MTGase增强低温酸诱导的罗非鱼肌球蛋白凝胶形成的机理研究

Surimi and its products are the fastest growing aquatic products in China. For improving the gel properties of freshwater fish surimi, microbial transglutaminase (MTGase) is often used to enhance the formation of heat-induced surimi gel network structure in the production. However, it is still unclear that the mechanism of increasing the crosslink rate, shortening the time of gel formation and enhancing the structure of the acid-induced during low temperature (4℃) by MTGase. Therefore, tilapia myosin will be used in this project to study the denaturation and aggregation rate under the different protein conformation of acid-induced gel formation during low temperature. The dynamic rheological properties, the main chemical interactions, gel properties, microstructure and water distribution will be investigated in the process of gel formation, exploring the evolution of formation of network structure and protein crosslink rate. The project aims to reveal the mechanism of MTGase which enhancing the formation of acid-induced gel formation during low temperature, and control the high quality gelation production during low temperature.

鱼糜制品是我国发展最为迅速的深加工水产品。为了提高淡水鱼鱼糜的凝胶特性，微生物转谷氨酰胺酶（MTGase）在生产中常被用于增强热诱导鱼糜凝胶网络结构的形成。但对其在低温（4℃）酸诱导条件下，提高交联速度、缩短凝胶形成时间以及增强凝胶网络结构形成的机制仍未十分清楚。因此，本项目以罗非鱼肌球蛋白为试验对象，研究MTGase在低温酸诱导蛋白交联过程中，蛋白构象变化对变性和聚集速度的影响。通过分析蛋白凝胶形成过程中的动态流变学特性，及蛋白凝胶形成过程中的主要化学作用力、凝胶性能、微观结构和水分分布等性能，从而探讨交联速度与凝胶形成过程中网络结构的演变规律，揭示MTGase增强低温酸诱导蛋白凝胶的形成机制，以实现高品质的低温凝胶化产品的生产调控。

云南省罗非鱼产量位居第一，但加工仍然显得十分落后，主要是以初级加工产品罗非鱼片为主，深加工产品很少。因此可以将罗非鱼加工成热诱导鱼糜凝胶制品，或将鱼肉或鱼片生产过程中产生的碎肉在低温条件下经酸诱导制备成低温鱼糜制品，也是云南省罗非鱼加工现状的一条出路。本研究从三个方面：1）不同pH在低温交联条件下，蛋白构象变化下，变性聚集及交联程度对凝胶特性的影响；2）低温酸诱导鱼糜凝胶在不同的交联时间下，蛋白的交联程度对凝胶特性的影响；3）MTGase介导下，对蛋白凝胶的增强作用及时间缩短效应。罗非鱼碎肉蛋白凝胶在低温交联过程中，随着pH的下降，酸变性诱导ε-（γ-谷氨酰）赖氨酸共价键，二硫键及疏水相互作用的形成，在pH为4.37时，蛋白凝胶的破断强度最高，当pH为4.94～3.83时，凹陷深度达到最高。低温酸诱导有利于提高了鱼糜凝胶网络结构的形成。罗非鱼肌球蛋白α-螺旋含量随着pH的下降而下降，说明酸使得蛋白结构更为伸展，S0-ANS，二硫键含量，dz和浊度随着pH的下降而增加，溶解度随着pH的下降而下降，蛋白凝胶质构特性在pH4时达到最佳，说明适当的变性聚集程度有利于蛋白凝胶网络结构的形成，而过快的变性聚集速度不利于凝胶的形成。在低温酸诱导凝胶形成过程中，随着交联时间的延长，γ-羧酰胺基和伯胺发生交联键在20～24h达到最高，二硫键在20～24h达到最高，而疏水相互作用随着交联时间的延长呈现先增后减的趋势在5h达到最高。而蛋白凝胶的质构特性在20h最佳。说明γ-羧酰胺基和伯胺发生交联键，二硫键和疏水相互作用诱导蛋白交联有利于蛋白凝胶网络结构的形成，但过度的交联（24h）会引起蛋白凝胶质构特性的下降，尤其是持水性的下降。MTGase介导下低温酸诱导鱼糜在凝胶形成过程中，随着交联时间的延长，经过10h的低温交联，既可以增强质构特性的同时，也可以缩短交联时间。