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转谷氨酰胺酶对PSE猪肉的处理效果及机理

2020-12-07阅读(605)

转谷氨酰胺酶对PSE猪肉的处理效果及机理

论文摘要

PSE（pale、soft、exudative）肉即苍白、柔软、汁液渗出肉,PSE肉的感官品质较差、不适宜于鲜销,世界各国多将其用于重组肉制品的加工。以PSE加工的重组肉制品,其凝胶强度低、加工蒸煮损失大,如何提高PSE重组肉制品的凝胶强度、减少加工蒸煮损失是PSE肉加工研究的重要课题。转谷氨酰胺酶（TG）可催化蛋白质-蛋白质的交联、增强蛋白质的凝胶形成能力、改善蛋白质凝胶的网络结构,研究TG对PSE处理的机理、工艺参数和处理效果可为改善PSE肉制品的品质和经济效果提供理论依据。试验以猪背最长肌PSE和RFN肉为原料,利用凝胶电泳技术、差示热量扫描技术、电镜扫描技术、流变学性质分析、质构分析以及色差分析技术等对PSE肉和RFN肉物理化学性质的区别、转谷氨酰胺酶改善PSE肉凝胶特性的机理及在西式香肠中应用进行了系统的研究,主要研究结果如下:1、正常猪肉和PSE猪肉的理化性质区别（1）色差分析表明,PSE肉的L*、b*分别为56.51±0.68和6.54±0.19,RFN肉分别为52.07±1.45和5.60±0.47;屠宰45min后PSE肉和RFN的pH相差0.5左右,色差分析与pH测定可作为宰后判定PSE肉的客观依据。（2） PSE猪肉提取MP在相同的pH、NaCl和TPP浓度条件下的溶解度远低于RFN提取MP;相同环境条件下PSE提取MP溶胶加热过程中的浊度比RFN大,表明PSE提取MP的聚集或凝集程度高;PSE提取MP浓度为35mg/L、加热到76.1℃时的剪切弹性储能模量（G’）为19600 Pa,而同样条件下RFN的G’为30800 Pa,表明PSE形成凝胶的能力比RFN差。2、影响酶处理效果的因素（1） TG酶处理对PSE和RFN提取MP的凝胶强度有显著的影响,酶的最适浓度为0.3%,0.3%TG酶处理的PSE提取MP的凝胶强度超过了未经TG处理的RFN的凝胶强度,表明TG处理可显著改善PSE的MP凝胶特性。（2）在5.77-6.77范围内,随着pH的提高,TG处理PSE和RFN的凝胶强度和蒸煮损失均会下降,因一般重组肉制品加工中人为控制pH比较困难,且较高pH会降低TG酶处理的凝胶强度,因此以PSE及RFN肉糜自然pH进行加工为宜。（3）离子强度对TG处理PSE肉MP的凝胶强度和蒸煮损失有显著的影响。NaCl浓度为0.6mol/L时,PSE的凝胶强度为0.3594N,比0.3mol/L时高2.43倍,此条件下PSE的蒸煮损失为27.13%,为0.3mol/L时的54.20%,适当提高离子强度是改善PSE肉MP凝胶形成能力的重要手段。（4） TPP对TG处理PSE肉MP的凝胶强度和蒸煮损失有显著的影响。添加了0.15%TPP时,PSE肉MP的凝胶强度达到0.4983N,是空白对照样凝胶强度的1.39倍,蒸煮损失为34.80%,为空白对照样蒸煮损失的37.87%,添加TPP是可显著改善MP的凝胶形成能力。（5） CaCl2添加量在4mmol/L以下时,对PSE肉MP的凝胶强度和蒸煮损失没有显著的影响,添加8-10mmol/L的CaCl2会显著提高PSE肉MP的凝胶强度,但同时也会增加蒸煮损失;添加10mmol/L以内的MgCl2和2.5mmol/L以内的FeCl2对PSE肉MP的凝胶强度和蒸煮损失无显著影响。3、酶处理的工艺和效果（1）随着PSE和RFN肉MP溶胶TG处理温度的提高和时间的延长,凝胶强度和蒸煮损失会有所增加,但处理时间为2h时,4℃、10℃和16℃不同处理温度对热诱导凝胶强度和蒸煮损失之间的差异并不显著;TG处理温度为4℃,MP溶胶在0h、1h、2h、3h和4h处理后制备的热诱导凝胶凝胶强度间差异也不显著。MP的TG预处理工艺参数以4℃处理2h为宜。（2） PSE肉MP浓度为35mg/L、pH为6.07的条件下,以TG浓度、NaCl浓度、TPP浓度为变动因素,以凝胶强度为评价指标,采用Box-Behnken设计法进行试验设计,得到凝胶强度计算回归方程为:凝胶强度=0.88-1.459X1-1.359X2+3.39X3+1.5X1X2+4.5X1X3+1.5X2X3+0.25X1X1+0.75X2X2-20X3X3。