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《食品科學(xué)》:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張一敏教授等:影響肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠特性的機(jī)制研究進(jìn)展

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肌原纖維蛋白是由肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白、肌動(dòng)球蛋白、原肌球蛋白以及肌鈣蛋白等形成的復(fù)合體(圖1),是肌肉蛋白中含量最高且極其重要的蛋白,約占肌肉總蛋白的55%~60%。由于其通常溶于中、高離子強(qiáng)度(0.3 mol/L以上)的緩沖液,又被稱(chēng)為鹽溶性蛋白。肌原纖維主要由粗肌絲和細(xì)肌絲構(gòu)成,肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白分別是構(gòu)成粗肌絲和細(xì)肌絲的主要成分。其中,肌球蛋白對(duì)肌原纖維蛋白凝膠性具有決定性作用,是肌原纖維蛋白中含量最高且最為重要的蛋白,占肌原纖維蛋白含量的43%~45%。熱誘導(dǎo)凝膠是肌原纖維蛋白的重要功能特性之一,直接影響凝膠類(lèi)肉制品的感官品質(zhì)、保水性和質(zhì)構(gòu)特性等。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院的張蕾、孫海磊、張一敏*等研究肌原纖維蛋白凝膠形成和各類(lèi)影響因素的機(jī)制,對(duì)改善肉制品加工特性有著重要的指導(dǎo)意義。


1 肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠形成機(jī)制

肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠是肉制品加工中最重要的特性。所有動(dòng)物蛋白中,肌原纖維蛋白的熱誘導(dǎo)凝膠形成能力最強(qiáng),當(dāng)?shù)鞍紫鄬?duì)含量為0.5%時(shí)便可形成凝膠。肌原纖維形成凝膠主要有兩個(gè)過(guò)程:一是蛋白受熱后發(fā)生變性,部分蛋白結(jié)構(gòu)展開(kāi),蛋白內(nèi)部的疏水基團(tuán)、巰基基團(tuán)暴露,疏水相互作用增強(qiáng)、二硫鍵的形成增多,使得蛋白分子交聯(lián)作用加強(qiáng);二是展開(kāi)的蛋白分子之間存在相互吸引和相互排斥的動(dòng)態(tài)過(guò)程,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后即重新聚集形成三維的網(wǎng)狀凝膠體,即凝膠蛋白分子,聚集過(guò)程又可以分為肌球蛋白頭部-頭部聚集和尾部-尾部聚集兩個(gè)過(guò)程(圖2)。蛋白變性和聚集速度影響著凝膠品質(zhì)特性,當(dāng)?shù)鞍椎淖冃运俣却笥诰奂俣葧r(shí),蛋白分子能充分延展并發(fā)生相互作用后形成高度有序的凝膠。反之,凝膠會(huì)較為無(wú)序、疏松粗糙。熱誘導(dǎo)過(guò)程中,溫度如果低于46 ℃時(shí),無(wú)法形成結(jié)構(gòu)完整的凝膠;在70~80 ℃時(shí),形成的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更致密且保水性最好,凝膠的黏彈性也更高;而當(dāng)溫度持續(xù)升到高于80 ℃時(shí),過(guò)度的加熱引起凝膠網(wǎng)絡(luò)蛋白的變性收縮,導(dǎo)致水分易流失,保水性變差。從相互作用力的角度來(lái)看,凝膠的形成過(guò)程主要涉及疏水相互作用、氫鍵、二硫鍵以及離子鍵。疏水相互作用是重要的作用力,由于肌原纖維蛋白受熱變性,蛋白分子結(jié)構(gòu)展開(kāi),疏水基團(tuán)暴露,增強(qiáng)了疏水相互作用,使得蛋白分子間結(jié)合更緊密,有利于凝膠的形成。氫鍵是維持蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力,在凝膠冷卻時(shí),可以穩(wěn)定結(jié)合水從而增強(qiáng)保水性及凝膠強(qiáng)度。二硫鍵在凝膠化過(guò)程中由蛋白折疊形成,主要是由于相鄰肽鏈上含有巰基的兩個(gè)半胱氨酸分子之間發(fā)生氧化形成,二硫鍵形成后較為穩(wěn)定不易被破壞。離子鍵是通過(guò)離子之間的靜電作用而形成的化學(xué)鍵,在加熱初期被破壞促使蛋白變性,并在冷卻階段通過(guò)新形成的靜電吸引穩(wěn)定和強(qiáng)化凝膠網(wǎng)絡(luò),是維持凝膠網(wǎng)絡(luò)十分重要的作用力之一。


2 肌原纖維蛋白凝膠特性的影響因素

2.1 環(huán)境對(duì)肌原纖維蛋白凝膠特性的影響

2.1.1 鹽濃度

食用鹽具有增加風(fēng)味、延長(zhǎng)貨架期等功能,是肉及肉制品加工過(guò)程中必不可少的添加劑。肌原纖維蛋白作為一種鹽溶性蛋白,不同的鹽濃度(低鹽濃度(小于0.3 mol/L)、中鹽濃度(0.3~0.6 mol/L)、高鹽濃度(大于0.6 mol/L))會(huì)對(duì)肌原纖維蛋白性質(zhì)、凝膠形成能力及凝膠強(qiáng)度、凝膠保水性等特性產(chǎn)生不同的影響(表1)。有研究表明,氯化鈉的添加和用量會(huì)影響肌原纖維蛋白乳化體系的流變特性,影響水分的移動(dòng)性和水分分布規(guī)律,在低鹽環(huán)境下肌原纖維蛋白凝膠的形成能力會(huì)變?nèi)跚冶K韵陆?。通常?lái)說(shuō),低鹽濃度會(huì)使蛋白形成的凝膠硬度偏小,升高鹽濃度會(huì)增加凝膠的硬度。但是并非鹽濃度越高越好,過(guò)高時(shí),又可能因?yàn)辂}析效應(yīng)而降低蛋白溶解度,進(jìn)而使凝膠性能變差。在適宜的鹽濃度下,肌原纖維蛋白會(huì)有較高的溶解性且可以形成良好的凝膠。


肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)和凝膠特性與鹽的種類(lèi)也有關(guān)。鹽種類(lèi)對(duì)肌原纖維蛋白凝膠形成能力的影響由離子強(qiáng)度、離子價(jià)態(tài)及特異性效應(yīng)共同決定,是一個(gè)涉及多因素協(xié)同作用的復(fù)雜過(guò)程。離子強(qiáng)度方面,高離子強(qiáng)度可屏蔽蛋白分子靜電斥力,促進(jìn)凝膠網(wǎng)絡(luò)形成;低離子強(qiáng)度時(shí),靜電作用會(huì)阻礙蛋白聚集與凝膠構(gòu)建。離子價(jià)態(tài)差異會(huì)顯著影響凝膠特性,二價(jià)離子和單價(jià)離子與蛋白結(jié)合力不同,可通過(guò)多點(diǎn)特異性結(jié)合形成橋聯(lián),改變蛋白構(gòu)象與聚集方式,雖能使凝膠結(jié)構(gòu)更緊密,但也可能因過(guò)度交聯(lián)導(dǎo)致彈性與保水性降低。特異性效應(yīng)則源于鹽離子獨(dú)特的水化和作用模式,部分陰離子能與蛋白特定基團(tuán)結(jié)合,改變表面電荷與水化層,影響蛋白溶解與聚集,促使其有序排列,形成致密穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)。與氯化鈣相比,氯化鈉和焦磷酸鈉會(huì)使得凝膠的微觀結(jié)構(gòu)更致密、凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)。另外,相同鹽濃度下,對(duì)肌原纖維蛋白凝膠形成的作用而言,氯化鉀最強(qiáng),氯化鈉次之,氯化鈣最弱。

在鹽溶液中不同的鹽濃度會(huì)改變蛋白表面電荷,進(jìn)而改變蛋白在溶液中的分布狀態(tài)。較低的鹽濃度使蛋白溶解度降低,肌原纖維蛋白自發(fā)轉(zhuǎn)變成不溶性的粗絲狀態(tài),加熱時(shí)蛋白無(wú)規(guī)則聚集,形成的凝膠呈現(xiàn)無(wú)序結(jié)構(gòu),凝膠特性較差。較高的鹽濃度下,肌球蛋白為單體或二聚體,具有良好的溶解性,加熱時(shí)蛋白分子較易展開(kāi),且迅速有序聚集,形成具有細(xì)膩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠(圖3)。簡(jiǎn)而言之,肌原纖維蛋白凝膠結(jié)構(gòu)和功能特性既受鹽濃度的影響,也與鹽離子類(lèi)型密切相關(guān)。因此,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)柠}離子類(lèi)型和離子強(qiáng)度,以生產(chǎn)具有優(yōu)質(zhì)凝膠特性的肉制品。


2.1.2 pH值

大量的電荷分布在肌原纖維蛋白分子表面,若環(huán)境pH值發(fā)生變化,則會(huì)改變氨基酸側(cè)鏈的電荷分布情況,電荷的變化會(huì)增加或降低蛋白分子之間相互作用,改變蛋白的聚集狀態(tài),從而對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)、熱誘導(dǎo)凝膠的形成及凝膠的功能性質(zhì)產(chǎn)生影響。

肌原纖維蛋白的等電點(diǎn)在5.4左右,當(dāng)pH值在等電點(diǎn)附近時(shí),肌原纖維蛋白分子表面的凈電荷趨近于零,分子之間不存在斥力或斥力很小,蛋白分子結(jié)構(gòu)會(huì)呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則的聚集狀態(tài),并且使得蛋白分子與水的相互作用減弱,凝膠的保水性較差。這一現(xiàn)象在Shen Hui等的研究中得到證實(shí),當(dāng)豬肉肌原纖維蛋白溶液pH值調(diào)節(jié)至5.6時(shí),其熱誘導(dǎo)凝膠儲(chǔ)能模量顯著低于pH 6.5組,且微觀結(jié)構(gòu)顯示明顯的大孔洞分布,而當(dāng)pH值逐漸偏離等電點(diǎn)(pH>5.4)時(shí),蛋白表面負(fù)電荷量增加,靜電斥力與疏水作用的動(dòng)態(tài)平衡發(fā)生根本改變,一方面增強(qiáng)的靜電斥力阻礙了分子過(guò)度聚集,迫使蛋白單體展開(kāi)暴露出更多疏水基團(tuán);另一方面,水分子與帶電基團(tuán)的結(jié)合能力增強(qiáng),這種雙重效應(yīng)使體系在加熱時(shí)更易形成致密且持水能力強(qiáng)的凝膠網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)pH值高于等電點(diǎn)時(shí),肌原纖維蛋白帶有負(fù)電荷,存在靜電斥力,導(dǎo)致蛋白分子不發(fā)生無(wú)序聚集。靜電斥力增大,蛋白間發(fā)生解離,基團(tuán)之間的氫鍵作用被破壞,導(dǎo)致蛋白分子間氫鍵減少,同時(shí)包埋的疏水性氨基酸得以暴露,疏水相互作用減弱,蛋白與水的結(jié)合作用增強(qiáng),從而增大肌原纖維蛋白的保水性,有助于形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。另外,由于靜電斥力的存在,蛋白單體之間結(jié)構(gòu)較為松散,空隙較大,因此包埋自由水的能力較強(qiáng),加熱形成凝膠時(shí)可以在網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)中保留更多的水分子,這也使得保水性增強(qiáng)。但是,該效應(yīng)存在最優(yōu)區(qū)間,即pH值并非越高越好,若pH值過(guò)高,靜電斥力會(huì)變得很大,導(dǎo)致蛋白凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松散,不利于良好凝膠的形成。

