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壳寡糖对高温诱导的鸡肌原纤维蛋白凝胶质地劣化的抑制作用


肉类食品网 http://www.meat360.cn 2024/6/5 12:55:24 关注:87 评论: 我要投稿

即食产品,尤其是肉制品的需求越来越大。肌原纤维蛋白(myofibrar proteins,MP)由肌球蛋白、肌动蛋白和肌动球蛋白组成,占鸡肉蛋白质40%以上,是形成黏附结构并决定最终肉制品质地的重要蛋白质。而温度是影响蛋白质凝胶化最重要的因素之一,温度显著影响蛋白质的聚集状态。理论上,MP变性温度约65 ℃。然而,在一些特殊肉制品的生产中,通常采用高温(>95 ℃)处理工艺,其不仅可以完全杀灭细菌,延长最终产品的保质期,还可以产生诱人的颜色和独特的风味。然而,高温处理会导致肉制品质地变差,因为高温会导致MP过度聚集。因此,有必要抑制MP凝胶在高温处理过程中的质地劣化,探索改善最终肉制品质地特性的新途径。壳寡糖(chitooligosaccharide,CO)是由壳聚糖或几丁质水解得到的一种活性寡糖,广泛应用于食品相关领域。此外,与蛋白质和多糖等生物分子相比,其具有优良的溶解度和更小的粒径,易于分布在肉类组织中,可用于我国肉制品加工。此外,其具有优良的生物活性,可提供特定的健康益处。目前,有关CO改善高温诱导MP凝胶质量的研究较少。郑州轻工业大学食品与生物工程学院、冷链食品加工与安全控制教育部重点实验室的Wang Yuntao等研究不同CO添加量对高温条件下鸡MP凝胶特性的影响,并分析CO抑制高温处理导致MP凝胶质地劣化的机理。当MP在95 ℃下热处理30 min时,MP凝胶的断裂力(breaking force,BF)不足80 ℃的一半。随着CO添加量的增加,BF逐渐增加,而且当CO添加量为4%时,BF略高于对照MP凝胶(80 ℃)。与80 ℃相比,95 ℃凝胶的蒸煮损失率从4.18%增加到32.8%。但随着CO添加量的增加,MP/CO凝胶的蒸煮损失率逐渐减小。

图1  CO添加量对MP凝胶BF(A)和蒸煮损失率(B)的影响

随着CO的加入,凝胶的弛豫时间逐渐减小。随着CO添加量的增加,以T23峰面积明显减少,而T21+T22的总峰面积逐渐增加。由于CO的添加(1%~4%),凝胶的保水能力增加。

图2  CO添加量对MP凝胶水分分布的影响

不同样品的储能模量(G′)为:95 ℃+4% CO>95 ℃+2% CO>95 ℃+1% CO>95 ℃。20~58 ℃,不同样品的G′无显著差异,但当温度超过58 ℃时,MP/CO凝胶的G′随着温度和CO添加量的增加迅速增加。当CO添加量逐渐增加时,凝胶的弹性指数(elasticity index,EI)增加,流动性指数(fluidity index,FI)降低。

图3  CO添加量对MP凝胶流变学特性(A)、EI(B)和FI(C)的影响通过80 ℃加热形成的对照

MP凝胶表现出更均匀和更小的孔隙。相比之下,当MP在95 ℃加热30 min时,形成更多孔、更松散和更粗糙的凝胶结构和更大的腔。95 ℃时,含有1%~4% CO的MP凝胶比纯MP凝胶显示出更规则、更小和更均匀的孔隙。

A. 80 ℃;B. 95 ℃;C. 95 ℃+1% CO;D. 95 ℃+2% CO;E. 95 ℃+4% CO。

图4  CO添加量对MP凝胶微观结构的影响

光谱中未观察到新的峰。当温度从80 ℃增加到95 ℃时,观察到该区域的峰从3288 cm-1移动至3300 cm-1。然而,随着CO添加量从1%增加到4%,该区域的峰值从3300 cm-1分别移回至3298、3290、3288 cm-1。

图5  CO添加量对MP-CO凝胶(A)、MP凝胶和CO物理混合物(B)FITR的影响

CO的加入使热诱导的MP聚集体的构象发生变化。CO的加入导致α-螺旋、无规卷曲相对含量逐渐减少,而β-折叠相对含量增加。

图6  CO添加量对热处理MP的圆二色谱的影响

CO加入MP后,荧光强度逐渐降低。与80 ℃相比,95 ℃处理能够显著降低MP的荧光强度。但随着CO加入量的逐渐增加,热诱导MP悬浊液荧光强度逐渐降低。随着MP/CO复合材料中CO添加量的增加,由于其亲水性导致其极性逐渐增强,并改变了蛋白的暴露基团。

图7  CO添加量对MP(A)和加热MP(B)内源性荧光强度的影响

与80 ℃处理相比,95 ℃处理可以看到MP凝胶中蛋白质聚集体的尺寸明显增加,凝胶中蛋白质聚集体的尺寸分布较宽,在较大的尺寸范围内呈现出许多颗粒。但随着CO添加量的增加,蛋白质聚集体的粒径逐渐减小。

图8  CO添加量对MP凝胶中蛋白质聚集体的粒径(A)和粒径分布(B)的影响

当MP在95 ℃处理时,凝胶中的离子键、氢键和二硫键的含量降低,说明高温会破坏蛋白质分子之间的氢键作用力。此外,与80 ℃相比,当MP凝胶在95 ℃处理时,代表疏水相互作用的蛋白质质量浓度从3.0 mg/mL显著增加到4.0 mg/mL。

IB.离子键;HB.氢键;HI.疏水相互作用;DB.二硫键。

图9  CO添加量对MP凝胶分子间力的影响

高温下加热MP,由于氢键减少,疏水相互作用增强,导致MP过度聚集,形成的MP凝胶具有尺寸较大的蛋白聚集体和粗糙的凝胶网络结构,导致质量下降。而CO的加入通过降低蛋白分子间的疏水相互作用,抑制了MP在高温下的过度聚集。增强氢键,促进二硫键的形成,使MP之间的分子间作用力变为更平衡的状态,从而形成尺寸更小的蛋白质聚集物和相对均匀的具有小孔的凝胶网络结构,从而在一定程度上改变了凝胶网络结构的质量。因此,CO对高温条件下MP凝胶的质量有积极的改善作用。

图10  CO改善MP凝胶性能的机理示意图

本研究提出了一种提高高温处理下鸡MP凝胶质量的新方法。与80 ℃下相比,95 ℃下加热30 min后的MP凝胶具有显著较低的断裂力和较高的蒸煮损失率。而在加入CO后,随着CO添加量的增加,MP-CO凝胶显示出逐渐增强的BF和减少的蒸煮损失率。当添加4% CO时,在95 ℃下处理的MP-CO凝胶与在80 ℃下处理的MP凝胶相当,表明成功抑制了质地劣化。CO与MP的结合通过调节疏水相互作用和氢键作用抑制MP在高温下的过度聚集。此外,β-折叠相对含量的增加和α-螺旋相对含量的减少有助于形成更有序的凝胶网络。形成的MP凝胶具有更均匀、更致密的凝胶结构,因此MP凝胶的质量显著提高。文章《Effect of chitooligosaccharides in inhibiting textural deterioration of chicken myofibril protein gel induced by high temperature》发表于Food Hydrocolloids 2024年153卷郑州轻工业大学食品与生物工程学院、冷链食品加工与安全控制教育部重点实验室的白艳红教授为本文通信作者

文章来源:肉类研究     文章作者:郑州轻工业大学教授白艳红     文章编辑:一米优讯     
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