褐藻寡糖结合低磁场冷冻对鲢...原纤维蛋白结构和性质的影响_丛海花.pdf
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1、DOI:10.12131/20220245文章编号:2095 0780(2023)03 0110 09褐藻寡糖结合低磁场冷冻对鲢肌原纤维蛋白结构和性质的影响丛海花1,逯晓燕2,3,周 倩2,张紫薇2,郑志红2,刘 丽4,宋关梁2,雷惠雯2,陈继伟11.苏州农业职业技术学院 食品科技学院,江苏 苏州 2150082.大连海洋大学 食品科学与工程学院/辽宁省水产品加工及综合利用重点实验室,辽宁 大连 1160233.中科荣耀(苏州)生物科技有限公司,江苏 苏州 2151524.西北农林科技大学 机械与电子工程学院,陕西 杨凌 712100摘要:为使以鲢(Hypophthalmichthys mol
2、itrix)为原料的水产预制菜在加工过程中获得良好的保鲜品质,探索了一种新的冷冻方法。研究了0.6%(w)褐藻寡糖结合2 mT低磁场冷冻对鲢肌原纤维蛋白结构及功能的影响,以20 下无处理为空白组,在此基础上分别加入褐藻寡糖、褐藻寡糖+低磁场作为实验组,并在30 下添加褐藻寡糖作为常规冷冻组,同期冷冻鲢肌原纤维蛋白共28 d。通过测定溶解度、浊度、表面疏水性、巯基含量、热稳定性、傅里叶变换红外光谱以及内源性荧光光谱,综合比较冷冻后肌原纤维蛋白的结构和性质。结果表明:20 下的3种冷冻方式之间浊度无显著性差异;常规冷冻组蛋白质溶解度较高(94.11%);经褐藻寡糖+低磁场处理后,减少了疏水基团的暴
3、露,表现出较高的总巯基质量摩尔浓度(15 mmolkg1),并能减少色氨酸残基的暴露,有效保护蛋白质的三级结构;傅里叶变换红外光谱显示褐藻寡糖修饰后肌原纤维蛋白变性程度最低,-螺旋含量较高,二级结构更加稳定。研究表明,0.6%(w)褐藻寡糖协同低磁场处理可更好地维持鲢肌原纤维蛋白的稳定性,这为褐藻寡糖在冷冻水产品中的应用奠定了基础,并可为进一步研究低磁场冷冻提供参考。关键词:鲢肌原纤维蛋白;褐藻寡糖;低磁场;冷冻中图分类号:TS 254.4文献标志码:A 开放科学(资源服务)标识码(OSID):Effect of alginate oligosaccharides combined with
4、low magnetic field freez-ing on structure and properties of myofibrillar protein of silver carpCONG Haihua1,LU Xiaoyan2,3,ZHOU Qian2,ZHANG Ziwei2,ZHENG Zhihong2,LIU Li4,SONG Guanliang2,LEI Huiwen2,CHEN Jiwei11.College of Food Science and Technology,Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture,Suzhou
5、215008,China2.College of Food Science and Engineering,Dalian Ocean University/Key Laboratory of Aquatic Product Processing and Utilization ofLiaoning Province,Dalian 116023,China3.Zhongke Runyao(Suzhou)Biotechnology Co.,Ltd.,Suzhou 215152,China4.College of Mechanical and Electronic Engineering,North
6、west A&F University,Yangling 712100,ChinaAbstract:In order to obtain good preservation quality in the processing of aquatic pre-made products with silver carp(Hypo-phthalmichthys molitrix)as raw material,we designed a new freezing method.We investigated the structural and functionalchanges of myofib
