超聲處理對鱸魚肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和功能特性的影響

馮佳雯，鄭云芳，張 芳，汪少蕓

（福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，福建福州 350108）

海鱸魚（）學(xué)名為日本真鱸，又稱花鱸、七星鱸、寨花、鱸子等，以魚蝦為食。海鱸魚屬于硬骨魚綱，鱸形目、花鱸屬，主要分布于我國、日本、朝鮮沿海，屬淺海近岸中下層經(jīng)濟魚類。鱸魚肉質(zhì)鮮美，口感爽滑，滋味醇香，營養(yǎng)豐富，富含多種維生素和DHA、EPA 等不飽和脂肪酸以及各種人體所需的氨基酸，有健脾胃、補肝腎、止咳化痰等作用。我國養(yǎng)殖的鱸魚產(chǎn)銷模式較為傳統(tǒng)，一般是活產(chǎn)活銷，但經(jīng)過加工后的魚糜制品符合現(xiàn)代人高蛋白、方便的飲食需求，故對鱸魚的深加工進(jìn)行研究是有必要的。其中肌原纖維蛋白在鱸魚中的總蛋白含量最高，而且它會顯著影響魚糜制品的品質(zhì)。

肌原纖維蛋白的組成成分有粗絲和細(xì)絲兩種，粗絲的主要成分是肌球蛋白，細(xì)絲是肌動蛋白，而肌動球蛋白是肌動蛋白和肌球蛋白交聯(lián)和聚合所形成的。目前國內(nèi)外對肌原纖維蛋白改性的研究，有以下四種方式，通過加熱、冷凍和高壓等處理的物理方法，酸法、堿法和糖基化等處理的化學(xué)方法，酶法和微生物法的生物工程技術(shù)手段，以及超聲和輻射等的新型技術(shù)。其中超聲處理因有高效、易控制和操作簡單的優(yōu)點，在乳化、消泡、微結(jié)構(gòu)以及脂肪產(chǎn)品的質(zhì)地特性的調(diào)節(jié)和食物蛋白功能特性的改變中具有廣泛的應(yīng)用。Amiri 等研究發(fā)現(xiàn)超聲處理可以成功地改善肌原纖維蛋白的功能特性和理化特性，并影響其流變特性。Li 等研究表明，雞肌原纖維蛋白在超聲后，乳化活性指數(shù)和乳化穩(wěn)定性指數(shù)顯著提高，并且由該肌原纖維蛋白制備可得到更加穩(wěn)定的乳液。目前，國內(nèi)外對加工過程中的處理方法對鱸魚肌原纖維蛋白的影響以及魚糜制品的加工研究較少，主要集中在解凍方式和雞肉、豬肉等肌原纖維蛋白上。

本實驗通過設(shè)置不同的超聲時間和超聲功率，測定巰基、濁度、紫外吸收光譜、粒度、拉曼光譜、溶解度、流變特性等指標(biāo)來反映蛋白結(jié)構(gòu)和功能特性的變化，并利用相關(guān)性、主成分和聚類分析等初步建立構(gòu)象變化與功能特性之間的聯(lián)系。通過本實驗的研究，構(gòu)建肌原纖維蛋白之間的構(gòu)效關(guān)系，旨在為使用超聲處理蛋白類食品的工業(yè)化生產(chǎn)和鱸魚精深加工成魚糜制品提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活珠海鱸魚（） 購于永輝超市；EGTA 美國Sigma 公司；五水合硫酸銅、乙二胺四乙酸、二甲基硅油、十二烷基硫酸鈉西隴科學(xué)股份有限公司；5,5'-二硫代雙（2-硝基苯甲酸） 麥克林生化科技公司；酒石酸鉀鈉 廣東光華化學(xué)廠；其他藥品與試劑均為分析純。

