魚肉和豬肉凝膠的差異及其機制.pdf

1、肌肉蛋白質(zhì)熱誘導凝膠特性是肉糜制品加工的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到制品的流變特性、質(zhì)構(gòu)、保水性和口感等。魚肉和豬肉都含有豐富的肌動球蛋白、肌球蛋白等鹽溶性蛋白，但是熱膠凝性能存在著較大的差異。目前國內(nèi)外學者的研究主要涉及的是肌肉蛋白質(zhì)的膠凝機理、內(nèi)在和環(huán)境因素以及外源添加物對凝膠特性的影響，但尚未研究清楚魚肉與豬肉膠凝機制差異產(chǎn)生的原因，也未對魚肉/豬肉復(fù)合凝膠中魚肉與豬肉蛋白質(zhì)的互作效應(yīng)進行研究。
　　 本論文在研究魚肉與豬肉鹽溶性蛋白

2、的氨基酸組成的基礎(chǔ)上，著重對二者的耐熱性、溶液流變學特性、變性聚集特性、膠凝特性對溫度和pH值的響應(yīng)以及魚肉/豬肉復(fù)合凝膠中蛋白質(zhì)互作效應(yīng)進行了研究，探索魚肉和豬肉膠凝機制的差異，為開發(fā)高品質(zhì)的魚肉/豬肉復(fù)合凝膠制品奠定理論基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1．研究了魚肉和豬肉的基本組成及特性。魚肉、豬肉的總蛋白質(zhì)含量分別為18.65％和19.87%，魚肉的鹽溶性蛋白高于豬肉的，而魚肉中水溶性蛋白和不溶性蛋白含量均低于豬肉的。魚肉

3、AM中的疏水性氨基酸含量高于豬肉AM的，而魚肉AM中的親水性氨基酸、堿性氨基酸含量低于豬肉AM。魚肉肌球蛋白、肌漿蛋白和肌動蛋白的變性峰分別位于44.7℃、51.7℃和71.7℃，而豬肉的分別在59.7℃、66.4℃和76.8℃；豬肉蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性高于魚肉的，添加食鹽會降低魚肉和豬肉蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性。
　　 2．研究了魚肉和豬肉AM溶液的流變學特性以及冷藏時間、溫度、pH值和離子強度對魚肉和豬肉AM變性聚集的影響。魚肉和豬肉A

4、M溶液均屬于假塑性流體，但魚肉AM分子鏈的極性和位阻均低于豬肉AM分子鏈的；高離子強度(0.4～1.0mol/L)下AM溶液的粘度系數(shù)高于低離子強度(0～0.2mol/L)下的，魚肉AM溶液粘度系數(shù)顯著高于豬肉AM的。魚肉AM的冷藏穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性均低于豬肉AM的，溫度越高，AM分子變性伸展的速度越快，魚肉和豬肉AM的溶解性在低溫下變化不大，但溫度分別超過30℃和40℃后因AM聚集其溶解性急劇下降，且兩者分別在40℃和60℃開始形成新的

5、二硫鍵。在等電點（約pH5.5）附近，兩種AM的溶解度最小，遠離等電點，其溶解性能增強，且魚肉AM對pH值的變化更敏感。
　　 3．研究了魚肉和豬肉膠凝特性對溫度的響應(yīng)。魚糜凝膠的形成經(jīng)歷凝膠化(≤40℃)、凝膠劣化(～60℃）和魚糕化(＞70℃)三個階段，而豬肉糜僅在高于50℃的溫度下才有明顯的膠凝作用，沒有明顯的凝膠化和凝膠劣化，且在50℃以上時其膠凝速率和膠凝能力明顯高于魚肉糜的。兩段加熱(40℃加熱1h后迅速于90℃加熱

6、0.5h)得到的魚糜凝膠的強度顯著高于一段加熱的，而40℃預(yù)加熱1h對豬肉糜凝膠強度的影響不大，但可明顯改善其凝膠的持水能力。魚糜的凝膠化、凝膠劣化分別與內(nèi)源性TGase、蛋白酶作用有關(guān)，豬肉糜在高溫(≥50℃)下也有非二硫共價鍵生成，其較低的內(nèi)源性蛋白酶活性對凝膠結(jié)構(gòu)的破壞效應(yīng)較弱。
　　 4．采用拉曼光譜(Raman)、圓二色譜(CD)等手段和技術(shù)研究了魚肉和豬肉蛋白質(zhì)在熱凝膠形成過程中結(jié)構(gòu)變化和化學作用力而導致的凝膠形成歷

