高密度CO2诱导凡纳滨对虾肌球蛋白高级结构的变化及其与凝胶强度的相关性

摘要

高密度CO2(Dense phase carbon dioxide，DPCD)是一种非常有前景的非热食品加工技术，具有处理条件温和和对食品品质影响较小的优点。文献和本课题组前期的研究表明:DPCD能够诱导蛋白质形成凝胶，而且形成凝胶的网络结构比热诱导的更加致密，凝胶强度也更高。为了探讨DPCD诱导蛋白质形成凝胶的机制，本研究以凡纳滨对虾肌球蛋白为研究对象，重点研究DPCD诱导肌球蛋白形成凝胶的临界浓度变化、凝胶形成过程中分子间化学作用力和二级结构变化及其与凝胶强度的相关性，研究结果为分析DPCD诱导肌球蛋白形成凝胶机制提供基础数据。主要研究内容和结论如下:
　　(1)探讨了DPCD处理压强(5-30 MPa)、温度(30-40℃)和时间(5-30 min)对虾肌球蛋白形成凝胶临界浓度的影响，并分析了DPCD对虾肉糜凝胶强度的影响。结果表明:DPCD处理压强和温度对虾肌球蛋白溶液形成凝胶的临界浓度有显著影响;DPCD处理时间对虾肌球蛋白溶液形成凝胶的临界浓度无影响，但增加处理压强，可以形成更加紧实的凝胶;低压和低温下肌球蛋白形成凝胶的临界浓度较高，而压力或温度升高则肌球蛋白形成凝胶的临界浓度降低;低压强(5～10 MPa) CO2诱导虾肉糜形成凝胶过程中可能热效应起主要作用，CO2分子效应较弱;较高压强(＞10 MPa)CO2诱导虾肉糜形成凝胶过程中可能是由热效应和CO2分子效应共同作用的;在50℃和25 MPa下处理虾肉糜20 min，形成的凝胶强度较好，达到了14.28±0.57 N·mm。
　　(2)研究了DPCD诱导肌球蛋白形成凝胶过程中化学作用力的变化及其与凝胶强度的相关性。结果表明:与未处理的肌球蛋白相比，DPCD处理能使肌球蛋白的氢键、离子键含量降低，而使疏水键、二硫键和非二硫共价键的含量增加;相同温度下，DPCD处理压强对肌球蛋白形成凝胶过程中分子间化学作用力无显著影响;相同压强下升高温度(40-60℃)，对氢键和二硫键含量无影响，非二硫共价键含量有增加的趋势，疏水键含量有降低的趋势，离子键呈先降低后升高的趋势。在相同温度下，凝胶强度与离子键、氢键含量呈负相关，而与疏水键、二硫键和非二硫共价键呈正相关，即离子键和氢键含量越低，疏水键、二硫键和非二硫共价键含量越高，DPCD诱导的肌球蛋白凝胶的强度越大。这说明疏水键、二硫键和非二硫共价键是DPCD诱导肌球蛋白形成凝胶过程中的主要化学作用力。
　　(3)研究了DPCD诱导凡纳滨对虾肌球蛋白形成凝胶过程中二级结构的变化及其与凝胶强度的相关性。结果表明:与未处理、水浴热处理和常压CO2处理的肌球蛋白相比，DPCD处理能够使肌球蛋白α-helix含量显著下降，使β-sheets、β-turns和random coil含量显著增加。相同温度下，随着DPCD处理压强升高，肌球蛋白α-helix含量呈下降趋势，β-sheets含量呈增加趋势，β-turns和random coil含量无显著变化。在相同压强下，随着DPCD处理温度的升高，肌球蛋白α-helix含量呈下降趋势，β-sheets、β-turns和random coil含量呈增加趋势，但是增加幅度较小。肌球蛋白二级结构与凝胶强度呈现良好的相关性，肌球蛋白α-helix含量与凝胶强度呈负相关，β-sheets、β-turns和random coil含量与凝胶强度呈正相关。肌球蛋白的α-helix结构可能向β-sheets、β-turns和random coil结构转变，特别是向β-sheets转变。
　　研究结果初步揭示了DPCD诱导凡纳滨对虾肌球蛋白形成凝胶的机制，为进一步优化设计DPCD诱导肌球蛋白形成凝胶的工艺奠定了理论基础。虽然DPCD作为一种非热加工技术具有众多优点，近年来的研究报道也比较多，但要将该技术应用于工业化生产，还需要进一步加强相关基础理论和应用实践研究。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 高密度CO2技术研究进展

1．1．1 高密度CO2技术基础研究进展

1．1．2 高密度CO2技术应用研究进展

1．1．3 高密度CO2技术尚待解决的问题和发展前景

1．2 高密度CO2诱导的蛋白质变性与应用

1．2．1 高密度CO2诱导蛋白质变性的现象

1．2．2 高密度CO2与蛋白质的作用机制

1．2．3 高密度CO2在蛋白质加工中的应用

1．3 研究目的和意义

1．4 研究内容

2 高密度CO2诱导对虾肌球蛋白形成凝胶的临界浓度与凝胶强度

2．1 材料和方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试剂与仪器

2．1．3 试验方法

2．2 结果与分析

2．2．1 压强和温度对虾肌球蛋白形成凝胶临界浓度的影响

2．2．2 压强和时间对虾肌球蛋白形成凝胶临界浓度的影响

2．2．3 DPCD处理对虾肉糜凝胶强度的影响

2．3 本章小结

3 高密度CO2诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中化学作用力的变化

3．1 材料和方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试剂与仪器

3．1．3 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中氢键的变化

3．2．2 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中离子键的变化

3．2．3 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中疏水键的变化

3．2．4 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中二硫键的变化

3．2．5 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中非二硫共价键的变化

3．2．6 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中化学作用力和凝胶强度的相关性

3．3 本章小结

4 高密度CO2诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中二级结构的变化

4．1 材料和方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试剂与仪器

4．1．3 试验方法

4．2 结果与分析

4．2．1 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中CD图谱的变化

4．2．2 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中α-螺旋含量的变化

4．2．3 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中β-折叠含量的变化

4．2．4 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中β-转角含量的变化

4．2．5 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中无规则卷曲含量的变化

4．2．6 DPCD诱导对虾肌球蛋白形成凝胶过程中二级结构和凝胶强度的相关性

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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