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淡水鱼肉蛋白质组成及其在鱼糜制品加工中的变化

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40 2007, Vol. 28, No. 02

食品科学※基础研究

淡水鱼肉蛋白质组成及其在鱼糜制品

加工中的变化

刘海梅,严 菁,熊善柏*,谢笔钧

(华中农业大学食品科技学院,湖北 武汉       430070)

摘   要:本文通过鱼肉蛋白质组成、鱼糜凝胶特性的测定及SDS-PAGE凝胶电泳,研究了鲢、鳙、草、鲫四种淡水鱼鱼糜凝胶特性及其凝胶形成过程中蛋白质组成的变化。四种淡水鱼肉粗蛋白质含量基本相同,但凝胶特性存在明显差异,其原因是四种淡水鱼肉的盐溶性蛋白含量不同。在鱼糜制品加工过程中,盐溶性蛋白质、水溶性蛋白的比例逐渐下降,而不溶性蛋白比例逐渐上升。弹性凝胶体的形成始于盐擂阶段,主要形成于低温凝胶化阶段。SDS-PAGE凝胶电泳图谱显示,肌球蛋白重链的量在鱼糜凝胶形成过程中明显减少,而肌球蛋白轻链和肌动蛋白的量几乎未发生变化。肌球蛋白重链在内源转谷氨酰胺酶作用下,发生分子间或分子内的ε-(γ-Glu)-Lys共价交联,形成了网络状的不溶性蛋白。

关键词:淡水鱼;蛋白质;肌球蛋白重链;凝胶化

Protein Components of Freshwater Fish Flesh and Their Changes during Surimi-based Processing

LIU Hai-mei,YAN Jing,XIONG Shan-bai*,XIE Bi-jun

(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricutural University, Wuhan         430070, China)

Abstract:The gel properties and the protein component changes during surimi gel forming of freshwater fishes, Sliver Carp,Bighead, Grass Carp and Crucian Carp, were investigated by assaying the protein components and gel properties and SDS-PAGEelectrophoresis. The contents of crude protein in these fish species were not much different. However, the gel strength in surimigel was obviously different because of the difference in the content of salt-soluble protein. The percentage of salt-soluble proteinand water-soluble protein decreased gradually during surimi-based products manufacturing, while that of the insoluble proteinincreased. Elastic gel formed from meat smashing with salt and formed mainly during low temperature setting. SDS-PAGEpattern showed that the content of myosin heavy chain (MHC) decreased obviously during surimi gel forming, while that of themyosin light chain (MLC) and actin had no change. Transglutaminase (TGase) catalysed the formation of gamma-Glu-epsilon-Lys isopeptide bonds among myosin heavy chain and created the insoluble protein with network structure.Key words:freshwater fish;protein;myosin heavy chain;gelation

中图分类号:TS254.51                                 文献标识码:A                            文章编号:1002-6630(2007)02-0040-05

类、生长环境、加工工艺以及配料等诸多因素的影响[1-14]。鱼肉蛋白质是形成热诱导弹性凝胶体的基础,其组成、溶解性以及胶凝能力会对鱼糜凝胶形成产生重要影响。

凝胶化蛋白及其凝胶形成机理是鱼糜制品加工理论研究的重要内容。Nakayama等研究鱼糜凝胶形成过程后,认为在NaCl存在下肌动蛋白和调节蛋白影响肌球蛋白的凝胶形成能力[15-17];Yasui等指出当肌球蛋白与

收稿日期:2006-01-30                               *通讯作者

F-肌动蛋白的摩尔比为2.7:1,15%~20%的肌球蛋白以

肌动球蛋白复合体形式存在, 而其余的肌球蛋白以游离形式存在时,鱼糜凝胶强度最大[18]。而Samejima等认为肌原纤维蛋白中只有完整肌球蛋白分子影响热诱导凝胶化[19];Wang和Smith研究却发现F-肌动蛋白对肌球蛋白的凝胶化起负作用[20]。万建荣比较了飞鱼肌原纤维蛋白与肌球蛋白的凝胶形成能力,认为解离的肌球蛋白是鱼糜制品凝胶体形成蛋白[21]。可见目前对鱼糜凝胶化蛋白的认识,因所用材料和研究方法的不同而未能统

基金项目:湖北省重大科技攻关项目(2003AA201A06);武汉市农产品加工技术及产业化重大专项(2002200513205)197-)

※基础研究食品科学

2007, Vol. 28, No. 0241

一,目前尚未研究清楚是哪一种蛋白在鱼糜凝胶化过程本文通过对淡水鱼肉蛋白质组成及其在鱼糜制品加工中变化的研究,探讨淡水鱼糜凝胶体形成蛋白及热诱导鱼糜凝胶形成的机理。11.1

