分子动力学模拟解析脉冲电场对类PSE鸡肉肌球蛋白凝胶特性作用规律

【目的】以类PSE鸡肉肌原纤维蛋白为研究对象,通过分子动力学模拟技术研究脉冲电场处理对其凝胶特性和构象修饰的影响,并对凝胶特性改变的潜在机制进行阐述,以此拓宽这种新兴食品加工技术的工业应用,为禽类加工方向提高异常肉制品的经济效益提供一种新的方法。【方法】本试验选取类PSE鸡肉为原料并提取其肌原纤维蛋白,对比8、18和28 kV·cm^(-1)电场强度下脉冲电场(脉冲电场频率为800 Hz,占空比47%)处理及非脉冲电场处理的类PSE鸡肉肌原纤维蛋白不稳定动力学指数、流变学特性及通过分子动力学技术建立电场强度18 kV·cm^(-1)的脉冲电场模拟体系,通过收集模拟过程中的均方根偏差(RMSD)、均方根波动(RMSF)和对蛋白质总体构象的观察的变化来阐明在该条件下脉冲电场处理对类PSE鸡肉肌原纤维蛋白分子构象动态变化的作用机制。研究脉冲电场作用对类PSE鸡肉肌原纤维蛋白构象稳定性、保水性、流变特性的影响。【结果】不同电场强度的脉冲电场处理后的类PSE鸡肉肌原纤维蛋白体系不稳定动力学曲线斜率更小,蛋白体系相较于未经处理的样品更加稳定。蛋白凝胶的保水性结果为18 kV·cm^(-1)(81.42%)>28 kV·cm^(-1)(79.46%)>8 kV·cm^(-1)(77.82%)>0 kV·cm^(-1)(76.15%),流变学特性研究表明储能模量(G′)和损耗模量(G″)的变化与保水性变化具有相同的趋势,且18 kV·cm^(-1)的脉冲电场处理显著提高了蛋白凝胶的G′和G″(P<0.05)。18 kV·cm^(-1)电场强度下进行30 ns的分子动力学模拟结果显示,多聚体蛋白模型在处理后显示出更高的RMSD值及更为显著的RMSF波动,体现为蛋白质分子二级结构发生解螺旋和解折叠,α-螺旋转变为无规则卷曲,蛋白质分子多肽链展开,氨基酸残基暴露,同时蛋白质分子表现出更高的柔韧性。蛋白质-蛋白质和蛋白质-水之间的相互作用,如静电相互作用、氢键、二硫键、疏水相互作用等发生改变。但电场强度继续增加至28 kV·cm^(-1)时,肌球蛋白因蛋白质间的相互作用增强而聚集使脉冲电场对蛋白质特性改善的作用降低。【结论】18 kV·cm^(-1)的脉冲电场处理改变了类PSE鸡肉肌原纤维蛋白原有的空间结构,疏水基团的外露和氢键的形成增强蛋白质与水分子的结合及蛋白质分子间的相互作用从而提高类PSE鸡肉肌球蛋白凝胶的稳定性和流变特性,表现出更优的凝胶保水性和弹性网络结构。

磷酸盐对PSE猪肉肌原纤维蛋白溶胶及凝胶性质的影响

PSE肉的肌原纤维蛋白质(MP)的溶解度比正常肉(red,firmandnon-exudative;RFN)低、凝胶性质比RFN差,本研究探讨磷酸盐对PSE猪肉凝胶特性的影响。以猪背最长肌PSE和RFN肉为材料,采用分光光度法、质构测定法等研究六偏磷酸钠(SHMP)、焦磷酸钠(SPP)、三聚磷酸钠(TPP)对MP溶解特性、聚集性以及凝胶强度的影响。结果表明,磷酸盐对PSE和RFN提取MP的溶解度、蛋白质聚集性和凝胶强度均有显著的影响,TPP添加量为0.25%时PSE的凝胶强度接近未添加TPP的RFN的凝胶强度。磷酸盐可改善体系环境,改善PSE蛋白质溶胶及凝胶的功能特性。

