血红蛋白诱导的脂肪氧化对鲢鱼糜品质变化的影响及其机理研究

Developing water-saving surimi manufacturing technology is an effective way to deal with practical problems such as large volume of washing water and high cost of drainage treatment, and it will result in high level of lipid and hemoglobin. Hemoglobin is a major contributor to lipid oxidation in fish and fish products, since the blood is not practically removed prior to processing. It is a basic scientific problem facing the surimi industry for innovations of technology and product to investigate the molecular mechanism of how hemoglobin-induced lipid oxidation affects surimi quality. This project aims to understand the characteristics of hemoglobin and its pro-oxidative activity, and study the aggregation and gelling behavior of myofibrillar protein under lipid oxidation products-induced oxidative stress by DLS、CD、XPS、LF-NMR and LC-MS using silver carp as raw materials. It also intends to explain how oxidation modification affects molecular structure and functional properties of myofibrillar protein, and clarify the changes of physicochemical state of fish myofibrillar protein gel, which includes gelation behavior, texture, microstructure and water states, and gel digestibility. The molecular mechanism of changes of surimi quality during frozen storage and the formative mechanism of surimi gel quality are elucidated. These studies will lay the solid foundation for the quality management of surimi with water-saving technology during frozen storage and the control of surimi-based products quality.

开发节水鱼糜生产技术是解决目前淡水鱼糜加工业中存在的生产用水量大、污水处理费用高等问题的有效途径，但鱼糜中容易残留较多的脂肪和血红蛋白。血红蛋白是一种能诱导鱼肉脂肪发生氧化的重要催化剂。研究淡水鱼血红蛋白诱导的脂肪氧化对鱼糜及其制品品质影响的分子机理，是目前淡水鱼糜加工领域实现技术和产品创新所必须解决的科学基础问题。本项目以白鲢为材料，采用DLS、CD、XPS、LF-NMR和LC-MS等技术，研究白鲢血红蛋白性质及其促脂肪氧化能力，探讨在不同脂肪氧化产物的氧化应激环境条件下肌原纤维蛋白的聚集和胶凝行为，分析氧化对蛋白质分子结构和肌原纤维蛋白功能性质的影响，明晰氧化程度对鱼糜蛋白凝胶形成过程、质构特性、微观结构以及水分状态等物化性质和体外消化特性的影响规律，阐述鲢鱼糜在贮藏过程中品质劣化的分子机理以及鱼糜凝胶品质形成机制，为节水鱼糜贮藏品质变化监测和鱼糜制品品质的控制奠定理论基础。

以白鲢为原料生产鱼糜过程中没有放血操作，使得残留的血红蛋白成为一种能诱导鱼肉脂肪发生氧化的重要催化剂。研究血红蛋白性质及其诱导的脂肪氧化对鱼糜品质的影响，对实现淡水鱼鱼糜加工技术和产品创新具有重要意义。本项目首先研究了pH值对淡水鱼血红蛋白促氧化能力的影响。结果表明，pH值由中性变为酸性时，氧合血红蛋白含量减少，高铁血红蛋白含量增加，相对氧合率降低；pH值由中性变为碱性时，白鲢血红蛋白相对氧合率无显著变化，草鱼血红蛋白的相对氧合率在pH 8.0时显著增加；pH值偏离中性可使血红素结合力降低。血红蛋白在酸性条件下( pH 6.0 )更能促进脂质氧化和蛋白质氧化。与白鲢血红蛋白相比，草鱼血红蛋白促进脂质和蛋白质氧化能力更强。不同存在形式的血红蛋白（脱氧血红蛋白、高铁血红蛋白和亚铁血红蛋白均可引起脂质和蛋白质氧化。.中低浓度浓度（10-75 µM/g蛋白）迷迭香酸可显著降低脂质氧化和蛋白质羰基的形成。在未漂洗鱼糜中添加鲢鱼皮明胶风味蛋白酶水解物可有效保护鱼肉盐溶性蛋白含量和Ca2+-ATPase活性，延缓脂质氧化和蛋白质氧化。其次采用芬顿体系、丙二醛体系、亚油酸-脂肪氧合酶体系等模拟不同脂质氧化产物的氧化应激环境下氧化度对淡水鱼肌原纤维蛋白分子聚集和胶凝行为的影响。结果表明，随着氧化应激水平提升，蛋白氧化程度增加，蛋白发生以二硫键为主的交联或聚集；适度氧化作用有助于提升肌原纤维蛋白的凝胶品质；鉴定发现，羟自由基对肌原纤维蛋白的主要氧化区域为肌球蛋白重链和肌动蛋白，甲硫氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸和谷氨酸为高频氧化位点。最后研究了羟自由基氧化对肌原纤维蛋白凝胶体外模拟动态消化行为和消化产物品质的影响，发现适度氧化作用可提高肌原纤维蛋白凝胶的消化率，增强凝胶消化产物的抗氧化活性，提高其营养品质，而过度氧化会抑制胃消化进程，降低消化率。项目研究结果可为鱼糜加工和贮藏品质控制提供理论依据和实践指导，也可为调理淡水水产品的品质维持技术提供借鉴。