典型加工條件下魚糜肌原纖維蛋白品質(zhì)變化規(guī)律及調(diào)控方法研究進(jìn)展

陳梅珍，陳 旭，蔡茜茜，余璐涵，吳金鴻，張 芳，黃 丹，黃建聯(lián)，汪少蕓,*

（1.福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，福建 福州 350108；2.福建省冷凍調(diào)理水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361022；3.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240；4.安井食品集團(tuán)股份有限公司，福建 廈門 361022）

肌原纖維蛋白屬于鹽溶性蛋白，由肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白、肌動(dòng)球蛋白、肌鈣蛋白等組成，研究表明，魚糜肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白溶出后，結(jié)合成肌動(dòng)球蛋白而相互纏繞，經(jīng)加熱形成高度有序且能保持大量水分的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成了有彈性的魚糜制品。因此，肌原纖維蛋白的凝膠特性是魚糜制品加工中的重要功能特性，影響著魚糜制品的品質(zhì)。肌原纖維蛋白的凝膠性受凝膠方式、原料魚種類、外源添加物、酸堿提取法、冷凍變性等因素影響。當(dāng)肌原纖維蛋白受到內(nèi)源性蛋白酶的分解或被氧化，其凝膠性降低，導(dǎo)致魚糜制品品質(zhì)下降；在不同的酸堿條件下，當(dāng)肌原纖維蛋白的巰基暴露增加、表面疏水性增加、-螺旋向-折疊轉(zhuǎn)變，其凝膠性提高。魚糜制品的生產(chǎn)過(guò)程通常涉及斬拌、熱處理、調(diào)節(jié)pH值和離子強(qiáng)度以及添加外源物質(zhì)等工序，在這些物理場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、生物場(chǎng)加工條件下，魚糜肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)會(huì)改變，直接影響其功能特性，從而進(jìn)一步影響魚糜制品的品質(zhì)（圖1）。國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛研究了加工條件對(duì)魚糜肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)和凝膠特性的影響，并通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)或改變加工方式改善魚糜肌原纖維蛋白的凝膠性能。本文綜述了魚糜肌原纖維蛋白在物理場(chǎng)（斬拌、熱處理）、化學(xué)場(chǎng)（pH值、離子強(qiáng)度）和生物場(chǎng)（酶、微生物）等典型加工條件下的品質(zhì)變化規(guī)律及調(diào)控方法，以期為魚糜加工提供理論依據(jù)。

圖1 肌原纖維蛋白構(gòu)象與凝膠性能關(guān)系[5]Fig.1 Relationship between myofibrillar protein conformation and gel properties[5]

1 物理場(chǎng)加工條件下魚糜肌原纖維蛋白的品質(zhì)變化規(guī)律及調(diào)控方法

1.1 加熱

肌原纖維蛋白是魚糜中含量最高的蛋白質(zhì)（相對(duì)含量65%～80%），經(jīng)加熱結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，引發(fā)其變性和聚集，從而形成三維凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠過(guò)程涉及凝膠化、凝膠劣化和魚糕化階段。凝膠化即為加熱溫度50 ℃以下時(shí)，肌原纖維蛋白通過(guò)非二硫鍵結(jié)合，促進(jìn)形成凝膠；凝膠劣化即為加熱溫度為50～70 ℃之間時(shí)，內(nèi)源性堿性蛋白酶破壞肌原纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；魚糕化即加熱溫度為80～90 ℃之間時(shí)，凝膠硬度和彈性增加。因此，肌原纖維蛋白的熱誘導(dǎo)凝膠特性決定魚糜制品的品質(zhì)。加熱導(dǎo)致肌原纖維蛋白氨基酸側(cè)鏈、肽鏈和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化可能影響蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，并最終改變肌原纖維蛋白的凝膠特性。有研究表明，魚糜與鹽混勻，先在低溫（0～40 ℃）下保存，再于80 ℃或更高溫度下加熱，該加熱方式形成的凝膠強(qiáng)度高于直接在80 ℃或更高溫度下加熱形成的凝膠強(qiáng)度。因此不同加熱處理方式可能會(huì)導(dǎo)致魚糜制品的品質(zhì)存在差異。

