添加山茶油与物理处理方式对肌原纤维蛋白凝胶与乳化特性的影响

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乳化型肉糜类制品的质量在很大程度上取决于肌原纤维蛋白(MP)的凝胶和乳化特性,在这类产品的生产中往往通过添加油脂和改变处理方式以改善产品风味、营养价值和加工品质。山茶油是一种含有多种生理活性物质的植物油,具有较高的营养价值。节能高效的微波加热和传统的水浴加热是制备蛋白质凝胶的两种加热处理方式。动态高压微射流(DHPM)和高速剪切均质(HSSH)是近年来受到广泛关注的物理处理技术,常用于乳液体系的均质处理以及改善蛋白质分子的功能性质。因此,本论文以MP为研究对象,研究了添加山茶油对MP微波加热诱导凝胶和水浴加热诱导凝胶特性的影响及其影响机制;研究了DHPM和HSSH处理下MP分子性质以及MP-山茶油乳液性质的变化规律,并探讨了其影响MP乳化特性的原因,为添加山茶油的乳化型肉制品研发和加工提供理论依据。具体研究内容如下:研究在微波加热诱导下山茶油添加量(0、10、20、30、40、50 mg·m L-1)对MP凝胶的质构特性、白度、保水性、微观结构、二级结构、表面疏水性和Zeta电位的影响。结果显示,当山茶油添加量为40 mg·m L-1时,MP混合凝胶的硬度、胶着性、咀嚼性和保水性最高。山茶油添加显著提高了微波诱导MP凝胶的粘聚性和白度(P<0.05)。添加40 mg·m L-1山茶油的MP凝胶具有更连续、均匀的网状结构,且孔径变得更小,山茶油不仅占据了MP凝胶基质的空隙,并通过与MP的相互作用参与了凝胶网络结构的形成。随着山茶油增加到40 mg·m L-1,凝胶中MP二级结构中的β-折叠和无规则卷曲结构含量增加,α-螺旋结构含量降低,MP的表面疏水性达到最大值,而Zeta电位的绝对值呈现最低。研究表明山茶油的添加促使MP分子的展开和内部疏水基团的暴露,从而影响静电斥力、疏水相互作用和凝胶性质。研究比较了水浴加热与微波加热条件下山茶油添加量对MP凝胶特性的影响;通过研究水浴加热形成的MP-山茶油复合凝胶的水分布特性、流变特性、微观结构、MP的二级和三级结构以及热稳定性的变化,揭示了添加山茶油影响凝胶特性的机制。结果显示,水浴加热形成的复合凝胶的硬度、白度和保水性变化趋势与微波加热时变化趋势一致,但在相同的山茶油含量条件下,水浴加热诱导的MP凝胶硬度、弹性和保水性更好,而微波加热诱导的MP凝胶白度更高。山茶油的最适添加量为40 mg·m L-1。添加山茶油增加了MP凝胶中束缚水的比例。在加热过程中,MP的G’随着山茶油含量增加到40 mg·m L-1而逐渐升高,肌球蛋白的热变性焓值降低,复合凝胶的网状结构的得到改善。添加山茶油改善MP凝胶特性的机制为:添加适量的山茶油(≤40 mg·m L-1)能使MP更容易变性,并促使其二级、三级结构展开程度增大,更多的疏水基团暴露,MP分子间通过更强的疏水相互作用、二硫键和氢键作用形成更加均匀稳定的凝胶网络结构,因此改善了凝胶特性。研究了不同压力(0、30、60、90和120 MPa)下DHPM处理对MP性质、结构以及MP-山茶油乳液特性的影响;测定了MP的粒径、Zeta电位、接触角、表观结构、二级结构、表面疏水性、巯基含量、溶解度、浊度和静态流变特性;研究了MP-山茶油乳状液的乳化活性(EAI)、乳化稳定性(ESI)、液滴尺寸、Zeta电位和动态流变特性。结果表明:DHPM处理能使MP的颗粒粒径和表观结构的粗糙度显著降低,而Zeta电位的绝对值和接触角显著增加(P<0.05);MP的α-螺旋结构和总巯基含量降低,表面疏水性逐渐增强。DHPM处理压力的逐渐增加能显著降低MP的浊度和粘度,而增加其溶解度。DHPM处理引起MP分子二级和三级结构展开,内部的疏水和亲水基团均暴露更多,因而影响了MP的理化和功能性质。DHPM处理MP-山茶油乳液的最佳压力条件为90 MPa,此时MP具有更好的EAI和ESI。这主要是由于DHPM处理直接改变了乳化剂MP的分子性质,导致制备的乳液具有更小的液滴尺寸、更高的负Zeta电位和更大的粘度和粘弹性。研究了HSSH处理条件中的剪切速率(11 500、14 500、20 500 rpm)和剪切时间(3、5、7 min)对MP的EAI、ESI、溶解度的影响,通过测定不同的HSSH处理下MP-山茶油乳状液的液滴粒径、Zeta电位、二级结构、I850/I830、表面疏水性和活性巯基含量,初步探讨了HSSH处理条件影响MP乳化性能的原因。经综合分析发现,当HSSH处理条件为14 500 rpm、7 min时,MP乳液体系具有较好的EAI和ESI。HSSH处理过程中产生的适当剪切力和空穴效应能够使MP分子结构展开程度增加,促使分子内部的疏水基团和带电基团暴露,进而改善MP的亲水亲油能力,使得MP具有较好的乳化性。而HSSH处理转速过高、时间过长会则导致乳状液稳定性差。
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