低频磁场辅助加热改善草鱼肌原纤维蛋白凝胶 [复制链接]

FoodHydrocolloids(IF=7.)低频磁场辅助加热改善草鱼肌原纤维蛋白凝胶强度，保水性及微观结构

草鱼是我国产量最高的淡水鱼，蛋白质含量丰富且养殖成本低廉，极具营养及商业价值。随着淡水鱼养殖规模的不断扩大，淡水鱼作为原料生产鱼糜成为鱼糜加工业重要趋势，然而，淡水鱼糜凝胶性较差。肌原纤维蛋白（GCMP）是鱼肉蛋白的主要成分，其凝胶化是决定鱼糜制品品质的关键。鱼糜形成凝胶，主要经历3个阶段，低温（50°C）凝胶化，鱼糜中的内源性转谷氨酰胺酶催化肌球蛋白的谷氨酰胺残基与赖氨酸残基生成非二硫共价键，促进蛋白质分子交联形成网络结构，增强鱼糜凝胶性。50~70°C凝胶劣化，内源性碱性蛋白酶水解肌原纤维蛋白肽键，破坏网络结构，凝胶强度减弱。80~90°C鱼糕化，通过蛋白质间的共价键和非共价键交联，凝胶硬度和弹性增强。热处理是鱼糜制品加工的重要环节，目前常采用两段式水浴加热，促进鱼糜凝胶，但传统热处理时间长，加热不均匀容易引起鱼糜凝胶劣化从而降低鱼糜制品品质。磁场作为一种物理场，在改善蛋白质结构和功能方面具有巨大的应用潜力。

长江大学孙卫青教授团队在农林科学领域Top期刊FoodHydrocolloids在线发表了题为“Gelpropertiesofgrasscarpmyofibrillarproteinmodifiedbylow-frequencymagneticfieldduringtwo-stagewaterbathheating”的文章，采用低频磁场辅助两段式水浴加热，探究低频磁场对草鱼肌原纤维蛋白凝胶特性的影响，为磁场辅助加工技术在鱼糜制品工业中的应用提供了理论依据。

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成果介绍

成果简介

1、草鱼肌原纤维蛋白的提取

2、低频磁场下制备草鱼肌原纤维蛋白凝胶

3、草鱼肌原纤维蛋白凝胶物理特性分析

研究发现

与对照T1方法相比，T2和T4方法低温凝胶化过程中9.5mT磁场辅助加热制备的草鱼肌原纤维蛋白凝胶的强度分别降低8.9%和6.7%，保水性降低4.2%和2.5%，肌原纤维蛋白α-螺旋无序结合聚集，凝胶网络结构不稳定。T2方法下制备得到的凝胶强度和保水性提高5.6%和4.6%，鱼糕化过程中磁场处理促进了肌原纤维蛋白之间的交联，形成了致密的凝胶网络结构，快速通过凝胶劣化带，减小了水分迁移，保水性增强。

低场核磁共振技术可在不破坏凝胶结构的情况下测量凝胶中不同部位水分子的流动性和比率。与对照T1方法相比，T2和T4方法中低频磁场导致草鱼肌原纤维蛋白晶格间距发生变化，凝胶中的水分在截留水和游离水间转化，保水性下降。而T3方法中，凝胶氢键增加，离子键减少，暴露于水中的大量疏水基团结合使凝胶结合水增加、游离水减少，凝胶化形成均匀的网络结构，保水性增强。

通过拉曼光谱分析磁场对肌原纤维蛋白凝胶结构的影响。蛋白质二级结构中α-螺旋含量高的峰集中在酰胺I带的~cm-1、无规则卷曲和β-折叠集中在~cm-1和~cm-1、β-转角集中~cm-1范围内。与对照T1方法相比，T2和T4方法中α-螺旋增加，β-转角和β-折叠减少，表明在低温凝胶化过程中，低频磁场使β-转角结构展开并形成α-螺旋结构促进凝胶。T3方法中，α-螺旋和β-转角减少，无规卷曲增加，在鱼糕化过程中，低频磁场引起肌原纤维蛋白间的静电排斥，疏水基团暴露，为水分子提供更多结合位点，肽主链与水结合降低了水的流动性，保水性增强。

草鱼肌原纤维蛋白在两段式水浴加热中形成疏松且不规则的凝胶网络结构。与对照T1方法相比，T2和T4方法中低频磁场使低温凝胶化过程中草鱼肌原纤维蛋白聚集，凝胶具有簇状排列的紧密且粗糙的结构。T3方法中低频磁场使鱼糕化过程中肌原纤维蛋白链展开并有序的排列，形成均匀致密且连续的凝胶结构，水分子的结合点增加，保水性增强。

低频磁场处理影响了草鱼肌原纤维蛋白热诱导凝胶强度，保水性和凝胶的微观结构。在第一阶段（40°C加热50min），低频磁场诱导不利于草鱼肌原纤维蛋白的展开，凝胶网络结构不稳定，凝胶强度和保水性降低。在第二阶段（85°C加热40min），低频磁场促使肌原纤维蛋白中α-螺旋展开形成无规卷曲，蛋白质内部基团暴露，离子键减少，氢键增加，蛋白质有序聚集，从而改善了凝胶强度和保水性。磁场环境处理可以显著影响二段式加热中草鱼肌原纤维蛋白结构和热凝胶特性，最终改善鱼糜制品的保水性能和加工品质。

参考文献