MTGase对促进猪后腿肌原纤维蛋白交联和猪肉糜胶凝性质的影响

摘要

肌原纤维蛋白在肉制品中能产生不同的功能性质。质构，保水性和肉制品的嫩度等都受到此蛋白功能性质的影响。在基于pH的不同肌肉类型和种类中，肌原纤维蛋白能在导致产品差异方面起重要作用。通常地，出现的共价交联在蛋白的结构和功能关系中起重要作用。食品蛋白质的功能性质可以通过改变天然的交联形式或者使用转谷氨酰胺酶(以下简称MTGase)在蛋白结构中引入新的交联来改变。 本文研究了猪后腿肌原纤维蛋白浓度和pH对于其溶解性、凝胶强度、烹煮损失和热凝胶性质的影响。肌原纤维蛋白在含有0.6NNaCl，pH6.0的溶液中随着蛋白浓度的提高，凝胶强度和凝胶性质也随之提高。但是，蛋白浓度的提高对蛋白溶解性不利而对烹煮损失有积极影响。另外，猪后腿肌原纤维蛋白在4℃储藏过程中表现出溶解性的提高。结果显示，猪后腿肌原纤维蛋白溶解性，凝胶强度，烹煮损失和动态粘弹性取决于pH。在pH6.0凝胶强度最高(44g·cm)，而最高的溶解性(60％)，最高的持水性(87％)和最低的烹煮损失(50％)出现在pH7.0时。本文使用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(以下简称SDS-PAGE)来研究蛋白提取是否成功，pH对于不同蛋白溶解性的影响和猪后腿肌原纤维蛋白中主要蛋白的变性情况。SDS-PAGE显示蛋白提取物包含了已发表文献中的所有蛋白质成分。但是根据电泳条带的深浅可以确认肌原纤维蛋白中的主要蛋白是肌浆球蛋白(200kDa)和肌动蛋白(43kDa)。在pH6.0-7.5的提取过程中蛋白条带没有显著变化。肌浆球蛋白和肌动蛋白在pH5.5时溶解度很低。另外，在高于50℃时肌浆球蛋白和肌动蛋白发生变性。 本文使用SDS-PAGE研究不同的处理条件，如不同的热处理方式(传导，对流和辐射)，离子强度(0,0.2,0.4,0.6NNaCl)，MTGase/蛋白浓度，pH(5.5，6.5，7.0，7.5)，(酪蛋白酸钠)非肌肉/肌肉的结合作用，高压(200和400MPa)和加热温度(20-90℃)对于MTGase作用的肌原纤维蛋白的影响。参比样品中的肌浆球蛋白条带的高深度显示蛋白之间没有相互作用或者很低的非二硫键共价作用。不考虑处理条件，肌浆球蛋白条带的深度在使用5gkg-1和2.5gkg-1MTGase时逐渐减弱。深度的减弱显示肌浆球蛋白经过过夜保藏逐渐聚集。在保藏过程中只能观察到大分子聚合物的形成(凝胶顶部的高深度条带)。肌浆球蛋白和肌动蛋白在4℃过夜保藏后出现显著变化和交联。另外，肌浆球蛋白和肌动蛋白条带深度的增加显示当增加蛋白浓度和离子强度时提取出的蛋白更多。结果显示MTGase在pH5.5-7.5时有效地促进了交联的形成。酪蛋白酸钠的电泳分析显示了主要的变化以及亚基(α和β)通过MTGase交联。因此，MTGase对于肌原纤维/酪蛋白酸钠交联的催化作用或者分子内的相互作用与蛋白质相对于其他占优势的部分是无关的。结果显示，肌原纤维蛋白可以在400MPa的压力下解离成亚基。但是，SDS-PAGE显示在高压下，肌原纤维蛋白样品在62kDa附近出现新条带，不加MTGase的压力处理的肌浆球蛋白和肌动蛋白比未处理的具有更深的条带。这些结果显示压力促进肉蛋白在盐溶液中溶解。电泳分析显示在约50℃下肌浆球蛋白之间出现广泛永久性的交联。 另外，本文研究了MTGase处理的肌原纤维蛋白在0，0.3N和0.6N离子强度下的乳化性质和动态流变性。MTGase处理会降低所有离子强度溶液的乳化活性，原因是肌浆球蛋白的分子柔性降低，因此MTGase促成交联导致很难接近表面的非极性残基。但是，MTGase处理的样品与参比相比由于通过膜－膜交联油滴絮凝，降低了乳化稳定性。在低离子强度下肌原纤维蛋白能够形成弱粘弹性胶，MTGase可以很好地作用于它。在0.6NNaCl溶液中，肌肉蛋白具有G'峰值在43℃，在52℃凹陷，之后快速增加的特征流变图。MTGase处理的蛋白凝胶在前面的温度起点与参比样本品相比，显示交联过的蛋白对形成弹性结构有更低的温度要求。另外，MTGase显著提高了酪蛋白酸钠/肌原纤维蛋白混合物的凝胶形成能力。疏水性研究显示，MTGase处理增加了表面疏水性，使得更多的疏水基团与荧光探针8-苯胺-1-萘磺酸(ANS)相结合。穿刺实验显示随着蛋白浓度(从20到100mgmL-1)的提高，MTGase的添加增加了肌原纤维蛋白的凝胶强度(从67到140g·em)，与未添加MTGase相比最高的凝胶强度(69g·cm)出现在pH6.0时。进一步的分析显示，凝胶强度在MTGase浓度在6gL-1之前增加，之后减少。圆二色谱在远紫外区域显示相对于天然蛋白MTGase处理增加了9％的α-螺旋和13％β-折叠。