生產(chǎn)魚糜制品的傳統(tǒng)加熱處理（水浴加熱或熱蒸汽的兩步工藝）存在費(fèi)時(shí)、耗能源、加熱不均勻、產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低的缺點(diǎn)，且當(dāng)魚糜在50～70 ℃之間加熱時(shí)，會(huì)出現(xiàn)凝膠劣化現(xiàn)象，破壞肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)。研究表明，凝膠劣化現(xiàn)象主要與肌原纖維蛋白酶的水解有關(guān)。

近年來(lái)，研究者通過(guò)優(yōu)化加熱方式來(lái)改善凝膠的性能，如電場(chǎng)（歐姆）和電磁場(chǎng)（微波和射頻）加熱，這些加熱方式從內(nèi)部向外部產(chǎn)生或傳遞熱量。微波加熱具有快速、高效的優(yōu)點(diǎn)，采用微波加熱誘導(dǎo)肌原纖維蛋白的凝膠化，可快速通過(guò)凝膠裂解階段，且許多研究表明，微波加熱可以改善魚糜凝膠的力學(xué)性能和功能性能。然而，當(dāng)只通過(guò)微波加熱獲得魚糜制品時(shí)，會(huì)出現(xiàn)凝膠表面變得干燥、粗糙和起皺的不理想現(xiàn)象，此外，微波加熱與水浴加熱相結(jié)合有利于提高凝膠強(qiáng)度，從而改善魚糜凝膠的特性。Jiao Xidong等將添加魚油的乳化魚糜香腸先于40 ℃水浴加熱30 min，然后在功率強(qiáng)度為5 W/g的條件下微波加熱96 s，發(fā)現(xiàn)加入魚油的魚糜香腸在第一步的40 ℃水浴加熱30 min后，獲得疏松多孔的凝膠結(jié)構(gòu)。微波加熱代替水浴加熱的第二步可以顯著補(bǔ)償魚油誘導(dǎo)蛋白凝膠降解的破壞性（圖2），且該方式制得的添加魚油的凝膠具有更好的從變形中立即恢復(fù)的能力、更優(yōu)良的質(zhì)構(gòu)特性、更高的白度（當(dāng)將富含-3的魚油加入魚糜凝膠的制備中）、更致密的蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)、更高持水力。微波加熱可迅速升高溫度，改變蛋白質(zhì)的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)。Li Zhiyu等將微波與超聲技術(shù)聯(lián)用，應(yīng)用于金線魚魚糜肌原纖維蛋白的改性，并將改性肌原纖維蛋白水解制取生物活性肽，擴(kuò)大了低經(jīng)濟(jì)價(jià)值魚糜的應(yīng)用范圍。有研究表明，隨著熱誘導(dǎo)魚糜形成凝膠的溫度升高，凝膠中水的流動(dòng)性增強(qiáng)，持水能力降低，凝膠強(qiáng)度也相應(yīng)降低。魚糜在90 ℃下處理30 min形成的凝膠具有最高強(qiáng)度，且在該條件下最大程度形成肌原纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)魚糜處理溫度從常規(guī)90 ℃提高至120 ℃時(shí)，蛋白質(zhì)變性程度增加，穩(wěn)定在90 ℃時(shí)凝膠結(jié)構(gòu)逐漸受損。Zhang Tao等測(cè)定了90 ℃和120 ℃誘導(dǎo)的阿拉斯加鱈魚魚糜凝膠強(qiáng)度，分別為426.47 ggcm和136.83 ggcm。因此，改善魚糜在高溫下誘導(dǎo)形成的凝膠特性有助于將魚糜應(yīng)用于即食海鮮產(chǎn)品的生產(chǎn)。Zhang Tao等研究魔芋葡甘露聚糖對(duì)120 ℃下加熱誘導(dǎo)形成的魚糜凝膠的理化和結(jié)構(gòu)特性的保護(hù)作用，指出脫乙酰化魔芋葡甘露聚糖能明顯地影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，保護(hù)促進(jìn)凝膠形成的疏水作用和氫鍵，有助于蛋白質(zhì)從聚集狀態(tài)恢復(fù)到均勻分布狀態(tài)。

圖2 微波加熱促進(jìn)魚油強(qiáng)化魚糜凝膠蛋白-油相互作用和凝膠特性的潛在機(jī)制[24]Fig.2 Proposed mechanism underlying the promotion of the proteinoil interaction and gel properties of fish oil-fortified surimi gel under microwave heating treatment[24]