倪娜等研究羊背最長(zhǎng)肌肌原纖維蛋白凝膠特性時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH值提升至7.5時(shí),凝膠硬度、保水性和微觀結(jié)構(gòu)均達(dá)到最佳狀態(tài),其機(jī)制為此時(shí)靜電斥力既能有效防止無(wú)序聚集,又未過(guò)度破壞分子間氫鍵和二硫鍵等關(guān)鍵交聯(lián)作用。但若pH值進(jìn)一步升高(>8.0),過(guò)強(qiáng)的靜電斥力將導(dǎo)致蛋白單體過(guò)度解離,網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)點(diǎn)密度降低,最終形成松散脆弱的凝膠結(jié)構(gòu)。這種pH值敏感特性還可以通過(guò)構(gòu)象調(diào)控拓展其功能性應(yīng)用,Lu Junmeng等利用pH值的變化,探究天然的肌原纖維蛋白與通過(guò)高pH值(pH 11、11.5、12)處理變性后又降低pH值(pH 7)使之重折疊的肌原纖維蛋白的界面性質(zhì)差異,發(fā)現(xiàn)pH值偏移處理會(huì)改變蛋白的構(gòu)象,促進(jìn)疏水基團(tuán)和游離巰基的暴露,改變其二級(jí)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致

-螺旋含量降低,
-折疊含量增加。這一構(gòu)象的變化會(huì)促進(jìn)蛋白對(duì)油-水界面的吸附,有利于肌原纖維蛋白在乳化過(guò)程中形成相互作用和交聯(lián)??傊琾H值變化的處理通過(guò)改變肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和界面特性改善其乳化性能。

綜上所述,不同pH值條件下,肌原纖維蛋白凝膠化過(guò)程中的作用力、熱穩(wěn)定性不同,因此凝膠的形成機(jī)制存在差異。pH值通過(guò)影響蛋白體系的離子鍵、氫鍵等作用力,改變蛋白與蛋白之間、蛋白與水之間的相互作用,進(jìn)而形成不同的凝膠微觀結(jié)構(gòu),宏觀表現(xiàn)為保水性等功能特性的差異。

2.1.3 冷漿貯藏溫度

新鮮肉類(lèi)在運(yùn)輸、長(zhǎng)期貯藏時(shí)極易腐爛變質(zhì),通常將加工、貯藏過(guò)程控制在低溫環(huán)境下以維持肉類(lèi)制品的新鮮度。冷漿通常是延長(zhǎng)肉類(lèi)貨架期最常見(jiàn)、最有效的方法之一,冷漿保存為人類(lèi)的生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的便利。目前,用于加工的原料肉大多都是經(jīng)長(zhǎng)期冷漿后的肉,其在解漿后肌原纖維蛋白會(huì)發(fā)生變性,進(jìn)而影響肉與肉制品的功能特性和感官品質(zhì)。其中氧化損傷是關(guān)鍵因素之一。冷漿致使肌細(xì)胞破裂,線粒體與溶酶體中的自由基釋放,引發(fā)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),攻擊肌原纖維蛋白的巰基和二硫鍵,導(dǎo)致蛋白質(zhì)羰基含量上升。此外,冷鏈運(yùn)輸時(shí)不可避免的溫度波動(dòng)會(huì)嚴(yán)重加劇肉品損傷,溫度反復(fù)變化會(huì)導(dǎo)致冰晶反復(fù)融化與再漿結(jié)(重結(jié)晶),形成粗大的冰晶刺穿細(xì)胞結(jié)構(gòu),造成肉類(lèi)的機(jī)械損傷;同時(shí),局部融化使溶質(zhì)濃縮及pH值發(fā)生變化,會(huì)加速氧化反應(yīng)和蛋白質(zhì)變性進(jìn)程,增加解漿汁液流失,造成質(zhì)地劣化。為了避免或減少上述問(wèn)題,許多學(xué)者致力于研發(fā)新型冷漿技術(shù),例如,高壓冷漿通過(guò)改變冰點(diǎn)與冰晶形態(tài)促進(jìn)細(xì)小均勻冰晶形成,從而減輕機(jī)械損傷;超聲波輔助冷漿利用空化效應(yīng)增加成核位點(diǎn)并加速漿結(jié),從而抑制重結(jié)晶;電場(chǎng)/磁場(chǎng)輔助冷漿則可能通過(guò)影響水分子排列和分子活性,從而抑制冰晶生長(zhǎng)并減緩氧化。這些技術(shù)旨在更精準(zhǔn)地控制冰晶形成過(guò)程,最大程度維持冷漿肉的原始品質(zhì)。

不同的漿結(jié)溫度會(huì)對(duì)肌原纖維蛋白產(chǎn)生的不同程度的影響。刁小琴等將新鮮豬肉分別冷漿后,發(fā)現(xiàn)其肌原纖維蛋白的溶解性、乳化穩(wěn)定性、泡沫穩(wěn)定性等較新鮮豬肉有不同程度的下降。錢(qián)書(shū)意等探究了不同漿結(jié)溫度對(duì)牛肉肌原纖維蛋白變性與肌肉持水力的影響,發(fā)現(xiàn)溫度越低肌原纖維蛋白的變性程度越小,蛋白的溶解度、Ca2+-ATP酶活力、巰基含量等有所升高。肌肉解漿時(shí)的汁液損失率隨著冷漿溫度的降低而減少,-38 ℃時(shí)的汁液損失率顯著低于-9 ℃。此外,冰結(jié)晶會(huì)通過(guò)肌肉結(jié)構(gòu)脫水破壞蛋白。簡(jiǎn)言之,冷漿貯藏過(guò)程中,肌原纖維蛋白由于冷變性,肌球蛋白的螺旋結(jié)構(gòu)減弱,疏水基團(tuán)的水合作用增強(qiáng),非極性殘基暴露,暴露的殘基通過(guò)二硫鍵和疏水相互作用形成聚集體。蛋白構(gòu)象發(fā)生改變,破壞了其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),難以維持更好的保水能力,造成水分流失,這導(dǎo)致肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)變得不規(guī)則且松散,因此無(wú)法截留水分,進(jìn)而使得肌原纖維蛋白凝膠的白度、凝膠強(qiáng)度和持水性降低。綜上所述,冷漿會(huì)在一定程度上影響肌原纖維蛋白的交聯(lián)和聚集,改變凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性,降低產(chǎn)品質(zhì)量。選擇適當(dāng)?shù)睦錆{保存溫度,在維持肉類(lèi)品質(zhì)的同時(shí),減少生產(chǎn)能耗。

