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文章来源: 肉类研究       发布时间:2018-12-06

食盐的过量摄入与高血压、心脑血管疾病等慢性疾病之间的矛盾日益加深,而降低乳化型肉制品的盐含量会影响产品品质特性,如何避免减盐引起的质量缺陷是低盐肉制品研究领域的重点。不同离子诱导肌球蛋白分子空间构象产生不同变化,影响肌球蛋白在脂肪球表面的吸附特性,并最终影响产品品质。


渤海大学食品科学与工程学院、生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心的李儒仁、杨鹏、荣良燕、贾娜、何青、邵俊花、刘登勇结合国内外相关研究进展,以离子和蛋白质的相互作用为出发点,讨论Chaotropic离子影响肌球蛋白乳化稳定性的机理,并对未来的研究方向进行展望。


蛋白质乳化特性的影响因素


乳化机理


Chaotropic离子影响肌球蛋白乳化稳定性的机理


肉糜是由蛋白质、脂肪、水、盐等组成的混合物,肉糜加工过程中蛋白质和脂肪间发生乳化作用,形成界面蛋白膜,这是维持肉糜乳化稳定性、减少产品汁液流失的关键。肌球蛋白在脂肪球表面的吸附行为对肉糜的乳化稳定性至关重要。蛋白质乳化脂肪的效果取决于蛋白质在脂肪球表面的吸附“定向”和“构象重排”,能够影响这2个关键活动的因素均有可能影响蛋白质对脂肪的乳化效果。



食盐中Cl-易于渗透进入肌原纤维蛋白内部,与正电残基结合,增大蛋白质的膨胀度,提高蛋白质结合水的能力及蛋白质间的静电排斥力,进而达到“盐溶”的目的,并且在食盐的诱导下形成具有构象柔性的蛋白质,能更好地分布于油-水界面。通常,单价氯化物能改善肉糜的保水性和质地,二价氯化物则会降低肉糜的保水性。由于不同离子对蛋白质的构象具有不同影响,故不同单价氯化物对肌肉蛋白构象的影响及形成肉糜的保水性、质地等存在差异。


淀粉


淀粉能吸收一定量水分,通过物理挤压的方式挤压蛋白质,与其形成紧密的网状结构,但过多的淀粉会导致肉糜制品出现软塌现象。另外,淀粉分解得到的糖类物质能与蛋白质发生糖基化作用,改变蛋白质的功能特性,如溶解度、持水力和乳化性能。


脂肪


脂肪属性影响乳化型肉制品品质的研究主要集中于饱和脂肪的替代对肌肉蛋白质乳化性能的影响。采用液态植物油替代动物脂肪后形成不稳定肉糜,造成严重的蒸煮损失,表明油脂类型不同时,蛋白质的乳化模式不同;但是,将植物油凝胶化替代动物脂肪可以有效改善乳化型肉制品的质地和蒸煮损失。


斩拌条件


斩拌是稳定肉糜体系的关键步骤,斩拌时间、温度和速率的控制在肉糜制品生产过程中至关重要。建立蛋白质状态-斩拌参数之间的相互关系对控制肉糜稳定性具有重要作用。


Chaotropic离子对肌球蛋白空间构象的影响


近年来,Chaotropic离子与蛋白质相互作用的机理被不断揭示,其中L-组氨酸与肌球蛋白之间的相互作用成为食品领域的主要研究对象之一,目前主要包括以下几个理论。


结构失衡理论


低离子强度条件下(含5 mmol/L L-组氨酸),肌球蛋白溶解度显著提高(>80%)。L-组氨酸的添加使肌球蛋白的尾部伸长,破坏了肌球蛋白尾部带电残基肽段的电荷平衡,从而抑制了肌球蛋白的聚集,提高了溶解度。


静电排斥理论


L-组氨酸的存在使肌球蛋白发生构象重排,这种构象重排方式改变了肌球蛋白表面带电残基的分布,导致表面绝对Zeta电位值升高。L-组氨酸中的咪唑环通过某种方式破坏了肌球蛋白原有的平衡结构,改变了肌球蛋白表面带电残基的分布,使肌球蛋白解聚及单体间通过静电排斥溶解于低浓度盐溶液。


静电吸附理论


pH 6.5时L-组氨酸带正电,而肌球蛋白带负电,二者优先通过静电吸引力相互作用,随后L-组氨酸破坏肌球蛋白负电残基,导致肌球蛋白α-螺旋结构含量下降,并伴随着β-折叠、β-转角和无规卷曲结构含量的增加。不仅如此,肌球蛋白构象变化导致疏水基团和部分活性巯基暴露。但目前对于疏水基团暴露引起的疏水相互作用增加没有使肌球蛋白有效聚集这一现象尚无定论。


离子种类对溶质性质的影响


目前,离子影响肉糜乳化稳定性的研究主要集中在NaCl、KCl等对肌原纤维蛋白乳化稳定性、乳化能力和二级结构等方面的影响,较少涉及L-组氨酸和L-赖氨酸等Chaotropic离子。虽然低浓度L-组氨酸、L-赖氨酸等Chaotropic离子会影响肌球蛋白的溶解度和空间构象,但具体机理并不清楚。因此,有必要深入研究不同Chaotropic离子与蛋白质相互作用的机理,从而揭示蛋白质构象变化如何影响肉糜稳定性。


Chaotropic离子属于霍夫梅斯特序列离子,与其相对应的还有Kosmotropic离子,前者能够破坏氢键使蛋白质构象改变,后者可以调控氢键使蛋白质结构稳定。Chaotropic离子(L-组氨酸)确实能够与蛋白质发生特异性或非特异性结合,改变其性质,但缺乏对离子所处水环境的考虑。由于霍夫梅斯特序列离子具有破坏/增强氢键的能力,因此,可能存在新的假设,即离子通过调控水化层结构影响肌球蛋白构象或改变氢键网络驱动离子进入蛋白质内部,改变肌球蛋白的构象。


结语


近年来,随着乳化型肉制品消费的快速增长,肉制品中蛋白质的乳化特性逐渐成为我国肉品科研领域的研究热点。但在食品健康的大背景下,有关肉制品低盐乳化的研究较少,且主要集中在食盐替代对肉糜产品质构、保油保水性等的影响。Chaotropic离子能够影响肌球蛋白的空间构象,改变其乳化特性,进而对乳化型肉制品的保油保水性产生一定影响。因此,明确Chaotrapic离子改变肌球蛋白空间构象及影响肌球蛋白在脂肪球表面吸附的具体机理有助于改善肉糜凝胶基质的保油保水性。

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