小麦显性矮秆基因复等位多态特性研究

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哉农僪
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1 中国农业科学 214,47(1): Scientia Agricultura Sinica doi: /j.issn 加热对鸡胸肉肌原纤维蛋白结构与凝胶特性的影响杨玉玲, 游远, 彭晓蓓, 陈银基 ( 南京财经大学食品科学与工程学院 / 粮食储运国家工程实验室 / 国家粮食局粮油质量检测工程技术研究中心, 南京 2123) 摘要 : 目的研究加热温度对肌原纤维蛋白二级结构和凝胶特性的影响, 并探讨肌原纤维蛋白二级结构与凝胶特性之间的内在关系方法将活 AA 鸡 2 只 (4 日龄 ) 屠宰, 取鸡胸肉在 -18 下储存, 用于提取鸡胸肉肌原纤维蛋白用圆二色谱 (CD) 研究加热过程中肌原纤维蛋白二级结构 (α- 螺旋,β- 折叠,β- 转角和无规则卷曲 ) 的变化 ; 使用流变仪测定加热温度对肌原纤维蛋白的流变性质参数储能模量 G 和相位角正切值 (Tanδ) 的影响 ; 将肌原纤维蛋白在不同温度下制备成凝胶, 运用质构仪研究成胶温度对凝胶硬度和弹性的影响 ; 用低场核磁共振仪 (NMR) 测定不同加热温度下成胶的肌原纤维蛋白凝胶的弛豫时间 T2, 以此研究不同温度下制得凝胶的水分布特性利用 SPSS17. 对所得的数据进行相关性分析等处理, 以便阐明加热温度与肌原纤维蛋白二级结构及其凝胶特性的关系结果加热温度显著影响肌原纤维蛋白的二级结构随着加热温度升高, 肌原纤维蛋白二级结构中 α- 螺旋含量逐渐降低在 3 时 α- 螺旋含量为 95.77%, 加热温度在 3 4 以及 7 8 之间时 α- 螺旋含量变化很小, 在 4 7 之间显著下降 (P<.5), 到 8 时下降到 45.5% β- 折叠含量在 3 45 之间随温度上升缓慢增加, 在 4 7 之间显著增加 (P<.5), 超过 7 后含量仅略有增加 ; 在 3 8 加热范围内, β- 折叠含量从.2% 增加到 12.65% α- 螺旋含量降低代表蛋白质分子展开程度增加, 而 β- 折叠含量增加代表蛋白质分子间聚集程度增加加热温度影响肌原纤维蛋白的流变性质构特性和水分布特性 G 开始增加时的温度为 42, 表明肌原纤维蛋白在此温度下开始胶凝在 42 5 之间,G 迅速增加到峰值 177 Pa, 之后 G 迅速下降 (5 55 ), 在范围内 G 再次快速增加 ; 肌原纤维蛋白凝胶硬度在 4 75 内随温度上升而显著增大, 在 75 时硬度达到最大值 51.4 g 凝胶弹性在 55 达到弹性最大值.754; 在 NMR 图谱中 T2 有 3 个峰, 其中 T22 表示不可移动水, 肌原纤维蛋白成胶温度在 4 6 内的凝胶 T22 值随加热温度上升从 43.7 ms 降到 ms, 即 T22 向快弛豫方向移动, 表明随着温度的升高, 水分子移动性降低经相关性分析发现, 加热温度 β- 折叠含量与凝胶 G 和凝胶硬度呈极显著正相关 (P<.1), 相关系数均高于.849, 说明加热引起了蛋白质分子展开聚集并导致蛋白质分子胶凝凝胶的 G 及硬度显著变化 α- 螺旋 β- 折叠含量与凝胶的弹性和 T22 之间相关性不显著 (P>.5) 综合分析加热温度对 α- 螺旋含量 β- 折叠含量和 G 的影响, 发现加热温度超过 4 时, 加热同时导致肌原纤维分子展开分子间聚集和胶凝 ; 并发现展开后的肌原纤维蛋白分子部分重排成 β- 折叠结构是导致凝胶 G 增加的关键因素 ; 分析加热温度对 β- 折叠含量和凝胶硬度的影响, 发现 β- 折叠结构含量增加也是导致凝胶硬度增加的关键因素结论肌原纤维蛋白从 3 加热到 8 时, 其 α- 螺旋含量显著下降,β- 折叠含量显著提高, 加热引起蛋白质二级结构发生重大变化, 肌原纤维蛋白在 42 开始胶凝凝胶硬度在 75 时达最大值 51.4 g 加热温度 β- 折叠含量与凝胶的 G 和硬度呈极显著正相关, 加热过程中 β- 折叠含量增加是导致凝胶 G 和硬度增加的关键关键词 : 肌原纤维蛋白 ; 二级结构 ; 加热温度 ; 凝胶特性 Influence of Heating on Structure and Gel Properties of Myofibrillar Proteins from Chicken Breast Muscle YANG Yu-ling, YOU Yuan, PENG Xiao-bei, CHEN Yin-ji 收稿日期 : ; 接受日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金面上资助项目 (317157) 联系方式 : 杨玉玲,Tel: ; yulingy@sina.com

