李學(xué)鵬，藺博燕，王金廂*，周明言，朱文慧，儀淑敏，勵(lì)建榮*，林洪，牟偉麗，郭曉華

1(渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，國家魚糜及魚糜制品加工技術(shù)研發(fā)分中心，遼寧 錦州，121013)2(中國海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島，266003) 3(蓬萊京魯漁業(yè)有限公司，山東 煙臺(tái)，265600)4(山東美佳集團(tuán)有限公司，山東 日照，276815)

魚糜的主要成分是肌原纖維蛋白，魚糜凝膠的形成是因肌原纖維蛋白在熱誘導(dǎo)作用下發(fā)生變性、聚集和凝膠化而形成高度有序的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[7]。熱聚集行為是肌原纖維蛋白在熱加工過程中的常見現(xiàn)象，也是肌原纖維蛋白凝膠形成過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。肌原纖維蛋白受熱后發(fā)生變性，變性的蛋白質(zhì)通過二硫鍵等化學(xué)作用力相互連接，形成熱聚集體[8]。熱聚集體的大小、形態(tài)等直接影響肌原纖維蛋白的凝膠特性，進(jìn)而影響凝膠產(chǎn)品品質(zhì)。適度、有序的熱聚集對蛋白質(zhì)的凝膠性能有促進(jìn)作用，而無序、過度的熱聚集則會(huì)降低蛋白質(zhì)的凝膠性能[9]。研究表明，蛋白質(zhì)熱聚集行為易受蛋白質(zhì)的種類、蛋白濃度、離子強(qiáng)度、pH、添加成分等的影響[10-12]，而氧化對蛋白質(zhì)熱聚集性質(zhì)的影響一直被忽視。

羥自由基(·OH)是最常見的自由基，也是臭氧水中主要的活性氧自由基之一?！H化學(xué)性質(zhì)很活潑，能夠迅速氧化蛋白質(zhì)的氨基酸側(cè)鏈，引發(fā)蛋白質(zhì)構(gòu)象變化、蛋白質(zhì)交聯(lián)或降解，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)，如凝膠性等[13]。由于其可控、易獲得等特點(diǎn)，近年來由芬頓反應(yīng)體系(FeCl3-VC-H2O2)產(chǎn)生的·OH體系被廣泛應(yīng)用于不同蛋白質(zhì)的體外模擬氧化研究[14-19]。但目前此類研究主要集中在·OH對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及凝膠性、乳化性等功能性質(zhì)的影響方面，·OH對蛋白質(zhì)(尤其是肌原纖維蛋白)熱聚集行為的影響研究仍鮮見報(bào)道。鑒于此，本文采用芬頓體系產(chǎn)生不同濃度的羥自由基對草魚肌原纖維蛋白進(jìn)行體外模擬氧化，并對氧化后的蛋白進(jìn)行不同溫度熱處理，通過測定蛋白熱穩(wěn)定性、表面疏水性、Zeta電位、內(nèi)源熒光光譜、濁度、聚集體大小(粒徑分布)和形貌特征等指標(biāo)，探討氧化對肌原纖維蛋白熱聚集行為的影響規(guī)律，為深層次揭示臭氧氧化對魚肉肌原纖維蛋白凝膠特性的影響機(jī)制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活草魚(1 000±50) g，購于遼寧省錦州市水產(chǎn)市場。

H2O2、抗壞血酸、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、NaCl、HCl、KCl、FeCl3、乙二胺四乙酸(EDTA)、Na2HPO4、NaH2PO4、8-苯胺基-1-萘磺酸銨(ANS)等，均為分析純，購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

