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本文以猪肉肌原纤维蛋白为对象,以植物油取代动物脂肪,模拟乳化类肉制品的生产工艺,研究了用电导率表征乳化过程中蛋白质的乳化特征,从理化特性的角度,用电导率法研究了介质特性(离子强度、pH)对肌原纤维蛋白乳化特性的影响,最后结合电泳技术、低场核磁技术及拉曼光谱技术,测定了肌原纤维蛋白质间的相互作用力、水分分布和结构等,从分子水平上研究了肌肉类型对肌原纤维蛋白乳化特性的影响。其结果可以丰富肉品乳化科学理论,最大程度地利用肌原纤维蛋白的乳化特性,为生产低胆固醇、低盐乳化型肉制品提供理论基础,同时可为解决我国肉制品企业面临的产品出水出油等质量问题提供理论依据。1.电导率法表征蛋白质的乳化特性研究了乳化体系在乳化过程中电导率的动态变化。结果表明:随着油量的增加,乳化体系的导电能力逐渐下降,且存在着电导率的两个突变点:在第一突变点前,是O/W乳浊液的形成过程;在第一突变点时,仍然维持着O/W的体系,体系中的油滴均被界面膜所包围,突变原因是体系导电路径由乳浊液的连续相导电转为界面膜导电;第一突变点与第二突变点之间,是W/O乳浊液的形成过程;在第二突变点时完成了W/O体系的形成,突变的原因是体系导电路径由油滴的界面膜导电转为油相导电,该突变点是电导率测定乳化能力的真正拐点,是乳化终点。可以用电导率随时间的变化曲线拟合的自然对数函数系数和稳定时间评价乳化体系的稳定性,稳定时间法评价更精确,尤其适合初始电导率恒定的体系。2.离子强度对猪肉肌原纤维蛋白乳化特性的影响通过测定不同离子强度下肌原纤维蛋白的溶解性、表面张力、分子间氢键、表面疏水性、活性巯基和总巯基等理化特性,以及流变特性、水分的移动性及分布规律和微观结构,研究了离子强度对肌原纤维蛋白乳化特性的影响。结果表明,随着NaCl浓度的提高,蛋白质溶解度上升,表面张力下降,而溶解度与乳化能力(Emulsifying capacity,EC)显著正相关(P<0.05),与乳化稳定性(Emulsion stability,ES)极显著正相关(P<0.01),表面张力与ES、EC显著负相关;随着NaCl浓度的提高,肌原纤维蛋白分子间的活性巯基和氢键呈上升趋势,表面疏水性则呈下降趋势,而活性巯基、氢键与EC极显著正相关(P<0.01),表面疏水性与EC极显著负相关(P<0.01),与ES显著负相关(P<0.05),总巯基对乳化特性不产生影响;随着氯化钠浓度的增加,乳化层的水分及蛋白质含量随之下降,脂肪含量和乳化层重量呈增加趋势,而水分和蛋白质含量与EC极显著负相关(P<0.01),与ES显著负相关(P<0.05),脂肪含量、乳化层重量与EC极显著正相关(P<0.01);0.3-0.4 mol.L-1 NaCl是乳化特性优劣的临界区域。动态流变结果表明,0.6 mol/L NaCl肌原纤维蛋白溶液及乳化物的储能模量G’和损失模量G"最大,而0.2 mol/L NaCl时G’和G"变化不大,未形成稳定的凝胶网络结构,说明随着氯化钠浓度的上升,肌原纤维蛋白溶液及其乳化物的凝胶形成能力显著增强,乳化工序提高了肌原纤维蛋白的凝胶形成能力。低场核磁实验结果表明,与0.4、0.6mol/L NaCl浓度相比,低NaCl(0.2mol/L)浓度时肌原纤维蛋白乳化物及乳化凝胶的弛豫时间T21和T22明显下降,峰面积下降,而T23峰面积增加,说明低盐时,水的移动性降低,不易流动水向自由水转移,肌原纤维蛋白乳化凝胶汁液流失严重,保水性下降。不同离子强度下凝胶的微观结构与离子强度对凝胶特性、保水性影响结果相一致;离子强度影响下的乳化层化学成分可以很好地衡量乳化特性。3.pH对猪肉肌原纤维蛋白乳化特性的影响通过测定不同pH条件下肌原纤维蛋白的溶解性、表面张力、分子间氢键、表面疏水性、活性巯基和总巯基等理化特性,以及流变特性、水分的移动性及分布规律和凝胶微观结构,研究了pH对肌原纤维蛋白乳化特性及乳化体系加工特性的影响。