2.1.4 氧化作

肉類(lèi)的主要特點(diǎn)之一是蛋白含量高,在加工、貯藏和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)受到溫度、光線、氧氣和水等各類(lèi)外界因素的影響,使蛋白發(fā)生氧化,導(dǎo)致肉與肉制品的品質(zhì)變化。肌原纖維蛋白氧化主要由活性氧等氧化劑促進(jìn),氧化劑誘導(dǎo)自由基的產(chǎn)生,自由基攻擊蛋白大分子,通過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)、脫氫和氧化過(guò)程對(duì)氨基酸殘基進(jìn)行修飾。氧化后通常會(huì)改變蛋白的溶解度、乳化性能以及凝膠的性質(zhì),進(jìn)而影響肉制品的品質(zhì)。

李學(xué)鵬等使用Fenton氧化反應(yīng)體系產(chǎn)生的羥自由基對(duì)草魚(yú)肌原纖維蛋白進(jìn)行氧化模擬,探究羥自由基對(duì)肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和凝膠特性的影響。結(jié)果表明羥自由基會(huì)使肌原纖維蛋白中的巰基、酪氨酸等氨基酸殘基發(fā)生顯著的氧化修飾,蛋白分子發(fā)生交聯(lián)聚集,構(gòu)象改變,且凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變松散、孔隙變大,凝膠強(qiáng)度和保水性顯著降低。趙冰等探究了氧化豬肉肌原纖維蛋白性質(zhì)的影響,得出與上述研究相似的結(jié)論,并且發(fā)現(xiàn)氧化后

-螺旋和
-折疊的結(jié)構(gòu)被破壞,蛋白結(jié)構(gòu)由穩(wěn)定向不穩(wěn)定轉(zhuǎn)變。除羥自由基外,過(guò)氧自由基也會(huì)對(duì)肌原纖蛋白的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,影響蛋白的熱聚集規(guī)律,改變熱聚集體形貌特征,形成大分子聚集物。另有研究發(fā)現(xiàn),肌原纖維蛋白的氧化作用不一定會(huì)降低其凝膠特性。蛋白適度氧化后易被消化器官產(chǎn)生的蛋白酶分解成有利于人體吸收的氨基酸和小分子肽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。李學(xué)鵬等探究烷過(guò)氧自由基對(duì)肌原纖維蛋白氧化的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),使用濃度不高于1.0 mmol/L的2,2’-偶氮(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽處理反而有助于增強(qiáng)肌原纖維蛋白的熱穩(wěn)定性。

氧化對(duì)最終肌原纖維蛋白凝膠性質(zhì)的影響取決于氧化體系和氧化條件,在溫和氧化條件下,熱誘導(dǎo)凝膠分布更均勻,持水力顯著提高;強(qiáng)氧化條件下蛋白通過(guò)二硫鍵聚集,進(jìn)而影響凝膠性能。氧化反應(yīng)如何影響人體對(duì)肌原纖維蛋白的消化和吸收,以及外源食品配料在蛋白氧化過(guò)程中如何發(fā)揮功效還需進(jìn)一步研究。

2.2 物理技術(shù)對(duì)肌原纖維蛋白特性的影響

2.2.1 超聲處理

超聲波作為一種新興環(huán)保的非熱加工技術(shù),在食品行業(yè)發(fā)揮十分重要的作用。超聲波憑借在介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)、空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等物理作用在肉與肉制品的加工方面具有較好的輔助和品質(zhì)改良作用(圖4)。目前,超聲技術(shù)因其技術(shù)成熟已經(jīng)在肉品領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。


將超聲應(yīng)用于解漿過(guò)程,不僅能提高冷漿肉的解漿速率,還能通過(guò)改善傳質(zhì)過(guò)程,使大部分能量在冷漿-解漿邊界處被吸收,避免了局部過(guò)熱,進(jìn)而減少肉質(zhì)劣化。研究表明,超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng),可有效減少對(duì)肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的破壞,維持解漿時(shí)蛋白的穩(wěn)定性和流變行為。Zhang Chao等探究不同功率超聲對(duì)雞胸肉肌原纖維蛋白乳化和凝膠特性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),300 W的超聲處理顯著提高了蛋白溶解度,降低了濁度和粒徑,減少了凝膠強(qiáng)度和持水力的損失,形成了更穩(wěn)定的乳液。Sun Ying、Bian Chuhan、Wang Bo等分別對(duì)南美白對(duì)蝦、大黃魚(yú)、海鱸魚(yú)進(jìn)行超聲解漿,發(fā)現(xiàn)了與上述現(xiàn)象相似的結(jié)論。

此外,超聲直接作用于肌原纖維蛋白時(shí),通過(guò)破壞蛋白的氫鍵和疏水相互作用促使蛋白聚集體降解,進(jìn)而對(duì)蛋白物理化學(xué)性質(zhì)和構(gòu)象產(chǎn)生顯著影響(圖5)。Li Ke等對(duì)雞肉肌原纖維蛋白進(jìn)行超聲處理,發(fā)現(xiàn)其乳化活性指數(shù)和乳化穩(wěn)定性得到顯著提高,肌原纖維蛋白形成更加穩(wěn)定的乳狀液。超聲對(duì)肌原纖維蛋白凝膠的形成也具有改善作用。Wen Qinghui、馮佳雯等分別探究了超聲處理對(duì)鱸魚(yú)、草魚(yú)肌原纖維蛋白凝膠和結(jié)構(gòu)特性的影響,發(fā)現(xiàn)超聲處理對(duì)魚(yú)肉肌原纖維蛋白的凝膠和結(jié)構(gòu)特性有顯著的積極影響,導(dǎo)致肌原纖維蛋白分子展開(kāi)和聚集,結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,凝膠性能提升。


超聲機(jī)械作用產(chǎn)生的空化效應(yīng)可以誘導(dǎo)肌肉蛋白的構(gòu)象解折疊,破壞絲狀肌球蛋白的結(jié)構(gòu),疏水性基團(tuán)暴露,疏水性增加,也使更多的其他活性位點(diǎn)暴露在表面,促進(jìn)蛋白之間產(chǎn)生更強(qiáng)有力的相互作用,從而有助于形成高質(zhì)量的凝膠,改善產(chǎn)品品質(zhì)。