MS105DU分析天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；RCD-1A型高速均質(zhì)乳化機(jī)，常州越新儀器制造有限公司；THERMO型冷凍高速離心機(jī)，美國Thermo公司；UV-2550紫外可見光分光光度計(jì)，島津儀器(蘇州)有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；Labconco 2.5L冷凍干燥機(jī)，美國Labconco公司；NETZSCH 204 F1差示量熱掃描儀，德國耐馳公司；970CRT熒光分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；Nano-ZS90激光粒度儀，英國馬爾文公司；Bruker Dimension Icon原子力顯微鏡，美國Bruker公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 草魚肌原纖維蛋白的提取

鮮活草魚擊打致暈，取背部肌肉絞碎，加入4倍體積的10 mmol/L Tris-HCl (pH 7.2)溶液，均質(zhì)(10 000 r/min條件下1 min，3次)，離心(4℃，5 000 r/min)20 min，取沉淀，該過程重復(fù)3次，在最后一次的沉淀中加入4倍體積的10 mmol/L Tris-HCl緩沖液(含0.6 mol/L NaCl，pH 7.2)，按上述條件均質(zhì)離心，取上清液備用。

1.3.2 肌原纖維蛋白的氧化和熱處理

參考LI等[14]方法，將制備的蛋白溶液分別與不同濃度的芬頓體系溶液(H2O2濃度分別為0、0.1、1、10 mmol/L，F(xiàn)eCl3和抗壞血酸濃度均為0.1 mmol/L)反應(yīng)，恒溫水浴(37 ℃，避光)24 h，用1 mmol/L EDTA 終止反應(yīng)，并置于4 ℃?zhèn)溆?。將部分氧化蛋白調(diào)節(jié)到60%濃度后置于燒杯中，用鋁箔紙封口，放入轉(zhuǎn)子，以升溫速率1 ℃/min進(jìn)行水浴加熱，40～90 ℃每10 ℃取樣測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3.3 肌原纖維蛋白熱穩(wěn)定性分析

將部分反應(yīng)液冷凍干燥36 h后，取5～10 mg凍干的蛋白樣品于鋁盒中，利用差示掃描量熱儀(DSC)進(jìn)行測定。參數(shù)設(shè)定為：初始和結(jié)束溫度分別設(shè)定為20 ℃和140 ℃，升溫速率為5 ℃/min，該過程需要氮?dú)?0.8～1 Pa)保護(hù)。

1.3.4 表面疏水性的測定

參照SAEED等[20]方法并稍作修改：用20 mmol/L磷酸鹽緩沖溶液(含0.6 mol/L KCl，pH 7.0)將加熱后的氧化蛋白樣品分別稀釋至0.2～1 mg/mL，取4 mL稀釋蛋白液于離心管內(nèi)，加入50 μL 8 mmol/L ANS溶液，避光反應(yīng)10 min后測定熒光強(qiáng)度。參數(shù)設(shè)定：激發(fā)波長374 nm，掃描范圍250～600 nm，靈敏度2，激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度分別調(diào)至5 nm和10 nm。

1.3.5 Zeta電位的測定

利用Nano-ZS90激光粒度儀分析測定熱處理后蛋白溶液的Zeta電位。測定條件：溫度25 ℃，平衡時(shí)間2 min，每組包含50～100次測量。

1.3.6 內(nèi)源熒光的測定

樣品處理：用50 mmol/L磷酸鹽緩沖液(pH 7.0)將加熱后蛋白樣液稀釋至0.25 mg/mL。參數(shù)設(shè)定：激發(fā)波長295 nm，掃描范圍300～450 nm，靈敏度2。

1.3.7 濁度的測定

將不同氧化處理組的肌原纖維蛋白溶液調(diào)節(jié)至2 mg/mL，按照1.3.2中的方法加熱，測定350 nm處的吸光度。

1.3.8 粒徑分布的測定

用0.45 μm濾膜過濾經(jīng)不同氧化處理組處理后的肌原纖維蛋白溶液，分別稀釋至1 mg/mL，置于具塞試管中，按照1.3.2中的方法加熱，樣品冷卻后，采用Nano-ZS90激光粒度儀測定蛋白質(zhì)的粒徑分布，測定溫度25 ℃，平衡時(shí)間1 min。

