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℃，游离的肌球蛋白问发生聚集反应，在55℃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，60～70℃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

由上图可知凝胶之前肌球蛋白的二级结构几乎都是α—螺旋结构。（刘海梅）

（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α—螺旋结构基本保持在85%左右，而β—折叠和β—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α—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℃时罗非鱼的肌动球蛋白的α—螺旋结构几乎没有发生结构上的变化，这充分说明了α—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α—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α—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β—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—扭式—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—扭式—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 ℃ 凝胶化到 90 ℃

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。

蛋白质的二级结构是通过氢键来维系的，β—折叠没有α—螺旋稳定，形成的氢键也没有α—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ε -(γ -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γ—羟酰氨基与赖氨酸上的ε—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NaCl、5-40℃、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40℃凝胶化后內源TGase催化MHC交联形成非二硫共价键，且

α-helix 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α—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α—螺旋结构和海水鱼的α—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。