葡聚糖延缓草鱼肌原纤维蛋白冷冻变性的机理分析

以草鱼肌原纤维蛋白为研究对象,通过研究盐溶性蛋白质量浓度、Ca^(2+)-ATPase活性、表面疏水性、总巯基和活性巯基含量在冷冻贮藏条件下的变化,比较不同分子质量葡聚糖(添加量0.5%)和传统商业抗冻剂(4%蔗糖+4%山梨糖醇)对冻藏过程中肌原纤维蛋白的冷冻保护效果。结果表明,在冻藏过程中,葡聚糖能有效延缓草鱼肌原纤维蛋白的冷冻变性,效果优于传统商业抗冻剂;分子质量小的葡聚糖(T7)对Ca^(2+)-ATPase活性和活性巯基的保护作用要整体优于分子质量大的葡聚糖(T20),冻藏超过15 d后延缓表面疏水性的上升和总巯基的保护上的效果也显著优于后者;因此,在工业中选用分子质量小的葡聚糖作为淡水鱼及相关制品的冷冻保护剂效果更佳。

冷藏过程中草鱼肌原纤维蛋白结构的变化

采用扫描电镜(SEC)、傅里叶变换-红外光谱(FT-IR)、反相高效液相色谱(RP-HPLC)和Ellman's试剂比色法分析了草鱼肌原纤维蛋白显微结构、二级结构、表面疏水性及巯基和二硫键含量的变化。结果表明:冷藏前4 d,肌原纤维蛋白表面疏水性增加,二硫键含量减少,α-螺旋含量下降,β-折叠含量上升,显微结构逐渐扭曲但仍比较完整,说明其主要以变性为主;冷藏第6天开始,肌原纤维蛋白的β-折叠含量下降,无规则卷曲含量上升,分子颗粒逐渐断裂、穿孔或破碎,说明其变性更加严重,无序程度增加并逐渐降解。研究证明了草鱼肌原纤维蛋白冷藏过程中逐渐变性和降解的过程,为探讨冷藏过程中草鱼肌肉腐败形式提供了生物学证据。

浸渍冻结对调理草鱼冻藏过程中肌原纤维蛋白特性的影响

为了探讨浸渍冻结对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)冻藏过程蛋白质变性的影响,对蛋白质溶解性、巯基、Ca^(2+)-ATPase活性、肌原纤维的降解及二级结构进行了研究。结果发现浸渍冻结的肌原纤维蛋白的溶解度、总巯基含量、活性巯基总量和Ca^(2+)-ATPase的活性均比空气冻结的高,冻藏150 d后分别比空气冻结的高17.51%、14.20%、4.86%和28.73%。初步表明浸渍冻结更有利于减缓蛋白质变性。电泳结果表明,冻藏过程中浸渍冻结的肌球蛋白重链的电泳条带颜色比空气冻结的深,原肌球蛋白的电泳条带颜色比空气冻结的浅,说明浸渍冻结可减缓调理草鱼块蛋白质的降解。红外光谱的结果进一步发现浸渍冻结的肌原纤维蛋白的α-螺旋含量的下降程度较空气冻结的小,β-折叠、无规卷曲和β-转角含量的增加程度无空气冻结的明显。结果揭示了浸渍冻结更有利于维持冻藏过程中肌原纤维蛋白的二级结构。总的来说,浸渍冻结更有利于减轻蛋白质变性而引起调理草鱼块品质下降的问题。

草鱼冷藏过程中肌原纤维蛋白的变化

通过亚基组成、热力学性质、表面疏水性和Ca2+-ATPase活性的变化分析,评价了草鱼(Ctenopharyngodon idellus)肌原纤维蛋白在冷藏过程中的变化。结果表明:冷藏前期草鱼肌原纤维表面疏水性增加,说明蛋白逐渐变性导致更多的疏水性基团暴露出来,而第6 d后又大幅降低,可能与其部分降解为小分子并聚合有关;而Ca2+-ATPase活性在冷藏前6 d显著下降,进一步说明冷藏前期肌原纤维蛋白变性程度增加;SDS-PAGE分析表明草鱼肌原纤维蛋白的亚基组成变化不大,但其蛋白含量在冷藏过程中呈先增加后下降的趋势,同时部分蛋白条带信号时有时无,也说明冷藏过程中既存在大分子亚基一定程度的降解,也存在小分子亚基聚合的情况;冷藏过程中草鱼肌原纤维蛋白的热力学性质没有明显的变化,表明冷藏对其热稳定性影响不大。

