfreshn-essproblem.Thisexperimentstudiedunderthedifferentconditionthestabilityofporkcolorandluster.
DifferentpHbottom,withthegoupoftemperature,themuscleintheMylobin（Mb）stabilitydescendandbetemperatureatabove60℃,loseitscharacteristictoa-bsorbadiagram;Intheindoortemperature,whenthepHincreasesfrom4.0to6.5a-ndthecharact-eristicofMbabsorbsgradualtobuildup;InthedifferentNaClaqua,with4%NaClaquas,theMbstabilityarebetter.ncreasesthesodiumnitritetotheporkintobehelpfultomaintainsthemeattheluster,sendsacolorbetterrecruitmentis140mg/kg.
Keywords:
PorkMylobinSabilition
目录
摘要I
AbstractII
1前言1
1.1我国猪肉制品的现状1
1.2本研究的目的与意义1
1.3本研究的主要内容3
2材料与方法4
2.1实验材料4
2.1.1原料与主要试剂4
2.1.2仪器设备4
2.2实验方法4
2.2.1试剂的配制4
2.2.2工艺流程5
2.2.3NaCl浓度对猪肉肌红蛋白（Mb）稳定性影响5
2.2.4温度对猪肉肌红蛋白（Mb）稳定性影响5
2.2.5pH对猪肉肌红蛋白（Mb）稳定性影响6
2.2.6发色剂对猪肉肌红蛋白（Mb）稳定性影响6
3结果与分析7
3.1NaCl浓度对肌红蛋白（Mb）的影响7
3.2温度对肌红蛋白（Mb）的影响7
3.320℃时，pH对肌红蛋白（Mb）的影响8
3.460℃时，发色剂（NaNO2）对肌红蛋白（Mb）的影响8
4结论8
参考文献8
致谢8
1前言
1.1我国猪肉制品的现状
20世纪90年代以来，我国肉类产销一直保持着较为旺盛的增长势头，成为世界上举足轻重的肉类生产和消费大国。
1990年人均年占有量达到32.2kg，超过世界人均占有水平；2001年肉类总产量6333万吨，占世界肉类总产量的26.9%，是世界加工肉制品第一生产大国。
改革开放以来，我国的养猪业得到了迅速发展。
猪肉产量1990年为1892万吨，1995年增加到了2970万吨，年均增长率高达12%。
联合国粮农组织的统计数字显示，2001年中国肉产量为4240万吨，占全球猪肉总产量的46.1%，成为名副其实的猪肉生产第一大国。
产量排在第2位到第10位的是美国、德国、西班牙、法国、巴西、加拿大、丹麦、荷兰和波兰，加在一起的猪肉产量也只有2600多万吨，不足我国的70%。
2001年我国人均猪肉占有量达到33.2kg，比上年增长4.1%。
从1997年至2001年猪肉的产肉量由高增长回落到年增长3.5%到4%，进入了以市场为导向调整品种结果的生产稳定增长期。
我国在肉类食品加工方面游泳世界上最大的生产能力，2000年我国肉类产量为6281万吨，占全球的27%，我国猪肉产量占世界总产量的45%以上，稳居世界第一位。
2001年全国肉类食品行业产销同步增长，盈利能力增强，据统计，2001年全国肉类食品行业规模企业共1844家，比上年减少5家；资产总计为653亿元，比上年增加28亿元，增长4.55%；工业总产值为849亿元，比上年增加93亿元，增长12.3%；销售收入849亿元，比上年增加93亿元，增长12.3%；销售收入829亿元，比上年增加96亿元，增长13.1%。