材料与方法

材料

鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙鱼

断强度和凹陷深度。探头为直径5mm的球型探头,试验台上升速度为60mm/min。每个样品至少重复三次,取平均值。

凝胶强度(g×mm) = 破断强度(g)×凹陷深度(mm)弹性率(g/mm) = 破断强度(g)/凹陷深度(mm)1.3.6

凝胶电泳的样品提取

根据Wasson等的方法[25]提取总蛋白。取27ml 95℃含有0.1%β-巯基乙醇的5%SDS溶液添加到3g搅碎的鱼糜中,然后均质,再于80℃水浴1h使所有的肌原纤维蛋白完全溶解,最后在8000r/min离心20min去除不溶物,并用Lowry法[26]测定上清液中蛋白质的含量。1.3.7

SDS-PAGE凝胶电泳

根据Laemmli法[27]进行SDS-PAGE电泳。分别以

(Grammonoides opisthodom)、草鱼(Ctenopharyngodonidellus)、鲫鱼(Carassius auratus )(150~750g)    华中农业大学菜市场;淀粉、食盐等配料    市场购买;KCl、NaH2PO4、Na2HPO4、H3PO4、考马斯亮兰G250等均为分析纯。1.2

仪器

流变仪(RHEO TEX SD-305型)    日本;DYY-2稳压

25μg处理后的新鲜鱼肉、漂洗鱼肉、擂溃鱼糜、低温凝胶化鱼糜凝胶及高温凝胶化鱼糜凝胶蛋白质,在7.5%分离胶上进行电泳分离,以考马斯亮蓝 R-250染色,醋酸甲醇溶液进行脱色。分子量标准物(Pharmacia,Piscataway, NJ)包括肌球蛋白重链(200kD)、钙调素结合蛋白(130kD)、兔磷酸化酶B(97.4kD)、牛血清白蛋白(66.2kD)和兔肌动蛋白(43kD)。22.1

结果与分析

稳流电泳仪、DY-28A型电泳槽    北京市六一仪器厂;TGL-160A型离心机    湖南星科科学仪器有限公司;微量凯氏定氮仪    湖北恒康化玻仪器公司。1.31.3.11.3.2

方法

粗蛋白质含量测定微量凯氏定氮法[22]。水溶性蛋白质含量测定[22]

取2g样品用低盐磷酸缓冲液(0.05mol/L KCl-0.01mol/LNaH2PO4-0.03mol/L Na2HPO4)于4℃浸提4h,然后用考马斯亮兰法测定蛋白质含量。1.3.3

盐溶性蛋白质含量测定[22]

取2g样品用高盐磷酸缓冲液(0.5mol/L KCl-0.01mol/L

NaH2PO4-0.03mol/L Na2HPO4)于4℃浸提20h,然后用考马斯亮兰法测定蛋白质含量。1.3.4

鱼糜凝胶制备工艺[23]

原料鱼→预处理→清洗→采肉→漂洗→脱水→绞肉→擂溃→灌肠→40℃低温凝胶化→90℃水浴30min→冷却→鱼糜凝胶样品1.3.5

鱼糜凝胶特性测定[24]

将鱼糜凝胶样品在4℃静置24h后,将样品切成3cm长的小段,用RHEO TEX SD-305型流变仪直接测定破

四种淡水鱼肉蛋白质组成及其对鱼糜凝胶强度的影响鱼类肌肉蛋白质按其溶解性可分为水溶性蛋白质、盐溶性蛋白质和不溶性蛋白质,其中盐溶性蛋白是形成鱼糜凝胶的主要蛋白质。表1列出了鲢鱼、鳙鱼、草鱼和鲫鱼四种淡水鱼的粗蛋白、盐溶性蛋白、不溶性蛋白质和水溶性蛋白含量的分析结果。

从表1可以看出,四种淡水鱼肉粗蛋白质含量差异不大,但水溶性蛋白、盐溶性蛋白和不溶性蛋白在粗蛋白中所占比例存在明显差异,以四种淡水鱼肉为原料加工成的鱼糜制品的凝胶特性也存在明显差异(见表2)。草鱼鱼糜的凝胶强度、弹性率最高,鳙鱼和鲢鱼次之,鲫鱼的凝胶强度最低。将四种鱼糜凝胶强度与鱼糜蛋白质组成比例进行相关性分析,结果表明盐溶性蛋白含量与鱼糜凝胶强度呈极显著正相关(R=0.7751,α=0.0031),盐溶性蛋白含量越高,其凝胶强度越大、弹性越好。2.2