2 214 中国农业科学 47 卷 (College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics/ National Engineering Laboratory of Grain Storage and Transportation/ Research Center for Grain and Oil Quality Testing and Engineering Technology, National Grain Authority, Nanjing 2123) Abstract: Objective This study was designed to investigate the influence of heating on myofibrillar proteins(mp) secondary structure and gel properties, and to reveal the relationship between MP secondary structure and gel properties. Method Forty-day-old commercial AA broilers were slaughtered. The breast muscle was stored at -18 before MP was extracted. The MP secondary structure was measured using a circular dichroism spectra to determine the content of α-helix, β-sheet, β-turn and random coil during heating. The values of G' and Tanδ were continuously measured using a rheometer during heating. The influence of heating temperature on textural properties of MP gel prepared under different temperatures was measured using a textural analyzer. Spin spin relaxation time (T 2 ) of the gels prepared under different temperatures was measured using a NMR Analyzer in order to investigate the water distribution of gels. SPSS17. software was used to analyze the data such as correlation analysis so as to illustrate the relationship between the heating temperature and protein structure and gel properties. Result Heating temperature influenced significantly MP secondary structure. The α-helix content declined from 95.77% to 45.5% as temperature increased from 3 to 8. The α-helix content declined slightly as temperature increased from 3 to 4 and from 7 to 8, declined abruptly between 4 and 7 (P<.5). The β-sheet content increased from.2% to 12.65% as temperature increased from 3 to 8. The decline in α-helix content indicates the unfolding of a protein molecule. The increase in β-sheet content indicates the aggregation of unfolding protein molecules. Heating temperature influenced rheological properties, textural properties and water distribution of MP. G' values began to increase at about 42 indicating the starting of protein gelling. G values showed a sharp increase between 42 and 5 (177 Pa) with a subsequent decrease between 5 and 55 and a final increase between 55 and 75. Hardness values of MP gel increased as the temperature of the gel prepared rose from 4 to 75 and reached the maximum value of 51.4 g at 75. Springiness values reached the maximum value of.754 at 55. T 2 curves of MP gel usually contained 3 peaks and T 22 means immobile water. T 22 values of the gels decreased from 43.7 ms to ms as the gel preparing temperature rose from 4 to 6, which indicated