1.3.9 原子力顯微鏡(AFM)測定

取2 μL熱處理后的氧化蛋白溶液(0.1 g/mL)置于云母片上，用氮吹儀吹干。將樣品均勻的涂在載玻片上，放置于Bruker Dimension Icon原子力顯微鏡載物臺(tái)進(jìn)行觀察。

1.3.10 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。采用SPSS 19.0進(jìn)行顯著性分析(利用Duncan檢驗(yàn)確定P<0.05為顯著性差異)，繪圖采用Origin 9.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱穩(wěn)定性的影響

蛋白質(zhì)吸熱變性是熱聚集行為的基礎(chǔ)，熱變性程度的難易與蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性密切相關(guān)，蛋白質(zhì)穩(wěn)定性越高，熱變性相對越難發(fā)生。在DSC圖譜中，最高峰對應(yīng)的溫度為蛋白變性溫度，該溫度越高表明蛋白質(zhì)越穩(wěn)定；ΔH代表蛋白變性焓值，該值越大則表明蛋白質(zhì)越不容易發(fā)生變性，穩(wěn)定性越高[21]。肌原纖維蛋白主要有肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白組成，因此DSC圖譜中常出現(xiàn)2個(gè)變性峰，同時(shí)肌球蛋白的變性溫度比肌動(dòng)蛋白低，第一個(gè)峰為肌球蛋白熱變性溫度，第二個(gè)峰則為肌動(dòng)蛋白的熱變性溫度[21]。本研究中得到的DSC圖譜中肌球蛋白有明顯的變性峰，肌動(dòng)蛋白的變性峰則不太明顯，可能是與蛋白來源及處理方法有關(guān)。由于肌球蛋白是肌原纖維蛋白熱聚集和凝膠的主要影響因素，因此本研究主要分析了肌球蛋白的變性情況?！H氧化后草魚肌原纖維蛋白經(jīng)DSC分析得到的肌球蛋白的熱穩(wěn)定性參數(shù)起始溫度、轉(zhuǎn)變溫度及ΔH的變化如表1所示。對照組(0 mmol/L H2O2組)樣品熱轉(zhuǎn)變溫度為55.57 ℃，與報(bào)道的梅魚肌球蛋白的最大熱變性溫度(55.69 ℃)較一致[21]。0.1～10 mmol/L H2O2處理后肌球蛋白的熱轉(zhuǎn)變溫度較明顯高于對照組。0.1～1 mmol/L H2O2處理組的ΔH值高于對照組，10 mmol/L H2O2處理組低于對照組。這說明較低濃度·OH氧化使草魚肌球蛋白的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，而高濃度·OH氧化使蛋白熱穩(wěn)定性下降。其原因可能是較低濃度時(shí)·OH氧化產(chǎn)生二硫鍵等作用增強(qiáng)了分子間作用力，促進(jìn)蛋白質(zhì)分子交聯(lián)[14, 22-23]，提高了熱穩(wěn)定性；高濃度·OH氧化會(huì)破壞肌球蛋白結(jié)構(gòu)，使蛋白發(fā)生去折疊反應(yīng)，從而導(dǎo)致熱穩(wěn)定性下降[24]。LIU等[25]發(fā)現(xiàn)·OH氧化引起的肌球蛋白有序的二級結(jié)構(gòu)含量的變化與ΔH相關(guān)，同時(shí)·OH氧化可以修飾許多帶電荷的氨基酸殘基(組氨酸、賴氨酸和精氨酸)，這種修飾可能影響蛋白質(zhì)總電荷量及電荷分布情況，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)穩(wěn)定性改變。

表1 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱穩(wěn)定性的影響Table 1 Effect of ·OH oxidation on the thermal stability of grass carp myofibrillar protein

