物理法改善魚肉蛋白功能特性研究概述

姜昕，王錫昌，潘鳳濤，季中春，施文正*

1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海，201306)2(鹽城市怡美食品有限公司，江蘇 鹽城，224300)

魚類作為重要的水產(chǎn)食品原料，因其體內(nèi)富含蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽以及不飽和脂肪酸等營養(yǎng)成分，而深受人們的重視。而魚肉作為魚類主要的食用部分，含有豐富的肌原纖維蛋白和肌漿蛋白，其溶解性、凝膠特性、乳化特性、起泡特性等功能特性是決定魚糜制品、水產(chǎn)功能飲料以及水產(chǎn)分解型調(diào)味品品質(zhì)的重要因素。對魚肉蛋白進(jìn)行改性處理，改善蛋白的功能特性，有利于提高魚肉蛋白利用率，實(shí)現(xiàn)魚肉蛋白高質(zhì)化應(yīng)用。

常見的動、植物蛋白改性方法按照原理可分為物理改性、化學(xué)改性、酶改性和基因工程[1]。其中，物理改性通過溫度變化、壓力差、機(jī)械力、電磁場、射線等作用形式，改變蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和分子間的聚集[2],相比于其他改性方法，物理改性操作便捷，對產(chǎn)品營養(yǎng)性能影響較小[1]。傳統(tǒng)的物理改性方法包括熱加工、凍融、擠壓等，但是改性效果一般、操作時(shí)間較長[3],而新興物理改性技術(shù)能克服傳統(tǒng)方法的不足，具有操作時(shí)間短、耗能低等優(yōu)點(diǎn)。此外，消費(fèi)者對新技術(shù)應(yīng)用的開放性態(tài)度以及對食品質(zhì)量的高要求，使其對創(chuàng)新型傳統(tǒng)食品有較高的支付意愿，這更利于新興物理改性技術(shù)的應(yīng)用[4]。因此，新興物理改性方法在魚肉蛋白產(chǎn)品的加工中具有較好的應(yīng)用前景。

目前，物理改性研究多集中在改性植物蛋白或改性乳蛋白方面，且已應(yīng)用于面制品以及肉類加工產(chǎn)品，而魚肉蛋白改性仍處于研究中。因此，該文對魚肉蛋白的物理改性研究進(jìn)行綜述，以期為魚類深加工產(chǎn)品的工藝優(yōu)化、魚肉蛋白產(chǎn)品的研發(fā)、魚糜加工副產(chǎn)物資源有效利用和蛋白改性新方法的探索提供參考。

1 超聲波技術(shù)

1.1 改性機(jī)理

超聲波被定義為超過人類聽覺閾值(>16 kHz)的聲波，其中多選用低頻高強(qiáng)度超聲波(high intensity ultrasound，HIU)改變食物理化性質(zhì)[5]。聲波產(chǎn)生空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，破壞氫鍵和疏水鍵等非共價(jià)鍵，使蛋白質(zhì)解聚[6],蛋白結(jié)構(gòu)展開，暴露出結(jié)構(gòu)內(nèi)部的巰基和疏水基團(tuán),二級結(jié)構(gòu)(α-螺旋、β-折疊、無規(guī)則卷曲)發(fā)生變化。除此之外，超聲波通過改變蛋白結(jié)構(gòu)，增加蛋白間的靜電排斥作用，抑制肌球蛋白自組裝，利于提高蛋白質(zhì)溶解度[7]。但進(jìn)一步提高超聲強(qiáng)度或超聲時(shí)間，蛋白質(zhì)分子會因疏水相互作用而發(fā)生聚集，相應(yīng)的功能特性降低；凝膠結(jié)構(gòu)的孔隙度增加，致使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的水分子向外釋放。