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中超聲技術(shù)在能耗方面存在明顯的局限性。高功率超聲系統(tǒng)需持續(xù)輸入大量電能以維持穩(wěn)定的空化場(chǎng),且隨著處理規(guī)模的擴(kuò)大,聲能傳遞效率會(huì)下降,導(dǎo)致單位處理量的能耗成本顯著增加。此外,工業(yè)級(jí)反應(yīng)器中普遍存在聲場(chǎng)分布不均現(xiàn)象,往往需要提升功率密度或延長(zhǎng)處理時(shí)間補(bǔ)償局部能量損失,進(jìn)一步加劇了能源消耗。為了克服這些局限性,近年來(lái)許多研究者探索了超聲協(xié)同技術(shù)策略,鄧文輝、Wang Yong、Li Rui等分別使用超聲聯(lián)合谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶、磷酸化、三聚磷酸鈉等處理肌原纖維蛋白,發(fā)現(xiàn)協(xié)同處理對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)和凝膠特性具有一定的改善作用。超聲技術(shù)與其他物理、化學(xué)或生物技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用,不僅能降低單一超聲處理的能耗需求,還能進(jìn)一步提升凝膠品質(zhì)。

2.2.2 超高壓處

超高壓處理是一種傳統(tǒng)的物理非熱加工技術(shù),其利用水或其他流體作為壓力傳導(dǎo)介質(zhì)對(duì)密封容器中的食品或其他物質(zhì)進(jìn)行施壓處理。該技術(shù)具有可以在常溫甚至更低的溫度條件下工作、處理時(shí)間更短以及無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)點(diǎn),這種先進(jìn)且高效的非熱加工技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于食品工業(yè),以延長(zhǎng)貨架期、減少或滅活病原體、鈍化酶活性以及改變蛋白構(gòu)象等(表2)。


超高壓直接作用于肉類(lèi)時(shí),肌原纖維蛋白的分子構(gòu)象和化學(xué)作用力等會(huì)發(fā)生改變,肌原纖維蛋白內(nèi)部分基團(tuán)(如疏水基團(tuán)、巰基)會(huì)更多地暴露出來(lái),影響其溶解度等蛋白特性,從而對(duì)肌原纖維蛋白凝膠也產(chǎn)生重大影響。陳燕婷等使用超高壓對(duì)帶魚(yú)魚(yú)糜進(jìn)行處理,研究發(fā)現(xiàn),超高壓處理會(huì)影響帶魚(yú)肌原纖維蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu),降低

-螺旋含量,且超高壓誘導(dǎo)會(huì)促進(jìn)帶魚(yú)凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成,誘導(dǎo)組的質(zhì)構(gòu)特性、凝膠強(qiáng)度均較對(duì)照組有所提高。

另外,師希雄等使用超高壓處理藏羊肉肌原纖維蛋白,發(fā)現(xiàn)隨著壓力的增大,藏羊肉肌原纖維的乳化性、乳化穩(wěn)定性、溶解度、起泡性、泡沫穩(wěn)定性和表面疏水性呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì),當(dāng)壓力強(qiáng)度達(dá)到350 MPa時(shí),乳化性、溶解度、泡沫穩(wěn)定性和表面疏水性達(dá)到最大值,壓力強(qiáng)度達(dá)到450 MPa時(shí),濁度達(dá)到最小值。說(shuō)明在適宜的壓力條件下,可以顯著改善藏羊肉肌原纖維蛋白的功能特性。Xu Mingfeng等探究了超高壓處理對(duì)太湖銀魚(yú)肌原纖維蛋白凝膠化和消化特性的改善作用,結(jié)果表明,隨著壓力強(qiáng)度從0 MPa升高到400 MPa時(shí),銀魚(yú)肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,

-螺旋逐漸展開(kāi)并轉(zhuǎn)變?yōu)?blockquote id="4BJSIRU1">-折疊,彈性模量和黏性模量逐漸升高,當(dāng)升高到400 MPa時(shí),分別較對(duì)照組升高4.8、3.8 倍,此時(shí)的凝膠強(qiáng)度也較對(duì)照組增加了4.8 倍。此外,超高壓處理減小了肌原纖維蛋白凝膠的粒徑,提高了其體外消化率。Zhang Kexin等研究超高壓處理南美白對(duì)蝦肌原纖維蛋白的影響也得到了相似的結(jié)果:當(dāng)壓力強(qiáng)度不斷升高時(shí),肌原纖維蛋白流變特性、彈性模量、黏性模量不斷增強(qiáng),二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,
-折疊含量增加,同時(shí)凝膠強(qiáng)度增大,體外消化率提高。

超高壓誘導(dǎo)肌肉蛋白形成凝膠是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程,調(diào)控超高壓的強(qiáng)度以及作用時(shí)間會(huì)對(duì)蛋白產(chǎn)生較大的影響。然而,該技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用中存在多方面的局限性,主要包括設(shè)備成本高、處理效果的不確定性以及規(guī)?;a(chǎn)的挑戰(zhàn)性等。因此,近年來(lái)有學(xué)者對(duì)超高壓處理時(shí)與其他相關(guān)技術(shù)或外源添加物質(zhì)協(xié)同作用進(jìn)行研究,如超高壓-肌肽協(xié)同、超高壓-磷酸鹽協(xié)同、超高壓-超聲協(xié)同、超高壓-低鹽協(xié)同等,既可對(duì)肌肉蛋白及凝膠性能產(chǎn)生相似或更優(yōu)的影響,也能一定程度上解決成本、工藝穩(wěn)定性和產(chǎn)品接受度等方面的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.3 外源添加物對(duì)肌原纖維蛋白特性的影響

2.3.1 酚類(lèi)物質(zhì)