草鱼肌原纤维蛋白-葡萄糖糖基化产物的理化特性及乳化特性研究

选取葡萄糖作为糖基供体对草鱼肌原纤维蛋白进行糖基化修饰,探讨糖基化产物理化性质及其乳化性能。草鱼肌原纤维蛋白与葡萄糖按质量比1∶2混合,在相对湿度为44%、50℃条件下进行糖基化反应,测定产物的糠氨酸含量、荧光强度、游离氨基含量、蛋白质二级结构以及乳化性和乳化稳定性。结果表明:随着加热时间的延长,糠氨酸含量和荧光强度呈现先增大后降低的趋势,游离氨基含量和褐变强度ΔE持续增加(p<0.05),其中在反应48 h时,糠氨酸含量达到最大值((4.09±0.07)mg/100 mg样品);二级结构分析表明,糖基化对草鱼肌原纤维蛋白的二级结构影响较小。此外,糖基化修饰显著提高了草鱼肌原纤维蛋白的乳化性能(p<0.05),且经过48 h制备的糖基化产物的乳化活性及乳化稳定性最高,分别为未反应草鱼肌原纤维蛋白的1.32倍(p<0.05)和1.53倍(p<0.05)。进一步通过相关性分析发现,草鱼肌原纤维蛋白的乳化性受糖基化反应程度的影响。

地衣芽孢杆菌对草鱼肌原纤维蛋白凝胶特性的影响

将地衣芽孢杆菌接种到草鱼肌原纤维蛋白中,研究不同贮藏温度条件下地衣芽孢杆菌对草鱼肌原纤维蛋白凝胶特性的影响。结果表明:地衣芽孢杆菌对草鱼肌原纤维蛋白凝胶特性和结构有较大影响。4℃和25℃贮藏条件下,随着贮藏时间的延长,凝胶强度、硬度、弹性和白度均呈下降趋势,且对照组下降幅度大于空白组;空白组和对照组凝胶的菌落总数均显著增加,自由水含量随着贮藏时间延长逐渐增加,对照组上升更明显,其保水性逐渐变差;场发射扫描电镜观察到凝胶微观结构被破坏,由紧密的网状结构逐渐变得疏松多孔;十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gelelectrophoresis,SDS-PAGE)结果表明肌球蛋白重链和肌动蛋白逐渐被降解,且对照组凝胶的结构和蛋白降解程度均大于空白组。25℃条件下更适宜地衣芽孢杆菌的生长,样品凝胶破坏程度大于4℃条件下贮藏的样品。

烷过氧自由基氧化对草鱼肌原纤维蛋白热聚集行为的影响

采用不同浓度2,2’-偶氮(2-脒基丙烷)二盐酸盐(2,2’-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride,AAPH)溶液有氧热分解产生的烷过氧自由基体系对草鱼肌原纤维蛋白进行模拟氧化,通过测定草鱼及原纤维蛋白热稳定性、表面疏水性、Zeta电位、浊度、平均粒径并进行内源荧光光谱分析以及原子力显微镜观察,研究不同氧化程度肌原纤维蛋白溶液在加热过程中热聚集行为的差异。结果显示,较低浓度(不高于1.0 mmol/L)AAPH氧化处理有助于增强草鱼肌原纤维蛋白的热稳定性,而高浓度(5.0 mmol/L)AAPH氧化则降低其热稳定性。随着加热温度的升高,对照组和各氧化处理组样品蛋白溶液的表面疏水性指数、Zeta电位绝对值、浊度呈先升高后降低趋势。内源荧光强度随加热温度的升高逐渐降低并出现红移,且氧化程度越大,红移现象越明显。对照组和0.2 mmol/L AAPH氧化组样品热聚集体的平均粒径随着加热温度的升高逐渐增大,1.0 mmol/L和5.0 mmol/L AAPH氧化组样品则呈先增大后减小趋势。原子力显微镜观察结果显示,热聚集体颗粒大小均随着加热温度的升高而增大,未氧化样品聚集体颗粒相对较小且分布均匀,氧化组样品颗粒大小不一、分布不均匀,且氧化程度越高聚集体颗粒越大、数量越少。结果表明,烷过氧自由基氧化显著影响草鱼肌原纤维蛋白的热聚集规律,且能改变热聚集体形貌特征。