超聲波會引起蛋白質(zhì)分子質(zhì)量的變化，隨著超聲強(qiáng)度以及超聲時(shí)間的增加，肌球蛋白重鏈會發(fā)生降解[7]；而在更高的超聲強(qiáng)度下，肌球蛋白含量減少更加明顯，降解蛋白在自由基的作用下發(fā)生氧化重排，產(chǎn)生大分子物質(zhì)[8]。肌球蛋白可以影響蛋白凝膠的形成，但大分子物質(zhì)的產(chǎn)生反而不利于蛋白膠凝。目前,很多研究認(rèn)為超聲不會引起蛋白的降解或聚集，研究結(jié)果的不一致性可能與超聲強(qiáng)度、超聲頻率以及蛋白質(zhì)種類等因素有關(guān)。超聲強(qiáng)度以及超聲頻率較高、或者超聲時(shí)間較長都可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)降解，使分子質(zhì)量發(fā)生變化。動、植物蛋白改性一般選擇20 kHz單頻超聲波進(jìn)行處理，空化沖擊力大，但空化氣泡數(shù)量較少，對蛋白結(jié)構(gòu)處理不能達(dá)到均勻改性效果，可能使部分蛋白過度超聲而發(fā)生凝聚，而其他蛋白未受超聲影響。在鰱魚肌原纖維蛋白[9]、蛋清蛋白[10]、乳清蛋白[11]研究中發(fā)現(xiàn)，多頻超聲波空化強(qiáng)度高，可以縮短超聲處理時(shí)間，增強(qiáng)蛋白改性效果，但對改性的均勻性需要進(jìn)一步研究。

超聲波具有較強(qiáng)的改性效果，但也有一定的局限性。首先，在非最佳超聲條件下，特別是經(jīng)過高功率或長時(shí)間超聲，會導(dǎo)致水分子(H2O→H+·OH)分解形成高度活性自由基，增加破壞性氧化過程的發(fā)生[12]。海水魚的脂肪含量豐富，在自由基的作用下，會加速脂肪的氧化，影響魚糜凝膠制品的品質(zhì)特性。其次，超聲波主要通過空化作用改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，但實(shí)際蛋白所受空化強(qiáng)度不均勻，使得蛋白質(zhì)的變化不一，從而影響對結(jié)果的分析。因此，對超聲技術(shù)的研究不能僅局限于超聲強(qiáng)度和超聲時(shí)間對蛋白的影響，更應(yīng)關(guān)注均勻改性以使蛋白獲得更好的功能特性。

圖1 超聲波技術(shù)對蛋白的改性機(jī)制Fig.1 Mechanism of protein modification by ultrasound technology

1.2 功能特性的變化

溶解性是蛋白質(zhì)的水合特性，蛋白質(zhì)溶解度是指在水中的分散程度。肌原纖維蛋白通常在水溶液中溶解度很低，在較高濃度的鹽溶液(>0.3 mol/L)中才能溶出[13]。表1為應(yīng)用低頻高強(qiáng)度超聲波改性魚肉蛋白的部分實(shí)例。通過測定蛋白溶解度探索蛋白的分散程度，也可通過測定蛋白粒徑、比表面積、濁度間接了解蛋白的溶解程度，而電位、表面疏水基團(tuán)含量、巰基含量、內(nèi)源性熒光強(qiáng)度以及二級結(jié)構(gòu)變化可以解釋上述指標(biāo)的變化。超聲波處理可以提高鹽溶性蛋白的溶解度，其改性原因可總結(jié)為以下4個(gè)因素：(1)蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，使親水基團(tuán)暴露；(2)空化使蛋白凝聚體解聚，粒徑減少；(3)改變蛋白表面電位，阻礙蛋白質(zhì)聚集；(4)經(jīng)過超聲處理后，適當(dāng)溫度升高有助于增加溶解度。但是要注意的是，如果蛋白質(zhì)超聲處理時(shí)間過長，產(chǎn)熱過多會使蛋白質(zhì)發(fā)生凝聚，不利于提高蛋白質(zhì)溶解度。