酚類(lèi)物質(zhì)是由至少帶一個(gè)羥基的芳香環(huán)和由各種取代基組成的一類(lèi)具有氧化性的物質(zhì)。酚類(lèi)物質(zhì)抗氧化的原理是其提供的氫原子可以與自由基發(fā)生反應(yīng),終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)傳遞,進(jìn)而達(dá)到抑制氧化反應(yīng)的目的(圖6)。研究認(rèn)為酚類(lèi)物質(zhì)尤其是植物多酚因其化學(xué)結(jié)構(gòu)的多樣性而具有顯著的抗氧化性和抑菌作用,常常被添加在肉類(lèi)加工過(guò)程中。植物酚類(lèi)物質(zhì)的抗氧化性與其含有的酚羥基數(shù)量呈正比。Tan Chong等探究不同的酚類(lèi)化合物(沒(méi)食子酸、綠原酸、表沒(méi)食子兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯和單寧酸)對(duì)鯉魚(yú)肌原纖維蛋白的交聯(lián)修飾作用,發(fā)現(xiàn)肌原纖維蛋白的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)均會(huì)被酚類(lèi)物質(zhì)改變,空間結(jié)構(gòu)變得松散,增加蛋白溶液的粒徑,改變蛋白凝膠熱穩(wěn)定性和凝膠性能。不同的酚類(lèi)化合物對(duì)魚(yú)肌原纖維蛋白表現(xiàn)出不同的交聯(lián)作用,對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)及凝膠產(chǎn)生的影響不同,這可能是因?yàn)榉宇?lèi)化合物中羥基含量和反應(yīng)活性不同。


有報(bào)道稱(chēng),桑葚多酚的添加能夠大幅減少豬肉干的脂質(zhì)和蛋白氧化,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),桑葚多酚可以增強(qiáng)豬肉肌原纖維蛋白的抗氧化性和其他功能。近年來(lái),越來(lái)越多的學(xué)者聚焦于多酚與肌原纖維蛋白相互作用具體機(jī)制的研究。Jongberg等研究發(fā)現(xiàn),大量添加綠茶提取物可以提高肉蛋白的氧化穩(wěn)定性,但會(huì)降低凝膠的性能。李立敏等發(fā)現(xiàn),適量添加茶多酚可以改善羊肉肌原纖維蛋白凝膠的功能和結(jié)構(gòu)特性,提高凝膠保水性、乳化穩(wěn)定性,抑制肌原纖維蛋白的交聯(lián)和相互作用,改善羊肉肌原纖維蛋白凝膠的穩(wěn)定性。張慧蕓等將多酚添加到豬肉肌原纖維蛋白中也得到了相同的結(jié)論,多酚在抑制肌原纖維蛋白氧化的同時(shí),改善了蛋白熱穩(wěn)定性、凝膠保水性和凝膠強(qiáng)度。Hasni等發(fā)現(xiàn),茶多酚與蛋白的結(jié)合會(huì)導(dǎo)致蛋白結(jié)構(gòu)展開(kāi),

-螺旋和
-折疊含量減少,無(wú)規(guī)卷曲含量升高。

多酚物質(zhì)添加到肉制品中,與肌原纖維蛋白以可逆的非共價(jià)相互作用和不可逆的共價(jià)相互作用兩種方式形成復(fù)合物,可以改善蛋白的結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)。酚類(lèi)物質(zhì)與肌原纖維蛋白相互作用主要是其與蛋白中的巰基相互作用形成共價(jià)鍵,降低蛋白中巰基含量,減少二硫鍵交聯(lián),改變蛋白的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而影響其功能性質(zhì)。

2.3.2 多糖類(lèi)物質(zhì)

隨著消費(fèi)者健康意識(shí)的提高,低脂低熱量食品越來(lái)越受歡迎。多糖常被作為脂肪替代物添加在肉制品中,與肉中的蛋白(主要是肌原纖維蛋白)形成多糖-蛋白凝膠復(fù)合體系,不僅能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和總體可接受性,還對(duì)改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和平衡膳食營(yíng)養(yǎng)有重要的貢獻(xiàn)。目前,多糖作為脂肪替代物可有效減少肉制品的蒸煮損失,改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性、保水性以及冷漿穩(wěn)定性。Carvalho等將多糖作為脂肪替代物重新配制香腸的配方,發(fā)現(xiàn)新型香腸整體的質(zhì)地得到改善。Hu Guohua等發(fā)現(xiàn),將大米膳食纖維多糖代替脂肪制成肉丸可以顯著提高肉丸的硬度。

蛋白尤其是肌原纖維蛋白是決定肉制品質(zhì)地品質(zhì)的主要因素,肌原纖維蛋白在加熱時(shí)形成三維網(wǎng)絡(luò)決定最終產(chǎn)品的質(zhì)地和保水性。在多糖-蛋白凝膠體系中,二者的相互作用機(jī)制主要可分為填充和交聯(lián)兩種。當(dāng)多糖填充在蛋白結(jié)構(gòu)內(nèi)時(shí),其體積分?jǐn)?shù)、濃度、空間分布會(huì)影響復(fù)合凝膠體系的質(zhì)構(gòu)特性。當(dāng)多糖通過(guò)氫鍵、疏水相互作用、二硫鍵等化學(xué)作用力與肌原纖維蛋白分子交聯(lián)時(shí),會(huì)促進(jìn)形成更致密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高凝膠強(qiáng)度,還能優(yōu)化水分分布狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn),多糖會(huì)影響蛋白的熱力學(xué)特征,促進(jìn)形成更強(qiáng)有力的凝膠網(wǎng)絡(luò)。Ling Liang等探究菊粉、