1.2 斬拌

魚糜制品生產(chǎn)過(guò)程中，斬拌可破壞魚肌肉的超微結(jié)構(gòu)，促進(jìn)鹽溶性肌原纖維蛋白的溶出，使魚糜轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)地平滑的糊狀物，且有助于其他輔料成分均勻地混合到魚糜糊狀物中。根據(jù)斬拌強(qiáng)度的高低，可將斬拌方法分為高強(qiáng)度斬拌（剪切/斬拌等）和低強(qiáng)度斬拌（擠壓、研磨、搗碎、攪拌、共混等）。

在高強(qiáng)度斬拌條件下，隨著斬拌時(shí)間的延長(zhǎng)，魚糜肌原纖維蛋白傾向于展開和/或聚集，最終導(dǎo)致肌原纖維蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化，表面疏水性增加以及鹽溶性蛋白質(zhì)和活性巰基含量降低。魚糜剪切過(guò)程中蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和構(gòu)象的變化受魚種類和剪切條件的影響。阿拉斯加狹鱈魚糜的低熱穩(wěn)定性蛋白在較高的剪切溫度（＞20 ℃）下容易聚集。而馬鲅鯉魚糜的較高熱穩(wěn)定性蛋白質(zhì)在較低的剪切溫度（＜20 ℃）或短剪切時(shí)間（＜9 min）不易展開蛋白結(jié)構(gòu)。斬拌過(guò)程中肌原纖維蛋白分子的適度拉伸（展開）有利于增強(qiáng)分子內(nèi)和/或分子間的相互作用，實(shí)現(xiàn)魚糜產(chǎn)品的高彈性質(zhì)地。斬拌條件（例如氯化鈉濃度、斬拌時(shí)間、斬拌速度、最終溫度和真空度）會(huì)影響魚糜凝膠性能。Ma Yaolan等發(fā)現(xiàn)真空斬拌過(guò)程中，隨著真空度的增加，魚糜糊中氣泡大小減小，數(shù)量減少；肌原纖維蛋白的二硫鍵含量先顯著下降，然后略有上升，表面疏水性逐漸增加。在較高的真空度下，魚糜凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)更加緊湊有序。真空斬拌可提高魚糜凝膠機(jī)械性能，可能與其具有的消除氣泡和改變肌原纖維蛋白的理化性質(zhì)有關(guān)。在改善魚糜產(chǎn)品的凝膠強(qiáng)度方面，真空斬拌優(yōu)于傳統(tǒng)斬拌方法，通常認(rèn)為真空斬拌消除魚糜糊中氣泡的特點(diǎn)與改善魚糜產(chǎn)品的凝膠強(qiáng)度有關(guān)。目前，真空斬拌已廣泛應(yīng)用于高品質(zhì)魚糜制品的加工。因此，真空斬拌可使魚類肌原纖維蛋白發(fā)生物理化學(xué)和結(jié)構(gòu)變化，有助于提高肌原纖維蛋白的膠凝性能。

高強(qiáng)度斬拌相比于低強(qiáng)度斬拌，雖然能提高生產(chǎn)效率，但保留魚糜原始特性的效果不如低強(qiáng)度斬拌。Yin Tao等研究共混和剪切對(duì)魚肌原纖維的超微結(jié)構(gòu)及鰱魚魚糜肌原纖維蛋白生化特性的影響（圖3），結(jié)果表明，共混15 min內(nèi)，呈條狀外觀的魚糜肌原纖維逐漸被破壞，而剪切5 min后肌原纖維完全崩解。鰱魚肌原纖維蛋白-螺旋結(jié)構(gòu)含量隨剪切時(shí)間延長(zhǎng)而降低，-折疊結(jié)構(gòu)含量隨剪切時(shí)間延長(zhǎng)而增加；表面活性巰基含量先增加后下降；十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDSPAGE）結(jié)果顯示，肌球蛋白重鏈條帶的強(qiáng)度逐漸降低。然而，隨著共混時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)、肌球蛋白重鏈的強(qiáng)度和表面活性巰基含量略有變化。因此，與共混相比，剪切對(duì)魚糜肌原纖維蛋白超微結(jié)構(gòu)的破壞和生化性質(zhì)的改變較明顯。Wang Lei等研究比較剪切和攪拌對(duì)魚糜凝膠特性的影響，結(jié)果表明在鹽含量相同的樣品中，攪拌比剪切制成的魚糜凝膠具有更高的強(qiáng)度、持水能力和黏度，且用3%的鹽攪拌制成的魚糜凝膠比用2%或3%的鹽剪切制成的魚糜凝膠具有更致密和更均勻的微觀結(jié)構(gòu)。目前，在魚糜制品生產(chǎn)過(guò)程中，剪切逐漸替代共混。然而，有些魚糜制品通過(guò)共混制得的品質(zhì)更好（如質(zhì)地和持水能力）。因此，將魚糜粗切，然后共混的處理方式，既可提高魚糜制品生產(chǎn)效率，又可保持良好的品質(zhì)。