最佳条件（酶浓度X1=0.33%,NaCl浓度X2=0.5mol/L,TPP浓度X3=0.14%）下,PSE肉MP的凝胶强度达到0.58N,大于未经TG处理的RFN肉MP的凝胶强度。（3）热诱导凝胶形成条件研究表明,不同的升温方式对TG处理PSE和RFN溶胶的凝胶强度和蒸煮损失有显著的影响。在20℃水浴中按1.5℃/min的升温速度加热到中心温度为75℃比直接在75℃中升温至中心温度75℃所得到的凝胶强度高、蒸煮损失大,按程序升温有利于TG酶促交联反应的进行。4、酶处理改善PSE肉品质的机理（1） SDS-PAGE结果证明了TG能够催化猪背最长肌PSE及RFN提取MP的交联,且这个反应是可逆反应。由于不同pH、不同NaCl及TPP浓度条件下,PSE和RFN的浓度不同,TG作用后SDS-PAGE图谱上未形成非二硫键共价交联的底物浓度也不同,酶促交联反应产物的浓度也不同。（2） TG处理会增强PSE和RFN提取MP的聚集性和凝聚性。TG处理后,PSE和RFN提取MP溶胶在加热的过程中浊度比未经处理TG处理的大,浊度开始出现明显上升的温度点也较低。不同pH、不同NaCl及TPP浓度条件下,TG处理后MP试样的浊度不同,溶解度及TG酶促交联反应对溶胶的凝集性和凝聚性产生了影响。（3） DSC实验证明了TG处理使MP的性质发生了变化。经过TG处理后,DSC热流量图谱上出现热流量峰值的温度（蛋白质热变性温度）下降,在0-0.5%的范围内,TG添加量越多,MP的热变性温度越低。（4）流变学性质研究表明,添加0.3%的TG处理后PSE和RFN提取MP的剪切弹性储能模量和相位角发生了显著的变化,流变学参数发生转变的温度点也比未经TG处理的试样低。结合DSC及SDS-PAGE实验结果得知,TG催化了MP的交联,而且形成的产物的热变性温度较低。添加0.3%TG的PSE试样的G′第2个峰值为1200 Pa,超过了未添加TG处理的RFN的峰值（1160 Pa）,表明TG处理后PSE提取MP的凝胶机械性质已经接甚至超过未经TG处理的RFN试样。（5）化学作用力分析表明,未经TG处理的PSE和RFN提取MP热诱导凝胶中二硫键数量是影响凝胶机械强度的主要因素,氢键、静电相互作用以及疏水相互作用是次要因素。TG处理后,酶促反应形成的非二硫共价键对凝胶的机械强度有显著的影响并成为凝胶形成和维持凝胶三维结构的主要化学力量。5、以PSE肉生产西式香肠时TG处理的效果（1） TG处理可显著提高PSE和RFN西式香肠的凝胶强度,TG的浓度以0.3%为宜。4℃条件下TG对肉糜的处理时间以2h为宜。蒸煮时从20℃开始水浴加热到香肠中心温度达到75℃比直接75℃水浴加热的方式好。（2）食盐浓度、TPP浓度会显著影响TG处理PSE和RFN肉糜的蒸煮损失和凝胶强度,对香肠色泽的影响较小。食盐浓度为3.0%,TPP浓度为0.15%时香肠的凝胶强度最大,蒸煮损失也最小。（3）一定条件下,TG浓度＞0.1%时,黄原胶和TG共同处理可提高PSE和RFN提取MP的凝胶强度,黄原胶与TG共同处理可显著降低MP的蒸煮损失;黄原胶会降低TG处理PSE和RFN香肠的凝胶强度,当黄原胶浓度＞0.1%后,凝胶强度迅速下降;黄原胶可显著降低PSE和RFN肉糜的蒸煮损失。（4）卡拉胶既能降低TG处理PSE和RFN肉糜的蒸煮损失,又不影响香肠的凝胶强度。在TG处理肉糜中添加0.8%的卡拉胶可获得良好的凝胶效果。（5）以TG浓度、食盐浓度、TPP浓度为变动因素,以西式香肠凝胶强度为评价指标,采用Box-Behnken设计法进行试验设计,得到凝胶强度计算回归方程为:凝胶强度=35.775-85.5X1+9X2-188X3+25X1X2+350X1X3+70X2X3-72.5X1X1-2.9X2X2-490X3X3。在最佳条件（TG浓度X1=0.50%,食盐浓度X2=3.25%,TPP浓度X3=0.22）时,香肠的凝胶强度达到37.63N,接近RFN肉的38.56N的水平。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 文献综述
  • 1.1 肌原纤维蛋白质凝胶形成的机理研究
  • 1.1.1 肌原纤维蛋白在凝胶形成中的作用
