等电荷沉淀法分离提取鱼蛋白的组成和功能特性研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chxiang007
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全球捕捞和养殖的水产品年均总量约为16.72千万吨,是一类重要的蛋白来源。等电荷沉淀法(isoelectric solubilization/precipitation,ISP)可用于提取水产原料及其加工副产物中的蛋白。与漂洗法相比,ISP法具有原料适应性广、产品得率高、加工速率快和脂肪去除率高等优点。目前,关于ISP提取蛋白的加工工艺、凝胶特性及营养特性的报道已较多,但对ISP提取蛋白在加工过程中的物料平衡和全蛋白质组成的研究还非常少,且ISP提取蛋白的加工应用范围还比较有限。本文采用ISP法从鱼肉中分离提取蛋白,研究ISP提取蛋白加工过程中的物料组分变化、ISP提取蛋白的全蛋白质组成和功能特性,以及ISP提取蛋白对高温加热鱼糜制品、油炸鱼糜制品和磷虾油微胶囊特性的影响,以期为ISP提取蛋白在食品工业中的应用提供理论指导和技术支持。主要研究结果如下:(1)以白鲢、亚特兰大油鲱和南极磷虾为原料,以鸡肉为对照,研究ISP提取蛋白加工过程中的组分(蛋白质组分、脂质组分和不溶性物质组分)变化并进行物料衡算。结果表明,四种原料在ISP加工过程中分离得到的蛋白质组分为28.50%~58.53%,脂质组分为0~34.89%,不溶性物质组分为15.18%~24.66%。蛋白质组分的粗蛋白含量为71.86%~89.67%,其蛋白质回收率和脂肪去除率分别为41.86%~70.07%和78.21%~97.74%,其中鸡肉和油鲱的蛋白质回收率相对较高,鸡肉和白鲢脂肪去除率相对较高。肌球蛋白重链(MHC)、肌动蛋白(AC)和原肌球蛋白(TM)是白鲢和鸡肉蛋白质组分的主要蛋白,而油鲱和磷虾的这三种蛋白质含量明显较低。白鲢和鸡肉脂质组分的粗脂肪含量分别为95.24%和97.44%,甘油三酯和膜磷脂是最主要的脂质类型,而油鲱和磷虾加工后无脂质组分。不溶性物质组分的粗蛋白、脂肪和灰分含量分别为56.49%~61.47%、5.02%~21.81%和 16.79%~35.03%。(2)以白鲢背部肌肉、漂洗鱼糜蛋白和ISP提取蛋白为原料,采用LC-MS/MS等技术方法比较研究其氨基酸组成、蛋白质模式、全蛋白组成和理化性质。结果表明,背部肌肉、漂洗鱼糜蛋白和ISP提取蛋白的总氨基酸含量分别为19.04、15.85和19.28 g/100 g样品,谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸和亮氨酸是三种样品的主要氨基酸。在SDS-PAGE胶上,ISP提取蛋白和背部肌肉的蛋白质模式基本相似,而漂洗鱼糜蛋白样品的原肌球蛋白(TM)、肌钙蛋白(TN)和一条肌球蛋白轻链(MLC)消失。三种样品共检测到991个可信蛋白,其中背部肌肉、漂洗鱼糜蛋白和ISP提取蛋白样品分别有379、262和350个。三种样品共有检测到的蛋白包括肌球蛋白重链、肌动蛋白、原肌球蛋白等,而漂洗鱼糜蛋白损失的蛋白主要包括部分的肌原纤维蛋白、水溶性蛋白酶和色素蛋白等,而ISP提取蛋白损失的蛋白主要包括部分的肌原纤维蛋白和胶原蛋白等。大部分差异蛋白的分子量小于100 kDa,等电点多在5~6范围内。