7、rillar protein(MP)by freezing alginate oligosaccharides(AO)at a mass fraction of 0.6%with a low magnetic第 19 卷第 3 期南 方 水 产 科 学Vol.19,No.32023 年 6 月South China Fisheries ScienceJun.,2023收稿日期:2022-09-14;修回日期:2022-11-03基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(31701630);辽宁省教育厅 2021 年度高等学校基本科研项目(LJKZ0715);2022 年青年教师科研能力提升计
8、划(BS202218)作者简介:丛海花(1983),女,副教授,博士,研究方向为水产品加工。E-mail:field(LMF)of 2 mT,and used no treatment at 20 as the blank group.On this basis,we added AO and AO+LMF as the ex-perimental group,added AO as the common freezing(CF)group at 30,and had frozen the MP for 28 d.By measuring thesolubility,turbidity,sur
9、face hydrophobicity,sulfhydryl content,thermal stability,Fourier transform infrared spectroscopy andendogenous fluorescence spectroscopy,we comprehensively compared the structure and properties of frozen MP.The resultsshow that there were no significant differences in the turbidity among the three f
10、reezing methods at 20.The protein solubili-ty of CF group was 94.11%.After AO+LMF treatment,the exposure of hydrophobic groups reduced,with a higher total sulfhy-dryl content of 15 mmolkg1,and the exposure of tryptophan residues reduced,which protected its protein tertiary structure ef-fectively.Fou
11、rier transform infrared spectroscopy shows that after AO modification and freezing,MP denaturation was the low-est,-helix content was higher,and secondary structure was more stable.It it showed that 0.6%fucoidan with low magnetic fieldfreezing treatment can better maintain the stability of MP in sil
12、ver carp,which lays the foundation for the application of AO infrozen aquatic products and provides references for the further research on the low magnetic field freezing.Keywords:Silver carp myofibrillar protein;Alginate oligosaccharides;Low magnetic field;Freezing鲢(Hypophthalmichthys molitrix)是中国主
