【摘要】：目前魚糜制品在實際工業(yè)應用層面的加工方式主要是以水浴加熱和蒸汽加熱為主,而水浴快速通過凝膠劣化區(qū)的二段式加熱模式是常用的研究手段。傳統(tǒng)水浴加熱模式下所得到的魚糜制品不僅凝膠強度低,而且污水量大、能源消耗和損耗大。微波作為一種清潔能源不僅加熱速度快而且能源利用率高,作為替代傳統(tǒng)水浴加熱存在可能性。微波特殊的加熱模式對魚糜中的主要組分產(chǎn)生影響,魚糜組分中極性基團振動,鍵位轉(zhuǎn)動導致分子構(gòu)象改變從而影響反應進程。微波固有特性對魚糜凝膠過程的干預主要體現(xiàn)在對其中肌球蛋白和內(nèi)源酶的影響。因此本文以微波特殊加熱方式為主導,首先研究微波對魚糜凝膠過程的影響,在此基礎(chǔ)上探究微波加熱魚糜的內(nèi)在機制,最終通過節(jié)能保質(zhì)研究將微波應用到實際的魚糜生產(chǎn)加工中。通過和傳統(tǒng)水浴二段加熱對比,發(fā)現(xiàn)微波加熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)水浴加熱的第一段會導致魚糜凝膠品質(zhì)劣化。而微波代替?zhèn)鹘y(tǒng)水浴二段式加熱第二段能夠顯著提高魚糜的凝膠強度和持水力。微波促進蛋白質(zhì)交聯(lián)形成凝膠主要通過二硫鍵和非二硫共價鍵。電子掃描電鏡(SEM)對魚糜凝膠微觀結(jié)構(gòu)觀察的結(jié)果顯示,先水浴后微波的方式形成了更致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。盡管保溫模式和時間依賴模式都能達到良好的凝膠強度,但魚糜凝膠的三維激光共聚焦掃描結(jié)果表明時間依賴模式形成的凝膠表面粗糙而且皺縮。微波的快速升溫速率使蛋白分子聚集形成良好的凝膠結(jié)構(gòu),保溫模式在提高魚糜凝膠強度的同時改善魚糜凝膠的表觀形貌。微波加熱使肌球蛋白濁度增加受溫度影響較大。表面疏水相互作用是肌球蛋白聚集的過程中的主要作用力。但在60-90℃范圍內(nèi),二硫鍵對肌球蛋白的聚集的形成影響尤為顯著。圓二色譜的結(jié)果表明微波改變了肌球蛋白分子的二級結(jié)構(gòu),202和222nm處的特征峰逐漸消失說明肌球蛋白發(fā)生分子解旋α-螺旋結(jié)構(gòu)減少。粒徑分布的結(jié)果顯示,在60和90℃溫度范圍內(nèi)微波場下肌球蛋白分子聚集速率更快。采用原子力顯微鏡對肌球蛋白聚集行為進行表征,發(fā)現(xiàn)微波加熱更有利于肌球蛋白分子的聚集形成大分子蛋白簇。相同的升溫速率下微波使TGase(轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶,Transglutaminase)的活性顯著提高并在20min時酶活達到最大,而傳統(tǒng)水浴加熱對TGase的活性影響較小。微波和水浴加熱相比,微波對TGase介電特性的影響不明顯,但使TGase電導率明顯增大。采用紫外光譜和內(nèi)源熒光光譜的手段,研究微波加熱對TGase三級結(jié)構(gòu)的影響,考察TGase在微波場下構(gòu)象的轉(zhuǎn)變。發(fā)現(xiàn)微波改變TGase的空間結(jié)構(gòu),Trp和Tyr等生色氨基酸暴露并積累,光譜學特征增強�；钚詤^(qū)域微環(huán)境改變影響了TGase與底物結(jié)合的能力從而改變了TGase的活性。進一步通過圓二色譜的方法研究微波加熱對TGase二級結(jié)構(gòu)的影響,微波使TGase的α-螺旋減少,β-折疊和β-轉(zhuǎn)角增加。最后采用動靜態(tài)光結(jié)合的方法考察TGase分子鏈構(gòu)型的變化,R_g/R_h逐漸增大表明微波作用下TGase分子構(gòu)型逐漸舒展,活性中心暴露。以凝膠強度和持水力為指標,比較微波加熱和傳統(tǒng)水浴加熱對魚糜凝膠劣化的影響。微波加熱的方式能夠保持魚糜凝膠良好的品質(zhì)特征。SDS凝膠電泳和TCA溶解肽的結(jié)果表明,微波能夠抑制肌球蛋白分子重鏈的分解。在總體評估了魚糜中內(nèi)源蛋白酶活性的基礎(chǔ)上,以Cat L(組織蛋白酶L,Cathepsin L)為研究對象,考察微波加熱對Cat L活性和構(gòu)象的影響。微波加熱后總巰基含量降低和游離巰基含量增加表明新生成的二硫鍵可能屏蔽了原來Cat L的活性中心,另一方面新生成的巰基可能和活性中心的游離巰基相結(jié)合使蛋白酶的活性變低。圓二色譜的結(jié)果顯示Cat L的α-螺旋和β-折疊含量降低,說明微波使Cat L去折疊,二級而結(jié)構(gòu)的破壞使酶活降低。以激光光散射對Cat L分子鏈構(gòu)型進行表征,微波加熱使Cat L分子R_g/R_h先增大后減小,分子結(jié)構(gòu)出現(xiàn)蜷縮,酶活性降低。從魚糜自身的電磁特性出發(fā)研究了高水分魚糜的介電和吸波特性,發(fā)現(xiàn)魚糜穿透深度不超過1cm,魚糜最大的吸波厚度出現(xiàn)在8mm左右。進一步的溫度分布的結(jié)果表明微波加熱在魚糜厚度為2cm時溫度分布最均勻,品質(zhì)最優(yōu),但失水率較高。以實際產(chǎn)品魚豆腐(2cm)為例進行改進,采用微波蒸汽聯(lián)用的方法不僅能夠提高魚糜的凝膠強度還能改善凝膠的微觀結(jié)構(gòu)。本研究結(jié)果將有助于完善魚糜制品加工的調(diào)控機制,為微波技術(shù)更好的服務(wù)于食品加工提供理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