7、程和機制的差異，著重從兩種蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)和化學作用力方面進行了討論。加熱會導致兩種肌球蛋白α-螺旋的解開和β-折疊的形成，該結(jié)構(gòu)的變化有利于肌球蛋白的膠凝作用，但是兩種肌球蛋白在二級結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的速率和程度上存在著差異。隨著溫度從5℃升高到90℃，魚肉肌球蛋白中α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲的比例分別從94.1%、0.7%、0.2%和5.0%變化為34.5%、22.8%、18.0%和24.7%，而豬肉肌球蛋白中α-螺旋、β-折疊、

8、β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲的比例分別從87.7%、4.7%、5.1%和2.5%變化為35.9%、35.4%、1.9%和26.8%，其中魚肉肌球蛋白β-轉(zhuǎn)角含量隨著溫度的升高明顯增大，而豬肉肌球蛋白的β-轉(zhuǎn)角含量無明顯變化。兩種肉糜在熱凝膠形成過程中，化學作用力對溫度的響應(yīng)也存在著差異。隨著加熱溫度的升高，蛋白質(zhì)中非特異性締合、氫鍵和離子鍵的作用下降，而疏水相互作用、二硫鍵和非二硫共價鍵的作用增強，疏水相互作用、二硫鍵和非二硫共價鍵在魚肉和豬肉肉

9、糜凝膠形成過程中均起著重要作用，但魚肉的非二硫共價鍵在40℃以下形成，溫度高于40℃后疏水相互作用明顯增強，而豬肉在更高的溫度(≥50℃)下才有非二硫共價鍵產(chǎn)生、疏水相互作用明顯增強，且豬肉蛋白質(zhì)的疏水相互作用高于魚肉樣品的。適宜的疏水相互作用對凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成有促進作用，但是過量的疏水相互作用會導致凝膠脫水收縮，形成不均勻的粗糙結(jié)構(gòu)。這些二級結(jié)構(gòu)和化學作用力的不同導致了魚肉和豬肉凝膠性能和微觀結(jié)構(gòu)的差異。
　　 5．采用CD

10、、動態(tài)流變儀、掃描電鏡(SEM)等手段和技術(shù)研究了不同pH值下魚肉和豬肉肌球蛋白的二級結(jié)構(gòu)和凝膠性能的差異，著重從加熱前兩種肌球蛋白的二級結(jié)構(gòu)方面探討它們的膠凝特性對pH值響應(yīng)的差異。研究表明，兩種肌球蛋白的二級結(jié)構(gòu)對pH值的變化都比較敏感。pH7.0時兩種肌球蛋白的二級結(jié)構(gòu)都以α-螺旋為主，偏離中性pH值則降低α-螺旋含量，而增大β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲含量。當以1℃/min的速率升溫時，魚肉肌球蛋白僅在pH5.5～7.5范圍可以形成凝膠，

11、pH8.0和pH9.0時不能形成凝膠；而豬肉肌球蛋白在更寬的pH值(pH5.5～9.0)范圍內(nèi)均能形成凝膠，有趣的是pH5.5和pH6.0時豬肉肌球蛋白低溫(15℃)下即可自發(fā)凝集。魚肉和豬肉肌球蛋白的膠凝速率和凝膠強度均隨pH值的升高而下降，而保水性隨pH值的升高而增大，魚肉和豬肉肌球蛋白凝膠的微觀結(jié)構(gòu)分別在pH7.0和pH6.5時最致密均勻，偏離該pH值會降低結(jié)構(gòu)的有序性，pH5.5時結(jié)構(gòu)最粗糙。然而，在相同的pH值和蛋白質(zhì)濃度下，

12、豬肉肌球蛋白的膠凝速度和凝膠強度都明顯高于魚肉肌球蛋白的。魚肉和豬肉肌球蛋白二級結(jié)構(gòu)對pH值響應(yīng)的差異造成了兩者宏觀特性和微觀形貌的不同。
　　 6．采用SEM、動態(tài)流變儀、DSC等儀器和技術(shù)研究了魚肉/豬肉復(fù)合凝膠特性及蛋白質(zhì)互作效應(yīng)。豬肉的添加可在一定程度上抑制魚糜的凝膠劣化并增強魚糜的凝膠強度。魚糜和豬肉糜復(fù)合凝膠中，兩者蛋白質(zhì)之間產(chǎn)生了相互作用。由Raman譜圖分析發(fā)現(xiàn)，當魚肉和豬肉以3:7和5:5復(fù)配時會形成更多的β-