与漂洗鱼糜蛋白相比,ISP提取蛋白的粒径分布范围相对较广,平均粒径相对较大(p<0.05),Zeta电位无显著性差异(p>0.05),保水性和乳化活性指数相对较低(p<0.05),乳化稳定指数和表面疏水性相对较高(p<0.05)。(3)以新鲜白鲢为原料,分别采用漂洗法和ISP法提取蛋白,比较研究漂洗鱼糜蛋白和ISP提取蛋白的高温胶凝特性。结果表明,ISP蛋白凝胶的破断力低于漂洗蛋白凝胶,凹陷深度高于漂洗蛋白凝胶。漂洗蛋白凝胶和ISP蛋白凝胶获得最高凝胶强度的热处理温度分别是110℃和100℃。随着加热时间的延长,凝胶的破断力和凹陷深度显著降低(p<0.05)。ISP蛋白凝胶的持水性不受热处理条件的影响,而漂洗蛋白凝胶的持水性随加热时间的延长而降低(p<0.05),ISP蛋白凝胶的持水性低于漂洗蛋白凝胶。漂洗蛋白凝胶的亮度值(L*)和白度值(W)高于ISP蛋白凝胶,随着加热时间的延长,漂洗蛋白凝胶的L*和W呈下降趋势,而ISP蛋白凝胶的L*和W呈上升趋势。漂洗蛋白凝胶和ISP蛋白凝胶的MHC消失,AC等蛋白条带强度逐渐下降。(4)以阿拉斯加狭鳕冷冻鱼糜和新鲜白鲢为原料,制备阿拉斯加狭鳕冷冻鱼糜蛋白粉(SUR)、白鲢ISP蛋白粉(ISP)和白鲢肌浆蛋白粉(SAR),研究包裹鱼蛋白粉对油炸鱼糜制品特性的影响。结果表明,冷冻干燥后,SUR的亮度值(L*)最高,ISP的黄度值(b*)最高,SAR的红度值(a*)最高。与对照组(未包裹鱼蛋白粉)相比,ISP组油炸鱼糜凝胶表皮的L*和b*相对较高(p<0.05),中芯的L*较低(p<0.05),剪切力和油炸损失无显著差异(p>0.05),压缩失水率相对较低(p<0.05),样品中芯的脂肪含量相对较低(p<0.05),全样品的脂肪含量相对较高(p<0.05)。不同组油炸样品的中芯微观结构的差异不明显,而样品表皮差别较大:SUR组和ISP组样品的表皮为多层次、不光滑和多孔洞的结构,而SAR组样品的表皮完整较光滑,但厚度较大。(5)以磷虾油为原料,研究磷虾油(芯材)与ISP提取蛋白(壁材)比对磷虾油微胶囊特性的影响。结果表明,在不同磷虾油/ISP提取蛋白比下,磷虾油-ISP提取蛋白乳化液的乳化稳定指数均是1。随着磷虾油/ISP提取蛋白比的增大,磷虾油微胶囊的蛋白质含量、负载率和包埋率显著降低(p<0.05),粗脂肪含量、灰分含量和负载显著提高(p<0.05)。磷虾油微胶囊中含量相对较高的脂肪酸有 EPA(34.98%~38.05%)、C16:0(18.01%~20.46%)和 DHA(10.35%~10.53%),饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量分别为 27.81%~31.71%、15.30%~16.48%和 52.99%~55.71%。甘油三酯和磷脂是磷虾油微胶囊最主要的脂质类型,所有脂质组分随着磷虾油/ISP提取蛋白比的增加而逐渐增加。在SDS-PAGE胶上,主要蛋白条带的分子量分布在50 kDa~100 kDa、40 kDa和25 kDa~40 kDa,蛋白条带强度不受磷虾油/ISP提取蛋白比的影响。随着磷虾油/ISP提取蛋白比的增大,微胶囊表面的凸起逐渐减少,粒径逐渐增大,颗粒形态在磷虾油/ISP提取蛋白比超过0.2 ml/g时消失。
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