羟自由基氧化对草鱼肌原纤维蛋白热聚集行为的影响

利用Fe Cl3-VC-H2O2体系生成不同浓度的羟自由基(·OH)对草鱼肌原纤维蛋白进行模拟氧化,通过测定蛋白热稳定性、表面疏水性、Zeta电位、内源荧光、浊度、聚集体粒径分布和形貌特征等指标,研究·OH氧化后草鱼肌原纤维蛋白加热过程中的热聚集行为。结果显示,低浓度(0.1~1 mmol/L H2O2)·OH氧化有利于提高草鱼肌原纤维蛋白的热稳定性,而高浓度(10 mmol/L H2O2)·OH氧化则会降低其热稳定性。·OH氧化组和未氧化组样品蛋白溶液的表面疏水性指数(10 mmol/L H2O2组除外)、Zeta电位绝对值、浊度均随着温度的升高呈先上升后下降趋势,而内源荧光强度和高浓度氧化组的表面疏水性指数则持续下降。未氧化组和低浓度氧化组样品热聚集体的平均粒径随着温度的升高向大粒径方向移动,而高浓度氧化组的平均粒径则在70℃达到最大值后变小。原子力显微镜观察显示,与未氧化组相比,氧化后的肌原纤维蛋白形成的聚集体颗粒较大,数量较少,分布均匀性和形状规则性变差。结果表明,低浓度·OH氧化有利于肌原纤维蛋白热聚集,而高浓度·OH氧化则不利于可溶性热聚集体的形成;同时,·OH氧化导致肌原纤维蛋白的热聚集方式和过程发生改变,进而影响其热聚体的形貌特征。

肌原纤维蛋白-壳聚糖可食性膜的制备工艺优化及结构表征

为开发可生物降解的食品包装材料,以草鱼肌原纤维蛋白与壳聚糖为成膜原料制备可食性膜。以干燥温度、甘油含量、肌原纤维蛋白与壳聚糖体积配比为单因素,分别探究其对可食性膜厚度、机械性能(抗拉强度、断裂伸长率)、水蒸气透过性、溶解度以及色度的影响。在单因素优化结果的基础上,通过响应面Box-Benhnken进行试验设计,研究各因素之间的交互作用。结果显示:3个因素均可对复合膜综合性能产生影响;肌原纤维蛋白/壳聚糖可食性膜的最佳制备工艺参数为:干燥温度55℃、甘油质量分数1.6%、成膜材料(肌原纤维蛋白∶壳聚糖)体积配比4.3∶3.7,优化后的复合膜抗拉强度为6.21 MPa,断裂伸长率为68.67%,水蒸气透过性为1.43×10^(-11)g/(m·s·Pa)。通过水接触角测定并采用X射线衍射仪与扫描电镜对可食膜进行结构表征,结果表明,肌原纤维蛋白与壳聚糖分子相容性良好并克服了单一组分机械强度差及亲水性高的缺点。

磷酸盐-大豆分离蛋白联合处理对草鱼肌原纤维蛋白凝胶化的影响

为探讨磷酸盐(三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠(tetrasodium pyrophosphate,TSPP))和大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)对草鱼肌原纤维蛋白凝胶化的影响,采用热处理方法,将不同质量浓度的磷酸盐、SPI与草鱼肌原纤维蛋白混合制成凝胶。用黏度、嫩度、持水性、显微结构和粗糙度表征凝胶特性。结果表明:磷酸盐可促进蛋白与水的相互作用,有利于蛋白形成稳定、有序的交联网络并保存水分;SPI增大了蛋白间的交联程度,促进凝胶保水能力,提高蛋白凝胶体系的稳定性;磷酸盐、SPI的加入显著提高了凝胶品质,TSPP-SPI联合处理组较其他处理组具有更好的持水性(P<0.05)、嫩度(P<0.05)及适中的黏度(P<0.05),其中,当采用1.2 g/100 mL TSPP、5 g/100 mL SPI体积比1∶3处理时,凝胶具有嫩度大(P<0.05)、持水性好(P<0.05)、黏性适中(P<0.05)、粗糙度小(P<0.05)等特点,该处理方式能够显著提高草鱼肌原纤维蛋白凝胶特性。

