鱼肉和猪肉凝胶的差异及其机制

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laobo999
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肌肉蛋白质热诱导凝胶特性是肉糜制品加工的基础,直接关系到制品的流变特性、质构、保水性和口感等。鱼肉和猪肉都含有丰富的肌动球蛋白、肌球蛋白等盐溶性蛋白,但是热胶凝性能存在着较大的差异。目前国内外学者的研究主要涉及的是肌肉蛋白质的胶凝机理、内在和环境因素以及外源添加物对凝胶特性的影响,但尚未研究清楚鱼肉与猪肉胶凝机制差异产生的原因,也未对鱼肉/猪肉复合凝胶中鱼肉与猪肉蛋白质的互作效应进行研究。   本论文在研究鱼肉与猪肉盐溶性蛋白的氨基酸组成的基础上,着重对二者的耐热性、溶液流变学特性、变性聚集特性、胶凝特性对温度和pH值的响应以及鱼肉/猪肉复合凝胶中蛋白质互作效应进行了研究,探索鱼肉和猪肉胶凝机制的差异,为开发高品质的鱼肉/猪肉复合凝胶制品奠定理论基础。主要研究结果如下:   1.研究了鱼肉和猪肉的基本组成及特性。鱼肉、猪肉的总蛋白质含量分别为18.65%和19.87%,鱼肉的盐溶性蛋白高于猪肉的,而鱼肉中水溶性蛋白和不溶性蛋白含量均低于猪肉的。鱼肉AM中的疏水性氨基酸含量高于猪肉AM的,而鱼肉AM中的亲水性氨基酸、碱性氨基酸含量低于猪肉AM。鱼肉肌球蛋白、肌浆蛋白和肌动蛋白的变性峰分别位于44.7℃、51.7℃和71.7℃,而猪肉的分别在59.7℃、66.4℃和76.8℃;猪肉蛋白质的热稳定性高于鱼肉的,添加食盐会降低鱼肉和猪肉蛋白质的热稳定性。   2.研究了鱼肉和猪肉AM溶液的流变学特性以及冷藏时间、温度、pH值和离子强度对鱼肉和猪肉AM变性聚集的影响。鱼肉和猪肉AM溶液均属于假塑性流体,但鱼肉AM分子链的极性和位阻均低于猪肉AM分子链的;高离子强度(0.4~1.0mol/L)下AM溶液的粘度系数高于低离子强度(0~0.2mol/L)下的,鱼肉AM溶液粘度系数显著高于猪肉AM的。鱼肉AM的冷藏稳定性和热稳定性均低于猪肉AM的,温度越高,AM分子变性伸展的速度越快,鱼肉和猪肉AM的溶解性在低温下变化不大,但温度分别超过30℃和40℃后因AM聚集其溶解性急剧下降,且两者分别在40℃和60℃开始形成新的二硫键。在等电点(约pH5.5)附近,两种AM的溶解度最小,远离等电点,其溶解性能增强,且鱼肉AM对pH值的变化更敏感。   3.研究了鱼肉和猪肉胶凝特性对温度的响应。鱼糜凝胶的形成经历凝胶化(≤40℃)、凝胶劣化(~60℃)和鱼糕化(>70℃)三个阶段,而猪肉糜仅在高于50℃的温度下才有明显的胶凝作用,没有明显的凝胶化和凝胶劣化,且在50℃以上时其胶凝速率和胶凝能力明显高于鱼肉糜的。两段加热(40℃加热1h后迅速于90℃加热0.5h)得到的鱼糜凝胶的强度显著高于一段加热的,而40℃预加热1h对猪肉糜凝胶强度的影响不大,但可明显改善其凝胶的持水能力。鱼糜的凝胶化、凝胶劣化分别与内源性TGase、蛋白酶作用有关,猪肉糜在高温(≥50℃)下也有非二硫共价键生成,其较低的内源性蛋白酶活性对凝胶结构的破坏效应较弱。   4.采用拉曼光谱(Raman)、圆二色谱(CD)等手段和技术研究了鱼肉和猪肉蛋白质在热凝胶形成过程中结构变化和化学作用力而导致的凝胶形成历程和机制的差异,着重从两种蛋白质的二级结构和化学作用力方面进行了讨论。加热会导致两种肌球蛋白α-螺旋的解开和β-折叠的形成,该结构的变化有利于肌球蛋白的胶凝作用,但是两种肌球蛋白在二级结构转化的速率和程度上存在着差异。