肌原纤维蛋白凝胶特性是肉制品加工中最为重要的功能特性,决定着产品的质构和保水性。蛋白质氧化普遍存在于肉及肉制品的加工和储藏过程中,肉类蛋白质氧化会引起蛋白质理化特性的改变,从而影响蛋白质的凝胶特性、保水性。目前蛋白质氧化如何影响蛋白质热凝胶形成过程以及热凝胶稳定性还鲜有报道。因此本研究以肉糜类制品渗水现象为出发点,采用羟自由基氧化体系研究鸡胸肉肌原纤维蛋白氧化对蛋白热凝胶特性及凝胶稳定性的影响,结合拉曼光谱和低场核磁共振技术,从分子和质子水平上探讨蛋白质氧化与热凝胶水分间关系,拟为解决肉糜类产品渗水问题提供理论依据。具体研究内容和结果如下:1.氧化体系中蛋白质浓度的确定研究蛋白质浓度对鸡胸肉肌原纤维蛋白氧化及氧化处理后蛋白质凝胶特性的影响并确定氧化体系中适合的蛋白质浓度用于本论文后续研究。不同浓度的肌原纤维蛋白(20、40、60 mg/mL)经氧化处理(ahydroxyl radical-generating system,HRGS,0.01 mmol/L FeC13,0.1 mmol/L Vc,1 mmol/L H2O2)24 h 后离心分离获得肌原纤维蛋白沉淀,检测蛋白质的羰基含量,同时将蛋白质制备热凝胶并检测凝胶中自由巯基(Free sulfhydryl groups,FSH)含量、保水性(Water holding capacity,WHC)、微观结构和质构来探明不同蛋白浓度对肌原纤维蛋白氧化及其随后的热凝胶特性的影响。结果表明,随着蛋白浓度的升高,氧化后的肌原纤维蛋白羰基含量逐渐降低(P<0.05),降低了氧化体系中蛋白质氧化的程度。同时,随着蛋白浓度的升高,肌原纤维蛋白凝胶中的自由巯基含量显著升高(P<0.05),凝胶保水性逐渐提高(P<0.05)、硬度逐渐降低(P<0.05)。凝胶微观结构由低蛋白浓度下多大孔隙和蛋白聚集体的不均匀、疏松的网络结构变为了高浓度下的均匀致密的网络结构。因此,不同蛋白浓度对羟基发生氧化体系下肌原纤维蛋白氧化及其热凝胶特性有显著影响。同时结合氧化体系建立过程的可操作性,最终选择20 mg/mL作为氧化体系中的蛋白浓度用于后续研究。2.氧化对鸡胸肉肌原纤维蛋白热凝胶特性的影响以不同氧化程度的鸡胸肉肌原纤维蛋白热凝胶为研究对象,研究氧化对肌原纤维蛋白热凝胶保水性、水分分布状态、质构和微观结构的影响,探讨蛋白质氧化与肉糜类产品渗水现象间的内在关系。结果表明:肌原纤维蛋白氧化显著降低了其热凝胶的硬度(P<0.05),凝胶硬度值随着氧化程度的增加而逐渐降低,0.1、1、5 mmol/L较空白对照组分别下降了 34%、39%、51%。扫描电镜结果显示高氧化组热凝胶网络结构不均匀、疏散,蛋白质聚集体导致凝胶网络结构中出现大的孔洞和裂痕。此外,与对照组相比,轻度氧化(0.1 mmol/L组)使热凝胶中轻度不易流动水T22峰面积相对百分含量增加了 3.6%。而1和5 mmol/L组则显著降低了其热凝胶中T22峰面积相对百分含量(P<0.05),且随H2O2浓度升高下降程度增大,较空白对照组分别下降了 6.7%和13.2%;氧化处理增加了凝胶中较易损失的自由水含量,1 mmol/L和5 mmol/L组T23峰面积相对百分含量显著升高(P<0.05),较空白对照组分别增加了58.0%和78.8%;因而导致热凝胶WHC的下降,1mmol/L和5 mmol/L组凝胶的保水性较空白对照组均有显著降低(P<0.05),分别下降6.6%和13.2%。因此,凝胶前蛋白质氧化处理对其热凝胶微观结构、质构、保水性和水分分布状态均有影响,特别是1和5 mmol/L组中高度氧化显著降低了热凝胶特性,同时证明了蛋白质氧化与热凝胶出水现象有关。3.