that water mobility decreased as temperature rose from 4 to 6. Heating temperature and β-sheet content showed a significant positive relationship to G' and hardness of gel (P<.1), and the correlation coefficients were all over.849. The correlation analysis indicated that heating caused MP molecules unfolding, aggregating, gelling, and led to significant change of G' and hardness of MP gel. α-helix and β-sheet, which didn't show a significant relationship to springiness and T 22 of the MP gel. It was found that heating led to MP molecules unfolding, aggregating, gelling simultaneously at temperature over 4 by analyzing the influence of heating temperature on α-helix, β-sheet content and G. The unfolding MP molecules rearranging to β-sheet was the key factor for the increase of G values. The unfolding MP molecules rearranging to β-sheet was also the key factor for the increase of hardness values by analyzing the influence of heating temperature on β-sheet content and hardness values of MP gel. Conclusion The α-helix content declined and β-sheet content increased as temperature increased from 3 to 8. Heating led to significant changes of protein secondary structure. G' values began to increase and the values of Tanδ began to decrease at about 42, which indicated the starting of protein gelling. Gel hardness values reached the maximum 51.4 g at 75. Heating temperature and β-sheet content showed a significant positive relationship to G' and hardness of the gel. The increase of β-sheet content was the key factor for the increase of G and hardness values of the MP gel. Key words: myofibrillar proteins; secondary structure; heating temperature; gel properties 引言研究意义肉制品质量主要由其肌原纤维蛋白 (myofibrillar proteins,mp) 凝胶的质构流变等特性决定 [1], 加热是凝胶形成的必要条件, 因此, 研究加热对肌原纤维蛋白结构与特性的影响, 对于阐述凝胶形成机制以及提高肉制品品质具有重要意义前 [2] 人研究进展 Liu 等报道鱼肉肌球蛋白二级结构中 α- 螺旋含量随加热温度升高而降低,β- 折叠含量随温度 [3] 升高而增加 Xu 等在研究猪肉肌原纤维蛋白加热过程中 α- 螺旋和 β- 折叠含量变化时, 发现与上述鱼肌球 [4] 蛋白一致的变化趋势孔保华等研究了加热温度对 [5] 猪肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响 Wang 等研究了蛋白质变性程度和凝胶硬度的关系, 认为蛋白质变性 [6-7] 程度越大, 形成的凝胶硬度越大 Xiong 等在研究鸡胸肉肌原纤维蛋白加热过程中流变性变化时, 发现

