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肌原纤维蛋白(Myofibrillar protein,MP)是肌肉中含量最高的蛋白质,在肉制品加工中,其凝胶的形成直接决定产品的口感。磷脂是肉及肉制品中肌内脂质的主要成分,富含多不饱和脂肪酸,是形成风味化合物的主要前体。在肉糜制品加工过程中,磷脂与肌原纤维蛋白可能发生相互作用并影响肉类的品质,但目前肌原纤维蛋白与磷脂的互作机制及其对产品品质的影响还未见报道。本研究对肌原纤维蛋白热诱导凝胶形成前后蛋白和磷脂之间的互作机制及其对蛋白功能特性的影响进行探索,并将机制研究结论用于实际体系现象产生的分析和解释。为明确肉类中磷脂对肉制品品质的影响机制,乃至不同磷脂含量肉的加工适性提供理论基础。具体结论如下:
(1)对凝胶体系中磷脂与肌原纤维蛋白互作机制进行研究,荧光光谱分析结果表明肌原纤维蛋白与磷脂存在相互作用。在复合凝胶体系中,磷脂与肌原纤维蛋白主要作用力是疏水相互作用和氢键,磷脂亲水性头部可通过氢键与蛋白质结合,而其疏水性脂肪酸链可通过疏水相互作用与肌原纤维蛋白疏水性区域结合,这种作用可以使肌原纤维蛋白凝胶形成更为紧密的网络结构,从而改善肌原纤维蛋白凝胶的质构特性、流变学特性和保水性等。拉曼光谱分析表明,添加磷脂有助于肌原纤维蛋白结构在高盐浓度下进一步展开,同时磷脂的亲水性头部有利于保留肌原纤维蛋白表面的水分子,从而抑制高盐浓度下产生的盐析效应。此外,磷脂的添加会抑制肌原纤维蛋白二硫键的形成,由此推测,如果磷脂含量添加过多,可能会导致肌原纤维蛋白凝胶特性的下降。
(2)在不同盐浓度的溶液体系中,磷脂与肌原纤维蛋白主要相互作用方式同样是氢键和疏水作用,磷脂的添加导致溶液中负电荷含量减少,蛋白聚集程度增加,溶液浊度和平均粒径增加,蛋白的溶解度下降。低盐浓度(0.3 mol/L)下,复合组溶解度远低于对照组,原因该条件下在于磷脂添加明显促进了蛋白结构的展开和疏水基团的暴露;在高盐浓度下对照组和复合组溶解度差异较小,原因在于磷脂可以抑制蛋白二级结构向无规则卷曲转变,从而抑制盐析作用的发生;此外,磷脂可以抑制二硫键的生成,也可能提高高盐浓度下肌原纤维蛋白的溶解度,因此高盐浓度体系下的复合组静态流变学指标(储能模量和粘度值)并未像对照组一样出现下降趋势。磷脂的添加可以提高不同盐浓度下肌原纤维蛋白溶液的乳化活性和乳化稳定性,这与磷脂自身的双亲性有关。
(3)以里脊肉(磷脂含量0.2%)为原料,分别添加0.2%、0.4%含量的磷脂(肉质量),制备最终磷脂含量为0.2%、0.4%、0.6%的肉糜凝胶,用以研究不同盐浓度下磷脂含量对肉糜凝胶特性的影响。结果表明:0.4%磷脂含量的肉糜凝胶有最高的蒸煮得率、保水性和弹性以及较低的硬度和咀嚼性,形成的凝胶网络结构更加稳定,且有最高的体外消化率。0.6%磷脂含量组肉糜凝胶蒸煮得率和保水性、质构特性等性能均不及0.4%组。相对于0.2%磷脂含量组,0.4-0.6%磷脂含量组肉糜在高盐浓度下,蒸煮得率、保水性、硬度、弹性以及最终稳定模量G等品质指标并未明显下降,这是因为磷脂含量的增加可明显抑制肉糜凝胶的盐析作用。TBARS和蛋白氧化分析结果显示,磷脂的添加可以抑制蛋白氧化,但体系中脂肪氧化程度增加,这是因为磷脂与肌原纤维蛋白通过疏水相互作用结合后,磷脂附着于蛋白表面,自由基优先攻击磷脂,降低了蛋白质氨基酸侧链被攻击的几率,抑制了蛋白氧化,脂肪氧化后变黄导致凝胶体系b*值增加。
