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冷等离子体处理下用碳酸氢钠修饰鸭肌原纤维蛋白:对构象、乳化和流变特性的影响


肉类食品网 http://www.meat360.cn 2024/7/9 9:53:53 关注:74 评论: 我要投稿

冷等离子体是一种新型的非热加工技术,由于其在肉类生产和加工中的潜在应用而受到广泛关注。冷等离子体是一种部分或完全电离的气体,含有能够引发化学反应的活性粒子,如电子、离子和自由基。这些活性粒子可以打破共价键,引起结构、物理和化学变化。尽管冷等离子体放电过程中电子的温度较高,但重粒子的温度仍然较低,导致了低温状态。这一特性有利于保持热敏性食品的质量和营养价值。此外,冷等离子体在食品杀菌方面具有巨大潜力,其具备无残留物,在低温下运行、成本效益高、适应性强、可持续、对环境友好等优势。

冷等离子体技术在肉类加工中的应用最初集中在其杀菌应用上,例如使用冷等离子体或等离子体活化水灭活食源性致病菌或腐败菌。近期的研究集中于冷等离子体技术对肉类蛋白质修饰的影响。尽管冷等离子体在肉类加工中具有潜在的益处,但其对肉类蛋白加工性能的负面影响限制了其应用。

NaHCO3是一种广泛使用的无磷食品添加剂,具有增强肉类和肉制品的感官质量和功能特性的特点。NaHCO3在水中溶解时会产生碱性条件,通过提高肉类的pH值和离子强度增加蛋白质的溶解度和保水性。然而,在冷等离子体处理下,NaHCO3如何影响鸭肌原纤维蛋白(myofibrillar proteins,MPs)的结构、乳化和流变特性仍不清楚。

西北农林科技大学食品科学与工程学院的Jiang Shengqi等研究冷等离子体处理下NaHCO3对鸭MPs的改性作用,并评价由此产生的物化、结构和功能的变化。

样品分组如下:T1组(0% NaHCO3,等离子处理0 min)、T2组(0% NaHCO3,等离子处理3 min)、T3组(0.2% NaHCO3,等离子处理3 min)、T4组(0.4% NaHCO3,等离子处理3 min)、T5组(0.6% NaHCO3,等离子处理3 min)。

肌球蛋白重链和肌动蛋白是MPs的主要条带,其相对分子质量分别约为220、48 kDa,原肌球蛋白的相对分子质量约为41 kDa,表现出较低的强度。与T1相比,T2和T3、T4、T5的MPs分子条带的分子质量和降解无显著变化。

图1 不同处理下鸭MPs组成的变化

与T1组相比,T2组能够显著降低鸭MPs中活性巯基含量(P<0.05)。在冷等离子体处理下,随着NaHCO3含量的增加,鸭MPs中活性巯基的含量显著增加(P<0.05)。

字母不同表示差异显著(P<0.05)。下同。图2  NaHCO3辅助冷等离子体处理对鸭MPs活性巯基的影响

与T1相比,T2组溴酚蓝结合值显著降低(P<0.05)。而随着NaHCO3含量的增加,溴酚蓝结合值显著增加(P<0.05)。

图3  NaHCO3辅助冷等离子体处理对鸭MPs表面疏水性的影响

与T1相比,其他处理组荧光强度均显著降低(P<0.05),λmax显著红移(P<0.05)。其中,T2组的荧光强度下降最明显,红移最显著。

图4  不同处理鸭MPs内源荧光光谱变化

与T1组相比,冷等离子体处理组鸭MPs在295 nm处发生了不同程度的红移。与其他处理组相比,T2组的幅度比显著增加(P<0.05)。

 

图5  不同处理鸭MPs紫外二阶导数吸收光谱变化

T1组组织光滑,分布均匀,大致呈多面体形状。T2组与T1组的显微结构明显不同。T2组MPs表面粗糙,有蚀刻的迹象,形状不规则,增加了蛋白质密度,缩小了蛋白质间隙。

图6 不同处理方法对鸭MPs显微结构的影响

T3、T4组的MPs呈规则的形状,有一定的黏附和聚集,排列致密,小颗粒比例较高。T5组的MPs大部分与T1组相似,MPs排列均匀,小颗粒所占比例最大,仅少数MPs黏附和聚集。T2的颗粒尺寸最大,而T5的颗粒尺寸最小。

A.高度图像;B.峰值力误差图像;C.三维图像。图7  NaHCO3辅助冷等离子体处理对鸭MP颗粒原子力显微镜的影响

T1组呈典型的球形分布,形状规则,边缘清晰,分散均匀。与T1组相比,T2组显著改变了MPs的形态。与T1组相比,等离子体处理使MPs表面更加不规则或粗糙,导致黏附和聚集。然而,与T2相比,添加NaHCO3导致蛋白质颗粒的直径逐渐减小,并伴随着小颗粒比例的增加。

 

图8  基于原子力显微镜图像的粒子分析得到MPs粒子的平均直径

T1组的乳化活性指数(emulsifying activity index,EAI)和乳化稳定性指数(emulsifying stability index,ESI)高于T2组。冷等离子体处理组鸭MPs的EAI和ESI随着NaHCO3含量的增加而显著提高(P<0.05)。T5组EAI和ESI最高。

图9  NaHCO3辅助冷等离子体处理对鸭MPs的EAI和ESI的影响

除T2组外,其他处理组的样品在MPs加热的3 个阶段显示出相似的趋势。储能模量(G′)在45~54 ℃内呈上升趋势,在54 ℃附近出现初始峰。当加热持续到60 ℃时,G′迅速下降。最终,G′在60~80 ℃快速增长。T2组鸭MPs的G′在50~60 ℃的加热过程中未表现出变性峰。

加热过程中,T1的G′高于T2组。然而,在冷等离子体处理下,MPs的G′随着NaHCO3含量的增加而增加。因此,T5组G′最高,T2组G′最低。

图10  NaHCO3辅助冷等离子体处理对鸭MPs的G′影响

在冷等离子体处理中添加NaHCO3显著改善了鸭肉蛋白的结构、乳化和流变特性。与冷等离子体单独处理相比,NaHCO3的加入能够pH值、溶解度、表面疏水性和活性巯基,同时降低了浊度和颗粒大小。此外,NaHCO3减轻了冷等离子体处理引起的结构变化和蛋白质聚集。研究表明,在等离子体处理条件下,添加NaHCO3可以提高鸭肉蛋白的溶解性、乳化性和流变特性。

文章《Modifying duck myofibrillar proteins using sodium bicarbonate under cold plasma treatment: Impact on the conformation, emulsification, and rheological properties》发表于Food Hydrocolloids 2024年150卷

西北农林科技大学食品科学与工程学院丁武教授为本文通信作者

文章链接:
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109682

文章来源:肉类研究     文章作者:丁武教授     文章编辑:一米优讯     
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