注：表格中數(shù)字肩標(biāo)同一列不同小寫字母表示差異具有顯著性(P<0.05)

2.2 ·OH氧化對草魚肌原纖維熱處理過程中表面疏水性的影響

表面疏水性是評價(jià)蛋白質(zhì)變性和聚集程度的常用指標(biāo)之一。蛋白質(zhì)氧化能改變肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和構(gòu)象，使蛋白質(zhì)發(fā)生去折疊，疏水性基團(tuán)暴露，導(dǎo)致疏水性的增加[26]。而蛋白經(jīng)熱處理后，部分蛋白質(zhì)展開，使蛋白分子內(nèi)部的疏水性殘基暴露，通過疏水相互作用形成蛋白聚集體[27]。胡亞麗[28]認(rèn)為肌原纖維蛋白表面疏水性基團(tuán)主要位于肌球蛋白頭部，在加熱過程中，肌球蛋白頭部展開，導(dǎo)致疏水性增加?！H氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中表面疏水性的影響如圖1所示。由圖1可知，對照組經(jīng)40～50 ℃加熱后蛋白表面疏水性指數(shù)略有升高，但變化不顯著(P>0.05)，而經(jīng)60～70 ℃加熱后，蛋白表面疏水性指數(shù)顯著增加(P<0.05)，這說明加熱變性使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)充分展開，使分子內(nèi)部的疏水性基團(tuán)暴露出來，導(dǎo)致疏水性的變化；繼續(xù)升高溫度，疏水性開始下降，其原因可能是因?yàn)樾纬删奂w后，部分疏水基團(tuán)被重新包埋所致。0.1和1 mmol/L H2O2處理組的蛋白表面疏水性隨著溫度增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且整體高于未氧化的對照組。其中，0.1 mmol/L H2O2處理組與對照組蛋白表面疏水性變化規(guī)律相同，均在70 ℃時(shí)達(dá)到最大值，說明此時(shí)蛋白結(jié)構(gòu)完全展開，疏水性集團(tuán)充分暴露；1 mmol/L H2O2處理組則在60 ℃時(shí)達(dá)到最大值，比0.1mmol/L H2O2處理組低10 ℃。10 mmol/L H2O2處理組的蛋白表面疏水性則隨著溫度升高呈一直下降趨勢。由以上結(jié)果可知，低濃度·OH氧化能夠改變肌原纖維蛋白構(gòu)象，使疏水性基團(tuán)暴露、表面疏水性增加；高濃度·OH氧化使蛋白結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致更多的疏水基團(tuán)暴露在極性溶液中，而隨著加熱溫度的升高，聚集體數(shù)量與大小逐漸增加，疏水基團(tuán)逐漸被包埋，疏水性指數(shù)逐漸下降。這與尤娟等[29]研究臭氧氧化對鰱肌球蛋白熱聚集的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)的表面疏水性變化較一致。

圖1 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中表面疏水性的影響Fig.1 Effect of ·OH oxidation on the surface hydrophobicity of grass carp myofibrillar protein during the thermal aggregation