圖3 剪切和共混對(duì)肌原纖維蛋白微觀形貌、二級(jí)結(jié)構(gòu)和蛋白組成的影響[33]Fig.3 Effects of shearing and blending on micromorphology,secondary structure and protein patterns of myofibrillar protein[33]

2 化學(xué)場(chǎng)加工條件下魚糜肌原纖維蛋白的品質(zhì)變化規(guī)律及調(diào)控方法

2.1 pH值

魚糜是一種高蛋白原料，由各種魚類肌肉制成，魚糜生產(chǎn)過(guò)程中漂洗工序具有重要作用，漂洗可去除魚肉中的血紅素蛋白、多不飽和脂肪酸、脂質(zhì)、結(jié)締組織、骨骼、鱗片等，濃縮肌原纖維蛋白，因此優(yōu)異的漂洗方法有利于魚糜凝膠的形成。相比于傳統(tǒng)的漂洗方法（用冷水反復(fù)漂洗碎魚肉直到去除大部分水溶性蛋白質(zhì)），pH轉(zhuǎn)換法（先酸和/或堿的增溶過(guò)程，再沉淀和回收蛋白質(zhì)）可提高魚肉中肌原纖維蛋白的回收率和質(zhì)量。

肌原纖維蛋白凝膠的形成是由于蛋白結(jié)構(gòu)的改變引起其變性和聚集，從而產(chǎn)生三維凝膠基質(zhì)。酸/堿處理是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)修飾的常用技術(shù)，蛋白質(zhì)的變性程度和成膠能力高度依賴于pH值，pH值的變化不僅會(huì)影響肌原纖維蛋白的萃取效率，還會(huì)改變肌原纖維蛋白的電荷性質(zhì)，進(jìn)而引起官能團(tuán)的電離。此外，pH值對(duì)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的影響會(huì)改變蛋白質(zhì)分子間相互作用力，進(jìn)而改變肌原纖維蛋白的凝膠性質(zhì)。Du Xin等研究表明，在室溫條件下，酸處理比中性和堿性處理更能誘導(dǎo)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)展開，使疏水基團(tuán)暴露，表現(xiàn)出更高的表面疏水性和更低的熒光強(qiáng)度，當(dāng)溫度高于40 ℃時(shí)，硫醇-二硫交換反應(yīng)加速了蛋白質(zhì)的聚集，表現(xiàn)為所有樣品的溶解度降低，濁度增加，肌原纖維蛋白顆粒流動(dòng)性降低，當(dāng)pH值為6.0時(shí)，樣品的熱誘導(dǎo)聚集行為最規(guī)律、最明顯，在70 ℃時(shí)形成了最佳的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（圖4）。Chen Jinyu等研究發(fā)現(xiàn)焦磷酸鈉（sodium pyrophosphate，SPP）改性的肌原纖維蛋白乳液凝膠在pH值為6.0和7.0時(shí)，具有較好的彈性、凝膠強(qiáng)度、持水性和氧化穩(wěn)定性，而當(dāng)pH值為8.0和9.0時(shí)，由于過(guò)多的磷酸鹽附著在肌原纖維蛋白上，以及在pH 5.0時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生聚集沉淀，分子之間靜電斥力增加，都會(huì)導(dǎo)致肌原纖維蛋白穩(wěn)定的乳狀凝膠結(jié)構(gòu)坍塌，凝膠性能和氧化穩(wěn)定性整體下降。Yang Kun等利用3.8 mT低頻磁場(chǎng)（low frequency magnetic field，LF-MF）處理誘導(dǎo)肌原纖維蛋白的凝膠性能，較高pH值（pH 6.5、7.0）下LF-MF對(duì)提高持水力有協(xié)同作用，pH值為6.5和7.0時(shí)，LF-MF處理組凝膠中-螺旋和-折疊的比例發(fā)生了顯著變化，色氨酸和酪氨酸殘基從蛋白質(zhì)內(nèi)部暴露出來(lái)形成氫鍵。Wei Li等指出鰱魚肌球蛋白在pH 7.0下的解折疊和組裝的相對(duì)速度適于在低溫下形成具有精細(xì)且均勻結(jié)構(gòu)的聚集體，從而有利于形成凝膠。

