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青鱼肌肉蛋白质及其凝胶特性的研究

贾丹  
【摘要】:青鱼(Mylopharyngodon piceus)主要分布于我国长江及以南的地区,是我国淡水养殖“四大家鱼”之一,到2013年我国青鱼年产量已达52.5万t。青鱼是一种肉食性鱼类,具有生产快、采肉率高、凝胶特性好等特性,在我国常被用于加工鱼糜制品。国内学者已对养殖青鱼的营养成分、鱼糜凝胶特性、鱼皮胶原特性以及贮藏中品质变化等开展了研究,但未对青鱼与其他淡水鱼鱼肉化学组成、蛋白质组成、凝胶特性的差异及其机制开展系统研究。本文以青鱼、草鱼、鲢、鳙、鲤、鲫、鳊等七种淡水鱼为对象,采用CD、拉曼光谱、SEM、动态流变仪等分析技术,研究了七种淡水鱼鱼糜的化学组成、蛋白质组成和凝胶特性的差异,研究青鱼与鲢肌球蛋白变性聚集、胶凝特性的差异及Ca2+和MTGase的影响,探索青鱼与其它淡水鱼鱼糜凝胶特性的差异及其机制,为开发高品质鱼糜凝胶制品奠定理论基础。主要研究内容和结果如下:1、分析了青鱼与其它六种淡水鱼鱼肉和鱼糜的化学组成和蛋白质组成。青鱼、草鱼、鲢、鳙、鲤、鲫、鳊等七种淡水鱼鱼肉和鱼糜化学组成、蛋白质组成、氨基酸组成以及TGase活性存在一定差异。七种淡水鱼鱼肉粗蛋白质含量在83.16~89.80%之间(干基)。青鱼鱼肉和鱼糜的脂肪含量显著高于其它六种淡水鱼,而灰分的含量显著低于其它六种淡水鱼含量。SDS-PAGE图谱显示,七种淡水鱼鱼肉的蛋白质种类(条带)相同,其中含量较高的有六条蛋白带、其分子量分布在在220-130KDa和43-34KDa之间。在七种淡水鱼中,青鱼鱼肉中盐溶性蛋白含量最高而水溶性蛋白和不溶性蛋白含量最低。青鱼、鲤和鳊鱼肉中TGase活性最高,其次是鲢、鳙的,而草鱼、鲫鱼肉中TGase活性最低。适当漂洗会显著降低淡水鱼鱼糜中水溶性蛋白、不溶性蛋白、矿物质含量以及TGase活性,显著提高盐溶性蛋白含量。SDS-PAGE电泳显示,漂洗主要去除了分子量在43-28KDa的水溶性蛋白。2、分析了青鱼与其它六种淡水鱼鱼糜的凝胶特性。青鱼、草鱼、鲢、鳙、鲤、鲫、鳊等七种淡水鱼鱼糜凝胶特性存在一定差异。青鱼鱼糜凝胶的破断强度明显高于草鱼、鲢、鳙和鲫鱼糜凝胶的,而明显低于鲤和鳊鱼糜凝胶的。青鱼鱼糜凝胶的凹陷深度高于草鱼、鲢、鲫鱼糜凝胶,低于鳙和鲤鱼糜凝胶。在七种淡水鱼中,青鱼鱼糜凝胶具有较高的破断强度、凹陷深度、持水性、亮度和白度,凝胶性能较好。PLSR回归分析结果显示,鱼肉的盐溶性蛋白、Ca、谷氨酸和赖氨酸含量越高、TGase活性越高,则鱼糜凝胶特性越好;鱼肉中不溶性蛋白含量越高,对鱼糜凝胶形成越不利;而mg和水溶性蛋白含量越高对鱼糜凝胶的颜色影响越大,其白度和亮度越低。3、研究了青鱼与鲢tgase肌球蛋白热诱导凝胶特性的差异。采用cd、激光粒度仪、动态流变仪等研究了青鱼和鲢肌球蛋白在热诱导凝胶形成的差异。青鱼和鲢鱼肌球蛋白/肌动球蛋白的氨基酸组成、变性聚集、凝胶形成特性及二级结构变化均有明显差异。在蛋白质氨基酸组成方面,青鱼与鲢鱼肌球蛋白在胱氨酸、酪氨酸、脯氨酸含量有较大差异,且青鱼肌球蛋白中疏水性蛋白比例高于鲢肌球蛋白的。在加热过程中,浊度、粒径、溶解性和表面疏水性变化显示,青鱼肌球蛋白的疏水相互作用较强、变性聚集速度快于鲢鱼的,其聚集体平均粒径显著大于鲢鱼的,前者大约为后者的2倍。在加热过程中,青鱼肌球蛋白凝胶的g'显著高于鲢鱼的。随着温度升高,青鱼肌球蛋白的α-螺旋含量不断减少且始终低于鲢的,而其β-折叠和β-转角含量显著高于鲢鱼肌球蛋白的。鱼糜凝胶形成过程中g'与α-螺旋、β-折叠和β-转角比例的相关性分析显示,α-螺旋的解开和β-折叠的形成都有利于肌球蛋白的热胶凝的形成。青鱼肌球蛋白的胶凝能力和凝胶特性优于鲢鱼肌球蛋白的。4、研究了青鱼和鲢鱼糜热诱导凝胶形成对ca2+的依赖性。采用质构仪,fi-raman、sem、cd和动态流变仪,研究了ca2+浓度对青鱼和鲢鱼糜凝胶特性的影响。添加ca2+可显著增强青鱼和鲢鱼糜凝胶特性、促进致密网络结构的形成。ca2+对青鱼和鲢鱼糜凝胶特性的影响存在差异,鱼糜凝胶破断强度、凹陷深度达到最大值所需的ca2+浓度分别为80-100mmol/kg和40mmol/kg,ca2+促进青鱼肌原纤维蛋白形成了更多的ε-(γ-glu)-lys共价键和二硫键。在低温凝胶化过程中,适当浓度的ca2+促使肌球蛋白α-螺旋解旋伸展,促进了更多的疏水相互作用、二硫键及钙桥的形成,而过高浓度的ca2+导致肌原纤维蛋白聚集速度过快和盐析效应,则对致密网络结构的形成产生负效应。5、研究了mtgase对青鱼和鲢鱼糜凝胶性的影响。采用质构仪、fi-ir和动态流变仪,研究mtgase对青鱼和鲢鱼糜凝胶特性的影响。maxwell模型和burgers模型能很好地拟合青鱼和鲢鱼糜凝胶的应力松弛和蠕变特性。添加mtgase能提高青鱼和鲢鱼糜中肌原纤维蛋白分子的交联作用,显著提高鱼糜凝胶的平衡弹性系数(s-e0)和衰减弹性系数(s-e1)、普弹模量(c-e1)和高弹模量(c-e2),降低压缩失水率和白度。剪切、压缩和穿刺特性均随着mtgase浓度的增加呈现先增后减的趋势,均在28.08u/100g鱼糜时达到最大,且mtgase诱导形成的青鱼鱼糜凝胶的破断强度、凹陷深度大于鲢的。mtgase催化谷氨酸和伯胺之间的反应主要发生在低温(40°C)凝胶化阶段,MTGase和热共同促使蛋白质结构的展开、二硫键的形成,但非共价作用力减弱。在高温(90°C)加热时,MTGase失活,而二硫键和疏水相互作用增强、蒸煮损失率增加。


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