随着温度从5℃升高到90℃,鱼肉肌球蛋白中α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲的比例分别从94.1%、0.7%、0.2%和5.0%变化为34.5%、22.8%、18.0%和24.7%,而猪肉肌球蛋白中α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲的比例分别从87.7%、4.7%、5.1%和2.5%变化为35.9%、35.4%、1.9%和26.8%,其中鱼肉肌球蛋白β-转角含量随着温度的升高明显增大,而猪肉肌球蛋白的β-转角含量无明显变化。两种肉糜在热凝胶形成过程中,化学作用力对温度的响应也存在着差异。随着加热温度的升高,蛋白质中非特异性缔合、氢键和离子键的作用下降,而疏水相互作用、二硫键和非二硫共价键的作用增强,疏水相互作用、二硫键和非二硫共价键在鱼肉和猪肉肉糜凝胶形成过程中均起着重要作用,但鱼肉的非二硫共价键在40℃以下形成,温度高于40℃后疏水相互作用明显增强,而猪肉在更高的温度(≥50℃)下才有非二硫共价键产生、疏水相互作用明显增强,且猪肉蛋白质的疏水相互作用高于鱼肉样品的。适宜的疏水相互作用对凝胶网络结构的形成有促进作用,但是过量的疏水相互作用会导致凝胶脱水收缩,形成不均匀的粗糙结构。这些二级结构和化学作用力的不同导致了鱼肉和猪肉凝胶性能和微观结构的差异。   5.采用CD、动态流变仪、扫描电镜(SEM)等手段和技术研究了不同pH值下鱼肉和猪肉肌球蛋白的二级结构和凝胶性能的差异,着重从加热前两种肌球蛋白的二级结构方面探讨它们的胶凝特性对pH值响应的差异。研究表明,两种肌球蛋白的二级结构对pH值的变化都比较敏感。pH7.0时两种肌球蛋白的二级结构都以α-螺旋为主,偏离中性pH值则降低α-螺旋含量,而增大β-转角和无规卷曲含量。当以1℃/min的速率升温时,鱼肉肌球蛋白仅在pH5.5~7.5范围可以形成凝胶,pH8.0和pH9.0时不能形成凝胶;而猪肉肌球蛋白在更宽的pH值(pH5.5~9.0)范围内均能形成凝胶,有趣的是pH5.5和pH6.0时猪肉肌球蛋白低温(15℃)下即可自发凝集。鱼肉和猪肉肌球蛋白的胶凝速率和凝胶强度均随pH值的升高而下降,而保水性随pH值的升高而增大,鱼肉和猪肉肌球蛋白凝胶的微观结构分别在pH7.0和pH6.5时最致密均匀,偏离该pH值会降低结构的有序性,pH5.5时结构最粗糙。然而,在相同的pH值和蛋白质浓度下,猪肉肌球蛋白的胶凝速度和凝胶强度都明显高于鱼肉肌球蛋白的。鱼肉和猪肉肌球蛋白二级结构对pH值响应的差异造成了两者宏观特性和微观形貌的不同。   6.采用SEM、动态流变仪、DSC等仪器和技术研究了鱼肉/猪肉复合凝胶特性及蛋白质互作效应。猪肉的添加可在一定程度上抑制鱼糜的凝胶劣化并增强鱼糜的凝胶强度。鱼糜和猪肉糜复合凝胶中,两者蛋白质之间产生了相互作用。由Raman谱图分析发现,当鱼肉和猪肉以3:7和5:5复配时会形成更多的β-折叠结构,而以7:3复配时增大了无规卷曲结构的含量。从其动态流变学特性分析,当鱼肉和猪肉以3:7复配时两种蛋白质的协同相互作用最大,其次是5:5的,而7:3时因发生相分离而使复合凝胶G’的实测值低于理论值。从凝胶的微观结构观察,鱼肉与猪肉肌球蛋白比为3:7的凝胶的微观结构的致密均匀程度也高于7:3和5:5的。鱼肉与猪肉肌球蛋白以3:7比例混合时,两种蛋白质之间融合得较好,有利于形成凝胶强度高、质地和保水性好的复合凝胶。
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