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兔肌球蛋白热诱导凝胶化学作用力与凝胶结构功能关系的研究

作　者: 吴烨
导　师: 徐幸莲
学　校: 南京农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 化学作用力结构凝胶特性关系
分类号: TS251.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在很多肉制品的加工和生产过程中,盐溶性蛋白质受热形成蛋白凝胶,从而影响了肉制品保水性、保油性、粘弹性和质地等性质,最终使肉制品产生独特的口感。很多研究报道肌球蛋白在肌肉盐溶性蛋白质热凝胶过程中起主要作用。加热使得肌球蛋白变性和聚集,最终形成三维凝胶网络。目前对肌球蛋白凝胶特性的研究较多,然而对这种蛋白质化学作用力与凝胶功能结构之间的关系研究尚不多见,本研究以兔肉腰大肌(Pasoas major, PM)和半膜肌(Semimembranosus proprius, SMp)为原料,提取其肌球蛋白,以温度和pH值为影响因素,研究其加热过程中和不同pH下的化学作用力的变化,测定其二级结构,同时测定保水性、凝胶强度以及低场核磁共振弛豫时间,研究化学作用力与凝胶结构功能的关系,为凝胶类肉制品深加工提供理论依据。研究结果如下：1肌球蛋白热诱导胶凝化学作用力变化用传统方法和拉曼光谱法分别测定肌球蛋白凝胶在pH6.5,20℃～90℃(1℃/min)线性升温过程中的巯基含量、疏水性变化和光谱条带变化。结果显示,PM和SMp肌球蛋白在受热凝胶过程中总巯基含量逐渐下降,活性巯基含量先上升后下降,疏水性随温度的升高逐渐上升。拉曼光谱分析得出结果发现,指示二硫键振动的545 cm-1、525 cm-1和510 cm-1条带归一化强度随温度变化显著变化,说明了体系二硫键在受热过程中打开逐渐转化为巯基参与凝胶反映；指示色氨酸残基疏水性变化的760 cm-1条带归一化强度随温度变化一直上升,指示酪氨酸残基疏水性的850 cm-1和830 cm-1共轭双峰比值呈显逐渐升高趋势。相关性分析结果显示,拉曼光谱测定所得的特定条带归一化强度与化学作用力的变化有较强的相关性,可以用来反映肌球蛋白化学作用力的变化情况。2肌球蛋白热诱导凝胶化学作用力与蛋白质结构变化的关系研究用圆二色谱(circular dichrosim spectra, CD)和拉曼光谱研究了肌球蛋白凝胶在pH6.5、20℃-90℃(1℃/mmin)线性升温过程中各种二级结构如α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲含量变化情况。结果显示,PM和SMp肌球蛋白随着温度的升高,α-螺旋含量随温度升高逐渐降低；β-折叠含量随温度的升高逐渐增加；无规则卷含量曲随温度升高持续增加。通过与拉曼光谱数据的主成分分析结果得出,α-螺旋结构的丢失导致了肌球蛋白在低温状态下的天然结构被破坏,蛋白质内部的大量基团如巯基和疏水基团等暴露出来,在热诱导过程中,逐步参与形成凝胶。丢失的α-螺旋逐步转变成为β-折叠和无规则卷曲,后两者参与了凝胶的结构。3肌球蛋白凝胶化学作用力与蛋白质功能特性变化的关系研究用物性测试仪、离心法、低场核磁(nuclear magnetic resonance, NMR)和拉曼光谱测定兔肌球蛋白在不同pH值(5.5、6.0、6.5、7.0和7.5)下凝胶强度、保水性和T2弛豫时间分布。结果显示,在pH逐渐远离等电点的过程中,PM和SMp肌球蛋白凝胶的保水性和硬度逐渐升高；T22弛豫时间逐渐缩短,T22弛豫时间所对应的峰面积百分数逐渐增大；T23弛豫时间逐渐缩短,T23弛豫时间所对应的峰面积百分数逐渐减少；525cm-1处条带归一化强度逐渐上升；510cm-1处条带归一化强度逐渐下降；760cm-1处条带归一化强度逐渐上升；I850/I830共轭双峰比值随pH变化先降低再升高,且当pH 6.0时比值达到最低值。主成分分析结果显示接近等电点的样品特征是低保水性、低硬度和较长的T2弛豫时间；远离等电点样品特征是高保水性、高硬度和较短的T2弛豫时间。由于天然状态下肌球蛋白受到pH影响导致蛋白分子表面带电荷数不一致,从而影响了蛋白质功能基团的暴露和包埋,最终影响功能特性。综上所述,随着肌球蛋白热诱导凝胶形成过程中,化学作用力的变化影响了蛋白质结构的变化,并决定凝胶的功能特性。

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摘要 6-8ABSTRACT 8-11引言 11-13文献综述 13-29 1 肌球蛋白的分子结构 13-14 2 肌球蛋白凝胶形成机制定 14-19 2.1 凝胶形成机制 14-15 2.2 肌球蛋白热诱导凝胶化学作用力研究 15-17 2.3 肌球蛋白热诱导凝胶拉曼光谱法研究 17-19 3 肌球蛋白结构测定 19-21 3.1 肌球蛋白热诱导凝胶圆二色谱法研究 19-21 3.2 其他方法 21 4 肌球蛋白热诱导凝胶低场核磁共振及其功能特性研究 21-22 4.1 肌球蛋白热诱导低场核磁共振研究 21-22 5 肌球蛋白热诱导凝胶结构和功能关系 22-23 参考文献 23-29第一章肌球蛋白热诱导胶凝化学作用力变化 29-47 1 材料与方法 29-31 1.1 试验材料、设备 29-30 1.2 方法 30-31 2 结果与分析 31-43 2.1 肌球蛋白SDS-PAGE电泳结果 31-32 2.2 肌球蛋白胶凝过程巯基含量的变化 32-34 2.3 肌球蛋白胶凝过程疏水作用的变化 34 2.4 肌球蛋白胶凝过程拉曼光谱的变化 34-40 2.5 疏水性、巯基含量和拉曼光谱数据进行相关性分析 40-43 3 讨论 43-44 4 本章小结 44-45 参考文献 45-47第二章肌球蛋白热诱导胶凝化学作用力与蛋白质结构变化的关系研究 47-65 1 材料与方法 47-49 1.1 试验材料与试剂 47-48 1.2 方法 48-49 2 结果与分析 49-59 2.1 肌球蛋白圆二色谱结果 49-52 2.2 肌球蛋白胶凝过程拉曼光谱的变化 52-56 2.3 肌球蛋白二级结构和拉曼光谱条带数据进行主成分分析 56-59 3 讨论 59-61 4 本章小结 61-62 参考文献 62-65第三章肌球蛋白胶凝化学作用力与蛋白质功能特性变化的关系研究 65-85 1 材料与方法 65-68 1.1 试验材料、设备 65-66 1.2 方法 66-68 2 结果与分析 68-80 2.1 保水性和硬度的变化 68-69 2.2 低场NMR T2弛豫时间的变化 69-73 2.3 肌球蛋白胶凝过程拉曼光谱的变化 73-76 2.4 肌球蛋白功能特性和拉曼光谱条带数据进行主成分分析 76-80 3 讨论 80-82 4 本章小结 82-83 参考文献 83-85全文结论 85-87致谢 87-89在读期间发表与录用的文章 89

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