我国肉类食品行业的整体发展呈上升趋势，产销同步增长，而且销售增长率高于产值增长率0.84个百分点，库存略有下降，进一步发展有比较好的市场基础。
一次同时，2001年我国国民生产总值增长率为7.2%，肉类食品工业总产值的增长率远高于GDP的增长幅度，说明肉类食品行业在GDP中的比重将进一步提高，在整个国民经济中地位越来越重要。
但是，有一个问题仍然不容忽视。
与较高的猪肉及肉制品产量及其增长率不相符的是，我国的猪肉加工水平很低，技术装备落后，尤其是猪肉的防腐与保鲜技术水平仍然有很大的上升空间。
1.2本研究的目的与意义
肉的颜色是影响鲜肉销售的重要感观品质之一，它也是影响消费者购买意愿的首要因素。
正常的肉为鲜红色，有光泽，为消费者所喜爱。
肉色苍白，表面水分渗出较多一且质地柔软的肉叫PSE（pale,soft,exudative）肉;肉色暗红，质地坚硬和表面干燥的肉叫DFD（dark,firm,dry）肉;有些腐败的肉甚至会变成暗绿色。
这几种肉色都是非正常肉色。
不论这种变化是何种原因引起的，消费者都不愿购买这种变色（discoloration）的肉。
由于肉的变色，销售商不得不丢弃或低价处理肉品，从而带来经济损失。
所以维持吸引人的肉色对肉品的销售及销售商的经济利益至关重要。
肉色主要取决于肉中色素（pigment）——肌红蛋白（myoglobin,Mb）和血红蛋白（hemoglobin,Hb）的含量、它们的化学状态以及其光散射特性。
在放血充分的条件下，肌红蛋白在肌肉中的比例可达到80%—90%，是构成肉色的主要因素。
Mb主要存在于肌肉组织的肌浆中，含量约为0.2%—2%，等电点为6.78。
它是一种金属蛋白，分子量约16700，含153个氨基酸残基，由一条珠蛋白多链和一个血红素辅基（hemegroup）结合而成。
Mb分子多肽主链由长短不等的8段a-螺旋组成，分子中几乎80%的氨基酸残基都处于a-螺旋区内。
未形成a-螺旋的松散肽链则形成拐弯，将这8个肽段连接起来，形成外圆中空的球状结构。
由于亲水性基团的氨基酸残基几乎全部被包埋在分子内部，使内部呈一个疏水空穴，在这空穴中有一个血红素辅基。
血红素辅基由一个铁离子和一个叶琳环组成。
铁离子为二价，位于叶琳环中央，它有6个配位键，其中4个与叶琳环平面的氮原子结合，两个与叶琳环平面垂直，当血红素辅基垂直插入肽链疏水空穴时，第五个配位键连在肽链的组氨酸残基上，组氨酸残基上，另一个键可以和02,H20和NO等结合。
Hb是一种寡聚蛋白质，由四个亚基组成，亚基的三级结构与肌红蛋白的三级结构非常相似，且在氨基酸顺序上也具有明显的同源性肌红蛋白的含量与肉色有一定的正相关性，Mb含量越多，肉色越深。
但决定肉色的关键因素还是Mb的化学特性。
Mb的呈色作用源于其分子内的血红素辅基，血红素辅基中铁离子的价态以及结合的不同的基团，它们共同作用使Mb及其衍生物在吸收光谱上有所不同，因而表现出不同的颜色。
刚屠宰后的猪肉中Mb尚未与O2结合，Mb中铁离子以二价形式存在，它的第六个配位键与水结合。
此时Mb的吸收光谱在555nm处具有广分散峰，因而呈现暗红色。
肉中Mb与空气中的O2接触后可以很快地与之共价结合形成氧合肌红蛋白（oxymyoglobin,Mb02）,Mb02中的铁离子仍为二价。
Mb02在波长535-545nm和575-585nm处有最大吸收峰，因而表现出鲜红色，是新鲜肉的象征。
随着时间的延长，血红素辅基中的Fe2+可被氧化成Fe3+，此时Mb或Mb02成为变性肌红蛋白，即高铁肌红蛋白（metmyoglobin,MetMb），在光谱变化上表现为505nm区光吸收上升，630nm区也有轻微升高，550nm处光吸收下降，外观上呈现消费者所不喜欢的暗褐色。
在一般情况下MetMb达30%时肉就显示出稍暗的颜色，用肉眼观察到肉色变为暗褐色时，己经有60%以上有Mb转化成了MetMb。
