鱼肉肌球蛋白的体外自组装行为及规律

Self-assembly is omnipresent in our lives. With the development of researches on process and mechanism of self-assembly, the fibre gel based on protein self-assembly demonstrates its predominant characteristics, such as good appearance, high strength, and fine texture. Myosin is abundant in muscle protein and plays a key role in gel development in fish products. Our previous studies indicated that myosin could self-assemble into transparent gel without heating. Gel properties were closely associated with environmental conditions for self-assembling. However, the research on myosin self-assembly has focused on medical and biological properties up to now. In this project, myosin will be prepared from dorsal muscle of fresh silver carp. Self-assembly of myosin will be assayed by myosin conformational changes, intermolecular interactions, moisture distribution, and self-assembling kinetic of myosin at different protein concentrations, solvent conditions, external force and temperatures. Meanwhile, microstructure and rheological properties of self-assembly will be monitored. Characteristics, stability and law of fish myosin self-assembly will be analyzed. Subsequently, the intrinsic relationship between rheological properties and self-assembly of myosin will be explored. The aim is to provide some measures to control self-assembly of myosin and to develop the desired structural textural attributes. It is anticipated to offer theoretical foundation for modulating the textural properties of fish products.

自组装在生命活动中无处不在，随着对自组装纤维化过程及机理的研究不断深入，蛋白质在体外自组装形成的纤维凝胶显示出非常优越的特性，如外观好、强度大、质地细腻等。肌球蛋白在鱼肉中含量最多也是形成产品质地性能最重要的蛋白质，前期研究发现提纯的肌球蛋白即使在低温下也可以自组装形成透明的凝胶体，且凝胶性能与组装条件密切相关，然而，目前对肌球蛋白自组装的研究主要是从医学、生物学的角度进行的。本项目拟以鲢鱼背部肌肉为原料提取纯化肌球蛋白，研究在不同蛋白质浓度、溶剂因素、力场和温度场下肌球蛋白的结构变化、分子间作用力、水分分布状态及自组装动力学，并观测组装体的微观形貌和流变学性能，分析鱼肉肌球蛋白体外自组装的行为特征、稳定性和规律性，剖析肌球蛋白的流变学性能与其自组装的内在联系，并提出体外自组装的控制措施，进而预测要使产品达到某种力学性能所需的适宜处理方法，为鱼肉制品的质构调控提供理论参考。

鱼肉肌球蛋白的体外自组装与其胶凝特性密切相关，本项目以鲢鱼背部肌肉为原料提取纯化肌球蛋白，研究了在不同蛋白质浓度、溶剂因素、外场场下肌球蛋白的自组装行为及规律性。主要研究结果如下：.1、研究了肌球蛋白在不同浓度下的自组装行为。蛋白质浓度对肌球蛋白的自组装过程和组装体的结构起决定性作用，浊度和平均粒径均随着蛋白质浓度的增加而增大。自组装过程中，流变指数n逐渐降低，粘度系数k逐渐增大。当肌球蛋白浓度≥0.5 mg/mL时，经过12 h自组装后开始形成尺寸相对均一的组装体。随着肌球蛋白自组装的进行，部分自由水会向不易移动水转化。.2、研究了溶剂因素对肌球蛋白自组装行为的影响。结果表明：在低离子强度下（< 0.3 mol/L）肌球蛋白通过分子内离子键聚集呈纤丝状态，溶解性能差，此时形成的热诱导凝胶G'较高，但持水性能差，凝胶中的水分主要以自由水状态存在；随着离子强度的升高（0.3~0.6 mol/L），肌球蛋白的溶解性能提高，形成的组装体均匀地分散在溶液中，而高盐环境（≥1.0 mol/L）不利于自组装的进行。pH通过改变肌球蛋白分子表面的带电状态和质子化程度对其自组装过程和组装体的结构产生影响，pH7.0时肌球蛋白组装体的浊度和平均粒径较小，此时凝胶网络结构最致密均匀，凝胶中不易移动水所占比例最大；酸碱处理使肌球蛋白的头部结构发生不同程度的改变，尾部结构部分解旋，自组装能力降低，pH5.5时凝胶结构最粗糙。Ca2+对肌球蛋白有失稳效应，促使二硫键的形成温度向低温方向移动，可促进更多的疏水相互作用、二硫键及钙桥的形成，进而提高肌球蛋白的自组装速率，而过高浓度的Ca2+导致肌球蛋白聚集速度过快和盐析效应，则不利于有序组装体的形成。.3、研究了外场对肌球蛋白自组装行为的影响。加热会导致肌球蛋白α-螺旋的解开和β-折叠的形成，该结构的变化有利于肌球蛋白的自组装，疏水相互作用和二硫键在肌球蛋白自组装过程中均起着重要作用。超声波处理会降低肌球蛋白的Ca2+-ATPase活性、促进二硫键的形成，同时降低肌球蛋白组装体的平均粒径，并且随着超声功率的增强及超声时间的延长，肌球蛋白组装体大小更均匀，表面疏水性呈明显上升趋势。