鱼糜蛋白质在凝胶形成过程中的变化

鱼糜蛋白质在凝胶形成过程中的构象转换1. 引言在鱼糜形成凝胶的过程中，经过漂洗、擂溃、加热等工艺步骤使得蛋白质中的 化学键发生一系列的变化。使得蛋白质中一些疏水基团和酶作用位点的暴露；蛋白 质的结构发生变化以及一些共价键和非共价键的生成。对这些变化分析，可以找出 有利于鱼糜凝胶形成的条件。2. 鱼糜凝胶的形成机理鱼糜凝胶化过程，是指在鱼糜中加入 2%-3%的食盐后进行斩拌或擂溃，鱼肉中 的盐溶性蛋白溶出形成黏稠和具有塑性的肌动球蛋白溶胶，这种溶胶在一定的温度 下经过一段时间后，失去可塑性变成富有弹性的蛋白凝胶体的过程。关于凝胶形成的过程，我国学者有两种观点，一种是盐溶性的肌球蛋白、肌动 蛋白被溶出，重合成肌动球蛋白而互相缠绕，经过加热形成网络结构，游离水被封 闭于网络结构中，从而形成有弹性的鱼糜。另一种观点是：肉糜游离的肌球蛋白和 肌动球蛋白呈分离状态，加热到43°C,游离的肌球蛋白问发生聚集反应，在55°C左 右时，游离肌球蛋白分子尾部与肌动球蛋白中肌球蛋白分子尾部问形成架桥，60 70C时，网络结构形成，即完成凝胶化（高建峰，1994；王靖国，1993）。3. 凝胶前后鱼肉中蛋白质的种类的变化鱼类肌肉中的蛋白质，一般分为盐溶性蛋白质，水溶性蛋白质和不溶性蛋白 质等三类。其中，能溶于中性盐溶液，并在加热后能形成弹性凝胶体的蛋白质主 要是盐溶性蛋白质，即肌原纤维蛋白质，其由肌球蛋白、肌动蛋白和肌动球蛋白 组成，是鱼糜形成弹性凝胶体的主要成分。3.1. 盐溶性蛋白质对鱼糜凝胶形成的影响鱼糜制品弹性的强弱与鱼类肌肉中所含盐溶性蛋白质有关，尤其是肌球蛋白 的含量。鱼类肌球蛋白的多少盒它加工成的鱼糜制品的弹性强弱成正相关，肌球 蛋白含量较高的鱼类，其鱼糜制品的弹性也较强。另外在同一中鱼类中也存在盐 溶性蛋白含量与弹性之间的正相关性，除了盐溶性蛋白含量外，肌动球蛋白 Ca2+ ATPase活性与弹性强弱之间也同样呈正相关性，肌动球蛋白Ca2+ATPase活性 越大，则其相应的凝胶强度也越强。3.2. 除去水溶性蛋白原料鱼肉中含有妨碍鱼糜形成的酶类和诱发凝胶劣化的活性物质，因此在鱼 糜制作过程中鱼肉必须经过水洗除去大部分的水溶性蛋白质，提高盐溶性蛋白质 含量增强蛋白质的凝胶形成能力。4. 蛋白质构象的变化4.1. 凝胶前肌球蛋白的主要二级结构刘海梅应用圆二色谱仪在对鲢鱼肌球蛋白进行扫描，用计算机模拟肌球蛋白中 的二级结构如下lab.2 PurEnrHyeK of 昇足£“iiM»ry Klructurc* 口nitv nf Kilver curp myaiin in difTorent treating procK%处视方式*Treaiing method蛇的 Siruccure* feil縫 n-helivP-折札 P-nheei转角TurnAi规诽由 1 Random coil1liTMLOO0.00O.DO0.00227.0()0.00ID.4062.60J42.2024.00O.QCl33 8043Jl7O0 0012.41133 90叫天JS叽缚蛍ft (pH 7.3) 2l44J 热60侧叫1：加匸加热M曲叽冉尸如它加|热3D血皿并降湍至22 U； 4l 4iJ P恂黑M 叩R 90 9加蔣:W血油井降SI至4 P .* 11 ns(iv« myogini(pH7.5) i 2e ticnted for 60 inin at 40 1C t 3j heated for 60 min at 斗0 X7 » then 30 min at W t * and rempcraturc dccr-cflscd to 22 X7s 4r heEiled for 60 min at 40 X- then 30 min at 90 X7 f and temperature decreased to 4 兀；，由上图可知凝胶之前肌球蛋白的二级结构几乎都是a 螺旋结构。(刘海梅)_|【時】 EnMiliix .宀煜玄旨（刘茹）由图表中可以看出对应不同温度时肌球蛋白的各种二级结构的含量，其中主要是a 螺旋结构基本保持在85%左右，而B 折叠和B 转角几乎是不存在的。