肌原纤维蛋白作为鱼肉蛋白重要的组成部分,其生化特性及其结构的变化与蛋白的功能特性、鱼肉品质密切相关。因此,采用辐照保鲜鱼肉的同时,关注辐照剂量对肌原纤维蛋白生化特性及其结构的影响亦十分重要。来自宁波大学食品与药学学院、浙江省动物蛋白食品精深加工重点实验室的张晗、高星、宣仕芬和杨文鸽*等人以新鲜海鲈鱼(Lateolabrax japonicus)肉为原料,通过不同剂量电子束辐照处理,分析辐照对鱼肉肌原纤维蛋白盐溶蛋白含量、巯基含量、二硫键含量、Ca2+-ATPase活力、表面疏水性以及蛋白羰基含量的影响,并结合圆二色光谱分析蛋白二级结构,在分子水平探讨辐照对肌原纤维蛋白生化特性的影响机理,为辐照技术在水产品保鲜中的应用提供指导。
1.对鲈鱼肉肌原纤维蛋白盐溶性的影响
当辐照剂量为3 kGy及以下时,肌原纤维蛋白盐溶性无显着变化(P>0.05),当辐照剂量继续上升时,盐溶蛋白含量显着下降(P<0.05)。
2.对鲈鱼肉肌原纤维蛋白巯基及二硫键含量的影响
随着辐照剂量的增加,总巯基含量呈先上升后下降的趋势。与对照组相比,1 kGy与3 kGy辐照组肌原纤维蛋白的总巯基含量显着增加,活性巯基含量无显着差异(P>0.05),而当辐照剂量为5 kGy和7 kGy时,总巯基和活性巯基含量均开始下降,并且显着低于1、3 kGy辐照组和对照组(P<0.05)。相较于对照组,1 kGy辐照后肌原纤维蛋白中二硫键含量略有上升,但并不明显(P>0.05),随着辐照剂量的增加,二硫键含量亦呈现继续上升的趋势。
巯基含量的下降伴随着二硫键含量的上升,说明一定剂量的辐照会加速蛋白质氧化变性。辐照能暴露部分包埋于蛋白分子内部的巯基,低剂量组巯基含量的上升可能是由于分子内部巯基的暴露,然而电子束辐照又会促进鱼肉中的水等小分子物质发生电离,产生羟自由基等促进巯基的氧化,高剂量组巯基含量的显着下降伴随着二硫键含量的显着上升,这与羟基自由基的产生、暴露出的巯基更容易被氧化有关。
3.对鲈鱼肉肌原纤维蛋白Ca2+-ATPase活力的影响
1 kGy辐照组肌原纤维蛋白Ca2+-ATPase活力为0.0262 μmol/(mg·min),与对照组0.0261 μmol/(mg·min)无显着差异(P>0.05)。当辐照剂量上升至3 kGy时,Ca2+-ATPase活力显着下降至0.0229 μmol/(mg·min)(P<0.05)。随着辐照剂量的继续上升,Ca2+-ATPase活力继续下降,7 kGy辐照组仅为0.0210 μmol/(mg·min)。
4.对鲈鱼肉肌原纤维蛋白表面疏水性的影响
电子束辐照后,鲈鱼肉肌原纤维蛋白的表面疏水性呈现先上升后下降的趋势,并于5 kGy时达到最大值。表面疏水性的上升是由于肌原纤维蛋白受到辐照后发生氧化,一些疏水性氨基酸残基暴露于蛋白分子表面。此外,辐照所产生的自由基通过攻击氨基酸侧链而影响肌原纤维蛋白的表面疏水性,当辐照剂量高至7 kGy时,表面疏水性显着下降(P<0.05)。
5.对鲈鱼肉肌原纤维蛋白羰基含量的影响
与对照组相比,除1 kGy辐照组羰基含量无显着性变化外(P>0.05),3、5、7 kGy辐照样品肌原纤维蛋白羰基含量均显着上升(P<0.05)。
6.对鲈鱼肉肌原纤维蛋白二级结构的影响
辐照后鲈鱼肉肌原纤维蛋白中α-螺旋含量的下降伴随着β-折叠含量的增加,而β-转角及无规卷曲含量无显着变化(P>0.05)。与对照组相比,1 kGy辐照组肌原纤维蛋白的α-螺旋和β-折叠含量仅有微小变化,表明1 kGy辐照对肌原纤维蛋白构象无明显的改变,这与1 kGy辐照组肌原纤维蛋白除总巯基含量外其他生化指标均无显着变化相一致。随着辐照剂量继续上升,肌原纤维蛋白的α-螺旋含量下降,β-折叠含量增加,说明高剂量辐照会促进肌原纤维蛋白中的α-螺旋向β-折叠结构转化,相比于紧密的α-螺旋构象,β-折叠结构的肽链在空间的排列更加伸展,使位于分子内部的—SH等活性基团和疏水基团暴露出来,蛋白质分子发生变性,从而影响了肌原纤维蛋白的生化特性,且高剂量的辐照对蛋白特性的影响更大。肌原纤维蛋白生化特性的改变对鱼肉的质构特性会带来一定影响,随着辐照剂量的增加,鱼肉的硬度略微上升,弹性、咀嚼性和回复性则有所下降,其中咀嚼性在辐照剂量达到3 kGy及以上时显着下降。
结 论
与对照组相比,1 kGy辐照组除总巯基含量显着上升外(P<0.05),其他指标水平均无显着变化(P>0.05)。随着辐照剂量继续上升,盐溶蛋白含量、活性巯基含量、Ca2+-ATPase活力下降,羰基和二硫键含量上升,且呈剂量-效应关系;表面疏水性则随辐照剂量上升先增大后减小,并于5 kGy时达到最大值。圆二色光谱分析结果显示,随着辐照剂量的上升,鲈鱼肉肌原纤维蛋白中的α-螺旋结构向β-折叠转化。结果显示高剂量辐照会引起鲈鱼肉肌原纤维蛋白氧化,利用电子束辐照保鲜鲈鱼肉应控制剂量,实验结果为辐照保鲜鱼肉提供了依据。