凝膠特性的變化與蛋白結(jié)構(gòu)改變以及蛋白質(zhì)分子之間的相互作用有關(guān)[14]。凝膠特性的變化通過凝膠強(qiáng)度、質(zhì)構(gòu)特性、持水性、水分分布以及微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行表征。經(jīng)過超聲處理，肌原纖維蛋白以及肌球蛋白凝膠的凝膠特性也會發(fā)生相應(yīng)的變化。在一定的超聲條件下，凝膠形成能力、持水性增加，微觀結(jié)構(gòu)更緊密，固定化水含量增加，可知蛋白凝膠的凝膠特性增強(qiáng)與蛋白質(zhì)粒徑、共價(jià)鍵以及疏水相互作用有關(guān)。

蛋白質(zhì)乳化特性以及起泡特性主要與蛋白表面活性有關(guān)(表面疏水性、親水性、凈電荷或電荷分布等)，此外還受溶解性、離子強(qiáng)度、pH以及溫度的影響。乳化特性和起泡特性通常選用乳化活性指數(shù)和乳化穩(wěn)定性、起泡能力和起泡穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)表1可知，在適當(dāng)超聲條件下，空化作用以及機(jī)械作用減少蛋白分子尺寸并使蛋白分散均勻，使其乳化特性以及起泡特性增強(qiáng)。但在魷魚蛋白[15]以及大豆蛋白[16]的研究中發(fā)現(xiàn)超聲處理會降低起泡穩(wěn)定性，其原因可能與蛋白黏度降低有關(guān)，黏度降低不利于空中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而不利于起泡穩(wěn)定性的增強(qiáng)。

表1 應(yīng)用低頻高強(qiáng)度超聲波改性魚肉蛋白舉例Table 1 Examples of fish protein modified by HIU

2 超高壓技術(shù)

2.1 改性機(jī)理

超高壓(ultra-high pressure，UHP)技術(shù)是指在100 MPa以上的壓力條件下處理食品，從而改變其空間結(jié)構(gòu)以及所含成分的生物活性[3]。經(jīng)過UHP處理，蛋白發(fā)生變化：在較低壓力強(qiáng)度下，非共價(jià)鍵斷裂，蛋白解聚，粒徑降低[1]；蛋白結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵被破壞，結(jié)構(gòu)展開，疏水基團(tuán)暴露,蛋白表面電位發(fā)生改變；大量暴露的巰基氧化生成二硫鍵(壓強(qiáng)≥200 MPa)[24]；二級結(jié)構(gòu)α-螺旋減少，蛋白由有序向無序轉(zhuǎn)變[25]。隨著壓力強(qiáng)度以及保壓時(shí)間增加，蛋白質(zhì)受疏水相互作用和靜電相互作用發(fā)生凝聚,而當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)處于更高壓力條件下，則會發(fā)生不可逆的變性。

UHP技術(shù)應(yīng)用廣泛，在改性處理過程中一般不會促進(jìn)脂肪氧化，但也有研究發(fā)現(xiàn)UHP會加快魚肉脂肪氧化，這可能與高強(qiáng)度壓力或長時(shí)間處理有關(guān)[26]。脂肪氧化過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物會與蛋白質(zhì)進(jìn)一步反應(yīng)形成更多的羰基和巰基，從而影響蛋白質(zhì)的功能特性，但適當(dāng)?shù)难趸瘯岣叩鞍椎哪z特性[27]。因此，在UHP處理過程中，針對不同原料應(yīng)選擇適宜的壓力強(qiáng)度和保壓時(shí)間，控制環(huán)境溫度來避免蛋白功能特性降低。

