肌原纤维蛋白热诱导凝胶特性及化学作用力研究进展

肌原纤维蛋白是肉类食品中的主要蛋白质。在肉制品加工过程中,由于加热而形成的肌原纤维蛋白凝胶结构,决定着糜类肉制品的感官性质(如弹性、多汁性、黏性等)。蛋白质凝胶的形成是蛋白分子之间二硫键、氢键、疏水相互作用和静电相互作用的结果,而蛋白质的凝胶特性正是由这些作用力决定的。该文从肌原纤维蛋白热诱导凝胶形成机制、凝胶特性和凝胶化学作用力三方面总结了国内外肌原纤维蛋白凝胶特性(质构、保水、流变)和凝胶化学作用力研究现状,进而探讨了肌原纤维蛋白凝胶形成的深层次原因(作用力),为肉类凝胶制品的应用提供了理论依据。     

肌原纤维蛋白-脂肪替代品凝胶作用力与质构特性的关系

通过添加十二烷基硫酸钠(SDS)、二硫苏糖醇(DTT)、尿素、氢氧化钠等试剂研究了鸡肉肌原纤维蛋白和米为基质的脂肪替代品混合凝胶形成的作用力与质构特性之间的关系。结果表明,添加微量SDS(<4mmol/L)会导致混合凝胶硬度和弹性随之发生较大变化,说明疏水作用力的微小变化会导致混合凝胶质构发生明显改变。随着pH的增加即静电相互作用增加,混合凝胶硬度显著增加,在pH为7时硬度达到最大值。添加DTT浓度后硬度变化不大,说明二硫键对混合凝胶特性的影响不大。尿素浓度在1.5mol/L时,硬度出现最大值,氢键对混合凝胶的质构特性影响中等。     

低温贮藏对鸡胸肉肌原纤维蛋白结构及热诱导凝胶性能的影响

目的 研究4℃(冷藏)与-18℃(冷冻)贮藏条件对鸡胸肉肌原纤维蛋白(myofibrillar protein, MP)结构及热诱导凝胶性能的影响。方法 通过测定总巯基、钙离子ATP酶(calcium-ATPase, Ca2+-ATPase)活性、表面疏水性、凝胶质构、保水性等指标衡量MP结构及凝胶特性的变化,并从分子间作用力及蛋白质构象角度阐述贮藏条件对MP热诱导凝胶机制的影响。结果 在4℃与和-18℃贮藏环境下,随着贮藏时间的延长,MP总巯基含量减少,表面疏水性上升, Ca2+-ATPase酶活性降低。其次, MP热诱导凝胶中离子键及氢键作用力也随贮藏时间的延长而呈下降趋势,而疏水作用力呈上升趋势;凝胶中的α-螺旋和β-折叠含量呈下降趋势,而β-转角与无规则卷曲含量呈上升趋势。结论 低温贮藏期间MP结构发生劣变,蛋白凝胶结构由有序转向无序结构,导致凝胶质构、保水性下降;相较4℃贮藏,-18℃能够更好地长时间维持MP结构和凝胶特性。     

明胶- 肌原纤维蛋白混合凝胶形成的作用力

以凝胶硬度和贮能模量G＇为指标,通过添加不同试剂,研究明胶- 肌原纤维蛋白混合凝胶形成的作用力。添加尿素能显著降低混合凝胶的硬度,说明在低温下,氢键是凝胶形成和维持的最重要作用力。改变pH 值、添加DTT 和溴酸钾、添加SDS 均导致凝胶硬度发生变化,说明静电相互作用、二硫键和疏水相互作用对凝胶的形成和维持都起到了一定作用。在加热过程中,混合样品的G＇随pH 值增加而降低;添加DTT、SDS 和尿素均导致混合样品的G＇下降;由于添加SDS 导致G＇下降最为显著,因此,疏水相互作用在混合样品形成热诱导凝胶中起到最重要的作用。     

从质构学角度研究肌原纤维蛋白凝胶形成的作用力

通过研究有关试剂对肌原纤维蛋白(MP)凝胶质构特性的影响,探讨了维持凝胶形成的作用力。结果表明:改变pH和离子强度影响了静电相互作用,从而改变了肌源纤维蛋白(MP)凝胶的质构特性;添加二硫苏糖醇(DTT)、N-乙基顺丁烯二酰亚胺(NEM)、溴酸钾能影响二硫键的形成,但MP凝胶质构特性变化不明显,说明二硫键对MP凝胶形成的影响不大;添加微量的十二烷基硫酸钠(SDS)可明显影响凝胶的硬度和弹性,说明疏水相互作用在MP凝胶形成中具有显著作用;添加尿素和盐酸胍能明显降低MP凝胶的硬度和弹性,说明氢键对MP凝胶的形成也具有重要的影响。     

