肌原纤维蛋白凝胶保水性的研究【文献综述】

毕业论文文献综述

食品科学与工程

肌原纤维蛋白凝胶保水性的研究

摘要本文通过介绍肌原纤维蛋白凝胶保水性机理和国内外的研究现状，总结了目前对于肌原纤维蛋白凝胶保水性的研究成果，叙述了温度、pH值、蛋白质类型、离子强度、磷酸盐、谷氨酰转氨酶等对肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响。

关键词肌原纤维；蛋白凝胶；保水性；影响因素

0 前言

随着人们生活节奏的加快和生活质量的提高，对具有方便、洁净和营养等特点的肉制品的需求将会不断增加。另一方面，目前市场上有许多低值鱼和低值肉，由于食用不便或口味不佳等原因，销路受到局限，经济效益低，从而被大量加工成鱼糜制品或肉制品。蛋白质是肉类的主要成分，约占肉重的18%～20%，它除赋予肉制品特有的风味、口感和营养外，还对肉制品的保水性有重要的影响。而保水性是肉制品生产的关键之一，它既影响产品品质，又和企业的经济效益息息相关，直接影响着肉的食用价值和商品价值。因此，在不发生腐败变质，保证产品质量的前提下如何提高肉制品的保水性一直是肉类研究中的一个重要课题。

1 肌原纤维蛋白凝胶保水性机理

保水性是肉在加工过程中对本身的水分及添加到肉中水分的保持能力，与肉的其他品质指标如风味、颜色、嫩度等有着密切联系[1、2]。保水性是肌肉盐溶蛋白凝胶的一种特性，其实质是肉的蛋白质形成网状结构，单位空间以物理状态所捕获的水分量的反映。捕获水量越多，则保水性越大[3]。

在肉制品加工中，肌肉蛋白质是主要的功能成分和结构成分。新鲜肉中蛋白质的含量为20%左右，根据溶解性可将其分为三大类:高离子强度盐溶蛋白，低离子强度盐溶蛋白和不溶性蛋白。高离子强度蛋白主要包括肌原纤维蛋白(肌球蛋白、肌动蛋白、肌动球蛋白、原肌球蛋白等)，低离子强度蛋白主要指肌红蛋白、肌浆蛋白和一些水溶性蛋白。不溶性蛋白通常为结缔组织蛋白[4]。盐溶蛋白质对于提高肉制品的粘合性和乳化性具有重要作用。肌肉中的蛋白质受热变性，折叠的蛋白质分子侧链断裂伸开，露出特定的结合位点，随着温度的升高蛋白质分子重新聚集到一起形成三维立体网络结构的凝胶[5]。肌肉盐溶蛋白质热诱导凝胶形成的三维网络结构，有助于稳定制品中的脂肪和水分，从而影响蛋白质热诱导凝胶的质构特性、流变特性和肉制品的功能特性，有利于提高肉制品的保水性和改善制品的质构[6]。

2 国内外研究现状

关于肌肉盐溶蛋白质凝胶特性及功能特性的研究，国外研究较多，Ferry在二十世纪四十年代末期就较早地进行了该方面的研究，并由此开辟了一条崭新的研究领域。近十几年来，围绕肌肉盐溶蛋白质凝胶机理和特性的深入研究也成了肉品加工的重要研究内容之一，并取得了重大进展，主要研究内容包括不同蛋白质的凝胶特性及产品的功能特性，物理化学特性如pH值、离子强度或温度对肌原纤维凝胶的流变性及结构特性的影响等[7]。

近年来，国内学者研究了不同品种和类型肉及外界因素对肉中盐溶蛋白热诱导凝胶特性的影响，且着重研究了肌球蛋白形成凝胶及其特性[8、9]。邓丽[10]等研究了Ca2+、Mg2+和磷酸盐对肌肉盐溶蛋白质凝胶保水性和凝胶特性的影响。结果表明，Ca2+可以增强凝胶的保水性和改善凝胶质构，CaCl2添加量为0.6%时保水性和质构较好；0.3%的Mg2+可以增加凝胶的保水性，而Mg2+对凝胶的质构没有显著的改善；多聚磷酸盐的添加量为0.2%-0.4%时，凝胶的保水性和质构最好。李继红[11]等研究了温度、盐浓度和PH对盐溶蛋白热诱导凝胶影响的研究，发现在一定范围内、随着温度、盐浓度的升高，凝胶的保水性也相应地提高；PH越高，偏离肉的等电点越远，保水性越好。

3 肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响因素

保水性是肌原纤维蛋白凝胶的一种特性。由于蛋白的凝胶过程是复杂的动力学过程，故许多因素影响肌肉蛋白质的凝胶过程，从而影响肌肉蛋白凝胶的保水性[12]。这些因素主要包括温度、pH值、蛋白质类型、离子强度、磷酸盐、谷氨酰转氨酶等添加剂等。