2.2 功能特性的變化

UHP處理魚肉蛋白，其變性程度主要與壓力強(qiáng)度和保壓時(shí)間有關(guān)，表2為應(yīng)用UHP改性魚肉蛋白的典型例子。不同壓力條件下蛋白溶解度變化不一,這是由于在適宜的處理?xiàng)l件下，加壓可以減小蛋白質(zhì)粒徑，從而改變蛋白質(zhì)溶解狀態(tài)，非適宜壓力強(qiáng)度和保壓時(shí)間下，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的疏水基團(tuán)結(jié)構(gòu)展開而數(shù)量增加，有利于蛋白質(zhì)分子間疏水相互作用的產(chǎn)生，導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝聚，溶解度下降。因此，UHP技術(shù)雖然可以提高鹽溶性蛋白的溶解度，但如果反應(yīng)強(qiáng)度過高會不利于控制蛋白的變化，基于蛋白結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，改性處理?xiàng)l件還需要進(jìn)一步研究。

超聲對凝膠特性及乳化特性的影響比較明顯，在適宜的壓力強(qiáng)度和保壓時(shí)間下，超聲對兩者均起到提高作用。疏水基團(tuán)以及巰基的暴露，為疏水相互作用的產(chǎn)生和二硫鍵的形成提供了條件，而這有利于魚糜三維微觀結(jié)構(gòu)的形成，提高蛋白的凝膠特性。乳化性與溶解度和表面疏水性有關(guān)，加壓減少了蛋白粒徑、暴露疏水基團(tuán)，利于提高蛋白的乳化性，但隨著進(jìn)一步加壓，蛋白聚集，疏水基團(tuán)被包埋，乳化性降低。目前尚無UHP技術(shù)對魚肉蛋白質(zhì)發(fā)泡性能影響的研究，但依據(jù)機(jī)理，蛋白質(zhì)經(jīng)過UHP處理，蛋白結(jié)構(gòu)展開、溶解度增加，更利于提高蛋白的吸附率，改善蛋白質(zhì)的發(fā)泡特性。

表2 應(yīng)用超高壓改性魚肉蛋白Table 2 Examples of fish protein modified by UHP

3 微波技術(shù)

3.1 改性機(jī)理

微波是指頻率為300 MHz～300 GHz的電磁波，可以使食品中的極性分子在高頻電場作用下發(fā)生摩擦和碰撞，將磁場能轉(zhuǎn)化為熱能,使食品溫度升高，可作為滅菌、干燥和解凍的傳統(tǒng)方法[3]。在蛋白改性上，微波通過電磁和熱的作用使蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生伸展、疏水基團(tuán)暴露出來，產(chǎn)生分子間的相互作用，從而改變蛋白質(zhì)空間構(gòu)象，理化性質(zhì)和功能特性也隨之發(fā)生改變[31]。對于肌球蛋白等極性分子，微波會影響蛋白質(zhì)之間的靜電相互作用。但是進(jìn)一步提高微波強(qiáng)度或者處理時(shí)間，功能特性會出現(xiàn)先增加后逐漸降低的趨勢。這是由于大量疏水基團(tuán)的暴露使得蛋白質(zhì)聚集，疏水基團(tuán)內(nèi)陷，表面疏水性降低。此外，在電場的作用下更容易形成二硫鍵，其表面疏水性高于水浴加熱后的蛋白質(zhì)[32]。

3.2 功能特性的變化

微波處理魚肉蛋白，其強(qiáng)度大小會影響溶解度的變化。CAI等[33]發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度微波處理(300～900 W)草魚魚肉中的肌原纖維蛋白和肌漿蛋白溶解度均降低，這可能因?yàn)槲⒉ㄒ饦O性分子的旋轉(zhuǎn)和碰撞，壓縮了蛋白質(zhì)表面親水殘基周圍的水化層，增加了蛋白質(zhì)表面靜電相互作用；此外，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，疏水基團(tuán)暴露在蛋白質(zhì)表面，表現(xiàn)出疏水相互作用，使蛋白聚集，致使溶解度降低。但在較低微波強(qiáng)度(100 W)條件下，蛋白經(jīng)過微波處理粒徑降低，亞基數(shù)量增加，使得溶解度有所改善[34]。除此之外，由于電磁效應(yīng)可通過破壞穩(wěn)定的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，輔助其他改性技術(shù)提高蛋白溶解性。LI等[20]發(fā)現(xiàn)超聲與微波聯(lián)合(超聲300 W，微波100 W)不僅可以提高蛋白溶解度，還可以改善pH變化對蛋白溶解性的影響，使蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)附近仍可達(dá)到較高的溶解度。