2.3 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱處理過程中表面電位變化的影響

Zeta電位是帶電顆粒表面剪切層的電位，蛋白的Zeta電位可以反映蛋白表面所帶電荷情況，且在形成聚集體和穩(wěn)定體系方面起著重要作用[30]。不同濃度·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中蛋白表面Zeta電位的影響如圖2所示。由圖2可知，對照組在加熱過程中，隨著溫度的升高Zeta電位絕對值呈先升高后下降的趨勢，當(dāng)溫度為60 ℃時(shí)達(dá)到最大值。這可能是因?yàn)榧≡w維蛋白受熱過程中變性展開，包埋在分子內(nèi)部的帶電氨基酸殘基逐漸暴露，使蛋白表面電荷增多；60 ℃以后蛋白發(fā)生熱聚集，形成的聚集體越來越多，聚集體對帶電氨基酸殘基的包埋作用又使蛋白表面電荷減少。經(jīng)·OH氧化后的Zeta電位絕對值均顯著高于對照組，可能是因?yàn)閹щ姲被釟埢难趸瘜?dǎo)致蛋白表面電荷分布發(fā)生改變和蛋白表面靜電作用力失衡所致。0.1 mmol/L H2O2氧化組蛋白Zeta電位值在70～80 ℃達(dá)到最大值，而1 mmol/L和10 mmol/L H2O2氧化組則在50～60 ℃達(dá)到最大值，這可能與不同濃度·OH氧化對肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的影響程度以及不同氧化程度肌原纖維蛋白熱聚集體的形成過程存在差異有關(guān)。吳偉等[31]研究發(fā)現(xiàn)氧化可改變大米蛋白的表面電荷和氨基酸殘基的分布，從而導(dǎo)致Zeta電位值下降。

圖2 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中Zeta電位的影響Fig.2 Effect of ·OH oxidation on the Zeta-potentials of grass carp myofibrillar protein during the thermal aggregation

2.4 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱處理過程中內(nèi)源熒光光譜變化的影響

蛋白質(zhì)中的某些芳香族氨基酸對氧化敏感，蛋白質(zhì)的內(nèi)源熒光光譜可以反映蛋白質(zhì)中色氨酸等熒光基團(tuán)的氧化程度以及周圍環(huán)境的變化，進(jìn)而可表征蛋白結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的變化[32]。圖3為·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中內(nèi)源熒光光譜的影響。由圖3中可以看出，各處理組在波長335 nm左右出現(xiàn)1個(gè)強(qiáng)熒光吸收值。氧化后的肌原纖維蛋白熒光強(qiáng)度整體低于對照組，且隨著加熱溫度的升高，不同氧化程度的肌原纖維蛋白熒光強(qiáng)度變化均呈逐漸下降趨勢，但不同加熱溫度下各組熒光強(qiáng)度的變化幅度與對照組有明顯的差異?！H氧化引起蛋白熒光強(qiáng)度降低可能與蛋白構(gòu)象變化使色氨酸殘基被包埋有關(guān)，而加熱過程中蛋白熒光強(qiáng)度的降低，除因熱聚集體的形成使色氨酸殘基被重新包埋，還可能與加熱使蛋白質(zhì)側(cè)鏈中的熒光基團(tuán)淬滅有關(guān)[17]。LEFEVRE等[33]研究大西洋鮭魚肌原纖維蛋白和肌球蛋白熱聚集特性時(shí)發(fā)現(xiàn)熒光強(qiáng)度隨溫度升高而降低，同本研究結(jié)果一致。

2.5 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱處理過程中濁度變化的影響

濁度常用于表征溶液中蛋白質(zhì)的聚集情況。通常情況下，蛋白質(zhì)經(jīng)加熱后會(huì)在溶液中聚集，顆粒直徑變大，濁度升高[34]。不同濃度·OH氧化對熱處理過程中草魚肌原纖維蛋白溶液濁度的影響如圖4所示。由圖4可知，不同組樣品的濁度隨著溫度的升高均呈先增加后下降趨勢。肌原纖維蛋白溶液濁度的增加說明蛋白發(fā)生了變性聚集，溶液中聚集體的大小和數(shù)量均明顯增加；而溫度進(jìn)一步升高導(dǎo)致濁度下降，是因?yàn)榫奂w發(fā)生沉淀，使得溶液中可溶性聚集體數(shù)量減少[35]。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，對照組蛋白濁度隨溫度的升高逐漸增大，且在60 ℃時(shí)達(dá)到最大值；溫度在60～80 ℃濁度變化不顯著(P>0.05)，當(dāng)溫度升至90 ℃時(shí)濁度下降。0.1和1 mmol/L H2O2氧化組的濁度變化整體趨勢與對照組相似，分別在80 ℃和70 ℃時(shí)達(dá)到最大值，但相同溫度下2組的濁度值均顯著高于對照組，而10 mmol/L H2O2氧化組的濁度值在整體上低于對照組。這可能是因?yàn)榈蜐舛取H氧化導(dǎo)致肌原纖維蛋白側(cè)鏈氨基酸氧化修飾，形成二硫鍵、二聚酪氨酸等分子作用力[14, 22-23]，一定程度上有利于蛋白分子間的交聯(lián)和加熱過程中熱聚集體的形成；而高濃度·OH氧化會(huì)引起肌原纖維蛋白肽鏈斷裂、降解及分子間的過度交聯(lián)，從而不利于可溶性熱聚集體的形成或產(chǎn)生不可溶聚集體。尤娟等[29]研究臭氧氧化對鰱魚肌球蛋白熱聚集的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果。