圖4 pH值對(duì)加熱過(guò)程中肌原纖維蛋白聚集行為和微觀結(jié)構(gòu)、表觀和凝膠斷裂力的影響[38]Fig.4 Effect of pH on the aggregation behavior, microstructure, visual appearance and rupture force of myofibrillar protein during heating[38]

不同pH值會(huì)影響魚肌肉蛋白的構(gòu)象、熱變性和流變特性，從而顯著影響最終食品的品質(zhì)。Omura等向阿拉斯加狹鱈魚糜中添加葡萄糖氧化酶、葡萄糖以降低魚糜pH值制備低酸誘導(dǎo)魚糜凝膠，研究發(fā)現(xiàn)魚糜添加葡萄糖氧化酶后，在一定條件下，魚糜pH值下降，魚糜蛋白表面疏水性和二硫鍵含量增加，且隨著葡萄糖氧化酶添加量的增加（0～1%），魚糜凝膠的斷裂力和斷裂變形均有所增加。低酸誘導(dǎo)凝膠形成的方式相比熱誘導(dǎo)或大量有機(jī)酸誘導(dǎo)凝膠形成的方式更加節(jié)省能源和資源。Gudjónsdóttir等研究發(fā)現(xiàn)在利用傳統(tǒng)漂洗方法制備魚糜的過(guò)程中，肌原纖維蛋白會(huì)隨鹽濃度的增加而腫脹，而在利用pH轉(zhuǎn)換方法制備魚糜的過(guò)程中，鹽引起肌原纖維蛋白的膠凝作用更強(qiáng)。Abdollahi等指出堿性和酸性條件會(huì)增加蛋白質(zhì)內(nèi)部掩埋的活性巰基和疏水殘基的暴露量，從而影響共混蛋白的黏彈性，因此，與常規(guī)漂洗方法相比，pH轉(zhuǎn)換法更加有利于制備性能較好的共混蛋白凝膠。

2.2 離子強(qiáng)度

肌原纖維蛋白在相對(duì)高鹽環(huán)境（0.47～0.68 mol/L NaCl）中基本完全溶解，而在低離子強(qiáng)度介質(zhì)中具有不溶性和不穩(wěn)定性，這是由于肌球蛋白作為肌原纖維結(jié)構(gòu)中的主要蛋白，對(duì)肌原纖維蛋白的大部分功能特性起著重要作用，且在高離子強(qiáng)度下，鹽離子滲透到肌球蛋白絲狀結(jié)構(gòu)中，發(fā)揮“屏蔽”作用，削弱肌球蛋白尾部的靜電相互作用，促進(jìn)了肌球蛋白絲狀結(jié)構(gòu)的膨脹和解體，釋放肌球蛋白單體和具有可電離基團(tuán)的結(jié)構(gòu)蛋白，有助于與水的相互作用。而在低鹽介質(zhì)中，鄰近的肌球蛋白單體往往通過(guò)尾部（桿）的靜電相互作用而有規(guī)律地堆積和纏繞，形成有序的自組裝絲狀結(jié)構(gòu)。此外，離子強(qiáng)度也會(huì)影響肌原纖維蛋白的其他功能特性（如乳化和凝膠特性）。早期研究表明，肌原纖維蛋白在低離子強(qiáng)度溶液中呈現(xiàn)較差的乳化性能，并將其主要?dú)w因于形成不溶性肌球蛋白絲。而在高離子強(qiáng)度下，僅由肌原纖維蛋白包覆的乳液穩(wěn)定性也是有限的，因?yàn)榧∏虻鞍椎慕M裝可在高離子強(qiáng)度下受到抑制，但由于鹽離子對(duì)電荷的屏蔽，油滴之間的靜電斥力也受到抑制，這也不利于乳液的穩(wěn)定性。