许多其它配基（CN",NO,CO,N3）也可与叶琳环中的铁离子结合，结合不同的配基Mb就表现出不同的颜色，如亚硝基肌红蛋白呈桃红色，含硫肌红蛋白呈绿色等。
在肉的贮藏期间，Mb的三种形式不断地相互转变，它们的相对含量决定着肉的颜色。
猪肉的加工过程中，突出的变化是颜色的变化，如肉的发色、褪色、褐变等，这些变化关系到肉中色素蛋白的变化。
肌红蛋白（Mb）是肌肉呈色的主要成分，Mb的血红素辅基中含有亚铁离子，极易氧化、氧和，引起肌肉产生功能不同的颜色。
氧合肌红蛋白和氧合血红蛋白使肌肉呈鲜红色，在535~545nm和575~585nm处显示最大特征吸收峰，而氧化的高铁肌红蛋白和高铁血红蛋白呈褐色，消失其最大特征吸收峰。
Mb的氧合、氧化受多方面的影响，如温度、pH、盐的浓度对Mb的影响，从而为以生产猪肉制品为主的食品加工企业的加工贮存，特别是猪肉的保鲜的研究提供参考。
1.3本研究的主要内容
本实验研究了在不同浓度的NaCl溶液的条件下，在不同温度下，以及在不同的pH值的环境下，猪肉中肌红蛋白（Mb）的稳定性。
同时还研究了发色剂的添加对猪肉中肌红蛋白（Mb）的稳定性的影响。
2材料与方法
2.1实验材料
2.1.1原料与主要试剂
新鲜猪肉中央红超市
盐酸北京市新光化工试剂厂
醋酸天津市东丽区天大化学试剂厂
氯化钠北京市新光化工试剂厂
氢氧化钠天津市巴斯夫化工有限公司
磷酸二氢钠天津市化学试剂三厂
醋酸钠天津市巴斯夫化工有限公司
亚硝酸钠北京市新光化工试剂厂
2.1.2仪器设备
高速组织捣碎机上海精科实业有限公司
电热恒热鼓风干燥箱上海一恒科学仪器有限公司
冰箱小天鹅电器股份有限公司
电子分析天平北京赛多利斯仪器系统有限公司
恒温水浴锅余姚市东方电工仪器厂
高速离心机上海精科实业有限公司
紫外光吸收图谱仪合肥八骏仪器有限公司
pH计上海一恒科学仪器有限公司
100ml容量瓶江苏振科仪器厂
1000ml容量瓶江苏振科仪器厂
2.2实验方法
2.2.1试剂的配制
配制pH4.0、pH5.8、pH6.5、pH7.5的缓冲液。
配制不同浓度的NaCl溶液。
配置不同含量的亚硝酸钠溶液。
2.2.1.1缓冲液的配制
醋酸-醋酸钠缓冲液（pH4.0）的配制：
取无水醋酸钠5g加20ml冰醋酸溶解，加蒸馏水稀释，用pH计调节pH值到4.0。
磷酸二氢钠-氢氧化钠缓冲液的配制（pH5.8）：
取磷酸二氢钠5g加入0.2mol/L的NaOH溶液，加蒸馏水稀释，用pH计调节pH值到5.8。
磷酸二氢钠-氢氧化钠缓冲液的配制（pH6.5）：
取磷酸二氢钠5g加入0.2mol/L的NaOH溶液，加蒸馏水稀释，用pH计调节pH值到6.5。
磷酸二氢钠-氢氧化钠缓冲液的配制（pH7.5）：
取磷酸二氢钠5g加入0.2mol/L的NaOH溶液，加蒸馏水稀释，用pH计调节pH值到7.5。
将配制好的缓冲液避光常温存放备用。
2.2.1.2不同浓度NaCl溶液的配制
2%的NaCl溶液的配制：
取NaCl（分析纯）4g,加入196ml蒸馏水混合，制得2%的NaCl溶液。
4%的NaCl溶液的配制：
取NaCl（分析纯）8g,加入192ml蒸馏水混合，制得4%的NaCl溶液。
6%的NaCl溶液的配制：
取NaCl（分析纯）12g,加入188ml蒸馏水混合，制得6%的NaCl溶液。
8%的NaCl溶液的配制：
取NaCl（分析纯）16g,加入184ml蒸馏水混合，制得8%的NaCl溶液。
将配制好的不同浓度NaCl溶液避光常温存放备用。
2.2.1.3不同含量亚硝酸钠溶液的配制
分别配制含量为20mg、40mg、60mg、80mg、100mg、120mg、140mg的亚硝酸钠溶液。
2.2.2工艺流程
将新鲜的猪肉迅速冷却到0~4℃，然后取定量的纯净的肌纤维在高速组织捣碎机用以8000~10000r/h的速度下迅速将肌纤维捣碎，捣碎应尽可能在短时间内完成，避免升温。
