猪肉肌原纤维蛋白分子聚集与构象变化对凝胶特性影响机制研究

Pork myofibrillar protein aggregation and molecular conformation are sensitive to the changes of sodium chloride content and the processing methods, and the influence of the gel properties. Our previous studies have found that the use of beating could induce molecule conformational changes, and reducing the sodium chloride content of pork gel without reducing the quality of products. For a mechanism to further study the effect of sodium chloride content and processing methods, molecular conformation and aggregation of pork myofibrillar protein gel properties, this project takes the beating and chopping processing of pork myofibrillar protein as the object, research the influence of content of sodium chloride, of beating and chopping two kinds of process conditions on the properties of gel. Then, the changes of the protein aggregation degree and denaturation temperature, molecular conformation and the tertiary and quaternary structures are determined as well as the thermal factors transformation and the dynamic process of aggregating during heating. The main equipments or techniques are particle-size analysis, size exclusion chromatography, Raman spectroscopic analysis and differential scanning calorimetry (DSC). The use of the nuclear magnetic resonance (NMR) technology, enzyme standard instrument and chemical modification method to investigate the changes of water distribution and chemical bonds types during gelation. Key components of myofibrillar protein and gel structure are studied by tested the subjects of SDS-PAGE and scanning electron microscopy (SEM)，to study the correlation the changes of molecular aggregation, conformational and gel properties. The mechanisms of low-sodium gel formation with beating will be elucidated through the contributions of molecular aggregation conformational aspects and chemical forces bonds. So the research results of this task will provide theoretic guidelines and technical supports for the R&D of low-sodium gel-type meat products.

猪肉肌原纤维蛋白聚集和分子构象对氯化钠含量和加工方法的变化非常敏感，影响凝胶特性。我们前期研究发现，使用打浆处理能够诱导分子构象发生变化，显著降低猪肉凝胶中氯化钠含量且不降低产品质量。为进一步研究氯化钠含量和加工方法对猪肉肌原纤维蛋白聚集、分子构象及凝胶特性的影响机理，本项目以打浆和斩拌处理的猪肉肌原纤维蛋白为研究对象，首先研究氯化钠含量、加工方法对猪肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响，在此基础上，利用粒度仪、排阻色谱仪和流变仪指标评估分子聚集程度和热凝胶形成动力学；利用拉曼光谱仪和差示热量扫描仪等测定分子构象和热力学变化；利用核磁共振技术研究凝胶中水分分布特征；利用酶标仪和化学修饰法测定化学作用力对凝胶形成的作用；借助SDS-PAGE和扫描电镜测定参与凝胶形成的关键组分和凝胶结构，研究分子聚集和构象变化与凝胶特性之间的相关性。以期阐明低钠打浆凝胶形成机理，为开发低钠凝胶类肉制品提供理论依据。

氯化钠在胶原纤维蛋白凝胶形成过程中起着重要的作用，在高氯化钠浓度下胶原纤维蛋白溶解是形成凝胶的关键步骤，而过量摄入氯化钠易引起高血压和心血管疾病等的发病率。因此，在降低氯化钠浓度的同时又能保证凝胶类肉制品品质是亟待解决的问题。猪肉肌原纤维蛋白聚集和分子构象对氯化钠含量和加工方法的变化非常敏感，影响凝胶特性。本项目以打浆和斩拌处理的猪肉肌原纤维蛋白为研究对象，通过测定猪肉糜和肌原纤维蛋白保水性、流变性、蛋白质二级结构和三级结构、粒径、水分分布特征等的变化，研究氯化钠含量和加工方法对猪肉糜和肌原纤维蛋白凝胶特性的影响，及其对猪肉肌原纤维蛋白聚集、分子构象及凝胶特性的影响机理。 结果发现：（1）增加氯化钠添加量和使用打浆工艺能够提高肌原纤维蛋白的溶解度、敏感性、β-折叠含量，降低肌球蛋白尾部变性对热凝胶的影响，提高猪肉糜的L*值、硬度、弹性、80 °C时的储能模量，改善猪肉糜凝胶的微观结构，且使用打浆工艺加工猪肉糜能够降低食盐添加量和提高猪肉糜的凝胶特性。（2）提高NaCl添加量和使用打浆工艺，肌原纤维蛋白具有较强的疏水性作用力，较弱的静电作用力，高的β-折叠含量、无规则卷曲含量、I850/I830、活性巯基含量，降低总巯基含量、聚集度和I760/I1003，有利于肌原纤维蛋白热凝胶结构的形成，提高肌原纤维蛋白凝胶的质构和保水性。（3）温度、NaCl添加量和加工工艺显著影响猪肉肌原纤维蛋白的粒径、Zeta电位和蒸煮得率，凝胶的白度、硬度和水分分布状态。提高温度、NaCl添加量、使用打浆工艺能够增加肌原纤维蛋白的粒径、Zeta电位、蒸煮得率、硬度值、T2b、T21 和T22、P2b和P22 的峰比例，提高肌原纤维蛋白的聚集和变性程度，加强蛋白质之间的交联，形成良好的凝胶结构，降低水分子的流动性。综上所述，适度的聚集和高的β-折叠含量能够增加蛋白质-蛋白质之间的交联，提高肌原纤维蛋白凝胶的保水性和质构特性。