肌原纖維蛋白的凝膠特性因離子強(qiáng)度的不同而不同。高離子強(qiáng)度下，肌球蛋白主要以游離單體的形式存在，其棒狀尾部的解旋導(dǎo)致巰基、疏水基團(tuán)等官能團(tuán)的釋放，使蛋白質(zhì)之間通過(guò)共價(jià)或非共價(jià)鍵進(jìn)行交聯(lián)，有利于形成聚集型三維凝膠網(wǎng)絡(luò)。低離子強(qiáng)度下，肌球蛋白主要以絲狀結(jié)構(gòu)的形式存在，絲狀結(jié)構(gòu)表面突出的肌球蛋白頭之間進(jìn)行交聯(lián)，從而形成鏈?zhǔn)侥z網(wǎng)絡(luò)。有研究表明，肌球蛋白絲形成的鏈狀結(jié)構(gòu)比肌球蛋白單體形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有更高的凝膠強(qiáng)度。也有研究表明，肌原纖維蛋白在高離子強(qiáng)度下的凝膠品質(zhì)優(yōu)于低離子強(qiáng)度下。此外，F(xiàn)u Yuan等提出了不同的觀點(diǎn)，指出在凝膠形成過(guò)程中肌球蛋白單體和肌球蛋白絲可能在某些介質(zhì)中共存，且共存比例可能決定凝膠的品質(zhì)。為了滿足人類對(duì)低鹽健康飲食的需求，以及改善肌原纖維蛋白在低離子強(qiáng)度下的功能特性，研究者們探究低離子強(qiáng)度下肌球蛋白絲自組裝機(jī)制，并尋求抑制或破壞肌球蛋白絲結(jié)構(gòu)的方法（圖5），有效方法包括氨基酸處理（-組氨酸、-精氨酸、-賴氨酸、脯氨酸）、糖基化（褐藻寡糖）、高強(qiáng)度超聲波處理和高壓均質(zhì)等。

圖5 抑制或破壞肌球蛋白絲結(jié)構(gòu)的方法[58,65,68]Fig.5 Approaches for effectively inhibiting or disrupting the formation of myosin filaments[58,65,68]

3 生物場(chǎng)加工條件下魚糜肌原纖維蛋白的品質(zhì)變化規(guī)律及調(diào)控方法

3.1 酶

TG作為生物酶影響加工條件下魚糜肌原纖維蛋白的品質(zhì)變化，可提高其凝膠特性，以符合消費(fèi)者的需求。TG可催化肌原纖維蛋白谷氨酰胺殘基和賴氨酸殘基之間的?；D(zhuǎn)移反應(yīng)形成交聯(lián)蛋白。研究表明，在所有肉制品加工過(guò)程中，TG只會(huì)對(duì)肌球蛋白產(chǎn)生作用，對(duì)肌動(dòng)蛋白沒有顯著影響；加工過(guò)程中，TG發(fā)揮交聯(lián)作用，改變肌球蛋白重鏈結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)肌球蛋白在肌原纖維結(jié)構(gòu)的S1亞基交聯(lián)，降低蛋白-螺旋含量，增加-折疊含量，促進(jìn)形成高分子聚合物，改善蛋白溶解度，從而改變蛋白凝膠性。馮倩等研究發(fā)現(xiàn)隨著TG催化時(shí)間的延長(zhǎng)，肌原纖維蛋白凝膠白度增加，持水性提高，凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑變小，結(jié)構(gòu)更加致密。Dong Xiuping等研究發(fā)現(xiàn)添加TG可有效改善魚糜凝膠的3D打印性、黏彈性、力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)。TG催化肌原纖維蛋白交聯(lián)程度的增加導(dǎo)致凝膠由黏彈性向彈性轉(zhuǎn)變，凝膠結(jié)構(gòu)由無(wú)序松散向有序致密轉(zhuǎn)變。因此，利用TG催化魚糜肌原纖維蛋白產(chǎn)生不同交聯(lián)程度的方式獲得的魚糜制品可滿足消費(fèi)者不同的口味需求。