3 1 期杨玉玲等 : 加热对鸡胸肉肌原纤维蛋白结构与凝胶特性的影响 215 储能模量 G 有先增加再降低再增加的 3 段明显变化 [8] Visessanguan 等在研究箭齿鲽肌球蛋白动态流变性 [9] 时也报道了 G 有相同的 3 段明显变化趋势 Liu 等对鳕鱼和鸡胸肉肌原纤维蛋白流变性的研究发现, 加热速率也影响凝胶形成本研究切入点肌原纤维蛋白及其主要成分肌球蛋白的热诱导凝胶特性一直是肉类研究热点, 蛋白质的凝胶特性虽然受 ph 离子强度等环境因素影响, 但却是由蛋白质的组成和结构决定的国内外尚未见加热对鸡肉肌原纤维蛋白结构与凝胶特性共同影响的报道拟解决的关键问题利用圆二色谱 (CD) 流变仪低场核磁共振仪 (NMR) 等仪器研究加热过程中肌原纤维蛋白二级结构变化凝胶的形成凝胶特性的变化 ; 探讨加热温度对蛋白质二级结构和凝胶特性的影响, 并探讨其二级结构与特性之间的关系, 以期补充和完善鸡肉肌原纤维蛋白凝胶理论, 为鸡肉制品的质量控制提供理论依据 1 材料与方法 1.1 主要材料与试剂本研究于 212 年 5 8 月在南京财经大学国家粮食局粮油质量检测工程技术研究中心进行活 AA 鸡 (4 日龄 )2 只, 其中母鸡和公鸡各 1 只, 购于山东六和集团下属养鸡场, 利用该集团屠宰线屠宰, 取鸡胸肉, 加液氮冷冻密封后运至南京财经大学国家粮食局粮油质量检测工程技术研究中心, 在 -18 下储存试验前在 4 下解冻 2 min, 剔除结缔组织和脂肪, 切碎后用于提取鸡胸肉肌原纤维蛋白试验所用其它化学试剂均为分析纯 1.2 主要仪器与设备 DS-1 高速组织捣碎机, 上海标本模型厂 ;Beckman Avanti J-26 XP 落地式高效冷冻离心机, 美国 Beckman Coulter 公司 ;Chriascan 数字式圆二色谱仪, 英国 Applied Photophysics 公司 ;MCR32 旋转流变仪, 奥地利安东帕有限公司 ;TA.XT.Plus. 质构仪, 英国 Stable Micro System 公司 ;PQ1 台式 NMR 分析仪, 上海纽迈电子有限公司 1.3 试验方法肌原纤维蛋白的提取肌原纤维蛋白的提取参照 Xiong [1] 的方法, 在低温 (4 ) 下提取蛋白质浓度采用双缩脲法测定, 以 BSA( 牛血清白蛋白 ) 为标准蛋白 [11], 提取的蛋白质在 4 下保存,3 d 内用完 CD 测试用缓冲液 (.6 mol L -1 KCl,1 mmol L -1 K 2 HPO 4,pH 7.) 将肌原纤维蛋白样品浓度调节到 16 µg ml -1 测试条件 : 样品槽厚度 1 cm, 程序升温范围,3 8, 升温速率 2 /min, 波长扫描范围为 nm, 扫描速率为 1 nm min -1, 光谱累计扫描 3 次, 结果取平均值, 并扫描缓冲液, 去除缓冲液信号测试数据在 DichroWeb 网站 ( cryst.bbk.ac.uk/html/home.shtml) 上计算得到蛋白质样品的二级结构含量 [12], 所使用的算法是 K2D [13], 参考蛋白是 SP175(Optimized for nm # Less nm required), 蛋白平均残基分子量 11 g mol -1, 每个样品重复 3 次流变性测定肌原纤维蛋白样品浓度为 2 mg ml -1 流变性测试条件为 : 夹具为 5 mm 平行板, 狭缝.5 mm, 应变 2%, 频率.1Hz 测试程序 : 升温范围 3 75, 升温速率 1 min -1,G 和 tan δ 等流变性指标随温度变化自动记录, 每个样品重复 3 次质构特性测定将肌原纤维蛋白样品 (3 mg ml -1 ) 以 1 min -1 的速率从 3 分别升到后保温 3 min, 冷却至室温, 所得凝胶置于 4 下保存 16 h 后, 用于质构测试, 记录凝胶的硬度和弹性值质构特性测试条件为 : 选用 P/6 探头, 测试前速度 5 mm s -1, 测试速度 1 mm s -1, 测试后速度 5 mm s -1, 探头插入距离为 5 mm [14] 核磁共振测定将肌原纤维蛋白样品 (3 mg ml -1 ), 以 1 min -1 的速率分别从 3 升温到 , 保温 3 min, 冷却至室温, 所得凝胶置于 4 下保存 16 h 后, 进行核磁共振试验测试条件 : 质子共振频率 22 MHz, 测量温度 32 T 2 弛豫时间用 CPMG 序列测量 [15-16] 参数设置 :τ- 值设为 25 μs, 重复扫描次数为 32, 得到 16 个回波每个样品重复 3 次, 得到指数衰减图形后用仪器自带的 MultiExp Inv Analysis 软件进行反演, 得到 T 2 值以及弛豫幅值统计分析用 SPSS17. 软件进行相关性分析和方差分析, 若方差分析效应显著则用 Duncan multiple-range test 进行多重比较 (P<.5) 2 结果 2.1 加热对肌原纤维蛋白二级结构的影响由表 1 可见, 随着加热温度升高, 肌原纤维蛋白二级结构中 α- 螺旋含量逐渐降低在 3 时 α- 螺旋含

4 216 中国农业科学 47 卷表 1 加热过程中肌原纤维蛋白二级结构含量 (%) 变化 Table 1 The secondary structure content (%) changes in heating process of myofibrillar proteins 温度二级结构 Secondary Structure Temperature( ) α- 螺旋 α-helix β- 折叠 β-sheet β- 转角 β-turn 无规则卷曲 Random coil ±.81a.2±.3a 3.46±.22a.57±.1a ±.58ab.2±.1a 3.83±.74ab.76±.4ab ±.53b.3±.3a 4.1±.3b.95±.11ab ±.13c.58±.5b 4.73±.11c 1.42±.7b ±.5d 1.13±.4c 6.46±.8d 3.27±.4c ±.17e 2.45±.1d 8.38±.13e 6.5±.6d ±.9f 4.2±.2e 1.9±.6f 1.