第一章 緒論成機理膠的主要蛋白中，蛋白的凝膠形成是所有魚糜制品最重要的環(huán)節(jié)，魚糜凝）和分子間變化。蛋白分子的功能特性的變化除了受到自身特性和滲透性的影響。在生物合成過程中，蛋白的一級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)主要受自身氨基酸組成、氨基酸序列和氨基酸極性的空間結(jié)構(gòu)則受鍵長、鍵角和氨基酸的應變能量的影響。蛋白的功能特性，蛋白的凝膠結(jié)構(gòu)也會因此改變。魚肉中的蛋形態(tài)、溶解性和功能性通�？赡転榧毎麅�(nèi)蛋白和細胞外蛋白用的是細胞內(nèi)蛋白，，細胞內(nèi)又可以細分為肌漿蛋白、肌原纖白、橋接蛋白）[1]。

第一章 緒論減少，表明在蛋白分子間有二硫鍵的形成。Sano 等人觀察到，20℃時鯉性巰基數(shù)量開始增加[9]。在 30 到 50℃之間，活性巰基的數(shù)量減少，這表基團被氧化成了二硫鍵，魚糜中蛋白分子間二硫鍵的形成維持了凝膠結(jié)熱誘導凝膠的形成機制先于 1948 年提出了變性蛋白的凝膠過程的兩步理論：首先分散的蛋白點暴露，然后這些暴露的蛋白排列聚集形成凝膠[11]。肌球蛋白在熱誘導許多工作者的廣泛研究變得更加清晰。加熱會導致蛋白質(zhì) α-螺旋的展開伴隨著活性基團的暴露。然后，這些活性基團主要通過疏水相互作用和白質(zhì)相互交聯(lián)，從而構(gòu)建凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS254.1

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本文編號：2704524