2.6 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱處理過程中粒徑分布的影響

粒徑可以反映肌原纖維蛋白溶液的聚集情況和聚集體的大小，一般通過粒徑峰表示粒徑強(qiáng)度分布[36]。·OH氧化后的草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中的粒徑分布變化如圖5所示。由圖5可知，在溫度由40 ℃升至90 ℃過程中，對照組熱聚集體的平均粒徑逐漸向大粒徑方向移動(dòng)，這表明加熱導(dǎo)致肌原纖維蛋白分子聚集,形成了較大粒徑的顆粒。0.1和1 mmol/L H2O2處理組粒徑變化趨勢與對照組相似，粒徑隨著溫度升高逐漸增大。10 mmol/L H2O2處理組粒徑趨勢變化則與前者有些差異，在40～70 ℃時(shí)，隨著溫度升高，草魚蛋白的粒徑逐漸向大粒徑方向移動(dòng)并在70 ℃時(shí)達(dá)到最大值；當(dāng)溫度達(dá)到70～90 ℃時(shí)，蛋白粒徑開始向小粒徑方向移動(dòng)。從以上結(jié)果可以看出，隨著溫度的升高，不同氧化程度的蛋白的粒徑變化不同。低濃度氧化時(shí)，草魚蛋白形成可溶性聚集體，而在高濃度氧化時(shí)部分蛋白形成的可溶性聚集體會(huì)在高溫下轉(zhuǎn)化為不可溶性聚集體，使得平均粒徑減少[37]。WU等[38]發(fā)現(xiàn)過氧自由基氧化修飾可以減少大豆蛋白的聚集，隨著氧化程度的增加，90 ℃加熱后的大豆蛋白分子粒徑減小，這可能是過氧自由基氧化裂解肽鍵造成的。

a～d：H2O2濃度分別為0、0.1、1、10 mmol/L圖3 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中內(nèi)源熒光光譜的影響Fig.3 Effect of ·OH oxidation on the intrinsic fluorescence of grass carp myofibrillar protein during the thermal aggregation

圖4 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中濁度的影響Fig.4 Effect of ·OH oxidation on the turbidity of grass carp myofibrillar protein during the thermal aggregation