鱼糜制品加工过程中蛋白质组成变化

表1    四种淡水鱼鱼肉蛋白质组成

Table 1 Protein components of four species of freshwater fish

鱼种鲢鱼鳙鱼草鱼鲫鱼

粗蛋白含量(%)

18.1018.3918.8918.14

不同蛋白质含量(%)

不溶性蛋白

3.222.932.363.34

盐溶性蛋白

9.9010.3310.899.12

水溶性蛋白

4.985.135.645.68

不溶性蛋白17.8015.9212.5218.41

在粗蛋白质中的比例(%)

盐溶性蛋白54.6856.1957.6450.28

水溶性蛋白

27.5227.8929.8431.31

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表2    四种淡水鱼鱼糜的凝胶特性

占粗蛋白质的

比例(%)

Table 2 Gel properties of four kinds of freshwater fish surimi鱼种破断强度(g)凹陷深度(mm)鲢鱼鳙鱼草鱼鲫鱼

253.43215.78275.38204.44

10.1610.369.609.54

凝胶强度(g×mm)

2574.112234.502643.601951.31

弹性率(g/mm)

24.9520.8428.6821.42

食品科学

10080

6040200

漂洗鱼肉擂溃鱼糜鱼糜凝胶鱼糜制品鱼

※基础研究

不溶性蛋白盐溶性蛋白水溶性蛋白

在实验中,通过测定鱼肉、漂洗鱼肉、擂溃鱼糜、低温凝胶化鱼糜凝胶和高温凝胶化鱼糜凝胶的粗蛋白、盐溶性蛋白、水溶性蛋白含量,重点考察了鱼糜加工中擂溃、低温凝胶化和高温凝胶化三个关键步骤中蛋白质组成的变化。各样品中水溶性蛋白、盐溶性蛋白和不溶性蛋白在粗蛋白中所占百分比的变化见图1。

从图1可以看出,漂洗时由于鱼肉中水溶性蛋白的溶出,从而使鱼肉中水溶性蛋白所占比例明显减少,盐溶性蛋白所占比例增大,有利于鱼肉蛋白的凝胶化。擂溃后,鱼糜混合物中的盐溶性蛋白含量大幅度降低,而

100占粗蛋白质的比例(%)

806040200

漂洗鱼肉擂溃鱼糜鱼糜凝胶鱼糜制品

d.鲫鱼

图1    鱼糜制品加工中蛋白质组成的变化

Fig.1 Protein component changes during Surimi-based

products manufactruring

不溶性蛋白质含量明显增加,说明加盐擂溃过程中盐溶性蛋白已经开始凝胶化。在凝胶化过程中,盐溶性蛋白含量大幅度下降,而不溶性蛋白含量不断增加,说明不溶性蛋白是热诱导凝胶化过程中形成的新的蛋白,是热诱导弹性凝胶体的重要组成部分。2.3

热诱导凝胶形成机理初探

采用SDS-PAGE电泳对四种淡水鱼不溶性蛋白形成机理进行了研究,结果见图2。从电泳图谱可以看出,在鱼糜凝胶形成过程中,肌球蛋白重链的量的变化明显,而肌球蛋白轻链和肌动蛋白的变化小。电泳图谱

不溶性蛋白盐溶性蛋白水溶性蛋白

MHC

a.鲢鱼

100占粗蛋白质的比例(%)

806040200

漂洗鱼肉擂溃鱼糜鱼糜凝胶鱼糜制品鱼

不溶性蛋白盐溶性蛋白水溶性蛋白

Actin

012鳙鱼

345

b.鳙鱼

100占粗蛋白质的比例(%)

806040200

漂洗鱼肉擂溃鱼糜鱼糜凝胶鱼糜制品鱼

MHC

不溶性蛋白盐溶性蛋白水溶性蛋白

Actin

0123草鱼

45

c.草鱼

※基础研究

MHC

食品科学

2007, Vol. 28, No. 0243

性蛋白质,而成为鱼糜弹性凝胶体的组成部分。3

结   论

本文通过鱼肉蛋白质组成、鱼糜凝胶特性的测定及

Actin

SDS-PAGE凝胶电泳,研究了鲢、鳙、草、鲫四种淡水鱼鱼糜凝胶特性及其凝胶形成过程中蛋白质组成的变化,结果如下。

四种淡水鱼肉粗蛋白质含量基本相同,但凝胶特性存在明显差异。草鱼鱼糜的凝胶强度、弹性率最高,鳙

2鲢鱼

鱼和鲢鱼次之,鲫鱼的凝胶强度最低。鱼糜凝胶强度与盐溶性蛋白含量呈极显著正相关(R=0.7751,α=0.0031),而与水溶性蛋白含量呈负相关。盐溶性蛋白含量越高,其凝胶强度越大、弹性越好。