草鱼肌原纤维蛋白加热过程中理化特性的变化

考察草鱼肌原纤维蛋白在加热过程中各理化特性的变化规律和机理。结果表明:随着温度的上升,浊度呈S型曲线增加,48℃时上升迅速;黏度呈反S型曲线下降,46℃时下降剧烈;Ca2+-ATPase活性下降,在36～42℃略有上升,46℃时完全失活;总巯基含量从40℃开始显著下降,60～70℃时下降显著。分别于45、55和65℃恒温加热,Ca2+-ATPase活性和黏度随时间延长而下降,浊度上升,温度越高变化越显著;大于50℃恒温加热,总巯基随时间延长而显著下降。草鱼肌原纤维蛋白的DSC扫描图谱在46.37℃和62.59℃出现2个焓变点。SDS-PAGE电泳表明草鱼肌原纤维蛋白在加热过程中(大于45℃)产生了二硫键,说明草鱼肌球蛋白在加热过程中发生了构象变化和分子聚集从而导致了肌原纤维蛋白的热变性。

不同冻结方法对草鱼鱼片冻藏-冷藏期间蛋白质生化特性的影响

以盐溶蛋白质质量分数、巯基质量摩尔浓度、Ca2+-ATPase活性为指标,考察草鱼在3种储藏方法:A,-60℃冻结24h后-20℃冻藏;B,-40℃冻结24h后-20℃冻藏;C,-20℃直接冻结,处理下冻藏及随后4℃冷藏期间肌肉蛋白质生化特性的变化情况。结果表明:不同冻结方法草鱼盐溶性蛋白质质量分数、巯基质量摩尔浓度以及Ca2+-ATPase活性随着贮藏时间的延长均呈下降趋势。冻藏前6周,A处理的盐溶蛋白质质量分数显著高于C处理(P<0.05),而B和C没有显著性差异(P>0.05);在前4周,A处理的巯基质量摩尔浓度显著高于C处理(P<0.05),A和B、B和C间没有显著性差异(P>0.05);Ca2+-ATPase活性在第2周迅速下降并一直处于较低水平,A、B和C三者间没有显著差异(P>0.05)。在冷藏期间,盐溶蛋白质质量分数、巯基质量摩尔浓度继续下降,Ca2+-ATPase活性虽有波动但活性仍然很低。从本试验可以看出,冻藏前的低温冻结处理对草鱼冻藏蛋白质盐溶性和巯基含量影响较大,能够降低蛋白质变性程度,并且温度越低,蛋白质变性程度越小,而对其Ca2+-ATPase活性的变化影响不明显。

冷藏过程中草鱼肌肉组织学特性的研究

采用透射电镜、气相色谱-质谱法以及SDS-PAGE技术,研究了2~4℃冷藏过程中草鱼肌肉微观组织学特性及典型脂肪酸、蛋白质的变化情况。研究结果表明,新鲜草鱼肌纤维膜下积累有大量脂滴,且多有排出迹象,腹部肌肉肌原纤维间线粒体周围存在大量粒径约0.25~0.50μm的脂滴,而背部肌肉肌原纤维间无脂滴存在;2~4℃冷藏过程中,草鱼肌肉肌丝发生不同程度断裂,肌细胞结构逐渐模糊,严重时,肌原纤维大面积酶解自溶或呈现水样变化,出现空泡状细胞和变性细胞碎片,肌浆网、线粒体严重水肿,胞内脂滴逐渐向肌纤维膜处迁移,并逐步降解。与此同时,随着冷藏时间的延长,草鱼肌肉MUFA和PUFA及其相应的主要脂肪酸逐渐降解,SFA及其相应的主要脂肪酸的相对含量逐渐上升;肌原纤维蛋白和肌浆蛋白逐渐降解,肌球蛋白重链和肌动蛋白的显著降解导致草鱼肌肉肌丝逐步发生断裂、肌纤维结构模糊,最终导致鱼肉品质的劣化。