通過微波處理可以提高蛋白的凝膠特性、乳化特性以及起泡特性。適當(dāng)微波處理可以推動巰基氧化生成二硫鍵，促使蛋白質(zhì)交聯(lián)、凝膠化的產(chǎn)生，提高魚糜凝膠的保水性和凝膠強(qiáng)度，使魚糜凝膠呈現(xiàn)致密的微觀三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[35]。依據(jù)ZHENG等[34]對植物蛋白乳化性的探究，可以推測在較低微波強(qiáng)度下(50～100 W)，微波可以提高蛋白乳液的乳化能力、乳化穩(wěn)定性和流動性，并且可以減少油滴尺寸，這是疏水基團(tuán)暴露及二級結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的。同時(shí)，適量熱處理以及電磁作用促進(jìn)蛋白展開，使表面疏水基團(tuán)暴露，有利于提高蛋白起泡性。但也有人認(rèn)為蛋白質(zhì)通過非共價(jià)鍵形成更大聚集體，水-空氣界面膜的穩(wěn)定性下降，起泡特性降低[36]。因此，微波改性對蛋白起泡特性的影響還需進(jìn)一步研究。

4 輻照技術(shù)

4.1 改性機(jī)理

輻照通常作為減少微生物污染、延遲食品貨架期的非熱處理技術(shù)。目前，輻照技術(shù)常借助60Co放射性同位數(shù)衰變時(shí)產(chǎn)生的γ-射線，或是電子加速器產(chǎn)生的電子束進(jìn)行蛋白改性。經(jīng)過輻照改性，蛋白肽鏈在空間的排列更加舒展，暴露了部分包埋在蛋白分子內(nèi)部的活性基團(tuán)。繼續(xù)增加輻照劑量，輻照產(chǎn)生的自由基會加速蛋白質(zhì)氧化，但適度氧化會促進(jìn)交聯(lián)產(chǎn)生并會暴露更多的疏水基團(tuán)，對魚肉蛋白的功能特性影響較小[37]。

輻照對蛋白質(zhì)分子質(zhì)量的變化仍存在爭議。部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)，肌球蛋白在高劑量(6～9 kGy)的電子束以及γ-射線輻照下，肌球蛋白重鏈及肌動蛋白會發(fā)生交聯(lián)，形成較大分子質(zhì)量的多聚體，肌球蛋白重鏈含量降低[38-39]。部分學(xué)者認(rèn)為肌原纖維蛋白中的肌球蛋白易受高劑量(9 kGy)電子束輻照發(fā)生降解[40]，這可能是由于自由基氧化造成的，但電泳圖譜中并未出現(xiàn)小分子物質(zhì)數(shù)量的增加。因此，高劑量輻照蛋白含量的變化仍需深入研究。

高輻照劑量可能會使氨基酸殘基發(fā)生氧化、斷裂，改變蛋白一級結(jié)構(gòu)[14],在允許劑量范圍下輻照改性食品，其氨基酸含量無明顯變化，不會造成太大損失。此外，在對畜肉產(chǎn)品進(jìn)行輻照處理時(shí)發(fā)現(xiàn)反式脂肪酸含量增加，但在草魚魚糜電子束輻照過程中，反式脂肪酸含量無顯著性變化(P>0.05)[41],可能是由蛋白來源的差異性導(dǎo)致的。因此，還需要嚴(yán)格控制輻照劑量和輻照時(shí)間，在提高蛋白的功能特性的同時(shí)，保證食品的安全性。