在鱼糜制品加工过程中,盐溶性蛋白质、水溶性蛋白的比例逐渐下降,而不溶性蛋白比例不断上升。弹性凝胶体的形成始于盐擂阶段,主要形成于低温凝胶化

MHC

Actin

阶段。SDS-PAGE凝胶电泳图谱显示,肌球蛋白重链的量在鱼糜凝胶形成过程中明显减少,而肌球蛋白轻链和肌动蛋白的量几乎未变,肌球蛋白重链是弹性凝胶体形成的主要蛋白。内源转谷氨酰胺酶是鱼糜凝胶形成的关键酶,其在低温凝胶化阶段催化肌球蛋白重链的赖氨酸分子间ε-(γ-Glu)-Lys共价键,形成交叉结合的不溶性蛋白质,而成为鱼糜弹性凝胶体的组成部分。

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012鲫鱼

345

0.标准蛋白;1.鱼肉;2.漂洗鱼肉;3.擂溃鱼糜;4.鱼糜凝胶;5.鱼糜制品;MHC.肌球蛋白重链;Actin.肌动蛋白。

图2    鱼糜加工过程中蛋白质变化的电泳图谱Fig.2 SDS-PAGE pattern of surimi gel

显示,盐擂后肌球蛋白重链的量开始下降,低温凝胶

化则使肌球蛋白重链的量明显减少,高温加热会导致肌球蛋白重链的量进一步下降。因此说明鱼糜中蛋白质的凝胶化实际上从擂溃阶段就已经开始,并主要发生在低温凝胶化阶段;肌球蛋白重链是与鱼糜凝胶化有关的重要蛋白质。

实验中所采用的是SDS-PAGE电泳,图谱中肌球蛋白重链量的减少,说明肌球蛋白重链通过分子间的共价键交联形成了不溶性蛋白。鱼糜凝胶形成的最适温度正好是内源转谷氨酰胺酶(TGase)的最适作用温度范围,因此可以推测内源转谷氨酰胺酶在鱼糜凝胶化过程中起着重要作用。TGase催化肌球蛋白重链的谷氨酸(Glu)残基γ-羧基酰胺基与赖氨酸(Lys)残基ε-氨基之间发生交联作用,生成分子内或分子间ε-(γ-Glu)-Lys共价键,形成交叉结合的不溶性蛋白质。肌球蛋白轻链和肌动蛋白在鱼糜制品加工过程中含量几乎不变,说明内源转谷氨酰胺酶不催化它们发生转酰基作用。在一定温度下,肌球蛋白分子溶于盐溶液而伸展,一定空间结构的肌球蛋白重链被内源转谷氨酰胺酶催化交联形成大分子的不溶

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食品科学※基础研究

芝麻饼粕中抗氧化成分的提取及其活性研究

董 英,高 音

(江苏大学生物与环境工程学院,江苏 镇江        212013)

摘   要:研究了芝麻木脂素的提取工艺及其抗氧化性能。以料液比、浸提时间、温度、提取次数为考察因素,采用单因素试验及正交试验对芝麻饼粕中木脂素进行了提取条件优化的试验。试验结果表明,料液比1:6,浸提时间10h,温度55℃及提取次数3次为最佳提取条件,芝麻木脂素粗品的提取率为2.62%。用分光光度法测定了芝麻饼粕提取物对DPPH・的清除作用和对小鼠离体组织匀浆脂质过氧化及Fe2+-VC体系诱导的脂质过氧化的抑制作用。结果发现芝麻饼粕提取物具有良好的抑制脂质过氧化的作用。关键词:芝麻;饼粕;提取物;抗氧化活性

Extraction of Antioxidant from Sesame Cake and Its Activity Study

DONG Ying,GAO Yin

 (College of Biology and Environmental Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang         212013, China)

Abstract:The extraction technology and antioxidant activity of lignans in sesame cake were studied. Solid-liquid ratio,extraction time, temperature, times were selected as four factors to design the orthogonal test, and the optimum conditions ofextraction were obtained. The results showed that the optimum conditions for the extraction are as follows: Solid-liquid ratio1:6, extraction time 10h, temperature 55℃ and times 3. The crude extract rate was accounted for 2.62%. The antilipid-peroxidation收稿日期:2006-01-17

基金项目:江苏省科技攻关项目(BE2005335)

作者简介:董英(1954-),女,教授,研究方向为食品生物技术。

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