±.3e ±.12g 9.34±.8f 13.89±.13g 21.4±.2f ±1.21hi 12.5±1.3g 15.2±.27h 26.2±.4gh ±.35i 12.45±.14g 15.29±.1h 26.5±1.1gh ±.56i 同列字母不同表示差异显著 (P<.5) 12.65±.12g 15.39±.9h Different letters in same column indicate significant difference(p<.5) 26.91±1.1h 量为 95.77%, 加热温度低于 4 时变化很小,4 5 时显著下降, 在 5 7 之间迅速下降, 变化极其显著,7 8 时 α- 螺旋含量下降不显著 (P>.5), 到 8 时下降到为 45.5% β- 折叠含量在 3 45 之间随温度上升缓慢增加, 在 4 7 时含量显著增加 (P<.5), 超过 7 后含量仅略有增加 ; 在 3 8 内,β- 折叠含量从.2% 增加到 12.65% β- 转角和无规卷曲含量随温度升高先缓慢增加, 而后快速增加到 7, 超过 7 后含量略有增加在加热条件下 α- 螺旋含量降低代表蛋白质分子展开程度增加, 而 β- 折叠含量增加代表蛋白质分子间聚集程度增加 2.2 加热对肌原纤维蛋白流变特性的影响由图 1 可以看出, 从 3 42, 肌原纤维蛋白的 G 基本保持不变 (22 Pa), 而在 42 5,G 迅速增加到峰值 177 Pa, 之后迅速下降, 在内再次快速增加 G 开始增加的温度为 42, 表明肌原纤维蛋白在此温度下开始胶凝, 这与 α- 螺旋含量开始显著减少的温度 (4 ) 相近,α- 螺旋的展开意味着蛋白质变性的开始 [2] 相变角正切(Tanδ) 在数值上等于损耗模量 G 与贮能模量 G 的比值其值大于 1 时, 表明样品的黏性大于弹性, 为黏性流体 ; 小于 1 时, 表明样品的弹性大于黏性, 为溶胶或凝胶本试验中 Tanδ 始终小于 1, 并且在 3 42 间呈上升趋势, 从 42 开始逐渐下降, 意味肌原纤维蛋白在 42 开始从溶胶向凝胶转变 G /Pa G Tanδ 温度 Temperature ( ) 图 1 加热对肌原纤维蛋白流变性的影响 Fig Tanδ Effect of heating on rheological properties of myofibrillar proteins 2.3 加热对肌原纤维蛋白凝胶质构特性的影响从图 2 可见, 肌原纤维蛋白在 4 75 内加热并保温后形成的凝胶硬度随温度上升而增大在 4 和 45 下形成的凝胶硬度差异不显著 (P>.5), 但在 5 时形成的凝胶硬度显著提高 (P<.5),5 与 7 下形成凝胶的硬度也有显著差异 (P<.5), 但 7 与 75 下形成的凝胶硬度变化不显著 (P>.5), 本试验中凝胶硬度在加热到 75 时达到最大值 51.4 g 说明肌原纤维蛋白在加热过程中形成凝胶, 凝胶硬度逐渐变大随着加热温度升高, 肌原纤维蛋白凝胶的弹性先升高后略微下降最后趋于不变 4 下凝胶的

5 1 期杨玉玲等 : 加热对鸡胸肉肌原纤维蛋白结构与凝胶特性的影响 217 弹性最小, 为.39,55 时弹性达到最大值, 为.754, 6 以后凝胶弹性趋于.64 从 4 加热到 45 时, 凝胶弹性显著升高 (P<.5), 从 45 加热到 55 时的凝胶弹性也显著升高 (P<.5), 而 6 后的凝胶弹性基本不变硬度 Hardness (g) A B 硬度 Hardness 弹性 springiness BC C BC BC BC BC b bc bc a a bc 温度 Temperature ( ) 字母不同表示差异显著 (P<.5), 大小写字母用来区分两组 Different letters indicate significant difference (P<.5), upper and lower case letters are used divided into two groups 图 2 加热对肌原纤维蛋白凝胶硬度及弹性的影响 Fig. 2 Effect of heating on hardness and springiness of myofibrillar proteins gel 2.4 加热对肌原纤维蛋白凝胶水分移动特性的影响低场 NMR 技术可以用来检测样品中水的移动性和分布状态一般选用 T 2 弛豫时间研究样品中水分的移动及分布 [17] 由图 3 可见, 反演后的 T 2 出现 3 个峰, 用峰值所对应的弛豫时间来表示 T 2 弛豫时间 3 个峰可能分别对应于结合水 (T 21 ) 不可移动水 (T 22 ) 及自由 c c 弹性 Springiness 水 (T 23 ) [18] 峰面积代表此部分水占的百分比 T 21 随肌原纤维蛋白凝胶形成温度变化很小, 峰面积也很小, 平均占总面积分数的.58% 左右肌原纤维蛋白加热温度在 4 6 内形成凝胶的 T 22 值随加热温度上升从 43.7 ms 降到 ms, 即 T 22 向快弛豫方向移动说明这部分水的移动性下降, 可能的原因是随着加热温度的增加, 热诱导凝胶强度逐渐增加, 从而限制了水分的移动, 使 T 22 弛豫时间降低而加热到 7 形成的凝胶对应的 T 22 反而有所增加 (351.1 ms), 可能是因为温度升高, 使得肌原纤维蛋白脱水收缩, 导致 T 22 增加从 4 7 形成凝胶的 T 22 峰面积没有显著变化, 说明凝胶中各种水分含量分布变化不大 2.5 相关性分析由表 