TG16W-S 高速冷凍離心機 湘智離心機有限公司；JY92-IID 超聲波細(xì)胞粉碎機 寧波新芝生物科技股份有限公司；ZEN3600 Zetasizer 激光粒度分析儀 英國馬爾文公司；GEN10S-UV-Vis 紫外可見分光光度計 美國賽默飛公司；SpectraMax i3x 多功能酶標(biāo)儀 美谷分子儀器上海有限公司；InVia Reflex激光顯微拉曼光譜儀 英國Renishaw 公司；MCR302旋轉(zhuǎn)流變儀 奧地利安東帕有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 肌原纖維蛋白的提取 鱸魚肌原纖維蛋白的提取是參照Park 等的方法，略作修改。將新鮮的鱸魚清洗、剖殺后，采肉，用料理機將魚肉攪碎。往魚肉中添加4 倍體積（m:v）的0.01 mol/L pH7.0 的磷酸鹽緩沖液（含有0.1 mol/L NaCl，2 mmol/L MgCl，1 mmol/L EGTA），5000 r/min 均質(zhì)2 min，均質(zhì)30 s，間歇20 s，防止過熱。10000 r/min 離心15 min，棄去上清液，取沉淀物。往沉淀中繼續(xù)添加4 倍體積（m:v）的0.01 mol/L pH7.0 的磷酸鹽緩沖液（含有0.1 mol/L NaCl，2 mmol/L MgCl，1 mmol/L EGTA），重復(fù)上述操作2 次。

往得到的沉淀物中添加4 倍體積（m:v）的0.1 mol/L NaCl，5000 r/min 均質(zhì)2 min，10000 r/min離心15 min，棄去上清液，取沉淀物。往沉淀中繼續(xù)添加4 倍體積（m:v）的0.1 mol/L NaCl，重復(fù)洗滌2 次后得到粗肌原纖維蛋白沉淀。

向肌原纖維蛋白沉淀物中添加0.02 mol/L pH7.0的磷酸鹽緩沖液（含0.6 mol/L NaCl），在冰浴條件下，磁力攪拌1 h。將制得的懸浮液用冷凍離心機以8000 r/min 的速度離心15 min，得到的上清液即為肌原纖維蛋白溶液。用雙縮脲法測蛋白濃度。

1.2.2 超聲處理

1.2.2.1 不同超聲功率處理肌原纖維蛋白 利用超聲波細(xì)胞粉碎儀處理肌原纖維蛋白。在冰浴條件下，將超聲波細(xì)胞粉碎機的探頭伸入蛋白溶液中，使肌原纖維蛋白溶液沒過細(xì)胞粉碎機的探頭。分別設(shè)置超聲功率0、180、270、360、450、540 W，超聲處理3 min。

1.2.2.2 不同超聲時間處理肌原纖維蛋白 在冰浴條件下，將超聲波細(xì)胞粉碎機的探頭伸入蛋白溶液中，使肌原纖維蛋白溶液沒過細(xì)胞粉碎機的探頭。設(shè)置超聲功率為360 W，超聲時間為0、3、6、9、12 min。

1.2.3 巰基含量測定 利用Ellman 法測定肌原纖維蛋白的總巰基和活性巰基的含量。

總巰基：取0.5 mL 肌原纖維蛋白溶液，加入4.5 mL 0.2 mol/L 磷 酸 鹽 緩 沖 液（pH6.8，含10 mmol/L EDTA，8 mol/L 尿素），再加入0.5 mL DTNB 充分振蕩反應(yīng)，40 ℃水浴加熱25 min，測定A。

活性巰基：取0.5 mL 肌原纖維蛋白溶液，加入4.5 mL 0.2 mol/L 磷酸鹽緩沖液（pH6.8，含10 mmol/L EDTA），再加入0.5 mL DTNB 充分振蕩反應(yīng)，40 ℃水浴加熱25 min，測定A。每個樣品均重復(fù)測定3 次。

根據(jù)公式（1）計算肌原纖維蛋白的總巰基和活性巰基的含量：

式中：SH 為巰基含量（mol/g）；A 為樣品在412 nm 處的吸光值；D 為稀釋倍數(shù)；為摩爾吸光系數(shù)13600 L/（mol·cm）；c 為肌原纖維蛋白的質(zhì)量濃度（mg/mL）。