氧化对鸡胸肉肌原纤维蛋白热凝胶化过程的影响研究不同蛋白质氧化程度对鸡胸肉肌原纤维蛋白热凝胶形成过程的影响。20 mg/mL鸡胸肉肌原纤维蛋白经不同氧化处理(0.01 mmol/LFeC13,0.1 mmol/L Vc,0、0.1、1、5 mmol/L H2O2)后进行流变学特性检测,先将各组蛋白质样品于20℃保温20min后均匀加热(1.5℃/min)至不同的终点温度(30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、90℃)并保温20 min来模拟热凝胶化过程,然后检测不同温度点蛋白质样品的保水性、水分分布状态,加热前和90℃点的蛋白质二级结构,90℃点的凝胶微观结构。结果表明:随着凝胶化过程中加热温度的逐渐升高,各处理组蛋白质样品保水性均显著降低(P<0.001),且氧化程度越高保水性下降程度越大,从60℃开始各处理组差异显著(P<0.01),90℃高温加热加强了蛋白质氧化对保水性的负面影响,使低度氧化对保水性的改善作用消失。中高度氧化加速了热凝胶化过程中不易流动水相关的T22向短弛豫时间迁移使分子间距降低;中高度氧化增加了 T22峰宽的加宽程度而使T22分布状态水分子的均匀性降低,并在60℃之后使T22分布状态水分子数量降低加速,且随氧化程度的增加而加大;中高度氧化使T22分布状态水分子更快地向自由水相关的T23分布状态水分子转化,加快了 T23峰面积相对百分含量的增加速度;而低度氧化减缓了凝胶形成过程中T22分布状态水分子的减少,对样品保持T22分布状态水分子有改善作用,并在70℃时达到较佳状态,同时减缓了 T23分布状态水分子的增加。低度氧化有利于蛋白质在凝胶化过程中β-折叠和β-转角结构的形成(P<0.05),而高氧化组则不利于此形成过程,保留较多α-螺旋结构;氧化降低了热凝胶的弹性模量G’使凝胶弹性降低,氧化程度越高G’下降程度越大,同时,高氧化组使凝胶网络结构不均匀、松散且有蛋白聚集体出现,出现大的孔隙。因此,蛋白氧化程度的高低对肌原纤维蛋白热凝胶形成过程具有显著影响,与低程度蛋白氧化相比,高程度蛋白氧化加速了凝胶化过程中轻度不易流动水向自由水迁移使保水性降低、不利于蛋白质形成β-折叠和β-转角结构而形成差的凝胶结构和质构,并且90℃高温加热使蛋白质氧化的负面效用加强。4.氧化对鸡胸肉肌原纤维蛋白热凝胶储藏稳定性的影响研究蛋白质氧化对鸡胸肉肌原纤维蛋白热凝胶贮藏稳定性的影响。20 mg/mL鸡胸肉肌原纤维蛋白经氧化处理后(0.01 mmol/LFeC13、0.1 mmol/L Vc,0、10 mmol/L H2O2)将蛋白质浓度调至40 mg/mL,在20-90℃匀速(1.5℃/min)水浴加热制备热凝胶,然后将凝胶样品于4℃贮藏备用,分别于储藏期的第0、7、14、21、28天检测样品的羰基含量、质构、微观结构、保水性和水分分布状态。结果表明:氧化处理对凝胶保水性、质构、羰基含量、横向弛豫时间T2以及各T2值对应的峰面积相对百分含量均有显著影响(P<0.05),且对凝胶的微观结构有明显影响,氧化组的凝胶网络结构松散、断裂程度更大且劣变速度更快。另外,氧化处理与储藏时间对凝胶的羰基含量、横向弛豫时间T2b和T22有显著的交互作用(P<0.05)。在储藏前期(14天内)氧化处理组通过加快凝胶中蛋白质氧化,影响凝胶网络结构和质构,同时也影响了凝胶网络结构中各种水分子分布状态,加速不易流动水向自由水迁移而最终导致凝胶保水性降低。到储藏后期,各指标没有显著变化(P>0.05)。因此,在一定的储藏期内,凝胶前蛋白质氧化对鸡胸肉肌原纤维蛋白热凝胶的保水性和微观结构的稳定性有负面影响,氧化加速了保水性的下降和凝胶网络结构的劣变。进一步说明蛋白质氧化与热凝胶渗水问题有关。