-卡拉膠和魔芋葡甘聚糖3 種不同植物多糖對(duì)肌原纖維蛋白凝膠特性、流變特性和質(zhì)地的影響,發(fā)現(xiàn)3 種植物多糖的添加都會(huì)促進(jìn)其形成更致密、分布更均勻和緊湊的肌原纖維蛋白凝膠。Li Shuang等探究不同離子型多糖與肌原纖維蛋白相互作用機(jī)制發(fā)現(xiàn),陽(yáng)離子多糖由于其較大的結(jié)構(gòu)只能附著在蛋白表面,中性多糖可以填充在蛋白之間支撐凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),而陰離子多糖以氫鍵、疏水相互作用和二硫鍵與肌原纖維蛋白緊密結(jié)合,顯著提高凝膠強(qiáng)度、保水性和黏彈性。Teng Hui等將黑莓多糖添加到雞胸肉中探究其與肌原纖維蛋白的分子相互作用發(fā)現(xiàn),復(fù)合肌原纖維蛋白內(nèi)部的孔隙更小且分布更均勻,蛋白網(wǎng)絡(luò)具有更高的交聯(lián)性和良好的水分分布穩(wěn)定性。此外,黑莓多糖的添加提高了氫鍵和二硫鍵的含量,這也強(qiáng)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Zhang Yakun等在銀耳中提取多糖組分,并添加到豬肉肌原纖維蛋白中探究?jī)烧叩南嗷プ饔?,銀耳多糖添加量為0.6%~0.7%時(shí),可以增加復(fù)合凝膠的儲(chǔ)能模量和氫鍵的含量,并形成緊湊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高凝膠的硬度和保水性。Li Qi等將金針菇多糖添加到豬肉肌原纖維蛋白中,得出與上述學(xué)者相似的結(jié)論,并且通過(guò)測(cè)定蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),金針菇多糖的添加促進(jìn)了
-螺旋向
-折疊的轉(zhuǎn)變。此外,該學(xué)者還在蛋白溶液中添加0.1 mmol/L的FeCl 3 、0.1 mmol/L的VC和0.1 mmol/L的H 2 O2,在4 ℃氧化24 h,測(cè)定金針菇多糖對(duì)氧化肌原纖維蛋白的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn),金針菇多糖改善了氧化肌原纖維蛋白凝膠性能,使得總巰基含量、蛋白溶解度及鈣離子ATP酶活性均降低。同時(shí),添加量為5%時(shí),可有效抑制蛋白的交聯(lián)和降解,保護(hù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu),避免蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的斷裂,有效防止凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氧化損傷??偠灾m然不同類(lèi)型多糖的作用形式和產(chǎn)生的影響不同,但均對(duì)改良食品品質(zhì)和肌原纖維蛋白性質(zhì)產(chǎn)生正面的影響。

2.3.3 非肉蛋白

通過(guò)添加非肉蛋白改善肌原纖維蛋白凝膠功能性質(zhì)已經(jīng)是一種較為常見(jiàn)的方法。常用作肉制品添加的非肉蛋白主要包括大豆分離蛋白、藜麥蛋白、蛋清蛋白、血漿蛋白等。非肉蛋白主要通過(guò)交聯(lián)的方式與肌原纖維蛋白凝膠相互作用。大豆分離蛋白可以通過(guò)與肌原纖維蛋白之間相互作用形成致密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從而增強(qiáng)肉制品的凝膠性能。武雅琴等將大豆分離蛋白分別進(jìn)行60、80、95 ℃熱處理后以質(zhì)量比1∶3與魚(yú)肌原纖維蛋白混合制得凝膠,加入大豆分離蛋白后,凝膠的持水力高于未添加組,且加熱溫度為80 ℃時(shí)差異更顯著,流變特性也顯示為80 ℃熱處理組的復(fù)合凝膠儲(chǔ)能模量顯著提升。95 ℃和80 ℃熱處理對(duì)增強(qiáng)凝膠與大豆蛋白相互作用、改善凝膠特性方面具有相近的作用。且95 ℃熱處理組凝膠的硬度和咀嚼性更優(yōu)。杜洪振等將未處理和經(jīng)過(guò)90 ℃熱處理的大豆分離蛋白分別以不同的比例與鯉魚(yú)肌原纖維蛋白混合,探究不同熱處理時(shí)間之間的差異,結(jié)果顯示,經(jīng)過(guò)90 ℃熱處理的大豆分離蛋白與鯉魚(yú)肌原纖維蛋白復(fù)合形成的凝膠在硬度、彈性、白度和保水性上都顯著高于天然的大豆分離蛋白與鯉魚(yú)肌原纖維蛋白形成的復(fù)合凝膠,且隨著大豆分離蛋白添加比例的減少(從50%到20%)及熱處理時(shí)間延長(zhǎng)(由30 min到180 min)而呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)??赡苁怯捎诖蠖狗蛛x蛋白含量較高時(shí),兩種蛋白的疏水相互作用增強(qiáng),凝膠結(jié)構(gòu)對(duì)水分子的束縛能力降低。大豆分離蛋白經(jīng)熱處理后,7S和11S組分發(fā)生改變,帶電氨基酸殘基數(shù)變多,水合能力增強(qiáng)。85 ℃以上時(shí),肌球蛋白重鏈和大豆分離蛋白11S亞基之間的相互作用隨著溫度的升高而增強(qiáng),與7S蛋白亞基有效交聯(lián),可以形成更緊湊的凝膠結(jié)構(gòu)以及增強(qiáng)其保水性。

蛋清蛋白具有較好的凝膠性能,在熱誘導(dǎo)形成凝膠的過(guò)程中,會(huì)部分發(fā)生解折疊形成熔融狀態(tài),增加黏度,有利于形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),改善凝膠特性。于希良等發(fā)現(xiàn)漿干蛋清粉添加量為1%~3%時(shí),草魚(yú)丸的凝膠強(qiáng)度、持水力、儲(chǔ)能模量顯著升高。藜麥蛋白不僅含有豐富的氨基酸、礦物質(zhì)和維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),還具有良好的凝膠性能和熱穩(wěn)定性,藜麥蛋白Pickering乳液能增強(qiáng)肌原纖維蛋白分子之間的相互作用,穩(wěn)定蛋白結(jié)構(gòu),改善凝膠特性。在低鹽體系的肌原纖維蛋白中,藜麥蛋白的添加會(huì)增加體系的氫鍵和離子鍵、溶解度和

-電位絕對(duì)值,促進(jìn)無(wú)規(guī)卷曲向
-折疊的轉(zhuǎn)化,使蛋白結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。用藜麥蛋白代替脂肪可以有效減緩漿融體系牛肉丸中不易流動(dòng)水向自由水的轉(zhuǎn)變,降低失水率,改善牛肉丸的水分分布穩(wěn)定性。在肉制品加工中,添加非肉蛋白能夠在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下降低成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.3.4 各類(lèi)外源添加物的協(xié)同作用