1.2.4 紫外吸收光譜分析 根據(jù)Wang 等的方法，略作修改。將超聲處理后的肌原纖維蛋白溶液用磷酸鹽緩沖液稀釋至0.5 mg/mL，用紫外可見分光光度計進(jìn)行肌原纖維蛋白紫外吸收光譜的測定，掃描范圍為255～360 nm。每個樣品重復(fù)測定5 次。

1.2.5 粒徑測定 用磷酸鹽緩沖液將蛋白稀釋為1 mg/mL，用馬爾文粒度儀測定粒徑。每個樣品重復(fù)測定3 次。

1.2.6 拉曼光譜分析 采用InVia Reflex 激光顯微拉曼光譜儀測定超聲處理后肌原纖維蛋白的二級結(jié)構(gòu)，設(shè)置激光波長為785 nm，掃描范圍3600～400 cm，光譜分辨率為1 cm。每個樣品重復(fù)測定3 次。

1.2.7 濁度測定 參照韓敏義等的方法測定超聲處理前后的濁度。將蛋白濃度調(diào)整為1 mg/mL。測定處理前后的樣品在340 nm 處的吸光度，以磷酸鹽緩沖液作為空白。每個樣品重復(fù)測定3 次。

1.2.8 溶解度測定 參照Guo 等的方法測定超聲處理前后肌原纖維蛋白的溶解度。測定經(jīng)過超聲處理后肌原纖維蛋白的濃度，記為C。將超聲處理后的肌原纖維蛋白，10000 r/min 離心15 min，取上清液，測定蛋白質(zhì)的濃度，記為C。每個樣品重復(fù)測定3 次。根據(jù)公式（2）計算肌原纖維蛋白的溶解度。

式中：C為蛋白離心前的濃度（mg/mL）；C為蛋白離心后的濃度（mg/mL）。

1.2.9 流變特性分析 參考Zhang 等的研究方法并稍作修改，采用PP50 平行板，利用正弦振蕩模式對肌原纖維蛋白溶膠進(jìn)行溫度掃描測試?？刂粕郎厮俾蕿? ℃/min，將樣品從25 ℃加熱到80 ℃，80 ℃保溫3 min，再從80 ℃降溫到25 ℃。用硅油將平板的夾縫密封，防止樣品蒸干。設(shè)置流變儀的應(yīng)變?yōu)?%，振蕩頻率為1 Hz，平板狹縫間距為1 mm，研究升溫過程和降溫過程中彈性模量和粘性模量的變化。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 軟件進(jìn)行相關(guān)性和顯著性分析，采用Origin 8.0 軟件進(jìn)行作圖。利用SIMCA 14.1 多元變量統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行主成分和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲處理對鱸魚肌原纖維蛋白巰基含量的影響

肌原纖維蛋白中含有大量巰基，超聲會使肌原纖維蛋白變性，表現(xiàn)在巰基氧化成二硫鍵，因而巰基含量可以反映肌原纖維蛋白構(gòu)象的變化。由圖1A可知，隨著超聲功率的增大，總巰基先減少后增加，最后又減少；活性巰基含量逐漸減少。對照組肌原纖維蛋白總巰基含量為9.064 mol/g。經(jīng)過180 W 和270 W的超聲處理后，肌原纖維蛋白的總巰基含量分別下降了5.68%和5.08%。繼續(xù)增大超聲功率到360 W，肌原纖維蛋白的總巰基含量又逐漸增加。當(dāng)超聲功率達(dá)到540 W 時，肌原纖維蛋白的總巰基含量又開始下降。與對照組相比，經(jīng)過540 W 超聲處理的肌原纖維蛋白的活性巰基含量為5.136 mol/g，下降了31.18%。超聲引起巰基變化的可能原因是超聲產(chǎn)生的高剪切能波和湍流會打斷分子之間的化學(xué)鍵，導(dǎo)致更多的反應(yīng)位點暴露，從而加速反應(yīng)；即超聲處理使肌原纖維蛋白內(nèi)部的巰基暴露，導(dǎo)致巰基含量增加。繼續(xù)增大超聲功率，蛋白變性聚集，掩蓋了部分巰基，同時暴露出的巰基被氧化，導(dǎo)致巰基含量減少。