低场NMR研究pH对肌原纤维蛋白热诱导凝胶的影响

【目的】探讨pH对猪肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶保水性及水的移动性影响。【方法】从猪肉中提取肌原纤维蛋白,用低场NMR(nuclear magnetic resonance)研究pH对肌原纤维蛋白热诱导凝胶中水的T2弛豫性质的影响。同时用离心法测量pH对肌原纤维蛋白凝胶保水性(water holding capacity,WHC)影响。【结果】NMR结果拟合后得到水有4个组分,合并为对应水的3种状态即不可移动水、可移动水和自由水。随着pH升高,pH偏离肌原纤维蛋白的等电点(pI),代表可移动水的T2弛豫时间显著增加,其所占峰的面积和凝胶的WHC也随之增加。主成分分析结果发现,处于等电点附近的样品在样品评分图上与其它pH样品显著不同。【结论】凝胶保水性的增加主要是可移动水的增加,凝胶WHC增加的原因可能是肌原纤维凝胶后孔径增加,从而可以容纳更多的水。

低场NMR法研究微生物转谷氨酰酶对猪肉肌原纤维蛋白凝胶功能特性的影响

用低场核磁共振(NMR)研究了微生物转谷氨酰酶(MTG)对猪肉肌原纤维蛋白凝胶质子核磁共振弛豫行为的影响。研究结果显示,NMR结果拟合后得到的水有4个组分,合并为对应水的3种状态即结合水、不易流动水和自由水。和对照相比,加酶处理后显著降低了猪肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶的自旋-自旋弛豫时间(T2)。加入2 U.g-1剂量的MTG后,T22b值(对应于不易流动水)由226 m s(峰值)降低到188 m s。然而,当酶浓度增加时,T22b没有进一步降低。对衰减NMR信号拟合结果进行主成分分析显示,前两个主成分可以解释变异方差的80%,并且加酶和对照在样品评分图上显著分开。加入MTG后,凝胶中水质子的移动性显著下降。

复合肌原纤维蛋白的凝胶特性

温度是影响蛋白质凝胶特性的主要因素。实验通过研究复合肌原纤维蛋白凝胶(猪肉肌原纤维蛋白、鲢鱼肉肌原纤维蛋白质量比分别为2∶0、1∶1、0∶2)在70、80、90、100℃加热时色泽、凝胶强度、质构特性、水分分布的变化,对复合肌原纤维蛋白凝胶和单一肌原纤维蛋白凝胶之间凝胶特性的差异和相关性进行研究,优化蛋白凝胶加热温度。结果表明:1∶1复合的肌原纤维蛋白凝胶能结合单一蛋白凝胶的特点,改善肌原纤维蛋白的凝胶特性;低场核磁共振表明,温度可通过影响水分分布来影响蛋白质的凝胶特性;蛋白凝胶特性随温度升高而增强,但温度过高会出现劣化,90℃是较为理想的加热温度。

猪肉鸡肉复合肌原纤维蛋白凝胶特性

研究复合肌原纤维蛋白凝胶特性对研制高品质的猪肉鸡肉复合肉制品至关重要。通过单因素试验和二次多元回归设计试验研究谷氨酰胺转胺酶(TG-B)、猪肉鸡肉比、复合磷酸盐、pH值、加热温度和保温时间对肌原纤维蛋白凝胶强度的影响并对工艺进行优化。研究表明,TG-B酶用量、保温时间和保温温度对肌原纤维蛋白的影响显著;优化出凝胶强度与影响因素间关系的回归数学模型,当TG-B为3.4%,保温时间2.0 h,保温温度45.2℃时,复合肌原纤维蛋白凝胶强度最大为14.03 N.mm,验证试验结果为14.02 N.mm。