4.2 功能特性的變化

輻照處理可以提高肌原纖維蛋白的溶解度，且經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)溶解度的增加與自由基促進(jìn)蛋白降解也有一定關(guān)系,但是隨著輻照劑量的增加，肌漿蛋白的溶解度呈下降趨勢，這與蛋白構(gòu)象的變化以及蛋白交聯(lián)和聚集有關(guān)[42]。此外，輻照還可以改善魚糜的凝膠特性。LIN等[38]對帶魚魚糜進(jìn)行電子束輻照預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)在7～9 kGy劑量下的凝膠表層結(jié)構(gòu)致密，基本形成凝膠網(wǎng)絡(luò)；呂梁玉等[43]用電子束輻照梅魚魚糜，發(fā)現(xiàn)5 kGy輻照劑量下的魚糜所形成凝膠的持水性、質(zhì)構(gòu)等性能優(yōu)于其他劑量組。蛋白結(jié)構(gòu)的變化有利于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成，使得凝膠特性有所改善[44]：輻照產(chǎn)生自由基促進(jìn)二硫鍵的形成；蛋白結(jié)構(gòu)展開，蛋白表現(xiàn)較高的疏水相互作用；α-螺旋結(jié)構(gòu)含量降低、β-折疊增加。

由于輻照促使蛋白展開,表現(xiàn)出較高表面疏水性，可推測在適宜輻照劑量下可改善魚肉蛋白的乳化特性及起泡特性，這在大米蛋白[45]、芝麻籽蛋白[46]和豬肌原纖維蛋白[47]的研究中得到證實(shí)。此外，根據(jù)蛋白種類的不同，適宜的輻照劑量差異較大。但有研究認(rèn)為輻照引起蛋白交聯(lián)降低了魚肌原纖維蛋白的乳化活性指標(biāo)及乳化穩(wěn)定性[39]。因此，在對蛋白功能特性進(jìn)行研究的同時(shí)，還需要對蛋白內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，這樣才能更好解釋蛋白特性的變化。

5 低溫等離子體技術(shù)

5.1 改性機(jī)理

等離子體是由處于氣態(tài)的離子、自由基、自由電子和中性物質(zhì)組成的部分電離混合物，具有極高的化學(xué)反應(yīng)活性，在食品行業(yè)中多作為一種新興的殺菌方法進(jìn)行應(yīng)用，等離子體系統(tǒng)見圖2[48]。在低溫等離子體體系中，帶電粒子持續(xù)不斷地獲得能量，會與樣品發(fā)生碰撞和蝕刻，誘導(dǎo)蛋白結(jié)構(gòu)由致密變松散，大量活性基團(tuán)暴露[49],但氣態(tài)粒子仍能保持較低的溫度，因此可作為一種蛋白改性技術(shù)，改變蛋白的功能特性[50]。目前，食品領(lǐng)域中，低溫等離子體技術(shù)常用的放電方式有介質(zhì)阻擋放電、輝光放電和電暈放電[51]。

圖2 等離子體系統(tǒng)原理圖Fig.2 Schematic diagram of plasma system注：1-等離子體真空室;2-電極;3-薄膜樣品;4-高壓探針;5-電源(0～15 kV，60 Hz);6-干式氣缸;7-并聯(lián)電阻(電流測量);8-真空計(jì);9-示波器;10-機(jī)械真空泵;11-渦輪分子真空泵;12-真空計(jì)