隨著超聲時間的增加，總巰基和活性巰基的含量都隨之減少（圖1B）。這與Hu 等的研究一致，由于超聲時間的變長，肌原纖維蛋白的構(gòu)象發(fā)生改變，使內(nèi)部巰基暴露，進(jìn)而發(fā)生了氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致其含量的減少。同時，巰基氧化后生成的二硫鍵有利于凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，增加魚糜制品的凝膠強度，從而提高其品質(zhì)。

圖1 超聲功率（A）和超聲時間（B）對巰基含量的影響Fig.1 The effect of ultrasonic power (A) and ultrasonic time(B) on sulfhydryl content

2.2 超聲處理對鱸魚肌原纖維蛋白紫外吸收光譜的影響

肌原纖維蛋白中含有酪氨酸、色氨酸等芳香環(huán)氨基酸，它們在紫外吸收光譜中的變化與其微環(huán)境的改變密切相關(guān)，所以常用紫外吸收光譜的變化來表征蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化。由圖2 肌原纖維蛋白的紫外吸收光譜可得，肌原纖維蛋白的紫外吸收強度隨超聲功率和時間的增大而增大。但超聲處理不會影響肌原纖維蛋白紫外吸收光譜中最大吸收峰的位置。引起肌原纖維蛋白紫外吸收強度增大的原因可能是蛋白在超聲的空化作用下，發(fā)生交變振動，蛋白的螺旋結(jié)構(gòu)伸展，色氨酸、酪氨酸等發(fā)色基團從內(nèi)部疏水區(qū)域轉(zhuǎn)移至極性的溶劑環(huán)境中，進(jìn)而增大了蛋白的紫外吸收強度。

圖2 超聲功率（A）和超聲時間（B）對紫外吸收光譜的影響Fig.2 The effect of ultrasonic power (A) and ultrasonic time(B) on ultraviolet absorption spectra

2.3 超聲處理對鱸魚肌原纖維蛋白粒徑的影響

粒徑可用來表示物質(zhì)的大小以及聚集情況。圖3A 結(jié)果顯示經(jīng)過180～450 W 超聲處理顯著（＜0.05）降低了蛋白的平均粒徑。但超聲功率到540 W時，肌原纖維蛋白的平均粒徑又開始增大。與對照組相比，經(jīng)過450 W 的超聲處理，肌原纖維蛋白的平均粒徑減小至200.63 nm，減少了72.91%。當(dāng)超聲功率為540 W 時，肌原纖維蛋白的平均粒徑增加至879.97 nm，增加了18.8%。肌原纖維蛋白的平均粒徑發(fā)生先減后增的原因是：超聲功率較低時，蛋白質(zhì)溶液受到空化效應(yīng)和機械剪切效應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)化為小片段的亞基，導(dǎo)致粒徑降低。而超聲功率的繼續(xù)上升，導(dǎo)致肌原纖維蛋白聚集，表現(xiàn)為粒徑的增加。

圖3 超聲功率（A）和超聲時間（B）對粒徑的影響Fig.3 The effect of ultrasonic power (A) and ultrasonic time(B) on particle size

超聲時間的延長顯著（＜0.05）降低了肌原纖維蛋白的平均粒徑（圖3B）。對照組的平均粒徑為740.7 nm，當(dāng)超聲時間為12 min 時，肌原纖維蛋白的平均粒徑降至166.93 nm，減小了77.46%。超聲處理導(dǎo)致肌原纖維蛋白平均粒徑減小的原因是超聲處理的空化效應(yīng)和機械效應(yīng)，對蛋白質(zhì)產(chǎn)生剪切作用，導(dǎo)致粒徑減小。Hu 等研究發(fā)現(xiàn)超聲處理的蛋白質(zhì)分散體具有單峰分布和窄尺寸分布。由于非共價相互作用的破壞，超聲處理還能夠減小蛋白質(zhì)聚集體的大小，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集和變性。