甲醛对鱿鱼肌原纤维蛋白凝胶特性的影响

通过体外模拟体系研究不同浓度的甲醛溶液对秘鲁鱿鱼肌原纤维蛋白凝胶特性的影响。结果显示:随着甲醛浓度的增大,肌原纤维蛋白凝胶白度、硬度、咀嚼度、破断力和蒸煮损失率显著(P0.05)增大;持水性、总巯基、活性巯基、表面疏水性均有一定程度的减小,蛋白凝胶保水性逐渐变差;化学作用力(氢键、二硫键、离子键、疏水相互作用)有明显的变化,表明甲醛使蛋白构象发生改变;横向弛豫时间T_2各峰面积比例发生变化,尤其T_(23)、T_(24)峰面积比例变化明显,表现蛋白凝胶水分流动明显;经扫描电镜观察含甲醛组蛋白凝胶微观结构较对照组结构粗糙、不平整、空隙大,并有一定程度的断裂现象,说明甲醛破坏蛋白凝胶网络结构,相较于对照组紧密的网状结构,其松散,易断裂。     

物理作用力对大豆分离蛋白凝胶质构特性的影响

本文研究了不同阴离子的中性盐、尿素和丙二醇对大豆分离蛋白凝胶质构特性的影响。结果表明,在中性盐浓度较低时(≤0.1mol/L),中性盐的静电中和作用显著影响凝胶的质构特性,而当盐浓度较高时,中性盐的阴离子对蛋白质分子构象稳定性和疏水相互作用的影响成为影响凝胶质构特性的主要因素;尿素和丙二醇对凝胶质构特性的影响表明,氢键也是影响大豆分离蛋白质构特性的主要作用力。     

γ-聚谷氨酸复合TGase对鸡肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响

将不同质量分数的γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)和谷氨酰胺转氨酶(Transglutaminase,TGase)复合后添加到鸡肉肌原纤维蛋白中,通过测定肌原纤维蛋白热诱导凝胶硬度、弹性、保水性、白度值及凝胶中化学作用力的变化,研究γ-PGA复合TGase对鸡肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响。结果表明,γ-PGA和TGase对鸡肉肌原纤维蛋白凝胶特性都具有明显的改善作用,但将二者复合使用后对凝胶特性的改善作用更为明显,且在TGase质量分数为0.5%、γ-PGA质量分数为0.06%时,凝胶硬度、弹性和保水性都达到最大值;在TGase质量分数为0.7%、γ-PGA质量分数为0.12%时凝胶白度值最小。化学作用力分析表明,经γ-PGA和TGase处理后,疏水相互作用和非二硫共价键是维持凝胶三维结构稳定性的主要因素,离子键、氢键和二硫键是次要因素。通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)图谱结果表明,TGase能够催化γ-PGA-蛋白质和蛋白质-蛋白质之间发生交联反应、形成大分子物质。     

物理作用力对大豆分离蛋白乳化性及乳化稳定性的影响

研究物理作用力对4 种供试大豆分离蛋白乳化性及乳化稳定性的影响。分别采用不同浓度的NaCl、NaSCN、尿素和1,2- 丙二醇处理大豆分离蛋白以改变其物理作用力。研究结果表明：随着NaCl 和NaSCN 浓度的增加,乳化活性指数(EAI)值均呈先降低再升高的趋势,说明静电作用力起主导作用,疏水相互作用不利于乳化性。随着NaCl 和NaSCN 浓度的升高,乳化稳定性(ES)值均降低,说明静电作用力起主导作用,并且比疏水相互作用力的影响强。加入尿素可使蛋白质的疏水基团暴露出来,使EAI 值升高,但是加入不同浓度的尿素对乳化性的影响差别不大。EAI 值随着1,2- 丙二醇浓度的升高而升高,说明氢键相互作用利于乳化活性和乳化稳定性。     