本文对微生物MTGase[使用(2.5或者5gkg-1)或不使用(参比)]在三种烹饪方式(水煮、蒸、微波加工)下对猪肉凝胶、猪肉/酪蛋白混合(去肌肉)凝胶和低盐凝胶的结合能力和质构的影响。MTGase处理对猪肉糜的pH(P＜0.05)和水分含量(P＜0.0001)有显著作用。但是，在非肌肉/肌肉凝胶的pH和蒸煮凝胶的水分含量没有明显作用。不考虑凝胶组成，通过压缩和穿刺实验，MTGase的添加减少了可榨出水分含量(EW)和增加了(P＜0.0001)凝胶质构和强度)(硬度和破坏力)。另外，MTGase处理在储藏猪肉凝胶和肌肉/非肌肉凝胶中降低了汁液损失。但是，在低盐凝胶中没有观察到显著差异。烹煮损失在添加MTGase的三种凝胶显示出不同的行为。MTGase的添加在猪肉凝胶没有显示出显著差异，然而显著性(P＜0.0001)在低盐凝胶时增加，在非肌肉/肌肉凝胶时减少。结果显示MTGase处理影响猪肉质构，肌肉/非肌肉和低盐凝胶，但是酶处理的有效性取决于烹饪方式。 为了研究非肌肉蛋白，含盐量和MTGase对蛋白质相互作用的影响，测定了MTGase刚处理过夜的肉糜的蛋白溶解度，其溶解度在0.38到2.8mg/mL之间。添加MTGase会降低蛋白的溶解度。通过分光光度法研究了MTGase对烹调过肉糜凝胶的色泽的影响(透明度L*，红润度a*和黄度指数b*)。在MTGase的作用下，全猪肉和非肌肉凝胶颜色的透明度明显下降，然而低含盐量烹饪过的凝胶的颜色透明度却显著下降了。但未经MTGase处理的与处理过的猪肉凝胶的红润度没有明显的变化。在MTGase的作用下，全猪肉凝胶的黄度指数显著增加，而非肌肉和低含盐量凝胶的黄度指数却下降了。 本文对三种肉糜都进行了动态和静态流变学研究。质构曲线与所有肉浆的动态流变学性质相关，在热处理后由于MTGase的作用这些肉浆的保藏指数都增加了。通过比较空白样品和经MTGase处理的肉糜的G'值可知，对于蛋白含量为60g/kg并经80℃热处理的肉糜添加2.5或5.0g/kgMTGaseG'值可增加2或2.5倍(非肌肉肉糜增加31％或33％，的含盐量肉糜则增加11％或34％)；然而在相同的MTGase和热处理条件下，蛋白含量为100g/kg的肉糜的G'值上升了20或74％(非肌肉肉糜31％或33％，的含盐量肉糜则增加3或5倍)。未经MTGase处理和经过MTGase处理的样品都具有弹性。扫描电子显微结构图表明添加MTGase可产生蛋白分子间的交联，从而使蛋白聚集。肉糜蛋白的这种紧凑的网络结构有助于加强凝胶的强度。 对热处理前的酶反应时间(4，8和12h)对蒸煮凝胶(90℃，15min)的结合及质构性质进行了研究。此外，运用流变仪研究了不同酶处理为4，8和12小时的猪肉糜的凝胶性质。结果表明，MTGase和酶处理时间对已烹饪肉糜与水的结合率，凝胶的强度以及质构都有重要影响，从而证实了在不同的反应时间肉糜的交联程度和活性部位是不同的。在热处理(80℃)结束时，酶处理的时间通过轻微的变动G'值来影响肉糜蛋白的成胶。 最后，将MTGase运用于改善类似火腿的重朔肉制品的切片性质。结果表明，MTGase在不影响重塑肉制品感官性质的前提下可显著提高其切片性质。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：LIST OF FIGURES、LIST OF TABLES、LIST OF ABBREVIATIONS

DECLARATION

ACKNOWLEDGEMENTS

CHAPTER 1: INTRODUCTION AND LITERATURE REVIEW

CHAPTER 2: EXTRACTION AND CHARACTERIZATION OF PORCINE LEG MYOFIBRILLAR

CHAPTER 3: EFFECT OF MICROBIAL TRANSGLUTAMINASE INDUCED PROTEIN CROSS-LINKING OF PORCINE LEG MYOFIBRILLAR

CHAPTER 4: EFFICACY OF MTGASE ON THREE TYPES OF PORK BATTER GEL FORMULATIONS AT THREE HEATING METHODS

CHAPTER 5: EFFECT OF INCUBATION TIME ON BATTER GEL PROPERTIES

CHAPTER 6: IMPROVED SLICEABILITY IN RESTRUCTURED MEAT RESEMBLING HAM USING MICROBIAL TRANSGLUTAMINASE

GENERAL CONCLUSION

REFERENCES

LIST OF PLATES

APPENDIX

PUBLICATIONS DURING THE STUDY