肌球蛋白凝胶化过程中与迷迭香酸的互作机制及其对蛋白理化特性的影响

发布时间：2020-04-02 21:15

【摘要】：在肉制品加工、贮藏等过程中,经常伴随着香辛料的添加,赋予了肉制品独特香味和口感,同时也可以起到抗氧化、抑菌等作用。香辛料提取物主要为多酚类化合物,诸多研究发现多酚类化合物可以与蛋白质发生非共价和共价相互作用,从而改变蛋白的结构和理化特性。目前,在氧化体系条件下,关于多酚类化合物对肉类蛋白的影响研究较多,而对于自然加热氧化过程中多酚类化合物和肉类蛋白的互作及其对肉类蛋白理化特性的影响机制研究非常有限。此外,对于肌球蛋白凝胶形成过程与多酚互作的变化规律也缺乏系统研究。本研究以肌球蛋白和非氧化态迷迭香酸(RA)为研究对象,分别从溶液体系、凝胶体系以及从溶液转变为凝胶的热处理过程三个层面,研究不同盐浓度条件下,肌球蛋白热诱导凝胶过程中与RA的相互作用机制及其对肌球蛋白构象和理化特性的影响,旨在阐明肉类产品在热处理过程中,多酚类化合物与肉类蛋白的作用机理,为肉类产品加工过程中,多酚类化合物在肉制品的应用提供理论依据。首先,在溶液体系中,对肌球蛋白与RA的相互作用方式以及不同NaCl浓度条件下RA添加对于肌球蛋白构象和理化特性的影响进行了研究。结果表明RA对肌球蛋白的内源荧光具有较强的静态猝灭作用,且RA与肌球蛋白主要通过疏水相互作用结合,不存在共价交联。添加RA可以促进肌球蛋白结构展开,α-螺旋含量降低,更多活性基团暴露,表面疏水性增加。不同NaCl条件下,添加RA会降低Zeta电位的绝对值,导致肌球蛋白的溶解度降低,浊度和粒径增大。低盐浓度下(0.2-0.4 mol/L NaCl),添加RA降低了肌球蛋白的乳化性,中高盐浓度时(0.6-1.0 mol/L NaCl)时,RA对肌球蛋白的乳化性影响较小。然后,研究了凝胶体系下肌球蛋白与RA的互作机制及其对肌球蛋白凝胶特性的影响。在凝胶体系中,肌球蛋白与RA之间的主要非共价作用仍为疏水相互作用;此外,RA抑制了肌球蛋白间二硫键的生成,但其本身与肌球蛋白之间存在共价交联。添加RA可以促进肌球蛋白结构展开,色氨酸残基和酪氨酸残基暴露,α-螺旋含量减少,从而增强了蛋白分子间的疏水相互作用,并增加了蛋白与水分子间或蛋白分子间的氢键作用。0.2 mol/L NaCl条件下,肌球蛋白难以形成凝胶,凝胶强度低,保水性差,凝胶结构呈堆积块状,添加RA对肌球蛋白凝胶特性的影响较小;随NaCl浓度增加,添加RA可以促进凝胶的形成,提高凝胶强度和凝胶保水性,增加凝胶的白度值,并形成多孔且均一的凝胶网络结构。最后,在溶液和凝胶体系研究的基础上,进一步研究了热处理过程中RA对肌球蛋白凝胶形成的影响。在热处理过程中,随着温度升高,肌球蛋白结构逐渐展开,活性基团暴露出来,蛋白分子间的疏水相互作用逐渐增强,巯基氧化形成二硫键,引起蛋白聚集,导致溶解度降低,浊度和粒径增大。当温度超过50℃时,添加RA明显加快了蛋白溶解度、浊度和粒径的变化速率,原因在于,添加RA促进了蛋白二级、三级结构迅速展开和疏水集团进一步暴露,使得α-螺旋含量进一步降低,蛋白分子间通过疏水作用形成较大聚集体,从而加速了肌球蛋白凝胶的形成;在60℃以后,部分被氧化的RA与肌球蛋白的巯基形成共价键,进一步促进了蛋白分子间的交联;这些作用有利于改善肌球蛋白凝胶特性。然而,低盐浓度下(0.2-0.4 mol/L NaCl),添加RA虽然促进了蛋白分子间的交联,但由于蛋白在热处理过程中过快聚集,难以形成稳定的化学键,故限制了其凝胶性能的提高。综上所述,肌球蛋白热诱导凝胶过程中与RA的互作及其对蛋白理化特性的影响机制如下:在溶液体系中RA可以通过疏水相互作用与蛋白质分子结合,在热处理过程中还可以与蛋白巯基反应发生共价结合,凝胶形成后肌球蛋白与RA的相互作用力主要是疏水相互作用和共价交联,且中高盐浓度利于这些相互作用。一方面,这些反应可以促进蛋白结构展开,暴露活性基团,利于加热过程中蛋白分子间的相互作用,从而促进了肌球蛋白凝胶的形成;另一方面,RA可以进入蛋白质多肽链之间,作为交联剂进一步促进蛋白分子间的交联聚集,从而提高了肌球蛋白的凝胶特性。
【图文】：

肌球蛋白,重链,轻链,分子量

呈“Y”字形状，长度约为 160 nm，结构如图1.1 所示。肌球蛋白的分子量约为 460 kDa，，由两条重链（Myosin heavy chain，MHC，分子量约为 200 kDa）和四条轻链（Myosin light chain，MLC，分子量为15-25 kDa）组成[4]。其中，两条重链的一部分交织在一起形成α-螺旋形的尾部结构，另一部分和轻链形成两个球形头部和颈部调节结构域。肌球蛋白的头部（S1）由马达域（Motor domain

示意图,热诱导凝胶,肌球蛋白,示意图

西南大学硕士学位论文伸展，展开的蛋白分子通过凝集或交联作用逐渐形成凝胶[6-7]。球蛋白热诱导形成凝胶主要包括头部-头部聚集和尾部-尾部聚，在相对低温时（如 40 ℃），肌球蛋白头部发生缩短，同时伴随着加热温度升高，肌球蛋白的重链形态改变，导致轻链 LC解离，促使头部多个部位的疏水区域暴露出来，利于发生蛋白分子间的头部-头部聚集。此外，轻链 LC2 也会发生选择性解颈部区域发生凝集，但由于头部是弯曲的，单个蛋白分子内难结合。当加热到相对高的温度时（超过 50 ℃），肌球蛋白分子螺旋，包埋在α-螺旋结构之间的大量疏水性残基暴露出来，导历尾部-尾部聚集并形成凝胶网络结构[8-9]。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.21

【参考文献】