5.2 功能特性的變化

等離子體技術(shù)可以改變蛋白質(zhì)的凝膠特性。MIAO等[52]研究了等離子體對阿拉斯加狹鱈肌肉肌原纖維蛋白的理化特性的影響，發(fā)現(xiàn)等離子體技術(shù)(40 kV)可以增強(qiáng)肌原纖維蛋白凝膠性以及熱穩(wěn)定性，使肌原纖維蛋白功能特性增強(qiáng)；隨著處理電壓的升高，游離巰基含量明顯降低，蛋白凝聚，肌原纖維蛋白的濁度和表面疏水性增加。

目前尚無等離子體技術(shù)對魚肉蛋白質(zhì)溶解性、乳化特性、起泡特性影響的研究，但可依據(jù)其他蛋白的研究進(jìn)行推測。適宜的低溫等離子體處理?xiàng)l件下，高能粒子轟擊蛋白質(zhì)分子，使親水位點(diǎn)暴露結(jié)合大量水，提高蛋白溶解性；隨著進(jìn)一步的轟擊，疏水基團(tuán)的暴露有利于乳化性能和起泡性能的提高[49]。但也有研究認(rèn)為溶解度隨處理時(shí)間增加而降低，且其原因歸結(jié)于疏水性基團(tuán)的暴露[53]。結(jié)果的差異性可能與不同種類蛋白結(jié)構(gòu)的差異性及蛋白內(nèi)部活性基團(tuán)所處位置有關(guān)，魚肉蛋白的研究可參考對蝦肌原纖維蛋白[53]。

作為一種新型技術(shù)，低溫等離子體技術(shù)在蛋白質(zhì)改性,尤其是魚肉蛋白改性方面的研究較少，但目前研究認(rèn)為低溫等離子體對商品化包裝魚片脂質(zhì)的氧化指標(biāo)、脂肪酸組成及營養(yǎng)質(zhì)量無顯著影響(P>0.05)，但對較為敏感的魚肉蛋白還需要進(jìn)一步探究[54]。

6 其他因素在改性過程中對蛋白的影響

6.1 離子強(qiáng)度

在物理改性過程中，除了技術(shù)處理?xiàng)l件對蛋白功能特性有一定影響，環(huán)境條件對其也有一定影響。離子強(qiáng)度對肌原纖維蛋白等鹽溶性蛋白影響較大。在魚肉蛋白改性過程中，通常添加NaCl來提高離子強(qiáng)度，促進(jìn)鹽溶性蛋白溶出，增加蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間的相互作用，改善蛋白質(zhì)溶解性、凝膠特性、乳化特征和起泡特性[55]；而在低鹽濃度下，蛋白不易展開、靜電斥力較弱，使得蛋白易發(fā)生凝聚，不利于蛋白產(chǎn)品的加工[56-57]。但隨著消費(fèi)者對健康飲食的青睞，低鹽蛋白產(chǎn)品的開發(fā)是蛋白類食品研究的重要方向。

目前，可以降低魚肉制品中NaCl含量但仍能保證蛋白功能水平的方法有：蛋白質(zhì)改性、鈉替代和添加活性肽。蛋白質(zhì)改性技術(shù)可以促進(jìn)蛋白結(jié)構(gòu)展開，使更多的活性基團(tuán)(親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)、巰基等)暴露，從而改善低鹽環(huán)境下蛋白的功能特性。鈉替代是選擇CaCl2、KCl、MgCl2部分替代NaCl，在提高離子強(qiáng)度的同時(shí)，對蛋白結(jié)構(gòu)也會有相應(yīng)的影響，這種方法多輔助蛋白改性技術(shù)對蛋白進(jìn)行處理。添加活性肽可以提高蛋白的凝膠特性[58]，但相比于前2種方法成本較高，不適于實(shí)際生產(chǎn)。

