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热处理温度对鲢肌球蛋白结构和凝胶水分影响的研究

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第一章 绪 论

1.1肌球蛋白在水产凝胶加工中的作用

1.2 低场核磁共振（LF-NMR，Low field Nuclear Magnetic Resonance）技术

1.3 研究背景与意义

1.4 主要研究内容

1.5 课题来源

第二章 热处理温度对肌球蛋白凝胶化过程中的水分影响

2.1引言

2.2材料和方法

2.3 结果与分析

2.4 小结

第三章 热处理温度对鲢肌球蛋白结构和凝胶三维网络的影响

3.1 引言

3.2 材料和方法

3.3 结果与分析

3.4 小结

第四章 热处理下鲢肌球蛋白变性规律

4.1 引言

4.2 材料和方法

4.3 结果与分析

4.4 讨论

4.5 小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2 展望

参考文献

致谢

在攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

热处理是凝胶制品加工中的必要环节，也是一种常见的食品蛋白质变性方法。肌球蛋白热变性聚集行为决定了鱼糜及其凝胶制品的品质，对产品的质地、口感以及持水性等有着极其重要的作用。本研究以鲢鱼肌球蛋白为原料，利用低场核磁共振、拉曼光谱、扫描电镜、差示扫描量热、圆二色谱等方法，探究了不同加热温度下肌球蛋白凝胶的水分状态、分布与迁移特性、蛋白质二级、三级结构的变性规律以及凝胶三维网络结构的形成，描述了肌球蛋白的凝胶功能特性与生化结构特性之间的相关关系，为提高鱼糜凝胶类制品的品质提供基础理论依据。主要研究内容和结果如下：
　　1.热处理对肌球蛋白凝胶化过程中的水分分布及迁移特性的影响
　　利用低场核磁共振技术探究了加热温度对鲢肌球蛋白凝胶过程中的水分状态、迁移的影响。结果表明，不同温度下的肌球蛋白凝胶的T2分布均出现三个峰，其弛豫时间和对应的水分分别为：T21，1-10 ms（结合水）、T22，100-600 ms（不可移动水）和T23，1000-3000 ms（自由水）。随着温度的升高，T21弛豫时间先增加后稳定，而T22弛豫时间和对应的水分含量显著下降，T23弛豫时间则从932.6 ms增大至2154.43 ms，且在50℃以上均保持不变，其水分含量从13.84％增加至28.85%。用主成分分析（PCA）对LF-NMR的众多参数进行降维分析得到两个有效主成分，其累积解释方差为95.09%。第一主成分中第一、二个峰的参数起负相关作用，第三个峰的参数主要起正相关作用；而第二个主成分主要仅与第一个峰的参数呈正相关。不同样品的主成分评分表明温度对凝胶样品的弛豫特性影响较大，且凝胶化过程转变可能发生在50-60℃之间的一个温度点。
　　2.热处理对鲢肌球蛋白结构和凝胶三维网络的影响
　　利用拉曼光谱技术和扫描电子显微镜（SEM）研究了温度对鲢肌球蛋白凝胶的二级结构和三维网络结构的影响。结果表明，加热温度升高，α螺旋含量呈线性下降，从39.44%降至24.22%；β折叠结构含量显著增加；无规卷曲和转角结构的含量也分别从27.95%和10.56%增加至39.46%和14.44%。通过SEM图片观察到40-60℃之间，肌球蛋白逐渐形成紧凑、网孔分布均匀的凝胶三维网络结构，分形维数也从2.841增加至2.890，而孔径大小却从0.105μm下降至0.080μm。当温度上升至70℃和90℃时，凝胶网孔变得粗大，出现部分断裂的现象，分形维数分别下降至2.875和2.871，平均孔径当量直径分别增加至0.121μm和0.128μm。3.热处理下的鲢肌球蛋白结构变性规律的研究
　　通过检测不同温度下肌球蛋白的浊度、溶解度、热焓值、内源荧光性以及圆二色性的变化，探究了肌球蛋白二级、三级结构在热处理条件下的变化规律。其结果表明，在5-90℃加热30 min，肌球蛋白浊度随着温度升高先增加后减小，在45℃时达到最大值。鲢肌球蛋白三级结构随加热温度的变化分为三个阶段：在40℃以下肌球蛋白的三级结构稳定性高；在45-65℃，蛋白质的空间结构稳定性急剧下降，三级结构变性随温度升高自发进行，展开速率较快；温度上升至85℃时，空间构象完全展开。鲢肌球蛋白二级结构随温度的变化规律：随着温度的升高，α螺旋含量显著下降（P<0.05）；β折叠和β转角含量显著增加（P<0.05）；无规卷曲结构也有所增加但变化不显著（P>0.05）。不同温度下α螺旋结构和β折叠结构的变化率完全一致，变化速率几乎相同，因此表明热处理可能引起肌球蛋白二级结构的α螺旋向β折叠转变。β转角结构的变化程度以及速率都高于α螺旋和β折叠，即肌球蛋白的β转角结构受外界温度上升的影响更大。
　　结果显示在不同热处理温度下，肌球蛋白二级结构含量变化存在差异，三级空间结构进行阶段性展开，各热处理温度下蛋白质结构展开与聚集行为不同，导致凝胶三维网络结构也存在较大区别，改变了凝胶水的分分布状态与迁移。因此热处理是影响肌球蛋白凝胶结构和内部水分的重要因素，适宜的温度是优良凝胶形成的必要条件。

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