2.4 超聲處理對鱸魚肌原纖維蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響

拉曼光譜常用來分析蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，肌原纖維蛋白的二級結(jié)構(gòu)包括-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲。由圖4 可知經(jīng)過超聲處理的鱸魚肌原纖維蛋白-螺旋含量減少，-折疊、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲含量增多，其他學(xué)者也有類似的研究結(jié)果，Li 等和Wang 等報道經(jīng)過超聲處理的金線魚肌原纖維蛋白和大豆分離蛋白，-螺旋和-折疊減少、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲增加；Yang 等研究發(fā)現(xiàn)超聲處理后使大豆分離蛋白中-折疊均有顯著增加，而-螺旋、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲的含量顯著減少。-螺旋是蛋白質(zhì)中維持氫鍵的有序結(jié)構(gòu)，-螺旋含量下降，說明超聲改變了氫鍵穩(wěn)定性，從而影響了鱸魚肌原纖維蛋白的構(gòu)象；同時無規(guī)卷曲含量增大，表明超聲使鱸魚肌原纖維蛋白的二級結(jié)構(gòu)從有序狀態(tài)向不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變，這會提高肌原纖維蛋白的凝膠特性，有利于魚糜制品的生產(chǎn)。

圖4 超聲功率（A）和超聲時間（B）對二級結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 The effect of ultrasonic power (A) and ultrasonic time(B) on secondary structure

2.5 超聲處理對鱸魚肌原纖維蛋白濁度的影響

通過對濁度的測量，可以直觀地反映物質(zhì)在水溶液的聚集情況。隨著超聲功率的增加，肌原纖維蛋白的濁度先減小后增加（圖5A）。180～450 W 時，肌原纖維蛋白的濁度相比于對照組顯著減?。ǎ?.05）。與未經(jīng)超聲處理的肌原纖維蛋白相比，當(dāng)超聲功率為450 W 時，肌原纖維蛋白的濁度減小了35.43%。繼續(xù)增大超聲功率，肌原纖維蛋白的濁度又增加。超聲功率為540 W 時，肌原纖維蛋白的濁度增加了31.44%。超聲處理造成肌原纖維蛋白濁度變化的原因可能是由于超聲的空化效應(yīng)和機械效應(yīng)使蛋白顆粒破碎，導(dǎo)致濁度降低。功率過高時，肌原纖維蛋白變性聚集，導(dǎo)致濁度增大。這與前面粒徑的結(jié)果相一致。

圖5 超聲功率（A）和超聲時間（B）對濁度的影響Fig.5 The effect of ultrasonic power (A) and ultrasonic time(B) on turbidity

肌原纖維蛋白的濁度隨超聲時間延長而遞減（圖5B）。3～6 min 時，濁度快速下降，繼續(xù)延長超聲時間，肌原纖維蛋白的濁度緩慢減小。與對照組相比，當(dāng)超聲時間為3 min 和12 min 時，肌原纖維蛋白的濁度分別減小了29.96%和41.87%。這是因為超聲處理會形成空化氣泡，氣泡會在幾個周期內(nèi)增長，然后破裂，從而在空化區(qū)域中形成高溫、壓力、高剪切能波和湍流，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變化。超聲處理可以看作是高頻振動的一種形式，它可以在微觀尺度上產(chǎn)生流體混合和剪切力。剪切力會破壞分子鍵，導(dǎo)致聚集體和團簇碎裂，使蛋白質(zhì)顆粒變小，從而導(dǎo)致濁度降低。但當(dāng)隨超聲時間繼續(xù)增大時，濁度變化不明顯可能是在超聲時間達(dá)到6 min 后，蛋白質(zhì)顆粒尺寸已經(jīng)達(dá)到最小，不能再被破碎，有利于其功能特性。