6.2 溫度

溫度會影響蛋白結(jié)構(gòu)變化和產(chǎn)品品質(zhì)。為了排除溫度對蛋白的消極影響，通常在0～4 ℃環(huán)境下存放蛋白或進(jìn)行蛋白改性；但由于部分改性設(shè)備的局限性，使得溫度不能保持較低的恒溫狀態(tài)，如UHP改性過程中通常處于常溫條件下。在常溫環(huán)境中，魚肉的鹽溶性蛋白會隨著時(shí)間增加損失增大，且溫度越高損失率越大[59]。溫度對魚糜制品的凝膠形成能力也有一定的影響，ZHU等[60]發(fā)現(xiàn)阿拉斯加鱈魚魚糜在5 ℃UHP處理下的凝膠比25 ℃具有更強(qiáng)的凝膠強(qiáng)度，這可能是由于蛋白酶在不同溫度下對蛋白的影響所致。因此，在蛋白改性過程中需依據(jù)不同的改性目的控制溫度的變化、設(shè)定所需溫度。

6.3 pH

pH不僅可以影響蛋白表面電荷，還會影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化。目前，蛋白改性過程中多借助pH偏移法輔助修飾蛋白，pH偏移法使處于極端pH條件下的蛋白質(zhì)內(nèi)部氫鍵斷裂、結(jié)構(gòu)展開，隨著pH逐漸調(diào)節(jié)至中性后，蛋白可發(fā)生重新折疊[61]。相比于中性環(huán)境，蛋白疏水基團(tuán)在酸堿條件下含量較高，且堿性環(huán)境下與中性相比巰基含量差異更大，這與蛋白結(jié)構(gòu)的展開有關(guān)。此外，在酸性條件下蛋白巰基更易產(chǎn)生二硫鍵，而在堿性條件下二硫鍵容易發(fā)生斷裂，這可能與改性過程中產(chǎn)生的自由基有關(guān)，有研究表明在酸性情況下更易產(chǎn)生自由基，所以在酸堿環(huán)境下二硫鍵的含量有一定差異性[62-63]。因此，可通過調(diào)節(jié)pH來輔助蛋白改性，提高蛋白的功能特性。

不同改性技術(shù)在處理過程中也會對蛋白樣品pH產(chǎn)生影響。如蛋白溶液經(jīng)過超聲處理后pH增加、經(jīng)過長時(shí)間低溫等離子體技術(shù)pH會降低,但是多數(shù)改性過程時(shí)間短、強(qiáng)度低，對pH影響不顯著(P>0.05)。

7 展望

蛋白質(zhì)改性的應(yīng)用前景十分廣闊，而物理改性相比于其他改性方法更溫和、無污染，對產(chǎn)品營養(yǎng)性能影響較小，更適用于蛋白加工生產(chǎn)。但是魚肉蛋白物理改性研究仍還存在一些問題值得進(jìn)一步思考：(1)目前蛋白改性研究多以技術(shù)為主題，探索蛋白的不同功能特性變化，但以實(shí)際生產(chǎn)為目的，需要從蛋白功能特性角度出發(fā)，選擇適宜物理改性方法，并探索實(shí)施應(yīng)用的可能性;(2)對于不同魚肉原料，其營養(yǎng)成分差異性大，部分技術(shù)的化學(xué)效應(yīng)會影響脂肪以及蛋白的變化，可能對功能特性起到提升/降低的作用,因此，在探究改性蛋白特性的同時(shí)，也需要對其他營養(yǎng)成分的變化進(jìn)行探討，以確保魚類加工產(chǎn)品品質(zhì);(3)利用不同改性原理，將物理改性方法與化學(xué)方法或酶法聯(lián)用，能更好地實(shí)現(xiàn)對蛋白功能特性的修飾，但聯(lián)合改性技術(shù)中不可控因素較多且步驟繁瑣，因此還需要對其改性效果和投入成本進(jìn)行比較;(4)目前物理改性蛋白研究多局限于植物蛋白和乳清蛋白，很多新興物理改性技術(shù)，如超臨界流體擠壓、機(jī)械旋磨活化技術(shù)，對魚肉蛋白功能特性的影響還有待進(jìn)一步研究。