外源添加物的協(xié)同作用可通過(guò)多維度機(jī)制顯著提升肌原纖維蛋白凝膠特性,形成結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、功能優(yōu)化、穩(wěn)定性增強(qiáng)的綜合效應(yīng)(表3)。在結(jié)構(gòu)協(xié)同方面,一些多糖如魔芋葡甘聚糖通過(guò)物理填充作用占據(jù)凝膠孔隙,降低孔隙率并增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)致密性,而另一些多糖如陰離子多糖則通過(guò)氫鍵、疏水相互作用和二硫鍵與肌原纖維蛋白結(jié)合,形成更緊密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。非肉蛋白如熱變性大豆分離蛋白通過(guò)疏水相互作用和二硫鍵與肌原纖維蛋白交聯(lián),其7S和11S組分在85 ℃以上熱處理后與肌球蛋白重鏈的相互作用顯著增強(qiáng),形成共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),從而提升凝膠硬度和保水性。多酚類(lèi)物質(zhì)如姜黃素、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯則通過(guò)酚羥基與肌原纖維蛋白的氨基酸殘基共價(jià)結(jié)合,形成“蛋白-多酚-蛋白”交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),同時(shí)與多糖的氫鍵作用協(xié)同增強(qiáng)凝膠強(qiáng)度,例如添加黑莓多糖與表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯可使雞胸肌原纖維蛋白凝膠交聯(lián)密度得以提升。在功能協(xié)同方面,多糖的親水基團(tuán)如羥基與非肉蛋白的熱誘導(dǎo)熔融態(tài)會(huì)共同增強(qiáng)水分束縛能力,而多酚通過(guò)清除自由基和螯合金屬離子抑制肌原纖維蛋白氧化,例如銀耳多糖與姜黃素聯(lián)用可使氧化肌原纖維蛋白凝膠的羰基含量降低,并維持蛋白溶解度。在加工適應(yīng)性方面,殼寡糖與熱變性大豆分離蛋白聯(lián)用可減少高溫蒸煮損失,藜麥蛋白與海藻糖聯(lián)用則降低漿融循環(huán)后凝膠持水性損失。


2.4 各類(lèi)影響因素的機(jī)制比較

肌原纖維蛋白作為肌肉中重要的蛋白,對(duì)肉制品質(zhì)地品質(zhì)具有決定性作用。各類(lèi)改善肌原纖維蛋白及其凝膠特性的方法被越來(lái)越多地發(fā)掘并應(yīng)用起來(lái)。大多是通過(guò)對(duì)肌原纖維蛋白進(jìn)行體外調(diào)控,這類(lèi)處理側(cè)重于了解肌原纖維蛋白及其凝膠特性對(duì)加工肉制品品質(zhì)的影響。首先,蛋白所處環(huán)境發(fā)生變化時(shí)(如溶液的離子強(qiáng)度、pH值等),蛋白與水分子之間、蛋白分子之間的相互作用會(huì)發(fā)生改變,導(dǎo)致蛋白聚集方式和聚集程度出現(xiàn)明顯的變化。適宜的蛋白環(huán)境如離子強(qiáng)度(0.3~0.6 mol/L)使蛋白分子間聚集更緊密,形成的凝膠可以更好地交聯(lián),進(jìn)而增強(qiáng)凝膠特性。其次,物理技術(shù)如超高壓技術(shù)、超聲波技術(shù)對(duì)肌原纖維蛋白進(jìn)行處理,結(jié)果顯示肌原纖維蛋白

-螺旋含量減少,疏水性基團(tuán)暴露,表面疏水性增加,凝膠強(qiáng)度、保水性和黏彈性增加。另外,在肌原纖維中添加外源物質(zhì)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)
-螺旋含量減少,凝膠強(qiáng)度、保水性和黏彈性增加的現(xiàn)象。不同的是,物理處理技術(shù)會(huì)導(dǎo)致肌原纖維蛋白羰基含量增加和粒徑減小,而外源添加物會(huì)出現(xiàn)相反的結(jié)果。綜上所述,蛋白所處環(huán)境的變化及物理技術(shù)的處理是分別以化學(xué)和物理方式改變蛋白體系中蛋白分子的存在狀態(tài),從而改善肌原纖維蛋白凝膠品質(zhì)。而添加外源性物質(zhì)會(huì)形成外源性物質(zhì)-肌原纖維蛋白聚集體,該聚集體具有更為致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時(shí)部分外源性物質(zhì)與水形成水凝膠,填充到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,達(dá)到提高凝膠品質(zhì)的目的。

結(jié) 語(yǔ)

作為肌肉中主要的蛋白,肌原纖維蛋白對(duì)肉與肉制品的品質(zhì)具有十分重要的影響。形成凝膠的過(guò)程又稱(chēng)熱誘導(dǎo)凝膠化,是肌原纖維蛋白的一個(gè)重要特征,通常當(dāng)?shù)鞍紫鄬?duì)含量達(dá)到0.5%時(shí)足以形成凝膠,隨著蛋白濃度升高,熱誘導(dǎo)形成的凝膠硬度也會(huì)升高,這影響著肉制品的微觀結(jié)構(gòu)和感官品質(zhì)。凝膠形成的過(guò)程中,肌原纖維蛋白內(nèi)部發(fā)生諸多的變化,這些變化與諸多因素有關(guān)。本文從肌原纖維蛋白外界環(huán)境的相關(guān)因素角度,綜述了各類(lèi)因素影響肌肉肌原纖維蛋白特性的機(jī)制,為提高肌原纖維蛋白凝膠的功能特性提供理論依據(jù)。雖然現(xiàn)有許多技術(shù)具有改善凝膠的作用,但其改善作用在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的表現(xiàn)狀況尚不清楚。此外,研究者應(yīng)探索更多技術(shù)手段改善肌肉肌原纖維凝膠特性,例如,使用電場(chǎng)輔助冷等離子體處理、梯度升溫凝膠化、納米顆粒與多糖復(fù)合處理等,并將其與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái),從而生產(chǎn)更高品質(zhì)、更符合人們需求的健康肉制品。

引文格式:

張蕾, 孫海磊, 毛衍偉, 等. 影響肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠特性的機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(18): 393-404. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250422-184.

ZHANG Lei, SUN Hailei, MAO Yanwei, et al. Factors affecting heat-induced gel properties of myofibrillar protein and their mechanisms of action: a review[J]. Food Science, 2025, 46(18): 393-404. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250422-184.

實(shí)習(xí)編輯:林安琪;責(zé)任編輯:張睿梅。點(diǎn)擊下方 閱讀原文 即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)



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