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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节,鱼肉蛋白质凝胶形成,The quality of surimi is,determined based on,a number of characteristics.These include,gel strength,color,moisture content,impurities,and,microbiological counts,.Other properties affecting the final quality are,pH,protein content,fat content,cryoprotectants,and other food-grade additives,.Among all the properties related to surimi quality,there is no doubt that gel properties namely,gel strength,are of primary interest in surimi production and trade.,一、,凝,凝胶,及,及凝,胶,胶形,成,成,（一,）,）凝,胶,胶（Gels,）,）,蛋,蛋白,质,质凝,胶,胶是,由,由胶,体,体系,统,统中,蛋,蛋白,质,质大,分,分子,凝,凝集,物,物构,成,成的,具,具有,一,一定,弹,弹性,和,和强,度,度的,连,连续,性,性三,维,维网,络,络结,构,构(Network),，,，如,肌,肌肉,蛋,蛋白,凝,凝胶,、,、鱼,糜,糜凝,胶,胶、,血,血浆,蛋,蛋白,凝,凝胶,、,、蛋,清,清蛋,白,白凝,胶,胶、,大,大豆,蛋,蛋白,凝,凝胶,等,等。,在,在凝,胶,胶网,络,络结,构,构中,嵌,嵌入,了,了溶,剂,剂、,溶,溶质,和,和填,充,充物,。,。所,以,以凝,胶,胶是,一,一个,多,多相,体,体系,，,，其,结,结构,非,非常,复,复杂,。,。,（二,）,）凝,胶,胶形,成,成,(Gelation),蛋白,质,质凝,胶,胶形,成,成是,指,指蛋,白,白质,在,在一,定,定条,件,件下,发,发生,一,一定,程,程度,变,变性,、,、聚,集,集并,形,形成,有,有序,的,的蛋,白,白质,三,三维,网,网络,的,的过,程,程，,或,或者,说,说，凝胶,形,形成,（,（凝,胶,胶化,）,）是,溶,溶胶,（,（,Sol,）转,变,变为,凝,凝胶,的,的过,程,程。食品,蛋,蛋白,质,质经,过,过这,个,个过,程,程能,够,够形,成,成凝,胶,胶制,品,品，,如,如凝,胶,胶类,肉,肉制,品,品、,酸,酸奶,、,、鱼,糜,糜制,品,品、,豆,豆腐,等,等，,因,因此,，,，凝,胶,胶形,成,成在,蛋,蛋白,质,质食,品,品加,工,工中,的,的作,用,用十,分,分重,要,要。蛋白,质,质凝,胶,胶形,成,成的,方,方式,主,主要,有,有热,诱,诱导,、,、压,力,力诱,导,导、,冷,冷诱,导,导等,二、,重,重组,（,（Setting,）,）,在低,温,温（,040,）,条,条件,和,和,NaCl,存在,时,时，,鱼,鱼肉,匀,匀浆,物,物中,蛋,蛋白,质,质碎,片,片在,内,内源,转,转谷,氨,氨酰,胺,胺酶,催,催化,下,下发,生,生共价,交,交联而重,新,新组,合,合的,过,过程,叫,叫做,鱼肉,蛋,蛋白,质,质的,重,重组,，实,质,质上,，,，这,是,是,一种,结,结构,重,重建,反,反应,（,astructure-settingreaction,）。