2 可见, 加热温度与 α- 螺旋间存在极显著负幅度 Amplitude T 22 T 21 T T 2 弛豫时间 T 2 Relaxation time (ms) 图 3 加热对肌原纤维蛋白凝胶 T2 弛豫时间的影响 Fig. 3 Effect of heating on relaxation times T 2 of myofibrillar proteins gel 表 2 肌原纤维蛋白加热温度二级结构含量凝胶特性之间的相关性 Table 2 Correlation of heating temperature, secondary structure content, gel properties parameters of myofibrillar proteins α- 螺旋 α-helix β- 折叠 β-sheet β- 转角 β-turn 无规则卷曲 Random coil 温度 Temperature **.951 ** ** ** α- 螺旋 α-helix ** -.99 ** -1. ** β- 折叠 β-sheet.976 **.998 **.985 ** β- 转角 β-turn 无规则卷曲 Random coil G Tanδ 硬度 Hardness 弹性 springiness G Tanδ 硬度弹性 Hardness Springiness.97 ** **.849 **.879 **.855 ** **.796 ** -.75 * ** * -.78 **.984 ** **.922 **.926 **.918 ** * 表示显著相关 (P<.5), ** 表示极显著相关 (P<.1) Significant correlation *P<.5, highly significant correlation **P<.1 T

6 218 中国农业科学 47 卷相关 (P<.1), 相关系数达到.965; 温度与 β- 折叠 β- 转角以及无规则卷曲含量呈极显著正相关 (P<.1), 相关系数达到或大于.951, 这说明加热引起蛋白质分子展开聚集加热温度 β- 折叠凝胶 G 凝胶硬度呈极显著正相关 (P<.1), 相关系数均高于.849, 说明加热引起了蛋白质分子展开聚集并导致蛋白质分子胶凝和凝胶的 G 及硬度显著变化 α- 螺旋 β- 折叠含量与凝胶的弹性和 T 22 之间相关性不显著 (P>.5), 说明蛋白质分子二级结构变化与凝胶弹性和凝胶中水分移动特性相关性不大 3 讨论圆二色谱法是目前国际上研究蛋白质分子结构的先进方法 [19] [2] Yongsawatdigul 等利用 CD 研究了加热对马鲅鱼肌动球蛋白 α- 螺旋含量的影响, 发现从 3 开始 α- 螺旋含量随加热温度上升而减少, 加热到 8 时,α- 螺旋含量从最初的 62% 降到 24.2%;Hemung [21] 等报道了太平洋鳕鱼肌动球蛋白从 3 加热到 8 过程中,α- 螺旋含量从 43% 降低为 27% Wang [22] 等认为, 正常猪肉和 PSE 肉中天然肌动球蛋白加热超过 7 时, 近 9% 的 α- 螺旋结构展开 ;Liu [23] 等研究了猪肉肌球蛋白加热过程中, 二级结构含量的变化, 发现从 5 加热到 9 过程中 α- 螺的含量约从 87.7% 降到了 36%, 并认为 β- 折叠含量在 55 9 时高于 5 5 时的含量肌球蛋白是肌原纤维蛋白的主要成分, 本研究中鸡胸肉肌原纤维蛋白的 α- 螺旋含量在 3 时为 95.77%, 随加热温度升高先缓慢下降, 在 5 7 之间迅速下降, 之后 α- 螺旋含量仅略有变化, 8 时为 45.5% 其变化趋势与上述研究一致除 α- 螺旋外, 本研究对 β- 折叠含量在加热过程中的变化也进行了详细分析, 发现其在 4 7 时含量显著增加 (P<.5) α- 螺旋结构是蛋白质分子内的有序排列, 通过分子内氢键维持在加热条件下其含量降低说明加热导致维持 α- 螺旋结构的氢键作用减弱, 蛋白质分子展开程度增加 ;β- 折叠是蛋白质分子间的有序排列, 通过分子间氢键维持, 加热后其含量增加代表蛋白质分子间氢键作用增强, 导致蛋白质分子间聚集程度增加本研究中, 鸡胸肉肌原纤维蛋白 α- 螺旋含量在 3 时为 95.77%, 高于马鲅鱼肌动球蛋白和太平洋鳕鱼肌动球蛋白的含量, 说明天然状态下的鸡胸肉肌原纤维蛋白二级结构与马鲅鱼和太平洋鳕鱼肌动球蛋白相比, 更为有序肌球蛋白和肌原纤维蛋白的流变性变化有一定的规律, 其 G 一般随加热温度升高有 3 段转折 [8] Visessanguan 等在研究箭齿鲽肌球蛋白热诱导凝胶的流变性时发现 G 从 28 开始增加, 直到 35 开始降低, 到达 42 时再次增大 Tanδ 在 3 42 间呈 [24-25] 上升趋势, 从 42 开始下降,Westphalen 等和 [26] Kang 等均报道了猪肉肌原纤维蛋白的 G 随温度升高先增大再减小再增大的变化趋势, 相位角 δ 在 4 后减小, 本研究中,G 从 42 左右开始增加到 5 达到峰值, 之后迅速下降, 到达 55 谷值后再次快速增加,Tanδ 从 42 开始逐渐下降均表明肌原纤维蛋白在此温度下开始胶凝蛋白质形成肉眼可见的凝胶 [3] 后, 其最重要的特征参数是凝胶硬度 Xu 等研究了温度对猪肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶硬度的影响, 其 3 下的凝胶硬度为 4.96 g,6 硬度达最大值 [4] g 