肌红蛋白浓度的计算公式为：
浓度C（mg/ml）=（A642-A700）×2.303
2.2.3NaCl浓度对猪肉肌红蛋白（Mb）稳定性影响
分别称取10g捣碎的猪肉样品分别置于浓度为2%、4%、6%、8%的NaCl溶液中，转移到100ml容量瓶中，定容后，将其转移到0~4℃的冰箱中，浸提24h后，在20℃恒温水浴20min后，放于冰水中迅速冷却到0℃。
将浸提液转移到离心管中，在高速离心机中，以4000r/min的速度离心15分钟。
迅速取出上清液过滤，取滤液作450~700nm的扫描图谱分析，并测出A642和A700。
2.2.4温度对猪肉肌红蛋白（Mb）稳定性影响
分别称取10g捣碎的猪肉样品置于的相同浓度的、一定pH值的浸提液中，转移到100ml容量瓶中，定容后，转移到0~4℃的冰箱中，浸提24h后，分别在20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、80℃恒温水浴中加热20min后，放于冰水中迅速冷却到0℃。
将浸提液转移到离心管中，在高速离心机中，以4000r/min的速度离心15分钟。
迅速取出上清液过滤，取滤液作450~700nm的扫描图谱分析，并测出A642和A700。
2.2.5pH对猪肉肌红蛋白（Mb）稳定性影响
分别称取10g捣碎的猪肉样品置于pH4.0的醋酸缓冲液、pH5.8和pH6.5的磷酸盐缓冲液中，转移到100ml容量瓶中，定容后，转移到0~4℃的冰箱中，浸提24h后，在20℃恒温水浴20min后，放于冰水中迅速冷却到0℃。
将浸提液转移到离心管中，在高速离心机中，以4000r/min的速度离心15分钟。
迅速取出上清液过滤，取滤液作450~700nm的扫描图谱分析，并测出A642和A700。
2.2.6发色剂对猪肉肌红蛋白（Mb）稳定性影响
分别称取100g捣碎的猪肉样品置于一定pH值的含有发色剂的浸提液中，转移到1000ml容量瓶中，定容后，转移到0~4℃的冰箱中，浸提24h后，在60℃恒温水浴20min后，放于冰水中迅速冷却到0℃。
将浸提液转移到离心管中，在高速离心机中，以4000r/min的速度离心15分钟。
迅速取出上清液过滤，取滤液测出A642和A700。
3结果与分析
3.1NaCl浓度对肌红蛋白（Mb）的影响
根据肉品加工中可能使用到的NaCl浓度，实验中选取了2%、4%、6%、8%的NaCl溶液作为Mb的浸提液，在20℃的恒温处理20min后，测定Mb的含量，计算出每克中Mb的毫克数（见表3-1），其结果如图3-1所示。
表3-1NaCl浓度对肌红蛋白（Mb）的影响
2%
4%
6%
8%
20℃时，Mb的含量
0.1496
0.5758
0.3846
0.2876
图3-120℃，NaCl浓度对Mb保存率的影响
图3-1中可以看出，在20℃在4%的NaCl溶液中，Mb的保存率最高，6%的溶液中次之，8%的溶液中更少，在2%的溶液中保存率最低。
3.2温度对肌红蛋白（Mb）的影响
采用一定pH值的溶液作为Mb的浸提液，在浓度为4%的NaCl溶液中，按照实验方法，将浸提液分别加热至20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、80℃，恒温处理20min后，作扫描图谱（如图3-3至图3-8）。
测定Mb的含量，计算出每克中Mb的毫克数（见表3-2），其结果如图3-2所示。
表3-2温度对肌红蛋白（Mb）的影响
温度
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
80℃
4%的NaCl溶液中，Mb的毫克数
0.5758
0.5056
0.2948
0.1022
0.0522
0.0030