结果表明,随着pH的升高,溶解度增大,表面张力下降,氢键的稳定性提高,表面疏水性及活性巯基下降,而自由巯基不受pH的影响。pH影响下的溶解度与EC呈极显著正相关(P<0.01)、与ES呈显著正相关(P<0.05),氢键与EC、ES都呈极显著正相关(P<0.01),表面张力与EC、ES呈极显著负相关(P<0.01),活性巯基与EC呈极显著负相关(P<0.01)、与ES呈显著负相关(P<0.05),表面疏水性与EC呈显著负相关(P<0.05),而总巯基对乳化特性影响不显著(P>0.05)。动态流变实验表明,pH4.5时储能模量G’和损失模量G"变化不大,未形成稳定的凝胶网络结构,pH6.5时G’和G"最大,说明pH偏离等电点越多,肌原纤维蛋白及乳化物的凝胶形成能力越好。低场核磁结果表明,与pH5.5、pH6.5相比,pH4.5时肌原纤维蛋白乳化物及乳化凝胶的弛豫时间T21和T22明显下降,峰面积下降,而T23峰面积增加,说明接近等电点时水的移动性降低,不易流动水向自由水转移,肌原纤维蛋白乳化凝胶汁液流失严重,保水性下降。不同pH下凝胶的微观结构也验证了pH与凝胶特性、保水性的关系。pH影响下乳化层的理化指标可以很好地衡量乳化特性。4.肌肉类型对猪肉肌原纤维蛋白乳化特性的影响通过测定不同肌肉类型(背最长肌/白肌LD、腰大肌/中间型肌PM和冈上肌/红肌SS)肌原纤维蛋白的溶解性和提取率、分子间作用力、蛋白组份,以及流变特性、保水性和凝胶微观结构,研究了肌肉类型对肌原纤维蛋白乳化特性的影响。结果表明:LD(白肌)的乳化能力和乳化稳定性都显著大于SS(红肌)(P<0.05),PM(中间型肌)乳化能力与SS相似(P>0.05),但其乳化稳定性显著高于SS(P<0.05);三种肌肉类型乳状液黏度、凝胶形成能力和保水性存在差异(P<0.05),即:LD>PM>SS。肌原纤维蛋白提取率和溶解度结果表明,白肌肌原纤维蛋白的提取率和溶解度要显著大于红肌和中间肌型(P<0.05);肌原纤维蛋白SDS-PAGE图谱说明参与乳化的肌原纤维蛋白质主要是肌球蛋白重链、肌动蛋白、肌球蛋白轻链Ⅰ和肌球蛋白轻链Ⅱ,白肌和红肌肌原纤维蛋白在蛋白组份上差别最大,中间型肌与两者具有相似性;分子间作用力测定结果表明,氢键和疏水作用力是不同肌肉类型蛋白质溶液和乳化体系中蛋白质分子间的主要作用力。不同肌肉类型肌原纤维蛋白质在提取率、溶解度、数量和组份的差异及氢键是导致乳化特性差异的主要原因。低场核磁结果说明,不同肌肉类型的水分分布存在显著差异,红肌比白肌的水分流动性好,有较多的不易流动水向自由水转移,白肌的保水性高于红肌,乳化过程提高了保水性.该结果与肌肉类型对热诱导凝胶保水性影响的结果相一致。微观结构表明,白肌凝胶结构最致密和紧凑,而红肌最差,白肌中油滴的界面蛋白膜光滑完整,验证了肌肉类型对肌原纤维蛋白流变特性和保水性的影响拉曼光谱结果说明,肌肉类型和乳化对蛋白质二级结构没有显著影响,二级结构不是肌肉类型导致乳化特性差异的主要原因;加热引起肌原纤维蛋白α-螺旋的显著下降,β-折叠显著上升,尤以LD影响最大,而SS最小,而对乳化体系蛋白质二级结构的影响不大;肌肉类型对蛋白质色氨酸微环境有显著影响,而对酪氨酸残基微环境影响不大;乳化和加热对LD和PM蛋白色氨酸及酪氨酸残基微环境影响较大,而对SS影响不显著;肌肉类型对蛋白质的二硫键和巯基数量和构象产生影响,乳化过程中油脂对二硫键和巯基产生影响,可以改变蛋白分子构象。综上所述,乳化过程中体系的电导率存在两个突变点,分别对应着O/W和W/O乳浊液的形成,第二突变点是乳化终点,在一定条件下根据乳化体系电导率的变化可以用系数法和稳定时间法来评价乳浊液的稳定性;改变介质的离子强度和pH,蛋白质的溶解度、表面张力及蛋白质分子间的作用力随之变化,这些变化显著影响肌原纤维蛋白的乳化特性、流变特性和水分分布;蛋白质在溶解度、组成和数量、水分分布和流动性、氢键含量、微环境的差异是肌肉类型影响肌原纤维蛋白质乳化特性及其乳化物的流变特性和保水性的主要原因。