热诱导日本对虾(Marsupenaeus japonicus)虾肉蛋白质变性规律研究

摘要

日本对虾养殖范围广，产量高，营养丰富，经热处理后常作为寿司虾的原料，具有较高的经济价值。蛋白质是日本对虾的主要成分之一，热处理过程中蛋白质变性程度是影响日本对虾品质的重要因素，为了提高产品品质，对蛋白质变性规律的研究必不可少。蛋白质变性不仅与加热温度、时间有关，还和加热方式有关，如何快速、直观地掌握和预测加热过程中蛋白质变性规律也是一个难点问题。已经有很多文献针对蛋白质变性过程中的理化指标的变化进行研究，但是从食品工学角度分析的蛋白质变性率和理化指标之间的相关关系尚不明确。
　　本文以日本对虾作为研究对象，研究虾肉蛋白变性动力学模型及三维动态分布规律，研究水煮、微波加热条件下虾肉物理、化学变化，并分析水煮加热条件下蛋白质变性率和各理化指标的相关关系，从而掌握蛋白质变性规律。主要研究内容和结果如下:
　　(1)利用差示扫描量热法(DSC)测定虾肉蛋白质热吸收曲线，分析主要蛋白质变性温度带及活化能等热力学参数。利用一级化学反应动力学方程及阿伦尼乌斯方程建立蛋白质变性动力学模型，预测了日本对虾在51℃、68℃和85℃加热条件下蛋白质未变性率，结合温度分布模型建立了蛋白质变性三维模型，分析了虾肉内部的蛋白质变性分布规律并进行了可视化分析。结果表明，DSC热力曲线有三个吸收峰，分别对应肌球蛋白48.62±1.89℃、肌浆蛋白65.45±1.32℃和肌动蛋白81.29±1.86℃;计算得出了肌球蛋白、肌浆蛋白和肌动蛋白的活化能Ea分别为183.17kJ/mol、178.75kJ/mol和380.50kJ/mol，指前因子Z分别为1.05×1030min、3.58×1026/min、1.78×1059/min。模拟的升温曲线与实测的升温曲线有很大的拟合度，验证了模型的准确性。虾肉蛋白质变性分布并不均匀，在低温51℃加热时，肌球蛋白逐步变性，而肌浆蛋白和肌动蛋白则不发生变性。加热温度越高，肌球蛋白的变性速率越快，肌浆蛋白和肌动蛋白逐步变性，总蛋白质变性程度与肌球蛋白的变性率有很大联系。
　　(2)在51℃、68℃、85℃水煮加热温度条件下当虾仁中心肌球蛋白、肌浆蛋白、肌动蛋白未变性率分别为1.00、0.75、0.50、0.25、0.00及加热终点时日本对虾质量损失、应力、色差、蛋白组分、ATP酶活性、总巯基含量及蛋白质溶解度变化，分析了蛋白质变性率和各理化指标的相关关系。结果表明，质量损失率、应力和色差值随着蛋白质未变性率的降低而升高，且在加热初期变化最为显著(p＜0.05)。SDS-PAGE显示，51℃加热条件下，蛋白质组分变化较为缓慢，温度升高，肌原纤维蛋白和肌浆蛋白条带继续减少，说明肌原纤维蛋白和肌浆蛋白变性聚集生成不溶性大分子。总巯基含量在加热初期显著减少（p＜0.05)，之后无显著变化(p＞0.05)。随着蛋白变性程度的增大，ATPase活性整体呈下降的趋势，但51℃时，Mg2+-ATPase活性无明显规律。热处理过程中，离子键含量随蛋白变性程度加大而降低，疏水作用则增强，但是氢键含量的变化还需继续探索;三种加热温度条件下，应力、色差值和疏水作用变化和总蛋白未变性率相关性达都到-0.9;68℃和85℃加热条件下，Mg2+-ATPase活性、总巯基、离子键含量和总蛋白质未变性率的相关性较高。
　　(3)恒定微波功率加热情况下，将对虾中心温度维持在肌动蛋白和肌球蛋白变性温度范围内，研究虾仁基本处于恒温加热状态下理化指标的变化。结果表明，相对于水煮加热，微波加热更为迅速;质量损失率、应力和色差值随着微波加热时间的延长而升高，虽然和水煮加热的变化趋势相同，但微波加热的质量损失率要高于水煮加热，应力变化则相对平缓。温度较高条件下，色差口*、b*值变化较为显著(p＜0.05)。随着加热时间的延长，肌球蛋白重链和肌动蛋白逐渐消失，肌浆蛋白条带减少，加热温度越高，变化越明显。两种温度加热终点，总巯基含量没有明显差别(p＞0.05)。Ca2+-ATPase活性先降低，之后趋于平缓(p＞0.05)，Mg2+-ATPase活性持续降低。离子键和疏水作用变化和水煮加热比较类似，离子键含量降低，疏水作用增强。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 日本对虾简介