加热温度对麻鸭肌原纤维蛋白结构与凝胶特性的影响

为研究不同加热温度(50～100℃)对麻鸭胸脯肉肌原纤维蛋白凝胶结构及其特性的影响,测定凝胶保水性、质构、表面疏水性,观察凝胶的微观结构并结合拉曼光谱分析蛋白二级结构变化,探讨加热温度、蛋白结构和凝胶特性的相关性。结果表明:50℃时麻鸭胸脯肉肌原纤维蛋白凝胶保水性最低,60℃时蛋白开始变性并发生聚集,70℃时形成结构紧密细腻的凝胶;随着加热温度升高,凝胶网络孔径变大,保水性显著降低(P0.05);拉曼光谱位于545、760、1 340 cm~(-1)处特征峰的归一化强度随加热温度升高整体呈现下降趋势,说明二硫健伸缩振动发生变化,色氨酸从包埋态逐渐暴露,蛋白表面疏水性增强;50℃时,α-螺旋相对含量为66.95%,随着加热温度升高显著下降(P0.05),100℃时下降至19.73%,加热过程中β-折叠、β-转角、无规卷曲相对含量升高。综上所述,70℃时形成的麻鸭肌原纤维蛋白热诱导凝胶均匀致密,且保水性达到最大。     

热处理及转谷氨酰胺酶对糖基化燕麦蛋白凝胶性质的影响

对燕麦蛋白及其乳糖糖基化燕麦蛋白进行热诱导和转谷氨酰胺酶诱导凝胶改性,探究2 种不同诱导方式对燕麦蛋白及其糖基化产物凝胶性质及结构的影响。结果表明：与燕麦蛋白热诱导凝胶相比,其他3 种燕麦蛋白凝胶的弹性、硬度和持水性均显著提高（P＜0.05）;酶诱导凝胶的质构性质（弹性、硬度、胶黏性）与持水性优于热诱导凝胶;糖基化改性蛋白凝胶的质构性质与持水性显著高于未糖基化改性蛋白凝胶（P＜0.05）。酶诱导蛋白凝胶的表面疏水性分别高于两种热诱导蛋白凝胶;而糖基化改性蛋白凝胶的表面疏水性分别低于未糖基化改性蛋白凝胶。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、傅里叶变换红外光谱、荧光光谱分析、微观结构分析进一步证明了转谷氨酰胺酶能引起燕麦蛋白发生分子间或分子内交联而形成大分子质量的交联产物,转谷氨酰胺酶诱导的燕麦蛋白凝胶具有更为致密的微观三维网络结构。研究表明,与热处理相比,转谷氨酰胺酶更能诱导燕麦蛋白及糖基化产物形成良好的凝胶,为燕麦粉的多元开发提供了一定理论基础。     

魔芋粉对鲤鱼肌原纤维蛋白凝胶特性的影响

从鲤鱼背部肌肉中提取肌原纤维蛋白,分别添加0.05、0.10、0.15、0.20g/100mL的魔芋粉,研究其在不同加热温度(70、80、90℃)和不同NaCl浓度(0.05、0.10、0.15、0.20mol/L)条件下对肌原纤维蛋白凝胶的硬度、弹性、白度和保水性的影响。结果表明：相同魔芋粉添加量条件下,加热温度80℃时形成的肌原纤维蛋白凝胶的硬度和弹性显著高于70℃和90℃(P＜0.05);90℃时凝胶白度高于70℃和80℃;90℃时保水性显著高于70℃时的保水性(P＜0.05),与80℃的凝胶保水性差异不显著(P＞0.05)。在此条件下,随着NaCl浓度增加,凝胶的硬度和弹性增大;肌原纤维蛋白凝胶的保水性显著提高。同一温度条件下,添加0.10g/100mL魔芋粉的蛋白凝胶硬度达到最大值,且80℃时硬度最大为129g,凝胶的白度随着魔芋粉质量浓度增加呈现下降趋势,保水性随着魔芋粉质量浓度的增加而增大;添加NaCl可以显著提高凝胶的白度。     

Effects of gamma-ray,electron-beam,and X-ray irradiation on physicochemical properties of heat-induced gel prepared with salt-soluble pork protein

The objective of this study was to investigate the physicochemical and textural properties of heat-induced gels prepared with pork muscles irradiated with gamma rays, electron beams, and X-rays. Pork muscles were irradiated at 5 kGy using the different irradiation sources, and heat-induced gels were prepared from the irradiated pork muscles at a protein concentration of 5 mg/mL. Each irradiation treatment produced lower water-holding capacity, protein solubility, apparent viscosity, hardness, springiness, cohesiveness, gumminess, and chewiness than the control gel prepared with non-irradiated pork muscle (P < 0.05). In addition, gamma irradiation was more influential than electron or X-ray irradiation on the negative impacts on water-holding capacity and texture of heat-induced gels. Therefore, this study suggests that the irradiation source could be one of the significant factors affecting gelling properties of irradiated meat.     

