猪肉肌原纤维蛋白与特定风味化合物的相互作用机制研究

发布时间：2020-04-19 15:28

【摘要】：肌肉蛋白是消费者膳食营养的重要来源。其中,肌原纤维蛋白(myofibrillar proteins,MPs)是肌肉蛋白的主要成分和结构蛋白,含有多种人体必需氨基酸,在很大程度上决定了肉制品的质构特性和感官品质。风味是消费者在选择食品时的重要参考指标之一。肉制品中的风味化合物种类繁多,主要包括醛、酮、醇、酯、羧酸、烷烃、苯系物、吡嗪、呋喃、吡啶、含硫化合物等。不同肉制品中的风味化合物种类虽然差别不大,但各种风味化合物的含量却千差万别。这与肉的来源、食物组分、添加剂、加工条件等因素密切相关。风味化合物与食品成分之间的相互作用对食品的整体风味感知具有重要影响。其中,蛋白质对风味化合物的吸附与释放在一定程度上能够调控肉制品的风味。因此,研究MPs对风味化合物的吸附机理,对于生产具有愉悦风味的肉制品具有一定的指导意义。蛋白质对风味化合物的吸附效果受多种因素的影响,其中蛋白质的结构和风味化合物的分子结构从两个方向影响蛋白质对风味化合物的吸附效果。一般来说,蛋白质对风味化合物的结合方式可分为可逆性和不可逆性结合,可逆性结合包括疏水相互作用、氢键、范德华力和离子键(又称静电相互作用),不可逆性结合为共价结合。蛋白质对风味化合物分子的结合方式取决于化合物本身的化学活性。基于以上原因,本文重点进行了以下研究:1.研究不同pH诱导的MPs结构变化在蛋白质与杂环化合物(吡嗪)相互作用中的影响机制。在低pH(4.9,5.5)下,蛋白蛋白相互作用增强,驱使MPs聚集成大粒径的聚集体。MPs对吡嗪化合物的吸附效果受pH和吡嗪化合物本身性质的显著性影响。MPs对风味化合物的促释放行为可能与蛋白蛋白相互作用的改变和溶液表面张力的降低有关。荧光实验结果表明,吡嗪化合物对MPs的淬灭方式为动静结合淬灭。吡嗪化合物的淬灭常数(K_(sv))随pH的改变可能来源于动态淬灭部分,这与MPs分子之间的聚集行为有关。顶空固相微萃取-气质联用分析法(SPME-GC/MS)实验结果显示,不同pH下顶空中2,5-Dimethylpyrazine(2,5-DMP)的含量与K_(sv)的变化规律相似。热力学实验结果显示,静电作用力和疏水相互作用是MPs与2,5-DMP相互作用的主要驱动力。MPs吸附2,5-DMP后,α-helix含量升高。2.选取典型的酮类化合物(在碳链长度、酮基的位置和数量、支链方面有差异),研究化合物分子结构在MPs和风味化合物相互作用之间的影响机制。实验结果显示,2,3-pentanedione淬灭MPs荧光的效率显著性高于2-pentanone和3-pentanone,这是由于2,3-pentanedione含有更多的酮基所致。5-methyl-2-hexanone和2-heptanone的K_(sv)之间无显著性差异,这源于它们具有相似的分子大小和分子极性。同系物酮的K_(sv)随碳链的增长而增强,这归因于长链酮与蛋白质之间具有更强的疏水相互作用。2-pentanone、3-pentanone、5-methyl-2-hexanone、2-heptanone和2-octanone淬灭MPs荧光的过程主要是动态淬灭。随着酮浓度的升高,MPs中的α-helix含量逐渐降低,这说明酮的加入可以使MPs构象伸展。SPME-GC/MS实验结果整体上与荧光淬灭实验结果相似,2,3-pentanedione和2-nonanone表现出的差别可能是由于它们具有更强的空间位阻效应。以上实验结果表明,酮类化合物的理化特性,如分子大小、分子极性、碳链长度、酮基的位置和数量对蛋白风味化合物之间的相互作用具有显著性影响。3.构建FeCl_3/ascorbic acid/H_2O_2氧化体系,研究羟基自由基氧化对MPs凝胶特性和乳化特性的影响,以及不同氧化程度下的MPs凝胶对醛、酮的吸附效率。实验结果显示,随着氧化程度的升高,MPs中的巯基含量逐渐降低,并转化为二硫键;表面疏水性和溶液浊度逐渐升高;盐溶性在低氧化程度下升高(0?0.2 mM H_2O_2),继续氧化(0.5?5.0 mM H_2O_2)则逐渐降低。随着氧化程度的加深,MPs向大粒径方向转移。SDS-PAGE显示MPs中除S-S外还有其它共价键存在。随着氧化程度逐渐加深,MPs的内源荧光强度逐渐降低;MPs分散液的硬度和粘度先升高后降低,并在0.2 mM H_2O_2氧化水平下达到最大值。低氧化程度(0 0.2 mM H_2O_2)可以显著性提高MPs凝胶的硬度,过度氧化(2.5 5.0 mM H_2O_2)下凝胶硬度则显著性下降;凝胶持水力随氧化程度的加深逐渐下降。扫描电镜结果显示,在高氧化程度下(2.5 5.0 mM H_2O_2),MPs凝胶逐渐形成大的蛋白聚集体;弛豫时间T_2实验结果表明,高氧化程度下MPs凝胶中的水分可移动性增强。MPs在1.0 mM H_2O_2氧化水平下,乳化活性指数和乳化稳定性指数均达到最大值;MPs乳液的储藏稳定性在高氧化程度(5.0 10.0 mM H_2O_2)下显著性降低。SPME-GC/MS实验结果显示,氧化MPs凝胶(0 5.0 mM H_2O_2)对醛的吸附效率大于对酮的吸附;在醛和酮的同系物中,随着碳链的增长,凝胶的吸附效率减弱;氧化MPs凝胶对某种特定风味化合物的吸附效率基本上无显著性差异。拉曼光谱实验结果显示,氧化MPs凝胶整体上呈现出相似的二级结构和部分三级结构,它们之间可能存在相近数量的风味化合物结合位点。
【图文】：