2.7 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集體形貌變化的影響

利用AFM技術(shù)能夠直觀獲得蛋白聚集過程中微觀形態(tài)變化的相關(guān)信息[39]。如圖6所示，未氧化的草魚肌原纖維蛋白經(jīng)40、60、90 ℃加熱后，蛋白發(fā)生明顯的聚集，聚集體的顆粒體積隨著加熱溫度的升高而增大，同時(shí)熱聚集體顆粒較小﹑空間分布相對均勻。0.1和1 mmol/L H2O2處理組肌原纖維蛋白加熱過程中熱聚集體的形貌狀態(tài)變化與對照組具有相似的趨勢，但同對照組相比，氧化狀態(tài)下蛋白形成聚集體顆粒較大，數(shù)量較少，分布均勻性和形狀規(guī)則性均變差；且相同溫度下，熱聚集體的體積隨著氧化程度的增加而增大。而10 mmol/L H2O2處理組聚集體形狀更不規(guī)則，且顆粒大小和數(shù)量小于0.1和1 mmol/L H2O2處理組，可能與肌原纖維蛋白過度氧化有關(guān)。由此可知，高濃度·OH(10 mmol/L H2O2)氧化不利于可溶性熱聚集體的形成，而低濃度·OH(0.1～1 mmol/L H2O2)氧化會(huì)促使草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中形成較大的熱聚集體，這與濁度、粒徑等指標(biāo)的變化較為一致?！H氧化后的肌原纖維蛋白熱聚集體的形貌特征發(fā)生一定程度的變化，這可能與蛋白分子交聯(lián)聚集方式改變有關(guān)。研究表明，自然狀態(tài)的肌原纖維蛋白熱聚集過程通常先是肌球蛋白頭部通過二硫鍵等作用交聯(lián)形成放射狀低聚物，然后低聚物的尾部發(fā)生進(jìn)一步交聯(lián)形成更大的聚集體[40-41]。XIONG等[42]研究指出·OH氧化會(huì)使肌球蛋白通過尾部輕酶解肌球蛋白的二硫鍵進(jìn)行交聯(lián)，形成尾-尾交聯(lián)模式。因此，氧化后的肌球蛋白受熱過程中可能會(huì)同時(shí)發(fā)生頭-頭交聯(lián)和尾-尾交聯(lián)形成不規(guī)則聚集體。

a～d：H2O2濃度分別為0、0.1、1、10 mmol/L圖5 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中粒徑分布的影響Fig.5 Effect of ·OH oxidation on the particle size distributions of grass carp myofibrillar protein during the thermal aggregation

圖6 ·OH氧化對草魚肌原纖維蛋白熱聚集過程中聚集體AFM形貌圖的影響Fig.6 Effect of ·OH oxidation on the aggregates AFM images of grass carp myofibrillar protein during the thermal aggregation

3 結(jié)論

低濃度(0.1～1 mmol/L H2O2)·OH氧化有利于提高草魚肌原纖維蛋白的熱穩(wěn)定性，而高濃度(10 mmol/L H2O2)·OH氧化則會(huì)降低肌原纖維蛋白的熱穩(wěn)定性。加熱過程中隨著溫度的升高，·OH氧化組和未氧化組樣品蛋白溶液的表面疏水性指數(shù)、Zeta電位絕對值、濁度均呈先升高后下降趨勢，而內(nèi)源熒光強(qiáng)度和高濃度(10 mmol/L H2O2)氧化組的表面疏水性指數(shù)則持續(xù)下降；且在整個(gè)加熱過程中，低濃度(0.1～1 mmol/L H2O2)氧化組的表面疏水性指數(shù)、濁度值和所有氧化組的Zeta電位絕對值均高于未氧化組。未氧化組和低濃度氧化組樣品熱聚集體的平均粒徑隨著溫度的升高向大粒徑方向移動(dòng)，而高濃度氧化組的平均粒徑則在70 ℃達(dá)到最大值后變小。氧化后的肌原纖維蛋白形成的聚集體顆粒較大，數(shù)量較少，分布均勻性和形狀規(guī)則性變差。上述結(jié)果表明，·OH氧化能夠顯著影響草魚肌原纖維蛋白的熱聚集行為，低濃度·OH氧化促使蛋白變性、結(jié)構(gòu)展開和二硫鍵的形成，有利于熱聚集；而高濃度·OH氧化對蛋白結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，不利于可溶性熱聚集體的形成；同時(shí)，氧化導(dǎo)致肌原纖維蛋白的熱聚集方式和過程發(fā)生改變，進(jìn)而影響其熱聚體的形貌特征，進(jìn)一步可能會(huì)影響肌原纖維蛋白的凝膠性質(zhì)。