2.6 超聲處理對鱸魚肌原纖維蛋白溶解度的影響

溶解度是肌原纖維蛋白最重要的功能性質(zhì)之一，溶解度越高代表肌原纖維蛋白在體系中分散越好，越有利于發(fā)揮其功能性質(zhì)。超聲波對液體系統(tǒng)的影響主要是空化的結(jié)果。它會產(chǎn)生相當(dāng)大的能量，有可能改變蛋白質(zhì)的溶解度?？栈瘹馀菰诔曁幚砥陂g迅速形成并立即崩潰，這是溶解度變化的原因之一。如圖6A 所示，隨著超聲功率增大，肌原纖維蛋白的溶解度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。180～450 W時，肌原纖維蛋白的溶解度顯著增大（＜0.05）。超聲功率為180 W 時，肌原纖維蛋白的溶解度達(dá)到最大，為80.7%，增加了67.92%。經(jīng)過超聲處理，肌原纖維蛋白的粗絲和細(xì)絲折疊形成的螺旋結(jié)構(gòu)被降解為亞基小片段，大量的小片段具有更大表面積和更多的極性基團，從而增加了與溶劑分子相互作用的機會，因而提高了蛋白的溶解度。繼續(xù)增大超聲功率，肌原纖維蛋白的溶解度有所下降，但仍然高于對照組。超聲功率為540 W時，肌原纖維蛋白的溶解度急劇下降。肌原纖維蛋白溶解度先增后減的原因是由于超聲的空化效應(yīng)和機械效應(yīng)，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的溶解。超聲功率過大，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性聚集，溶解度下降。

圖6 超聲功率（A）和超聲時間（B）對溶解度的影響Fig.6 The effect of ultrasonic power (A) and ultrasonic time(B) on solubility

圖6B 顯示隨著超聲時間的延長，肌原纖維蛋白的溶解度先是快速提高，后緩慢增加。肌原纖維蛋白經(jīng)過超聲波處理后，由于空化作用產(chǎn)生較高的局部溫度和機械斷鍵作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)被分解成分子量小的亞基，破壞了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，增加了蛋白質(zhì)與水之間的相互作用導(dǎo)致溶解度的增加。此外，較小的粒徑使肌原纖維蛋白具有更大的表面積和數(shù)量更多的電荷，增強了蛋白與水之間的相互作用，促進(jìn)了蛋白的溶解。Tian 等研究也表明了相同的實驗結(jié)果，超聲促使大豆分離蛋白水解物溶解度顯著提高，最高可達(dá)到18.33%。但當(dāng)超聲時間超過6 min 后，其溶解度變化不明顯的原因可能是：超聲超過一定時間后，其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)已被完全破壞，與水之間的相互作用不明顯。超聲處理肌原纖維蛋白有助于提高其溶解度，從而減少鹽的使用，有利于制作出少鹽健康的魚糜制品。

2.7 超聲處理對鱸魚肌原纖維蛋白流變特性的影響

儲能模量G’又可稱為彈性模量，損耗模量G”也叫做粘性模量，測量儲能模量G’和損耗模量G”隨溫度的變化趨勢可用來表示凝膠的形成過程。由圖7可知在升溫過程中，對照組和實驗組的G’和G”都呈現(xiàn)先增加后減小，最后又急劇增大的趨勢。隨著溫度的上升，肌原纖維蛋白的G’在48 ℃時達(dá)到第一個峰值，這說明凝膠開始形成，是因為肌原纖維蛋白的部分展開，肌球蛋白通過形成二硫鍵發(fā)生不可逆的頭部聚合；隨后下降，這一階段為凝膠裂化階段，主要是因肌球蛋白尾部隨著溫度的升高逐漸展開，導(dǎo)致肌球蛋白的頭部結(jié)合瓦解；為當(dāng)溫度超過55 ℃時，G’又開始快速增加，反映了穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強化，這是由于發(fā)生連續(xù)的蛋白質(zhì)聚集過程，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，以及肌原纖維蛋白的變性程度增大，蛋白之間形成更多的二硫鍵促進(jìn)凝膠的網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)，使得G’持續(xù)增加。在升溫過程中，G’和G”具有相似的變化趨勢，而且G’一直高于G”，說明肌原纖維蛋白以不易流動的的溶膠存在。在降溫過程中，G’和G”逐漸增加，表明了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的增強。