孔保华等通过对加热过程中的猪肉肌原纤维蛋白凝胶特性研究, 发现 8 硬度最大, 约为 83 g Sun [27] 认为, 当加热温度超过肌球蛋白的变性温度后, 分子会变得松散展开暴露出活性基团使之交联, 从而提高凝胶的硬度本研究中, 鸡肉肌原纤维蛋白在 3 下没有形成凝胶, 在 4 下凝胶硬度很小, 加热到 75 时达到最大值 51.4 g 关于加热条件肌肉蛋白结构和凝胶特性三者关 [28] 系的报道很少,Ogawa 等报道了鱼肌动球蛋白 α- 螺旋含量与凝胶强度之间呈负相关本研究首次确定了加热温度 β- 折叠凝胶 G 凝胶硬度呈极显著正相关 (P<.1), 相关系数均高于.849 Fennema [29] 认为, 蛋白质的组成和结构决定着蛋白质的功能特性, 包括溶解性乳化性和凝胶特性等本研究中, 从 3 开始加热肌原纤维蛋白, 其二级结构和特性变化都很小 ; 加热到 4 后二级结构 α- 螺旋含量显著降低 β- 折叠含量显著提高, 此时肌原纤维蛋白样品的 G 开始增加, 凝胶开始显示很低的硬度值, 并且加热温度蛋白质二级结构与凝胶特性三者之间显著相关, 说明加热导致肌原纤维分子展开聚集和胶凝, 这 3 种过程在 4 左右时几乎同时开始进行加热温度在 4 5 内, 部分 α- 螺旋逐渐解旋, 展开后的蛋白质分子逐渐聚集并重排, 导致了 G 略有升高, 而所形成的凝胶的弹性和硬度也不断增加, 此温度范围为凝胶形成区随着温度升高并超过 5, α- 螺旋含量迅速降低, 解旋速率越来越快, 可能导致展开后的蛋白质来不及重排成必要的 β- 折叠结构, 导致 G 降低, 进入凝胶弱化区 (5 55 )

7 1 期杨玉玲等 : 加热对鸡胸肉肌原纤维蛋白结构与凝胶特性的影响 219 随着温度的继续升高 (>55 ), 肌原纤维蛋白中肌球蛋白尾部开始解旋, 故 α- 螺旋的含量继续快速下降, 但此时可能由于蛋白质分子聚集和重排成 β- 折叠结构的速率超过解旋速率, 最终导致凝胶的特征参数 G 也快速增大, 此段温度范围为凝胶加强区因此, 加热过程中 β- 折叠结构含量增加是导致凝胶 G 增加的关键与加热过程中 G 的 3 段转折不同, 凝胶硬度随温度增加而显著增加, 这是因为在制胶过程中, 均采用在相应的温度下保持一段时间, 在这段时间内, 展开的蛋白质分子有足够的时间重排成 β- 折叠结构, 所以其凝胶硬度随温度升高而增加, 因此, 加热过程中 β- 折叠结构含量增加是也导致凝胶硬度增加的关键所在 4 结论肌原纤维蛋白从 3 加热到 8 时, 其 α- 螺旋含量显著下降,β- 折叠含量显著提高, 加热引起蛋白质二级结构发生重大变化, G 在 42 开始增加,Tanδ 从 42 开始逐渐下降, 意味着肌原纤维蛋白在 42 开始胶凝凝胶硬度在 4 75 内随温度升高而增大, 在 75 时达最大值 51.4g 加热温度 β- 折叠含量与凝胶的 G 和硬度呈极显著正相关加热温度超过 4 后, 肌原纤维蛋白分子展开分子间聚集和胶凝几乎同时进行 ; 加热过程中 β- 折叠结构增加是导致凝胶的 G 和硬度增加的关键因子 References [1] Sano T, Noguchi S F, Tsuchiya T, Matsumoto J J. Dynamic viscoelastic behavior of natural actomyosin and myosin during thermal gelation. Journal of Food Science, 1988, 53(3): [2] Liu R, Zhao S M, Liu Y M, Yang H, Xiong S B, Xie B J, Qin L H. Effect of ph on the gel properties and secondary structure of fish myosin. Food Chemistry, 21, 121(1): [3] Xu X L, Han M Y, Fei Y, Zhou G H. Raman spectroscopic study of heat-induced gelation of pork myofibrillar proteins and its relationship with textural characteristic. Meat Science, 211, 87(3): [4] 孔保华, 王宇, 夏秀芳, 刘骞, 李明清. 加热温度对猪肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响. 食品科学, 211, 32 (5) : Kong B H, Wang Y, Xia X F, Liu Q, Li M Q. Influence of heating temperature on gel properties of porcine myofibrillar protein. Food Science, 211, 32(5): (in Chinese) [5] Wang C H, Damodaran S. Thermal gelation of globular proteins: influence of protein conformation on gel strength. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1991, 39(3): [6] Xiong Y L, Blanchard S P. Myofibrillar protein gelation: viscoelastic changes related to heating procedures. Journal of Food Science, 1994, 59(4): [7] Xiong Y L, Blanchard S P. Dynamic gelling properties of myofibrillar protein from skeletal muscles of different chicken parts. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1994, 42(3): [8] Visessanguan W, Ogawa M, Nakai S, An H. Physicochemical changes and mechanism of heat-induced gelation of arrowtooth flounder myosin. Journal of Food Science, 2, 48(4): [9] Liu W H, Stevenson C D, Lanier T C. Rapid heating of alaska pollock and chicken breast myofibrillar proteins as affecting gel rheological properties. Journal of Food Science, 213, 78(7): [1] Xiong Y L, Lou X, Wang C, Moody W G, Harmon R J. Protein extraction from chicken myofibrils irrigated with various polyphosphate and NaCl solutions. Journal of Food Science, 2, 65(1): [11] Gornal A G, Bardawill C J, David M. Determination of serum proteins by means of the biuret reaction. Journal of Biological Chemistry, 1949, 177(2): [12] Whitmore L, Wallace B A. DICHROWEB, an online server for protein secondary structure analyses from circular dichroism spectroscopic data. Nucleic Acids Research, 24, 32(Web Server Issue): W668-W673. [13] Andrade M A, Chacón P, Merelo J J, Morán F. Evaluation of secondary structure of proteins from UV circular dichroism spectra using an unsupervised learning neural network. Protein Engineering Design and Selection, 1993, 6(4): [14] 费英, 韩敏义, 杨凌寒, 周光宏, 徐幸莲, 彭增起. ph 对肌原纤维蛋白二级结构及其热诱导凝胶特性的影响. 中国农业科学, 21, 43(1): Fei Y, Han M Y, Yang L H, Zhou G H, Xu X L, Peng Z Q. Studies on the secondary structure and heat-induced gelation of pork myofibrillar proteins as affected by ph. Scientia Agricultura Sinica, 21, 43(1): (in Chinese) [15] Carr H Y, Purcell E M. Effects of diffusion on free precession in nuclear magnetic resonance experiments. Physical Review, 1954, 94(3): [16] Meiboom S, Gill D. Modified spin-echo method for measuring nuclear relaxation times. Review of Scientific Instruments, 1958, 29(8): [17] Trout G R. Techniques for measuring water-binding capacity in muscle foods A review of methodology. Meat Science, 1988, 23(4):

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Microsoft Word _editing

Microsoft Word _editing 我国冷冻鱼糜生产及标准现状分析顾晓慧 1,2, 殷邦忠 2, 王联珠 2,*, 朱文嘉 2, 郭莹莹 2 (1. 中国海洋大学食品科学与工程学院, 山东青岛 266003;2. 中国水产科学研究院黄海水产研究所, 山东青岛 266071) 摘要 : 冷冻鱼糜是高附加