1．2 日本对虾的加工状况

1．3 常用的热加工方式及其对水产品品质的影响

1．4 热加工过程中水产品蛋白质变性及控制

1．5 利用差示扫描量热法(DSC)研究蛋白质变性

1．6 数值模拟和可视化技术在食品加工中的应用进展

1．7 主要研究内容和意义

1．7．1 研究内容

1．7．2 研究意义

2 虾肉蛋白质热变性动力学研究

2．1 材料与仪器

2．2 实验方法

2．2．1 原料预处理

2．2．2 DSC测定

2．2．3 加热方法确定

2．2．4 对虾实体几何形状的测定

2．2．5 有限元模型建立

2．3 数据处理

2．4 理论分析

2．4．1 蛋白质热变性动力学分析

2．4．2 非稳态三维热传导分析

2．5 分析与讨论

2．5．1 蛋白质动力学参数分析

2．5．2 虾仁各腹节几何信息

2．5．3 对虾有限元模型的建立

2．5．4 热处理过程中虾肉蛋白质变性预测

2．6 结论

3 水煮加热诱导虾肉蛋白质变性规律研究

3．1 材料和仪器

3．1．1 材料和试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 原料预处理

3．2．2 加热方法

3．2．3 质量损失率测定

3．2．4 应力测定

3．2．5 色差测定

3．2．6 蛋白质凝胶电泳分析

3．2．7 总巯基含量测定

3．2．8 ATP酶活测定

3．2．9 蛋白质溶解度测定

3．2．10 数据分析与处理

3．3 结果与分析

3．3．1 蛋白质变性过程中质量损失率变化

3．3．2 蛋白质变性过程中应力变化

3．3．3 蛋白质变性过程中色差变化

3．3．4 蛋白质变性程度对蛋白质凝胶图谱影响

3．3．5 蛋白质变性过程中总巯基含量变化

3．3．6 蛋白质变性过程中ATPase活性变化

3．3．7 蛋白质变性过程中蛋白质溶解度变化

3．3．8 相关性分析

3．4 结论

4 微波加热对日本对虾蛋白质变性的影响

4．1 材料与仪器

4．1．1 材料和试剂

4．1．2 实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 原料预处理

4．2．2 加热装置

4．2．3 加热条件

4．2．4 加热方法确定

4．2．5 质量损失率测定

4．2．6 应力测定

4．2．7 色差测定

4．2．8 蛋白质凝胶电泳分析

4．2．9 总巯基含量测定

4．2．10 ATP酶活测定

4．2．11 蛋白质溶解度测定

4．2．12 数据分析与处理

4．3 结果与讨论

4．3．1 微波加热升温曲线图例

4．3．2 微波加热对质量损失率的影响

4．3．3 微波加热对虾仁应力的影响

4．3．4 微波加热对虾仁色差的影响

4．3．5 微波加热对蛋白质各组分电泳图谱的影响

4．3．6 微波加热对总巯基含量的影响

4．3．7 微波加热对ATP酶活性的影响

4．3．8 微波加热对蛋白质溶解度的影响

4．4 结论

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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