肌原纤维蛋白凝胶对不同分子特性多糖和超高压的响应及机制

It is a fundamental research in meat science to investigate the formation mechanism and effecting factors of meat protein gel, and it is an active research area to explore the non-covalent binding between protein and polysaccharide. Based on the previous research of macrofunction and microstructure of high-pressurized meat protein, this research is to begin for the purpose of providing theory backup of industrialization of high-pressurized meat gel. With NMR, CD, IR, ITC, CSLM and AFM, etc., the physiochemical properties (hydratation, viscoelasticity, dissolvability, emulsibility and thermal property), molecular properties (molecular configuration, surface charge density and sulfhydryl group number), intermolecular force (hydrogen bond, hydrophobic bond and disulfide linkage), the gel microstructure (molecular feature and crystalline state, etc.) and function of both myosin and actomyosin will be investigated concerning molecular characteristics of polysaccharide (molecular weight, main chain configuration and side chain group) and high pressure processing (HPP). The response and its mechanism of myofibrillar protein gel to polysaccharide bearing different molecular characteristics and HPP, and the dependence of the function of meat protein units (myosin and actomyosin) on high-pressurized myofibrillar protein gel will be also studied.

肌肉蛋白凝胶形成机理及影响因素解析是肉品科学领域的一项基础研究内容，蛋白质与多糖之间的非共价结合关系解析是一个很活跃的研究领域。本项目在前期受压肌肉蛋白-多糖混合凝胶宏观特性、微结构研究基础上，应用NMR、CD、IR、ITC、CSLM、AFM等分析手段，从多糖分子特性（分子量、主链形态、侧链基团）角度，研究受压肌原纤维蛋白单体（Myosin和Actomyosin）的物化性质（水化作用、黏弹性、溶解性、乳化性、热特性）、分子特性（分子构象、表面电荷密度、巯基数量）、分子间作用力（氢键、疏水键、二硫键）、凝胶微结构（分子形貌、晶态、等）与凝胶特性表现，系统解析肌原纤维蛋白体系凝胶对不同分子特性多糖和超高压的响应及机制，明确单体蛋白质（肌球蛋白和肌动球蛋白）功能特性与受压肌原纤维蛋白体系凝胶的关联关系，为肉制品超高压技术产业化提供理论依据。

低脂化是肉制品的一个重要发展方向，解析肉蛋白凝胶的形成机理是开发低脂肉制品的一项基础研究。以肌原纤维蛋白MP及其单体蛋白（肌球蛋白M和肌动球蛋白AM）为研究对象，应用NMR、IR、DSC、CSLM等分析手段，研究了添加不同分子特性（分子链型、离子特性、分子量）多糖的MP及其单体（M和AM），其物化性质（黏弹性、热特性等）、分子特性、分子间作用力（氢键、疏水键等）、凝胶微结构与凝胶特性表现，解析了MP体系凝胶对不同分子特性多糖和超高压处理（HPP）的响应及机制。结果表明：（1）线性多糖对MP凝胶特性的改善作用优于非线性多糖，可显著增强MP凝胶硬度和保水性（P＜0.05）。（2）0.5−1.0%的阴离子多糖（卡拉胶KCG）和中性多糖（刺槐豆胶）均能通过缩短弛豫时间、强化交联程度和氢键作用、促进细密凝胶网状结构的形成，显著增加M-多糖凝胶的WHC和硬度（P＜0.05）。（3）高分子量的线性多糖海藻酸钠SA会通过提高M、AM和MP的热稳定性，并形成更加疏松、多孔的凝胶网络结构，从而显著提高了三种蛋白凝胶的WHC值（P＜0.05）；静电作用和氢键是维持三种蛋白凝胶体系WHC的主要作用力；蛋白M是决定MP-SA溶胶体系特性与凝胶WHC值的主要成分。（4）100-400 MPa的HPP可通过显著增加M-KCG体系的浊度、表面疏水性和还原巯基含量（P＜0.05），降低凝胶中水质子的弛豫时间，减弱氢键作用（100-300 MPa），形成更加细密、多孔的凝胶网状结构，进而显著增加M-KCG体系的保水性，并降低其凝胶强度（P＜0.05）。（5）200-400 MPa的HPP可显著增加AM-SA体系活性巯基含量、表面疏水性和浊度（P＜0.05），并促使体系热稳定性增强，形成粗纤丝、大网孔的凝胶微结构，由此增加了受压AM-SA体系的凝胶强度；表面疏水作用和二硫键是该凝胶内部的主要分子作用力。研究结果可为低脂肉制品开发中，线型/离子型多糖及多糖分子量的选择、不同特性肉-多糖低脂凝胶的形成、HPP技术参数选择应用，提供了理论指导。