臭氧介导的肌原纤维蛋白质氧化对草鱼鱼糜凝胶持水性的影响机制研究

发布时间：2020-07-13 09:33

【摘要】：凝胶持水性是决定鱼糜制品品质和经济价值的核心指标,如何改善鱼糜制品凝胶持水性一直是国内外水产加工研究的热点。臭氧脱腥是淡水鱼鱼糜生产中的关键步骤,但其对蛋白质氧化作用的关注较少,臭氧氧化对鱼糜蛋白质凝胶持水性的影响机制尚不明确。本文以草鱼为研究对象,系统研究了不同浓度臭氧水漂洗对草鱼鱼糜色泽、风味以及肌原纤维蛋白(Myofibrillar protein,MP)氧化的影响,进一步探讨了臭氧介导的蛋白氧化对鱼糜凝胶持水(Water holding capacity,WHC)的影响机制,旨在深入了解臭氧引起的蛋白质氧化及其对草鱼鱼糜凝胶品质的影响规律,为臭氧在鱼糜工业中的应用和鱼糜制品品质改良提供理论依据。主要结论如下:1.在草鱼鱼糜制备过程中,分别用0、1、3、5、7和10 mg/L臭氧水进行漂洗处理。结果显示,臭氧水漂洗可以提高草鱼鱼糜白度,3、5、7和10 mg/L臭氧水漂洗后的鱼糜L~*和白度值均高于对照组和1 mg/L臭氧水处理组。不同浓度臭氧水处理的鱼糜风味具有明显的差异;与对照组相比,实验组鱼糜中的鱼腥味在漂洗后明显消失。草鱼鱼糜中共鉴定出32种挥发性化合物,包括8种醛、3种醇、1种酮、1种烯烃、16种烷烃、2种芳香化合物和1种其它化合物,其中含量相对丰富的化合物是醛、醇和烷烃。在不同浓度的臭氧水漂洗后,样品中对鱼腥味贡献较大的挥发性化合物(正己醛、庚醛和1-辛烯-3-醇)明显减少。可见,利用臭氧水漂洗可显著改善草鱼鱼糜的白度和风味。2.臭氧水漂洗导致鱼糜肌原纤维蛋白质发生一定程度的氧化。随着臭氧水浓度的增加,羰基生成量逐渐增加(P0.05),其中10 mg/L臭氧水处理组样品的羰基含量是对照组的1.9倍。与对照组相比,1、3、5、7和10 mg/L臭氧水处理组的总巯基含量分别降低了8.41%、15.02%、11.91%、26.83%和33.83%。蛋白质二级结构的组成发生了改变,部分a-螺旋结构转变成β-折叠结构。表面疏水性显著增加(P0.05)以及色氨酸残基荧光损失,表明臭氧引起的氧化导致蛋白质构象发生了改变。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(Sodium dodecyl sulfates-Polyacrylamide gel electrophoresis,SDS PAGE)显示臭氧水漂洗引起肌原纤维蛋白发生交联和聚集,而这种交联和聚集主要是由于二硫键作用所致。3.采用两段式加热(40℃/30min,90℃/30min)制备草鱼鱼糜凝胶,分析臭氧漂洗对鱼糜凝胶品质的影响。结果表明,随着臭氧水浓度的增加,鱼糜凝胶的L~*和白度值逐渐增加。1~7 mg/L臭氧水处理可以提高鱼糜的凝胶强度、凝胶硬度、胶着度、凝胶持水性和不易流动水的比例,且与臭氧水浓度成正比;但过高浓度的臭氧水(10 mg/L)处理会降低鱼糜凝胶强度和凝胶持水性、提高自由水比例。低场磁共振成像结果直观显示,随着臭氧水浓度(1~7 mg/L)的增加,鱼糜凝胶内部能保持更多水分,印证了凝胶持水性和水分T_2弛豫分布的结果。扫描电镜结果显示经臭氧水(1~7mg/L)处理后制备的鱼糜凝胶三维网状结构较对照组更均匀有序、致密。同时发现,随着臭氧水浓度(1~7 mg/L)的增加,维持凝胶结构的分子间作用力疏水相互作用含量下降,而二硫键的含量显著增加,同时伴随着蛋白质凝胶中a-螺旋含量的降低以及β-折叠含量的增加,这些变化有利于形成良好的凝胶结构。4.结合“毛细管理论”以及Young-Laplace方程,定量研究不同氧化程度肌原纤维蛋白凝胶持水力与凝胶孔洞直径、表面亲水性和毛细管压力之间的相关性。结果表明,随着臭氧水浓度(1~7 mg/L)和氧化程度的提高,凝胶孔洞尺寸逐渐变小,凝胶结构表面亲水性和毛细管作用力(凝胶持水力)逐渐增大。较小的凝胶孔洞尺寸和亲水性高的凝胶表面利于增加凝胶持水性和降低蒸煮损失率,且凝胶孔洞尺寸对凝胶持水特性的影响占主导作用。另外,在氘化过程中,O-H伸缩带的强度逐渐减小,并伴随着以2500cm~(-1)附近为中心的O-D峰的强度增加。其中,氘化3小时后,0~10 mg/L臭氧水处理凝胶样品的O-D峰面积分别为2.94×10~6、2.78×10~6、3.11×10~6、2.04×10~6、2.22×10~6、2.45×10~6,说明较高浓度(5~10 mg/L)臭氧处理后鱼糜凝胶中蛋白质与水的结合作用较强。5.综上,适量浓度臭氧水漂洗引起的草鱼鱼糜肌原纤维蛋白质氧化能够提高鱼糜凝胶强度和凝胶持水性,其机制是臭氧介导的肌原纤维蛋白质氧化通过提高鱼糜凝胶分子间作用力(二硫键)使鱼糜凝胶结构更加均匀有序、致密、孔洞尺寸小;同时提高了凝胶结构的表面亲水性和毛细管作用力(凝胶持水力),增强了凝胶中蛋白质分子与水分子相互作用,进而增加了鱼糜凝胶中不易流动水和毛细管束缚水的比例,使更多水分保持在凝胶网络结构中。
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS254.1

【参考文献】