13、要的养殖型淡水鱼类,其肉质鲜美、营养丰富,是鱼糜加工的主要原料之一。冷冻贮藏是鱼糜制品保存的主要方法,肌原纤维蛋白(Myofibrillar protein,MP)是鱼肉中重要的蛋白质,然而,由于长时间的冷冻贮藏,鱼糜制品中冰晶的生长会引起肌原纤维蛋白变性1,从而影响其品质。因此,探索新型的冷冻方式来减弱肌原纤维蛋白变性程度,保持良好的鱼糜品质显得尤为重要。磁场对食品材料具有高穿透性,且与食品无接触2,是一种新型的非热物理加工技术。磁场会使食品中水分子之间的键联更紧密,形成的网络更稳定,从而达到冰点冻结,并在冻结过程中形成大小均匀的冰晶,以保护产品的品质属性3。褐藻寡糖(Alginate ol
14、igosaccharide,AO)是经褐藻胶降解产生,由-D 甘露糖醛酸(ManA)和C-5 差向异构体-L 古洛糖醛(GulA)通过 1-4 糖苷键连接而成4。有研究报道,褐藻寡糖可以阻碍冰晶的生成,并且有良好的抗菌、抗氧化能力5,可作为天然绿色的抗冻剂。褐藻寡糖可以降低贮藏期间猕猴桃(Actinidia chinensis)灰霉病的发生率和病斑直径,并能使其保持更高的硬度和更低的可溶性固形物含量6;在凡纳滨对虾(Litopenaeus van-namei)的冷冻中,褐藻寡糖可以延缓蛋白质变性,显著提高虾的保水能力,并保持良好的品质7;也有研究发现,褐藻寡糖可以降低冷冻鱿鱼鱼糜肌肉组织的硬度
15、,提升色泽和弹性8。但目前仍缺乏褐藻寡糖对磁场冷冻过程中产品保鲜的相关报道。低磁场(Low magnetic field,LMF)冷冻作为新型技术,已逐渐应用于食品冷冻保鲜领域。在鲤(Cyprinus carpio)冷冻中,低磁场缩短了相变阶段的时间,延长了冻结阶段的时间9;在牛肉保鲜上,低磁场可使牛肉的保质期延长 6 d 以上,同时可以防止结晶10;在樱桃(Cerasus pseudocerasus)冷冻中,低磁场可一定程度上减少其滴水损失11。使用低磁场冷冻技术和抗冻剂均能减弱冷冻贮藏过程中食品蛋白质的变化,并使其保持良好的品质。目前有关天然、绿色来源抗冻剂的协同增效作用研究报道仍较少。因
16、此,本研究选择褐藻寡糖协同低磁场技术的冷冻方式,通过测定无处理冷冻、褐藻寡糖修饰冷冻、褐藻寡糖协同低磁场冷冻和常规冷冻下鲢肌原纤维蛋白的浊度、表面疏水性、巯基含量等指标,探讨了褐藻寡糖结合低磁场冷冻技术对鲢肌原纤维蛋白结构及功能的影响,以期为抗冻剂与低磁场技术在水产品冷冻和保鲜中的应用提供理论依据,并为获得良好的保鲜品质提供新思路。1 材料与方法 1.1 材料鲜活鲢体质量约 1.5 kg,购买于辽宁省大连市熟食品交易中心。褐藻寡糖由中国科学院过程工程研究所苏州产业基地中科荣耀(苏州)生物科技有限公司提供,相对分子质量为 4001 500 D,聚合度为 37。试剂:氯化钠(NaCl)(辽宁泉瑞试
17、剂有限公司);氢氧化钠(NaOH)(天津市东丽区天大化学试剂厂);乙醇(天津市北联精细化学品开发有限公司);溴化钾(KBr)(光谱纯)天津市大茂化学试剂厂;三羟甲基氨基甲烷(Tris)(青岛捷世康生物科技有限公司);其余试剂均为国产分析纯。第 3 期丛海花等:褐藻寡糖结合低磁场冷冻对鲢肌原纤维蛋白结构和性质的影响111仪器与设备:MFl-F1 磁场冷冻冷藏箱 英都斯特(无锡)感应科技有限公司;TD5A-WS 立式高速冷冻离心机(湖南赫西仪器装备有限公司);Syn-ergyH1/H1M 酶标仪(美国伯腾仪器有限公司);F-2700 荧光分光光度计(日本 Hitachi 公司);Q20 差示扫描量
18、热仪(美国 TA 仪器公司);NEXUS670 红外光谱仪(美国 PerkinElmer 公司);Scientz-30D 真空冷冻干燥机(宁波新芝生物科技股份有限公司)。1.2 方法1.2.1鲢肌原纤维蛋白的提取根据 Park 等12的方法,略作修改。取鲢背部白肉,加入 4 倍体积 10 mmolL1 Tris-HCl(pH 7.2)缓冲液(4),高速均质 15 s,在 5 000 rmin1下离心 15 min,然后在沉淀中加入 4 倍体积 10mmolL1 Tris-HCl 缓冲液(0.6 molL1NaCl,pH 7.2,4)混匀后再均质 10 s,接着在 4 500 rmin1下再次离
19、心 20 min,保留上清液。以牛血清蛋白作为标准品制作标准曲线。将溶液与双缩脲试剂按体积比 14 混匀,静置 30 min 后于 540 nm 测量吸光度,计算蛋白质的质量浓度。1.2.2冷冻条件及样品处理将提取的肌原纤维蛋白与 0.6%(w)褐藻寡糖混合置于 MFl-F1 磁场冷冻冷藏箱采用 2 和 0 mT低磁场结合20 冷冻,以海尔 BCD-336WD-PC 冷藏箱30 的常规冷冻组作为阳性对照组,以无添加褐藻寡糖的 0 mT 磁场20 冷冻为空白组(B),冷冻周期为 28 d。在测定各项指标之前,样品在 4 下解冻过夜。1.2.3浊度的测定根据 Liu 等13的方法,略作修改。调整肌