图3-2温度对Mb保存率的影响
由图3-2可以看出，随温度的升高，Mb的变性加剧。
当温度升到60℃时，失去在542nm处的特征吸收峰，而显示出变性肌红蛋白505nm处的特征吸收峰。
图3-320℃时的Mb扫描图谱
图3-430℃时的Mb扫描图谱
图3-540℃时的Mb扫描图谱
图3-650℃时的Mb扫描图谱
图3-760℃时的Mb扫描图谱
图3-880℃时的Mb扫描图谱
3.320℃时，pH对肌红蛋白（Mb）的影响
在20℃时，浸提液采用pH4.0的醋酸钠缓冲液，pH5.8、pH6.5和pH7.5的磷酸盐缓冲液，按实验方法取滤液作扫描图谱分析，结果如图3-9至图3-13。
测定Mb的含量，计算出每克中Mb的毫克数（见表3-3），其结果如图3-9所示。
表3-320℃时，pH对肌红蛋白（Mb）的影响
pH4.0
pH5.8
pH6.5
pH7.5
Mb的毫克数
0.0576
0.1496
0.1658
0.1324
图3-920℃时，pH对肌红蛋白（Mb）的影响
图3-10pH4.0时的Mb扫描图谱
图3-11pH5.8时的Mb扫描图谱
图3-12pH6.5时的Mb扫描图谱
图3-13pH7.5时的Mb扫描图谱
图3-9可以看出，在20℃时，当浸提液的pH值由4.0增加到6.5时，Mb在542nm处的吸收峰逐步增强，在pH=4.0时，Mb在542nm处吸收峰基本消失，这说明低的pH环境对Mb的保存不利；当浸提液的pH值由6.5增加到7.5时，Mb在542nm处的吸收风逐渐减弱，这说明高pH值加速了组织代谢速率，导致高氧消耗率，加速了Mb的氧化消耗，使猪肉中的Mb减少。
因此，通过图中可以看出，在pH=6.5的环境下，Mb的保存率最高。
3.460℃时，发色剂（NaNO2）对肌红蛋白（Mb）的影响
在20℃时，浸提液采用不同含量的亚硝酸钠溶液，按实验方法取滤液测定Mb的含量，计算出每克中Mb的毫克数（见表3-4），其结果如图3-14所示。
表3-4发色剂（NaNO2）对肌红蛋白（Mb）的影响
NaNO2的量
2mg
4mg
6mg
8mg
10mg
12mg
14mg
Mb的含量（mg/g）
0.0542
0.1210
0.2824
0.3418
0.4002
0.4520
0.5544
图3-1460℃时，发色剂（NaNO2）对肌红蛋白（Mb）的影响
由图3-14可以看出，在60℃时，当浸提液中的亚硝酸钠的含量逐渐增加时，猪肉中的（Mb）保存率也随着提高，即猪肉的发色程度随亚硝酸钠的添加量的增加而增加。
这是由于亚硝酸钠不仅有优良的成色作用，而且，肌红蛋白的中心铁离子可与氧化氮以配位键结合而转变为将氧化氮肌红蛋白，加热则生成鲜红的氧化氮肌色原。
因此，肉制品的感官颜色更加有人，并对加热和氧化表现出更大的稳定性。
同时，由于亚硝酸盐是食品添加剂中急性毒性较强的物质之一，极限使用量一次为0.3g。
所以本实验的亚硝酸钠的用量严格控制在国家规定的加入量（150mg/kg）以下。
4结论
随温度的升高，Mb稳定性下降，60℃以上时，其水溶液失去紫外可见扫描图谱中的特征吸收峰。
在不同的NaCl溶液中，Mb稳定性不同，测试2%,4%,6%，8%的NaCl溶液中Mb稳定性显示，以4%的溶液中的稳定性最好。
室温下，pH由4.0增至6.5时，Mb的特征吸收峰逐渐增强。
而从6.5至7.5时，Mb的特征吸收光谱逐渐减弱。
由此可以看出，在pH6.5时，Mb的稳定性最好。
亚硝酸钠具有抗氧化的作用，能够使肉中的肌红蛋白对加热和氧化表现出更大的稳定性，从而提高肌红蛋白的稳定性。
亚硝酸钠的添加量在20mg/kg以下发色不好，随着加入量的增加，肌红蛋白的稳定性也随之增加。
肌红蛋白保存率较高的添加量是在140mg/kg。
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