4.2. 形成凝胶后的蛋白质构象Masahiro Ogawa 在研究罗非鱼等四种海水鱼肌球蛋白在低温凝胶过程中 肌动球蛋白的结构变化时发现，较容易形成凝胶的三种鱼的蛋白质中的a 螺 旋结构缓慢展开，其上的疏水性氨基酸暴露出来。当加热到40°C时罗非鱼的 肌动球蛋白的a 螺旋结构几乎没有发生结构上的变化,这充分说明了 a 螺 旋结构的解离与低温凝胶的形成有关。而在上面的两张图表中也可以看出，经 过不同加热形成凝胶后肌球蛋白中a 螺旋结构是呈减少趋势的，在不同温度 下测得的肌球蛋白的二级结构也表现出 a 螺旋结构是随着温度的升高而减 少的。同时也发现蛋白质中的B 折叠以及无规蜷曲是随着温度的升高二增加 的。此外，4.3. 二硫键的构象变化二硫键是有半胱氨酸和胱氨酸的巯基被氧化生成的分子内的和分之间的化学键。 在蛋白质分子中巯基是最具活性的功能基团，巯基存在于肌球蛋白分子内部，当 肌球蛋白结构发生变化，暴露出自由巯基。二硫键的形成可以加强蛋白质之间的 交联作用。天然蛋白质之间形成的二硫键都为g-g-g （扭式一扭式一扭式）型而在 鱼糜凝胶形成过程中出现的二硫键大都是g-g-t （扭式一扭式一反式）型，故猜测 g-g-t型二硫键是有利于鱼糜蛋白质形成凝胶的二硫键构象。（Masahiro Ogawa， 1999）4.4.蛋白质构象变化的原因刘海梅的试验中发现鲢鱼糜蛋白质间的离子键和氢键在40 °C凝胶化到90 °C高温蒸煮过程中显著降低，并随凝胶化时间延长，两种作用力呈现降低趋势。upsdMqluds-f1 i1Lii fJ .rf口画广 Lon bonds SeJlfiE 1 lydrogeii btintts口 廿厳水 411E lyciTophobit: in teraclii insIT iki '"J- Sample no,閨1 离拠、包逊=疏水序HZi：件用/l-Mik<40 T? >申I蜒鱼糜凝胶（WJ -C ） /&F戍过疥W中的交彳匕1 值摩=2 胆1阪弋上30 min的僦出过”邑苞诫：3 -麻胶ft听门ettirt的擬胶 彳匕巾障；4-岛（胶彳匕次卜min旳艇胶化fh瞬：5-啜辰化1 20 min<t； 6-鶴£1空30 min屬W"柬淞胶；7-禺1胶fK 60 iniu那有“卑;啟股：S- 妝胶彳匕90 min EJ程胶；9一 棒1校1 2<> min iTlW遂梅JJ4蛋白质的二级结构是通过氢键来维系的，B 折叠没有a 螺旋稳定，形成的 氢键也没有a 螺旋多，从图表中可以看出氢键是减少的，说明正是因为在加热过 程中出现氢键的断裂导致了蛋白质二级结构的转变。5. 构象变化后对凝胶稳定性的作用5.1. 疏水相互作用增强疏水相互作用的增加是由于在加热过程中蛋白质的二级结构展开使得疏水性 基团暴露出来进而增加了蛋白质之间疏水相互作用力。在加热过程中疏水相互作用 逐渐增强成为鱼糜凝胶中的主要化学作用力之一。蛋白质的疏水相互作用可以起到 稳定凝胶体系的效果，因而有利于凝胶的形成。5.2. 生成非二硫共价键鱼糜凝胶中的非二硫共价键主要是E -（Y -Glu） -Lys共价键，是由TGase （转谷氨酰胺酶）催化蛋白质、多肽中的谷氨酸上的Y 羟酰氨基与赖氨酸上 的£ 氨基之间发生结合反应，使蛋白质分子之间形成共价交联，改变蛋白质 的溶解度和凝胶特性。鱼肉在2%-4%的NaCI、5-40C、中性pH条件下，可通 过TGase作用自发重组织化，这也是鱼糜可发生低温凝胶化的原因。刘海梅等 研究发现，经40C凝胶化后內源TGase催化MHC交联形成非二硫共价键，且 a -heIix 结构转变形成了无规卷曲结构。由此推测，无规卷曲结构是 TGase 催 化 MHC 之间形成非二硫共价键交联的优势结构。讨论：研究发现不同鱼种的肌动球蛋白的a 螺旋在加热过程中的解离难易程度不一样。 考虑到海水鱼一般比淡水鱼更容易形成凝胶，且二者生长的水温有所不同。因此可以比 较一下淡水鱼的 a 螺旋结构和海水鱼的 a 螺旋结构的热稳定性的差异是否对鱼糜 凝胶的形成有影响。在对鱼糜进行加热前若加入适量的变性剂使得鱼糜蛋白先出现一些构象转变是否 会对增强鱼糜的凝胶强度有利。