,这,这种,交,交联,作,作用,发,发生,于,于蛋,白,白质,中,中谷,氨,氨酰,胺,胺,-,羧酰,胺,胺基,和,和赖,氨,氨酸,-,氨基,之,之间,，,，形,成,成,-,（,-glutamyl,）,Lys,键,介绍,重,重组,现,现象,重组,的,的发,生,生受,鱼,鱼类,品,品种,、,、离,子,子类,型,型等,因,因素,的,的影,响,响；,蛋,蛋白,质,质的,热,热稳,定,定性,和,和转,谷,谷氨,酰,酰胺,酶,酶的,最,最适,反,反应,温,温度,随,随着,鱼,鱼类,品,品种,的,的不,同,同而,不,不同,。,。同,一,一品,种,种鱼,肉,肉在,不,不同,温,温度,下,下发,生,生重,组,组所,需,需的,时,时间,不,不同,；,；如,马,马鲅,鱼,鱼肉,在,在25下重组需要4小时，在40下需,要,要2小时。Ca,2+,能提高转谷,氨,氨酰胺酶酶,促,促反应速率,，,，增大凝胶,强,强度；Cu,2+,、Zn,2+,、和Pb,2+,能抑制转谷,氨,氨酰胺酶的,活,活性。,三、热诱导,凝,凝胶的形成,机,机理,（一）凝胶,形,形成的基本,机,机制,肌肉蛋白热,诱,诱导凝胶对,肌,肌肉食品的texture起主要作用,。,。在构成肌,肉,肉的主要蛋,白,白质中（肌,球,球蛋白、肌,动,动蛋白和肌,动,动球蛋白）,，,，肌球蛋白可,单,单独形成凝,胶,胶，肌动球,蛋,蛋白也可单,独,独形成凝胶,。,。肌动蛋白不,能,能单独形成,凝,凝胶，依其,与,与肌球蛋白,的,的比例不同,，,，对肌球蛋,白,白凝胶有协,同,同或拮抗效,应,应。有关凝胶机,制,制的研究，,早,早在,1948,年,Ferry,提出了蛋白,质,质凝胶的形,成,成机理分两,步,步。,第一步是蛋,白,白质受热变,性,性而展开；第二步是因,展,展开的蛋白,质,质其四级结,构,构、三级结,构,构和二级结,构,构发生变化,，,，从而暴露,出,出多肽片段,和,和氨基酸。,相邻蛋白质,分,分子间的多,肽,肽片段和氨,基,基酸等反应,基,基团通过疏水互作、,共,共价键、离,子,子键和氢键,等,等化学键的,作,作用，使蛋,白,白质发生足,够,够的分子间,交,交联，从而,形,形成三维网,络,络结构（凝,胶,胶）,在加热变性,暴,暴露出来的,反,反应基团中,，,，使特别是肌球蛋白的,疏,疏水基团，,有,有利于蛋白,质,质和蛋白质,之,之间的相互,作,作用。这是,蛋,蛋白质发生,交,交联的主要,原,原因。分子量大且,疏,疏水氨基酸,含,含量高的蛋,白,白质容易形,成,成稳定的网,络,络结构。,Sharp,和,Offer,（,1992,）提出了肌,球,球蛋白分子,凝,凝胶的形成,机,机制，认为,肌,肌球蛋白分,子,子的头,头凝集、头,尾凝集和尾,尾凝集是凝胶形成,的,的基本机制,。,。,肌球蛋白分子(肌球蛋白低于4.5,g ml,-1,)形成凝胶的基本,机,机制基本清楚,凝集,肌球蛋白分子单,体,体,头部和尾部,发生,头头交联,形成凝胶,电镜图片,（二）热诱导凝,胶,胶形成中的化学,反,反应,1.,疏水互作在鱼肉肌原纤维,蛋,蛋白溶胶向凝胶,转,转变过程中，蛋,白,白分子间的疏水,作,作用是重要的作,用,用力，且随着温,度,度的升高（至少,达,达,60,）疏水作用增,强,强。蛋白分子间,的,的疏水作用和加,热,热过程中形成的,二,二硫键是鱼肉肌,原,原纤维蛋白热诱,导,导凝胶形成的主,要,要化学作用，也,是,是高压（,300 MPa,）诱导凝胶形成,的,的主要机制。,在蛋白质溶胶中,，,，蛋白质表面暴,露,露于水。,由于热力学反应,，,，蛋白质就会在,分,分子内或分子间,发,发生疏水互作。在未变性的蛋白,内,内部有大量的疏,水,水氨基酸，而在,蛋,蛋白表面则分布,有,有大量亲水性氨,基,基酸。通过这种,排,排布，蛋白分子,在,在水溶液中便达,到,到热力学平衡。,当蛋白在受热变,性,性展开时，内部,的,的疏水结构便暴,露,露于水，使得这,些,些疏水基团附近,的,的水分子通过分,子,子间氢键定向排列，,致,致使水分子的流,动,动性降低。因此,溶,溶胶体系变得有,序,序化，熵值降低。为形成热力学,上,上更稳定的体系,，,，相邻蛋白分子,间,间的疏水部分发,生,生紧密结合，便,发,发生了疏水互作,，,，引起蛋白质凝集,，,，在合适的条件,下,下就形成了凝胶,。