3.1 温度对肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响

通过加热可使肉糜形成具有弹性的网状结构凝胶体。加热过程中的温度、时间及速率等参数会影响凝胶特性。通常加热时间越久、温度越高、速率越快，则蛋白质聚合程度越大，所形成的凝胶体可能较硬，保水性较差。加热过程中疏水作用的增加，说明了蛋白质结构的变化使疏水基团出现在分子的表面，加热同时还可使内部的巯基暴露出来，促进二硫键的形成或交换[7、13]。李继红[11]等研究表明，当温度为50 ℃时，凝胶的保水性较低，随着温度在一定范围内的升高，凝胶的保水性迅速提高。但当温度超过70 ℃时，凝胶的保水性呈下降的趋势。曾名勇[14]等研究表明，在不同温度下冻藏时，鲫鱼肌动球蛋白的盐溶性、肌原纤维蛋白的ATPase 活性以及巯基含量随着冻藏时间的延长，均呈下降趋势，且鲫鱼蛋白质的变性速度在不同冻藏温度下的差异是极其显著的，冻藏温度越低，变性越缓慢。

3.2 pH值对肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响

pH值提高肉制品的保水性主要由于改变提取液的pH值，使其偏离肌肉中相关蛋白质的等电点，静电荷增加，电荷之间的静电斥力使蛋白质结构松散，加强蛋白质与水的相互作用，从而使盐溶蛋白凝胶的保水性增加，而pH过大则会使蛋白变性，破坏凝胶特性[8、15]。另有解释:随着pH值条件的不同，可能有不同的解链点，是头部区域还是铰链区域要受到特定环境的影响，或许在某些条件下根本就不解链，如在极低pH值条件4.5或者5.0时，蛋白有可能达到等电点失水沉淀或者变性沉淀，也就没有后续的解链聚集，从而凝胶特性就不同[7]。李继红[11]等研究表明当匀浆液的pH 大于5 时凝胶的保水性迅速增加。占建峰[16]等研究发现蛋白凝胶的保水性随PH先增大后趋于平缓，当pH>7.0，随着pH 值的提高凝胶的持水性上升趋势开始趋于平缓。杨芳[17]等研究发现阿根廷鱿鱼肌原纤维蛋白凝胶在一定的pH范围内，随pH增大，保水性提高，但pH达到6.6时， pH增大，可能使阿根廷鱿鱼肌原纤维蛋白的构型有一定的变化，从而对凝胶保水性带来一定的影响。

3.3 蛋白质类型对肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响

肌肉类型对肌原纤维蛋白质热诱导凝胶特性的影响被广泛研究，鸡肉、火鸡肉、牛肉和兔肉的研究结果表明，不论肉的种类、蛋白质组成和介质条件如何，从白肉中提取的蛋白质有更高的凝胶形成能力，但红肉和白肉形成凝胶的能力均受pH 影响。肉的类型不同，其化学特性和组成存在差异，蛋白质含量及形成凝胶的强度也不同[18]。在pH 5.2～6.0偏酸性环境中，胸肉蛋白形成的凝胶强度大于腿肉蛋白形成的凝胶，胸肉蛋白溶液的粘度增加，而腿肉蛋白溶液的粘度下降；当pH 5.7时，胸肉蛋白形成的肌丝长，腿肉蛋白形成的肌丝短；当pH 5.4 时，胸肉蛋白形成的肌丝拉长，但腿肉蛋白形成更短的肌丝。许多研究表明胸肉和腿肉中蛋白质的提取、凝胶的特性有着显著的不同，在相同工艺条件下，鸡胸肉形成凝胶的功能特性优于腿肉[19、20]。

3.4 离子强度对肌原纤维蛋白凝胶保水性的影响

一定浓度的盐溶液可以使肌原纤维所带的电荷增加、肌原纤维之间的斥力增加，同时还打破了维持肌球蛋白、肌动蛋白、Z线、M线之间连接力，而这些连接正是限制肌原纤维膨胀的作用力[7]。另外还影响肌肉中多种内源酶，从而改善肌肉蛋白凝胶特性[8]。添加盐类可以提高肌肉蛋白凝胶的保水性。Stone认为在一定的离子强度范围内，增加离子强度，能明显增加牛肉肌纤维蛋白的凝胶性和保水性[7]。邓丽、芮汉明[10]报道了一定的浓度的Ca2+( 0.6% )能很好地激活谷氨酰胺转氨酶，该酶作用形成较好的网状结构，从而增加凝胶保水性；一定浓度Mg2+(0.3% )使得蛋白质所带的静电荷增加，保水性得到提高，过高浓度的Mg2+会破坏蛋白质分子间的相互作用力，使得保水性降低。常青[21]等研究了NaCl离子强度对云南地方黄牛肌肉盐溶蛋白凝胶保水性的影响，结果表明NaCl的离子强