综上所述,在凝胶体系和溶液体系中,磷脂与肌原纤维蛋白主要相互作用力均为疏水相互作用和氢键,二者作用模式为磷脂亲水性头部通过氢键与蛋白质结合,而其疏水脂肪酸链通过疏水相互作用与蛋白疏水性区域结合,这一作用促进了蛋白结构的展开和疏水基团的暴露,使蛋白聚集程度增加。在溶液体系中,磷脂的添加使肌原纤维蛋白溶解度下降,但乳化性和乳化稳定性能提高。在热诱导凝胶过程中,磷脂的添加可以使肌原纤维蛋白形成更为紧密的凝胶网络结构,从而提升其凝胶特性。同时磷脂的亲水性头部有利于保留蛋白表面的水分子,抑制高盐浓度下产生的盐析效应。在实际体系中,适当磷脂含量(0.4%)肉糜有良好的凝胶特性,而较低磷脂(0.2%)和较高磷脂含量(0.6%)的肉糜凝胶特性相对较差。
(1)对凝胶体系中磷脂与肌原纤维蛋白互作机制进行研究,荧光光谱分析结果表明肌原纤维蛋白与磷脂存在相互作用。在复合凝胶体系中,磷脂与肌原纤维蛋白主要作用力是疏水相互作用和氢键,磷脂亲水性头部可通过氢键与蛋白质结合,而其疏水性脂肪酸链可通过疏水相互作用与肌原纤维蛋白疏水性区域结合,这种作用可以使肌原纤维蛋白凝胶形成更为紧密的网络结构,从而改善肌原纤维蛋白凝胶的质构特性、流变学特性和保水性等。拉曼光谱分析表明,添加磷脂有助于肌原纤维蛋白结构在高盐浓度下进一步展开,同时磷脂的亲水性头部有利于保留肌原纤维蛋白表面的水分子,从而抑制高盐浓度下产生的盐析效应。此外,磷脂的添加会抑制肌原纤维蛋白二硫键的形成,由此推测,如果磷脂含量添加过多,可能会导致肌原纤维蛋白凝胶特性的下降。
(2)在不同盐浓度的溶液体系中,磷脂与肌原纤维蛋白主要相互作用方式同样是氢键和疏水作用,磷脂的添加导致溶液中负电荷含量减少,蛋白聚集程度增加,溶液浊度和平均粒径增加,蛋白的溶解度下降。低盐浓度(0.3 mol/L)下,复合组溶解度远低于对照组,原因该条件下在于磷脂添加明显促进了蛋白结构的展开和疏水基团的暴露;在高盐浓度下对照组和复合组溶解度差异较小,原因在于磷脂可以抑制蛋白二级结构向无规则卷曲转变,从而抑制盐析作用的发生;此外,磷脂可以抑制二硫键的生成,也可能提高高盐浓度下肌原纤维蛋白的溶解度,因此高盐浓度体系下的复合组静态流变学指标(储能模量和粘度值)并未像对照组一样出现下降趋势。磷脂的添加可以提高不同盐浓度下肌原纤维蛋白溶液的乳化活性和乳化稳定性,这与磷脂自身的双亲性有关。
(3)以里脊肉(磷脂含量0.2%)为原料,分别添加0.2%、0.4%含量的磷脂(肉质量),制备最终磷脂含量为0.2%、0.4%、0.6%的肉糜凝胶,用以研究不同盐浓度下磷脂含量对肉糜凝胶特性的影响。结果表明:0.4%磷脂含量的肉糜凝胶有最高的蒸煮得率、保水性和弹性以及较低的硬度和咀嚼性,形成的凝胶网络结构更加稳定,且有最高的体外消化率。0.6%磷脂含量组肉糜凝胶蒸煮得率和保水性、质构特性等性能均不及0.4%组。相对于0.2%磷脂含量组,0.4-0.6%磷脂含量组肉糜在高盐浓度下,蒸煮得率、保水性、硬度、弹性以及最终稳定模量G等品质指标并未明显下降,这是因为磷脂含量的增加可明显抑制肉糜凝胶的盐析作用。TBARS和蛋白氧化分析结果显示,磷脂的添加可以抑制蛋白氧化,但体系中脂肪氧化程度增加,这是因为磷脂与肌原纤维蛋白通过疏水相互作用结合后,磷脂附着于蛋白表面,自由基优先攻击磷脂,降低了蛋白质氨基酸侧链被攻击的几率,抑制了蛋白氧化,脂肪氧化后变黄导致凝胶体系b*值增加。
综上所述,在凝胶体系和溶液体系中,磷脂与肌原纤维蛋白主要相互作用力均为疏水相互作用和氢键,二者作用模式为磷脂亲水性头部通过氢键与蛋白质结合,而其疏水脂肪酸链通过疏水相互作用与蛋白疏水性区域结合,这一作用促进了蛋白结构的展开和疏水基团的暴露,使蛋白聚集程度增加。在溶液体系中,磷脂的添加使肌原纤维蛋白溶解度下降,但乳化性和乳化稳定性能提高。在热诱导凝胶过程中,磷脂的添加可以使肌原纤维蛋白形成更为紧密的凝胶网络结构,从而提升其凝胶特性。同时磷脂的亲水性头部有利于保留蛋白表面的水分子,抑制高盐浓度下产生的盐析效应。在实际体系中,适当磷脂含量(0.4%)肉糜有良好的凝胶特性,而较低磷脂(0.2%)和较高磷脂含量(0.6%)的肉糜凝胶特性相对较差。