状态图,粒径分布,状态,等电点

布相关参数的变化与蛋白质分子间或分子内的交联有关，进而相互作用和氢键相互作用[29]。蛋白质较强的疏水性可以增强蛋蛋白质分子间的交联，导致蛋白质聚集[30]。此外，静电相互作[31]。因此，pH 从 6.5降低至 6.0时，D4,3显著性降低，这可能与关。这可以从表 2-2 中得到验证，MPs 在 pH 6.0 下的 zeta 电位H 6.5、7.0 下的值。增强的表面疏水性导致较强的蛋白蛋白相 pH（6.0 7.0）下相比，MPs 在 pH 5.5 下较易形成大的蛋白聚集随着 pH 从 5.5 继续降低至 4.9，更加接近 MPs 的等电点 pI，蛋线状变成球状；而 pH 距离等电点 pI 较远时，线状聚集体更易 pH 4.9 下，MPs 呈现出最强的表面疏水性（与在 pH 5.5 7.0 下质在还未发生聚集前就已开始因输水而发生絮沉。因此，当 pHD3,2显著性降低，同时造成一个宽域的粒径分布形态。这与前面果一致（表 2-2）。

电泳图,肌球蛋白重链,肌球蛋白轻链,聚集体

-2 不同 pH 下 MPs 的电泳图（50 mM PBS, 0.6 M NaCl），，A 为未添加 5% β-ME 的非还原图加 5% β-ME的还原图（Aggregation：聚集体；MHC，肌球蛋白重链；TnT：肌钙蛋白 T；原肌球蛋白；MLC-1：肌球蛋白轻链-1；MLC-2：肌球蛋白轻链-2）ure 2-2 SDS-PAGE patterns of MPs at different pH values (50 mM phosphate buffer, 0.6 M NaCthe absence (A) and presence (B) of 5% β-ME (MHC: myosin heavy chain; TnT: troponin T; Tm
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS251.51

【参考文献】