  • 1.1.2 肌球蛋白的分子结构
  • 1.1.3 肌球蛋白凝胶形成的机理
  • 1.1.4 肌球蛋白的溶解性
  • 1.1.5 肌动球蛋白与肌动蛋白在凝胶形成中的作用
  • 1.1.6 化学作用力对凝胶形成的影响
  • 1.1.7 影响肌原纤维蛋白凝胶特性的因素
  • 1.2 PSE猪肉的形成机理与性质研究
  • 1.2.1 PSE肉形成的机理
  • 1.2.2 PSE肉的性质
  • 1.2.3 PSE肉的鉴别与食品安全性
  • 1.2.4 PSE肉制品品质的改进措施
  • 1.3 转谷氨酰胺酶在肉制品中的应用研究
  • 1.3.1 转谷氨酰胺酶的作用原理
  • 1.3.2 MTG的理化性质及酶学性质
  • 1.3.3 转谷氨酰胺酶在肉制品中的应用
  • 1.3.4 TG处理对肉制品营养价值的影响
  • 本章参考文献
  • 第2章 引言
  • 2.1 研究的目的和意义
  • 2.2 本课题研究范围和内容
  • 2.2.1 PSE和RFN肉的性质比较
  • 2.2.2 影响TG酶处理效果的因素
  • 2.2.3 TG酶对PSE肌原纤维蛋白处理的工艺与效果
  • 2.2.4 TG酶改善PSE肉制品品质的机理
  • 2.2.5 PSE肉加工西式香肠的TG酶处理效果
  • 第3章 PSE猪肉和正常猪肉理化性质的区别
  • 3.1 前言
  • 3.2 材料与方法
  • 3.2.1 试验材料
  • 3.2.2 试剂
  • 3.2.3 仪器与设备
  • 3.2.4 试验方法
  • 3.3 结果与分析
  • 3.3.1 PSE和RFN的色泽比较
  • 3.3.2 PSE和RFN的化学组成及pH比较
  • 3.3.3 PSE和RFN肌原纤维蛋白溶解度的比较
  • 3.3.4 PSE和RFN的流变学特性比较
  • 3.3.5 凝聚性的比较
  • 3.4 本章讨论
  • 3.4.1 PSE利RFN肉色泽的区别
  • 3.4.2 PSE和RFN的化学组成及pH的区别
  • 3.4.3 PSE和RFN肌原纤维蛋白溶解度比较
  • 3.4.4 PSE和RFN肉糜的流变学性质比较
  • 3.4.5 PSE和RFN提取MP的浊度比较
  • 3.5 本章小结
  • 本章参考文献
  • 第4章 影响酶处理效果的因素
  • 4.1 前言
  • 4.2 材料与方法
  • 4.2.1 试验材料
  • 4.2.2 试剂
  • 4.2.3 仪器与设备
  • 4.2.4 试验方法
  • 4.3 结果与分析
  • 4.3.1 TG浓度对MP热诱导凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 4.3.2 pH对TG处理MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 4.3.3 离子强度对TG处理MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 4.3.4 TPP对TG处理MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 2+对TG处理的MP凝胶强度和蒸煮损失的影响'>4.3.5 Ca2+对TG处理的MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 2+对TG处理的MP凝胶强度和蒸煮损失的影响'>4.3.6 Mg2+对TG处理的MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 2+对TG处理的MP凝胶强度和蒸煮损失的影响'>4.3.7 Fe2+对TG处理的MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 4.4 本章讨论