20、原纤维蛋白溶液质量浓度为 1 mgmL1,混匀后静置20 min 于 340 nm 处测定吸光度(A340 nm)以表示其浊度。每个样品重复 3 次。1.2.4溶解度的测定根据 Joo 等14的方法,略作修改。将肌原纤维蛋白溶液调整至 5 mgmL1,取 0.5 mL 蛋白质溶液,加入 2 mL 双缩脲试剂于 4 静置 30 min 后在540 nm 下检测其吸光度;另取 1 mL 溶液,在5 500 rmin1下离心 15 min,取上清液 0.5 mL,其余操作步骤与离心前相同,得到离心前后溶液的吸光度。计算出对应的浓度。具体按如下公式计算:So=C0C1100%(1)式中:So为溶解度;
21、C0为离心后上清液肌原纤维蛋白质量浓度;C1为离心前肌原纤维蛋白质量浓度。1.2.5表面疏水性的测定根据 Riebroya 等15的方法,略作修改。准备质量浓度为 0.1、0.2、0.3、0.4 和 0.5 mgmL1的肌原纤维蛋白溶液各 2 mL,然后分别加入 10 L 8-苯胺基-1-萘磺酸钠(8-Aniline-1-naphthalenesulfonicacid sodium,ANS)(10 mmolL1 ANS,20 mmolL1Tris,pH 7.5)充分混匀,于 4 静置避光冷藏 10min。使用酶标仪进行检测。参数设置:激发波长375 nm,发射波长 485 nm,增益 50。以
22、荧光强度为纵坐标,肌原纤维蛋白各浓度为横坐标作图,以曲线斜率表示蛋白质表面疏水性系数 So-ANS。1.2.6巯基的测定根据 Liu 等16的方法,略作修改。调整肌原纤维蛋白溶液质量浓度至 5 mgmL1,取 0.5 mL 溶液,加入 4.5 mL Tris-HCl 0.2 molL1,pH 6.8,8 mol 尿素,2%(w)SDS,10 mmolL1 EDTA 缓冲液,取 4 mL 混合液,加入 0.25 mL DTNB 溶液,40 水浴 25 min,在 412 nm 下测吸光度。活性巯基的测定是将 4.5 mL 缓冲液(Tris-HCl 0.2molL1,pH 6.8,10 mmolL
23、1 EDTA)加入 0.25 mLDTNB 溶液,混合后在 4 下反应 1 h 于 412 nm下测吸光度。按如下公式计算巯基质量摩尔浓度。每个样品重复 3 次。bSH=106AD13 600C(2)式中:bSH为巯基质量摩尔浓度(mmolkg1);A 为除去空白试剂后样品于 412 nm 处吸光度;D 为稀释倍数;C 为蛋白质质量浓度(mgmL1)。1.2.7热稳定性的测定根据 Dergez 等17的方法,略作修改。取鲢肌原纤维蛋白溶液 12.018.0 mg,均匀地铺在液体铝制坩埚中,压盖密封,进行扫描。以空坩埚为空白,升温速率 10 min1,温度扫描范围 4080。每个样品重复 3 次
24、。1.2.8傅里叶变换红外光谱的测定根据 Xiong 等18的方法,略作修改。将 3.0 mL肌原纤维蛋白冷冻干燥,取冻干后的样品中。在约 18 MPa 的压力下加压 2 min,释放压力后取出样品进行扫描得到傅里叶变换红外光谱。1.2.9内源性荧光光谱的测定内源性荧光强度通过荧光分光光度计进行测112南 方 水 产 科 学第 19 卷定。根据 Chelh 等19的方法,略作修改。调整肌原纤维蛋白溶液质量浓度为 1 mgmL1,设置激发波长为 280 nm,扫描范围 300450 nm。每个样品重复 3 次。1.3 数据处理XSD采用 Excel 2021 软件处理数据和绘图。使用SPSS 2
25、6.0 软件对数据进行单因素方差分析,通过Duncans 法进行多重比较,当 P0.05)。与褐藻寡糖组相比,褐藻寡糖+低磁场组的浊度降低,但不显著(P0.05)。说明此方法可抑制肌原纤维蛋白聚集,但其效果并不显著。30 下冷冻的常规冷冻组,其浊度显著高于20 下冷冻的褐藻寡糖组(P0.05)。从整体上看,20 下 3 种冷冻方式之间浊度无显著性差异。2.2 溶解度蛋白质溶解度与多个理化性质相关,如起泡、乳化和凝胶等。溶解度的增加,可以增强肌原纤维蛋白凝胶强度21。不同冷冻方式对肌原纤维蛋白溶解度的影响见图 1,4 个组的肌原纤维蛋白溶解度分别为 89.85%、91.78%、91.23%和 9
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