圖7 超聲處理對流變特性的影響Fig.7 The effect of ultrasonic treatment on rheological properties

超聲功率為360 W 和超聲時間為12 min 時，肌原纖維蛋白的G’和G”均達(dá)到最大值，說明經(jīng)過超聲處理的肌原纖維蛋白形成凝膠的能力較強，這可能是因為超聲后的肌原纖維蛋白顆粒較小，有利于形成有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但Zhang 等的研究發(fā)現(xiàn)有相反的結(jié)果，當(dāng)超聲強度增加時，由于較大程度的蛋白質(zhì)變性，熱誘導(dǎo)凝膠化過程中肌原纖維蛋白的G’和G”降低。

2.8 主成分分析

對不同超聲功率處理后的肌原纖維蛋白理化指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，分解得到2 個主成分（圖8）。第一主成分的解釋率為0.528，第二主成分的解釋率為0.277。評分圖顯示不同超聲功率下的樣品明顯分開，表示不同超聲功率對肌原纖維蛋白的理化性質(zhì)有較大的影響。0 W 和180 W 樣品的位置接近，差別較小。270 W 和360 W 樣品的位置接近，差別較小。

圖8 不同超聲功率的主成分得分圖Fig.8 Principal component score chart with different ultrasonic power

對不同超聲時間處理后的肌原纖維蛋白理化指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，分解得到2 個主成分（圖9）。第一主成分的解釋率為0.67，第二主成分的解釋率為0.27。評分圖顯示不同超聲時間下的樣品明顯分開，表示不同超聲時間對肌原纖維蛋白的理化性質(zhì)有較大的影響。6 min 和9 min 處理的樣品的位置接近，差別較小。

圖9 不同超聲時間的主成分得分圖Fig.9 Principal component score chart with different ultrasonic time

2.9 聚類分析

PCA 聚類分析可以更加直觀表示超聲功率和時間與粒徑、總巰基、溶解度和二級結(jié)構(gòu)等指標(biāo)的關(guān)系，以所有樣品的測定指標(biāo)為評價標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行聚類分析。觀察聚類圖10，得到0 W 被聚為Ⅰ類，540 W被聚為Ⅰ類，180、270、360、450 W 聚為Ⅰ類。觀察聚類圖11 發(fā)現(xiàn)，0 min 為Ⅰ類，3 min 為Ⅰ類，6、9、12 min 被聚為Ⅰ類。這表明超聲功率和時間與這些指標(biāo)之間存在較強的聯(lián)系。

圖10 不同超聲功率組的聚類分析Fig.10 Cluster analysis of groups with different ultrasonic power

圖11 不同超聲時間組的聚類分析Fig.11 Cluster analysis of groups with different ultrasonic time

3 結(jié)論

隨著超聲功率和時間的增加，肌原纖維蛋白的巰基含量總體減少，紫外吸光度增大，其-螺旋含量減少，-折疊、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲的含量增加。180～450 W 的超聲處理使肌原纖維蛋白的粒徑和濁度減小，溶解度提高。超聲處理改善了肌原纖維蛋白的流變特性，提高了熱誘導(dǎo)凝膠過程的G’和G”。主成分和聚類分析表明不同超聲功率和時間對肌原纖維蛋白的理化性質(zhì)有較大的影響。超聲處理會使鱸魚肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使其凝膠性能提升，將有利于魚糜制品的生產(chǎn)。將超聲協(xié)同其他多糖添加劑處理，其減鹽效果可能更加好。因此，在生產(chǎn)過程中合理安排超聲工藝的功率和時間，可以設(shè)計出含肌原纖維蛋白類特性優(yōu)異和健康的食品。