  • 4.4.1 TG浓度对MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 4.4.2 pH对TG处理的MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 4.3.3 离子强度对TG处理的MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 4.3.4 TPP对TG处理的MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 4.3.5 二价金属离子对TG处理MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 4.5 本章小结
  • 本章参考文献
  • 第5章 酶处理的工艺优化和效果
  • 5.1 前言
  • 5.2 材料与方法
  • 5.2.1 试验材料
  • 5.2.2 试剂
  • 5.2.3 仪器与设备
  • 5.2.4 试验方法
  • 5.3 结果与分析
  • 5.3.1 酶处理温度对凝胶特性的影响
  • 5.3.2 TG处理时间对MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 5.3.3 TG处理条件的优化
  • 5.3.4 凝胶制备工艺对MP凝胶强度和蒸煮损失的影响
  • 5.3.5 TG酶处理的热诱导凝胶超微结构效果
  • 5.4 本章讨论
  • 5.4.1 TG处理条件对凝胶性质的影响
  • 5.4.2 加热方式对热诱导凝胶性质的影响
  • 5.5 本章小结
  • 本章参考文献
  • 第6章 酶处理改善PSE肉品质的机理研究
  • 6.1 前言
  • 6.2 材料与方法
  • 6.2.1 试验材料
  • 6.2.2 试剂
  • 6.2.3 仪器与设备
  • 6.2.4 试验方法
  • 6.3 结果与分析
  • 6.3.1 不同pH条件下MP的TG交联作用
  • 6.3.2 不同离子强度条件下MP的TG交联作用
  • 6.3.3 不同TPP浓度条件下MP的TG交联作用
  • 6.3.4 TG酶处理对MP的热变性温度和流变学性质的影响
  • 6.3.5 TG酶处理对MP热诱导凝胶化学作用力的影响
  • 6.4 本章讨论
  • 6.4.1 TG酶处理的SDS-PAGE变化
  • 6.4.2 TG处理对MP凝聚性的影响
  • 6.4.3 TG处理对MP热变性温度的影响
  • 6.4.4 TG处理对MP流变学性质的影响
  • 6.4.5 TG处理对MP热诱导凝胶内部作用力的影响
  • 6.5 本章小结
  • 本章参考文献
  • 第7章 以PSE肉生产西式香肠时TG酶的处理效果
  • 7.1 前言
  • 7.2 材料与方法
  • 7.2.1 材料
  • 7.2.2 试剂
  • 7.2.3 仪器与设备
  • 7.2.4 试验方法
  • 7.3 结果与分析
  • 7.3.1 TG浓度对PSE和RFN肉香肠凝胶性质的影响
  • 7.3.2 食盐浓度对TG处理效果的影响
  • 7.3.3 TPP浓度对TG处理效果的影响
  • 7.3.4 时间对TG处理效果的影响
  • 7.3.5 蒸煮方式对TG处理效果的影响
  • 7.3.6 TG处理对PSE和RFN肉糜流变学性质的影响
  • 7.3.7 TG与黄原胶共同处理对MP及肉糜凝胶性质的影响
  • 7.3.8 卡拉胶对TG处理PSE和RFN肉糜凝胶性质的影响
  • 7.4 本章讨论
  • 7.4.1 TG浓度对PSE和RFN香肠凝胶性质的影响
  • 7.4.2 食盐浓度对TG处理PSE和RFN肉糜蒸煮损失及凝胶性质的影响
  • 7.4.3 TPP浓度对TG处理PSE和RFN肉糜蒸煮损失及凝胶性质的影响
  • 7.4.4 TG处理时间和蒸煮方式对PSE和RFN香肠凝胶性质的影响
  • 7.4.5 黄原胶与TG共同处理的效果
  • 7.4.6 卡拉胶与TG共同处理的效果
  • 7.5 本章小结
  • 本章参考文献
  • 第8章 全文结论、创新与展望
  • 8.1 全文结论
  • 8.2 论文创新点
  • 8.3 展望
  • 致谢
  • 攻读博士学位期间（已、待）发表的论文及科研情况

    • 相关论文文献

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