EGCG浓度对肌原纤维蛋白侧链结构和凝胶水分分布的影响

以猪肉肌原纤维蛋白为研究对象,在羟自由基氧化体系中添加不同浓度(0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 mmol/L)表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG),以未加EGCG和氧化剂的肌原纤维蛋白溶液作为空白对照组,研究肌原纤维蛋白侧链结构以及蛋白凝胶水分分布的变化规律。结果表明,EGCG降低了肌原纤维蛋白游离巯基和总巯基含量,0.1 mmol/L~2.0 mmol/L EGCG组显著低于空白对照组(P<0.05);肌原纤维蛋白侧链形成的羰基和二聚酪氨酸含量随EGCG浓度的增加而逐渐下降,2.0 mmol/L EGCG组下降最明显。凝胶储能模量(G')随EGCG浓度的增加而升高。随EGCG浓度的增加,凝胶保水性逐渐升高,凝胶中不易流动水含量增加,自由水含量降低,2.0 mmol/L EGCG组降低效果最显著。相关性分析表明,EGCG浓度与蛋白质侧链羰基含量、游离氨基含量和表面疏水性呈极显著负相关(P<0.01),凝胶保水性与游离巯基含量、总巯基含量、羰基含量、表面疏水性呈极显著负相关(P<0.01)。

冷冻期间猪肌内脂肪氧化及肌纤维蛋白凝胶性能的差异分析

该试验以猪肉为研究对象,在-18℃冷冻一定周期(0、1、4、8、12周)后,对其肌内脂肪氧化程度和肌原纤维蛋白的凝胶性能(溶解度、凝胶保水性、凝胶白度及强度)进行测定。结果表明:随冷冻时间的延长(12周),猪肌内脂肪的TBARS值由0.07 mg/kg蛋白升至0.22 mg/kg蛋白;与新鲜原料猪肉相比,经12周冻藏后,肌原纤维蛋白的溶解度由56.08%下降至35.92%,白度59.71降至26.53,凝胶保水性由46.67%下降为33.57%,凝胶强度由0.25降低至0.14。此外,将猪肉的冷冻时间与上述各指标间进行相关性分析和线性判别分析后发现:冷冻期间猪肌内脂肪的氧化将会导致肌原纤维蛋白凝胶性能的下降,并且猪肌原纤维蛋白溶解度的下降可能是导致其凝胶保水性、凝胶白度和凝胶强度下降的主要原因。因此,冷冻期间控制猪肌内脂肪的氧化将对肌原纤维蛋白凝胶性能的下降具有一定的改善作用。

不同冻结方式对猪肉肌原纤维蛋白乳化与凝胶特性的影响

分别采用空气冻结、浸渍冻结和超声辅助浸渍冻结(ultrasonic-assisted immersion freezing,UIF)猪肉背最长肌,提取肌原纤维蛋白(myofibrillar protein,MP)并分析其乳化活性与乳化稳定性、乳液粒径、流变特性、凝胶强度、蒸煮损失率、水分分布与微观形貌变化,研究不同冻结方式对猪肉MP乳化与凝胶特性的影响。结果显示,与对照组(4℃放置6 h)相比,空气和浸渍冻结显著降低了蛋白的乳化活性和稳定性,形成的液滴粒径显著增大且不均匀,但UIF处理后乳化活性显著增加,乳化稳定性与粒径无显著变化;UIF组黏弹性优于其他处理组,且蛋白热诱导凝胶表现出较好的凝胶强度和较小的蒸煮损失率,凝胶网络水分分布更均匀;高分辨场发射扫描电子显微镜观察结果显示,相比于其他处理形成的松散凝胶网络,UIF组结构更致密,与鲜肉最为接近。与其他冻结方式相比,UIF处理后的猪肉MP乳化与凝胶性能最佳,更有利于保持冻肉的加工品质。

改性花生分离蛋白对猪肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响

采用p H偏移法改性花生分离蛋白,研究添加不同比例(0.25%,0.50%和0.75%)改性花生分离蛋白(AH-PPI)和天然花生分离蛋白(N-PPI)对猪肉肌原纤维蛋白(MP)凝胶性能的影响。结果表明,与单独MP凝胶相比,添加N-PPI-MP凝胶体系的凝胶强度和保水性无显著变化,储能模量G’降低,而添加AH-PPI则显著改善MP凝胶体系的凝胶强度和储能模量G’(p<0.05),当添加量为0.75%时,MP凝胶强度和储能模量G’最大;离心法测试表明,添加AHPPI提高MP凝胶保水性;低场核磁分析显示,添加AH-PPI的MP凝胶体系中T23自由水比例下降,不易流动水比例升高,从而提高MP凝胶的保水性。结果表明,AH-PPI能明显改善猪肉肌原纤维蛋白的凝胶性能,为改性花生分离蛋白在肉类产品加工中的应用提供指导。