高压和食盐对鸡肉肠品质特性的影响

在不同压强条件（0.1、200、400 MPa）下对不同食盐添加量（质量分数0%、1%、2%）的生鸡肉肠加热（60 ℃）处理30 min,测定处理后鸡肉肠的持水力、水分分布、质构特性和微观结构,分析高压和食盐对鸡肉肠热诱导凝胶特性的影响。结果发现：常压下,减少食盐添加量会降低鸡肉肠的保水性和质构特性,但高压处理能降低食盐对鸡肉肠的影响。相比常压组,200 MPa高压处理能显著提高产品的保水性和质构特性（P＜0.05）,而400 MPa的高压处理则显著降低产品的保水性和质构特性（P＜0.05）。高压能促进肉糜中的肌纤维分解,使不易流动水的比例升高,自由水比例下降;200 MPa下能形成致密的凝胶网络,而400 MPa则阻碍凝胶网络的形成。高压结合加热处理可用于提高低盐鸡肉肠的品质特性。     

加热时间和葡萄糖酸内酯对猪肌原纤维蛋白凝胶性的影响

研究不同加热时间和不同质量分数的葡萄糖酸内酯(GDL)添加量对猪肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响.结果表明:GDL质量分数1.5％～2.0％,加热时间30min时凝胶的保水性、硬度、黏聚性和回弹性最好(P＜0.05);同时,加热30min后凝胶的白度值降到了最低值;加热时间对凝胶弹性的影响不显著(P＞0.05),但随着GDL质量分数的增加,凝胶弹性逐渐增加,当GDL质量分数为1.5％时凝胶弹性最好并趋于平稳.     

预热处理大豆蛋白对鲤鱼肌原纤维蛋白凝胶和流变学特性的影响

以鲤鱼肌原纤维蛋白（myofibrillar protein isolate,MPI）为研究对象,研究经过预热处理的大豆分离蛋白（soy protein isolate,SPI）对MPI凝胶和流变学特性的影响。SPI在90 ℃热处理0（天然SPI）、30 min和180 min,分别与MPI以不同的比例（0∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4）混合,所有溶液总蛋白质量浓度均为40 mg/mL。结果表明,经过预热处理的SPI与MPI混合后其凝胶硬度、弹性、白度和持水性显著高于天然SPI与MPI混合所形成的蛋白凝胶（P＜0.05）,且预热处理时间越长的大豆蛋白（180 min）与短时间处理（30 min）相比增加得更为明显（P＜0.05）。此外,随着SPI-MPI复配1∶1～1∶4,混合蛋白凝胶硬度、弹性、白度和持水性显著增大（P＜0.05）。流变学研究表明,SPI添加到MPI溶液中能增加蛋白变性温度,而经过预热处理SPI能够显著地提高储能模量（G’）。热稳定性结果表明,MPI中添加天然SPI能够显著降低Tmax3（P＜0.05）而对Tmax1和Tmax2无影响（P＞0.05）;当SPI经过热处理后添加到MPI中能够显著降低Tmax1（P＜0.05）而提高Tmax3（P＜0.05）。总之,与未经预热处理的SPI相比,经过预热处理后的SPI添加到MPI中能够改善蛋白凝胶特性和流变学特性。     

沙蒿胶对虾蛄肌原纤维蛋白凝胶特性的影响

为了提高虾蛄中肌原纤维蛋白凝胶的品质,从虾蛄中提取肌原纤维蛋白,分别添加质量分数0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的沙蒿胶,研究沙蒿胶在不同Na Cl浓度(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol/L)和不同加热温度(60、70、80、90℃)条件下对肌原纤维蛋白凝胶特性的影响。结果表明:相同沙蒿胶添加量条件下,90℃时肌原纤维蛋白凝胶保水性显著高于60℃和70℃(P0.05);80℃时凝胶硬度和弹性最大且显著高于60℃和70℃(P0.05);但对凝胶白度的影响差异并不显著。随着Na Cl浓度的增加,凝胶保水性和硬度呈先上升后下降趋势,在0.3 mol/L时达到最大值;凝胶的弹性和白度呈现上升趋势。在90℃时添加1.0%沙蒿胶的凝胶保水性最佳;在同一温度条件下,随着沙蒿胶添加量增加,凝胶弹性增强,添加0.6%沙蒿胶的凝胶硬度最大,白度呈下降趋势。本研究结果为进一步研究沙蒿胶在虾蛄制品中的应用提供了一定的理论依据。     

马铃薯蛋白与蛋清蛋白混合凝胶特性分析

以马铃薯蛋白(potato protein,PP)和蛋清蛋白(egg white protein,EWP)为原料制备热诱导混合凝胶,分析不同比例PP-EWP混合凝胶的质构、蛋白质二级结构、分子间作用力、游离巯基及流变性质的变化规律.结果 表明,随着PP含量的增加,混合凝胶的保水性由(73.5±0.71)％升高至(97....