目前有關(guān)TG增強(qiáng)魚糜肌原纖維蛋白凝膠特性的研究較多；而TG對(duì)魚糜肌原纖維蛋白凝膠消化特性影響的研究較少，作用機(jī)制也尚不明確，且研究多集中于TG添加量對(duì)蛋白凝膠消化性的影響，研究TG催化肌原纖維蛋白交聯(lián)時(shí)間、交聯(lián)程度對(duì)消化率的影響及相關(guān)規(guī)律性則相對(duì)較少。TG催化引起的肌原纖維蛋白構(gòu)象和食物結(jié)構(gòu)的變化影響消化和吸收行為，最終影響魚糜凝膠的營(yíng)養(yǎng)特性。有研究表明，通過(guò)TG增加肌原纖維蛋白的交聯(lián)程度，會(huì)導(dǎo)致肌原纖維蛋白凝膠消化率下降，出現(xiàn)難以消化的現(xiàn)象。Fang Mengxue等研究發(fā)現(xiàn)在體外消化實(shí)驗(yàn)中，肌原纖維蛋白交聯(lián)度較高的魚糜凝膠抵抗胃蛋白酶水解的能力強(qiáng)，而在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，隨著肌原纖維蛋白交聯(lián)度的增加，肌球蛋白頭部的水解加快，且消化物質(zhì)中存在生物活性肽的可能性也增加。而從氨基酸總量來(lái)看，肌原纖維蛋白交聯(lián)度對(duì)消化吸收性能無(wú)影響。

肌原纖維蛋白行為變化影響TG的催化效果。研究表明，輕度氧化處理導(dǎo)致肌原纖維蛋白解折疊，增強(qiáng)了TG介導(dǎo)的交聯(lián)反應(yīng)，且交聯(lián)區(qū)域由肌原纖維結(jié)構(gòu)的S1亞基向S2亞基轉(zhuǎn)移。微波可能會(huì)導(dǎo)致較少的蛋白質(zhì)膨脹甚至聚集，從而降低TG與魚類肌原纖維蛋白中底物結(jié)合的可及性。

隨著消費(fèi)者對(duì)健康食品需求的增加以及創(chuàng)新魚糜制品的需要，研究者用TG改善或保持添加了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的魚糜肌原纖維蛋白凝膠的特性（圖6）。研究表明，添加適當(dāng)比例的TG和椰子殼提取物制備的肌原纖維蛋白凝膠有較好的凝膠特性及抗氧化能力。Fang Qian等研究發(fā)現(xiàn)TG抑制了乳化豬油對(duì)魚糜凝膠的弱化作用。因此，TG的輔助使用有助于開發(fā)新型健康魚糜制品。

圖6 TG交聯(lián)魚糜肌原纖維蛋白及在魚糜加工中的應(yīng)用[78,80]Fig.6 Transglutaminase cross-linked surimi myofibrillar protein and its application in surimi processing[78,80]

3.2 微生物

微生物在魚糜發(fā)酵過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，其在代謝過(guò)程中分泌的蛋白質(zhì)降解酶逐漸降解魚糜肌原纖維蛋白，釋放出更易于消化和吸收的物質(zhì)以及風(fēng)味前體物質(zhì)。陳曉倩等研究發(fā)現(xiàn)接種棒狀乳桿菌發(fā)酵秘魯魷魚糜，其肌原纖維蛋白中的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白重鏈均隨著發(fā)酵被降解，且36 h后肌球蛋白條帶已完全消失，同時(shí)經(jīng)發(fā)酵24 h后，于分子質(zhì)量在100～135 kDa范圍出現(xiàn)了新的鹽溶性蛋白條帶，其在發(fā)酵至48 h后也被降解。戴夢(mèng)婕等研究表明，在穩(wěn)定的低酸性環(huán)境中，戊糖片球菌產(chǎn)蛋白酶降解魚糜中蛋白質(zhì)，生成了低分子肽和游離氨基酸。蛋白酶破壞了肌動(dòng)球蛋白的聚集，并且在pH 4.5條件下蛋白酶對(duì)肌動(dòng)球蛋白的影響更大。蛋白酶也在一定程度上改變肌動(dòng)球蛋白的二級(jí)及三級(jí)結(jié)構(gòu)。微生物分泌的蛋白酶促進(jìn)魚糜肌原纖維蛋白水解生成氨基酸和低分子肽，導(dǎo)致游離氨基酸含量上升，其中呈味氨基酸含量的增加可改善發(fā)酵魚糜的滋味。同時(shí)部分游離氨基酸是一些風(fēng)味物質(zhì)的前體，其通過(guò)降解反應(yīng)以及微生物代謝作用，產(chǎn)生帶分支的醛和醇等，改善發(fā)酵魚糜的香味。張大為等研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵金鯧魚糜中較重要的香氣成分有2-甲基丁酸乙酯、甲硫醇、2-甲基丁酸及丁酸。江鋒等在接種羅伊氏乳桿菌的發(fā)酵魚糜中檢出風(fēng)味物質(zhì)乙酸、正己醛、1-辛烯-3-醇、乙酸乙酯等。因此，微生物酶水解魚糜肌原纖維蛋白生成的部分氨基酸可直接或間接賦予發(fā)酵魚糜獨(dú)特風(fēng)味。然而，發(fā)酵體系中的氨基酸也會(huì)通過(guò)脫羧反應(yīng)生成生物胺，其前體物質(zhì)和脫羧后物質(zhì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為精氨酸-精胺、精氨酸-亞精胺、酪氨酸-酪胺、組氨酸-組胺、鳥氨酸-腐胺、賴氨酸-尸胺。當(dāng)生物胺含量超過(guò)人體可代謝范圍，則會(huì)產(chǎn)生毒害作用。目前可通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵條件及發(fā)酵劑種類將有害生物胺含量有效控制在安全范圍。