,。,2.二硫键二硫键是共价键,，,，是蛋白分子间,通,通过共用电子对,形,形成的牢固的化,学,学键，共价键一,旦,旦形成，很难被,破,破坏。加热过程,中,中形成的二硫键,是,是鱼肉肌原纤维,蛋,蛋白热诱导凝胶,形,形成的主要化学,键,键。当蒸煮温度,超,超过,40,以上时，二硫,键,键就是蛋白质凝,胶,胶形成的主要共,价,价键。,蛋白质分子内部,原,原有的二硫键或,蛋,蛋白质内氨基酸,间,间形成的分子内,二,二硫键可通过二,硫,硫化物的相互交,换,换作用形成分子,间,间二硫键（下图），从而发生交,联,联。如果蛋白分,子,子内含有大量的,胱,胱氨酸或活性巯,基,基，添加半胱氨,酸,酸或胱氨酸后，,可,可促进分子内二,硫,硫键向分子间二,硫,硫键的转化。,S,S,HS,SH,S,S,分子内和分子间二硫键的形成,3.氢键,氢键是偶极键，,结,结合力弱。氢键,在,在蛋白质凝胶体,系,系中的数量极大,，,，成为稳定结合水,，,，增加凝胶强度,的,的重要化学键。加热期间，维持,蛋,蛋白质空间结构,的,的大量氢键被破,坏,坏，从而使得多,肽,肽链更易于发生,广,广泛的水合作用,，,，减少水分子的,移,移动性。所以，,裸,裸露的多肽链的,水,水合作用就成为,影,影响凝胶保水性,的,的重要因素。冷却促进了蛋白,间,间更多氢键的形,成,成，从而导致凝,胶,胶强度增大。,4.离子键（盐,键,键）,离子键是蛋白质,表,表面荷正电的位,点,点与荷负电的位,点,点相互吸引而形,成,成的。鱼肉的正,常,常,pH,值接近中性（偏碱）。此时，蛋白质,链,链上谷氨酸和天,冬,冬氨酸的羧基带,负,负电荷，而赖氨,酸,酸和精氨酸的氨,基,基带正电荷。这,些,些氨基酸间便可,形,形成离子键，使,肌,肌原纤维蛋白相,互,互结合，形成不,溶,溶于水的凝集物,。,。,为形成良好的凝,胶,胶，必须添加食,盐,盐，以破坏离子,键,键，促进蛋白质,均,均匀分散。这是,因,因为随着肌肉蛋,白,白质离子强度的,增,增加，,Na,+,和,Cl,-,选择性地与蛋白,质,质表面的电荷结,合,合，肌原纤维蛋,白,白分子间的离子,键,键遭到破坏，蛋,白,白质对水的亲和,力,力增加，蛋白质,溶,溶解度增大，从,而,而有利于良好凝,胶,胶的形成。,温度的提高可增,强,强蛋白质分子之,间,间的相互作用，,而,而冷却有利于氢,键,键的形成。加热可使内部的,疏,疏水基暴露出来,，,，促进二硫键的,形,形成。大量的巯,基,基和二硫键的存,在,在，可使分子间,交,交联得到加强，形成的凝胶热不,可,可逆。钙离子形成的,键,键桥能提高许多,凝,凝胶的硬度和稳,定,定性。,凝胶的结构和理,化,化特性取决于变性和凝集的相对速率，蛋,白,白质的凝集速率,比,比蛋白质的展开,速,速率慢，有利于,形,形成更细致的凝,胶,胶网络。当蛋白,质,质凝集的速率高,于,于展开的速率时,，,，就会形成粗糙,而,而无序的凝胶结,构,构，甚至是凝结,物,物,四、软化（Softening,）,）,（一）鲤鱼肌球蛋白热诱导,凝,凝胶的形成,鱼肉蛋白质热诱,导,导凝胶，顾名思义，温度在凝胶形,成,成过程中起着重,要,要作用。鲤鱼肌球蛋白热诱导,凝,凝胶研究表明，30时，肌球蛋白分子,没,没有相互作用，,也,也没有形成凝胶,；,；30,45时，肌球蛋白发生,头,头-头凝集和尾-尾凝集，蛋白,质,质分子之间的交,联,联急剧增加；当温度大于45,时，蛋白之间的交,联,联继续增加，开,始,始形成凝胶；在50,60时，蛋白质之间的,交,交联已基本完成,，,，三维网络结构基,本,本形成。,（二）兔肉肌,球,球蛋白热诱导,凝,凝胶形成,当pH6.5,、,、30加热30min时,，,，肌球蛋白分,子,子形状无变化,；,；35加热30min，肌球蛋白发生,头,头-头凝集，也有尾-尾,凝,凝集发生。40加热30min肌球,蛋,蛋白分子形成,二,二聚体，也有,寡,
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