微生物發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸導(dǎo)致魚糜pH值下降，從而使得其肌原纖維蛋白偏離等電點(diǎn)，所帶靜電荷增加，蛋白質(zhì)分子之間的排斥作用增大，從而影響肌原纖維蛋白的凝膠性（圖7）。許艷順研究發(fā)現(xiàn)微生物發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)酸誘導(dǎo)魚糜肌原纖維蛋白凝膠的形成，肌球蛋白重鏈?zhǔn)切纬砂l(fā)酵魚糜凝膠結(jié)構(gòu)的主要蛋白，其在酸性條件下首先發(fā)生頭-頭相互作用，接著肌球蛋白尾部變性展開相互聯(lián)結(jié)形成大的蛋白質(zhì)顆粒，同時(shí)頭部之間繼續(xù)交聯(lián)形成有序的凝膠網(wǎng)絡(luò)，肌動(dòng)蛋白以及發(fā)酵過(guò)程中蛋白降解產(chǎn)生的低分子質(zhì)量肽也參與了凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成。隨著微生物發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，維持魚糜肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)的疏水作用、二硫鍵以及非二硫共價(jià)鍵作用不斷增強(qiáng)，氫鍵和離子鍵含量顯著減少。微生物發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)酸影響魚糜肌原纖維蛋白的凝膠性，進(jìn)而影響發(fā)酵魚糜的凝膠特性。張洵研究不同微生物對(duì)發(fā)酵魚糜質(zhì)構(gòu)特性影響，結(jié)果表明接種乳酸菌的魚糜具有較好的硬度和凝聚性，而接種酵母菌的魚糜的咀嚼性和彈性變化更顯著。陳曉倩等研究表明棒狀乳桿菌Lz153能在秘魯魷魚糜中快速繁殖產(chǎn)酸并使秘魯魷魚糜在發(fā)酵24～36 h范圍內(nèi)形成品質(zhì)良好的凝膠體。因此，微生物發(fā)酵產(chǎn)酸有利于誘導(dǎo)魚糜肌原纖維蛋白凝膠的形成，從而改善魚糜的凝膠特性。

圖7 微生物作用肌原纖維蛋白進(jìn)而影響發(fā)酵魚糜品質(zhì)[90-92]Fig.7 Effects of microorganisms on myofibrillar protein and consequently on the quality of fermented surimi[90-92]

4 結(jié) 語(yǔ)

魚糜肌原纖維蛋白變化是影響魚糜制品品質(zhì)的關(guān)鍵，魚糜肌原纖維蛋白在物理場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、生物場(chǎng)加工條件下會(huì)發(fā)生變性、聚集、交聯(lián)、自組裝、分解等變化，從而增強(qiáng)或抑制肌原纖維蛋白的功能特性，因此研究魚糜肌原纖維蛋白在這些典型加工場(chǎng)下的變化規(guī)律及調(diào)控方法對(duì)于提升魚糜制品的品質(zhì)具有重要指導(dǎo)意義。

今后的研究工作可在以下方面不斷挖掘和深入：1）協(xié)同使用物理場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、生物場(chǎng)加工條件，研究魚糜肌原纖維蛋白在復(fù)合加工場(chǎng)下的變化規(guī)律及調(diào)控方法，探尋環(huán)保、高效且能較好保持和改善魚糜肌原纖維蛋白功能特性的加工條件；2）創(chuàng)新加工條件，深入研究加工條件影響肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和功能特性的機(jī)理，建立加工條件-肌原纖維蛋白-魚糜制品品質(zhì)三者之間的聯(lián)系，便于指導(dǎo)加工。