Đề tài Gel protein: Cơ chế hình thành và các yếu tố ảnh hưởng

MỤC LỤC  TỔNG QUAN Protein cơ: Dựa vào tính tan, có thể chia protein cơ thành 3 nhóm: Sarcoplasmic protein, tan trong nước hoặc dung dịch muối loãng. Myofibrillar protein, tan trong dung dịch muối nồng độ cao Stromal protein, không tan trong cả hai. Sarcoplasmic protein: Chiếm 30-35% tổng protein cơ và khoảng 5% tổng trọng lượng cơ. Có thể tách ra thành 4 thành phần cấu trúc khác nhau dựa trên vận tốc lắng. Có khoảng 200 protein khác nhau trong sarcoplasmic protein, số nhiều trong chúng là các enzyme phân hủy đường, kiểm soát các phản ứng enzyme trong cơ. Sarcoplasmic protein có nhiều tính chất hóa lý thông dụng. chẳng hạn chúng có kích thước phân tử nhỏ dạng cầu, hay sợi, độ nhớt thấp. Myoglobin là loại protein quan trọng nhất, tạo màu cho thịt. màu cuả thịt phụ thuộc vào kiểu, trạng thái hóa học của myoglobin. Sarcoplasmic protein giữ nước kém, tạo gel yếu và giòn. Myofibrillar protein Được trích ly từ dung dịch đệm bền ion. Chiếm 55-60% tổng protein cơ và chiếm 10% trọng lượng protein. Đây là nhóm protein quyết định khả năng tạo gel và các tính chất của gel hình thành. ở nhiệt độ <55oC quá trình biến tính protein diễn ra, ở 55oC sư đông tụ protein và tạo gel bắt đầu diễn ra. Do vậy, sự trích ly protein này cũng ảnh hưởng đến sự hình thành gel. Myosin và actin là hai protein chính. Myosin Sợi dày, chiếm 43-45% myofibrillar protein, phân tử myosin dạng sợi lớn. Ba tính chất quan trọng của myosin trong cơ sống: tự gắn kết và tạo sợi; la vị trí xúc tác cho ATPase, cung cấp năng lượng cho co cơ; tạo phức với actin Myosin được trích ly bởi dung dịch muối (NaCl, KCl) có nồng độ >0.15M. để ngăn trích ly đồng thời actin, MgCl2, ATP hoặc pyrophosphate có thể được thêm vào. Myosin có thể bị kết tụ do oxi hóa các nhóm thiol, có thể thêm EDTA hoặc mercaptoethanol để ngăn chặn. Myosin chứa nhiều acid aspartic, acid glutamic, histidin, lysine, arginine. Myosin có điểm đẳng điện là 5.3, trong điều kiện nấu thông thường ở pH khoảng 6, myosin tích điện âm, giữ nước tốt. Myosin đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo gel Actin Chiếm 22% myofibrillar protein, hình cầu, chứa khoảng 376 acid amin, khối lượng phân tử khoảng 42 kDa. Nếu chỉ có một mình actin thì không có tính chất liên kết, nhưng khi có sự hiện diện của myosin thì có hiệu ứng hợp lực hỗ trợ vào tính chất liện kết của myosin trong quá trình tạo gel. Theo một nghiên cứu thì tỷ lệ myosin : actin là 2.7 : 1 thì gel có độ bền tốt nhất. Stromal protein: Còn được gọi là protein liên kết với mô, không hòa tan trong dung dịch muối. Colagen, elastin, lipoprotein của màng tế bào là các loại protein liên kết với mô quan trọng trong cơ. Trong đó colagen chiếm tỷ lệ nhiều hơn. Stromal protein không có khả năng tạo gel bởi các đoạn chỉ đông tụ khi nhiệt độ là 80oC. Định nghĩa sự tạo gel: Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có trật tự gọi là sự tạo gel. Cơ chế tạo gel: Khi protein bị biến tính thì các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết giữa các phân tử bị đứt, mạch peptide bị giãn ra, các nhóm ẩn bên trong bị lộ ra ngoài. Các mạch polypeptide đã bị duỗi ra (trong điều kiện gia công nhất định) trở nên gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết lại với nhau mà mỗi vị trí tiếp xúc là một nút, phần còn lại hình thành mạng lưới không gian ba chiều vô định hình, rắn, trong đó chứa đầy pha phân tán (nước). Các nút mạng lưới có thể được tạo ra do tương tác giữa các nhóm kỵ nước. khi các nhóm này gần nhau, tương tác với nhau hình thành ra liên kết kỵ nước hay ưa béo, các phân tử nước bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có xu hướng tụ lại. Tương tác ưa béo thường được ổn định và tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm cho các mạch polypeptide sít lại với nhau hơn, khiến cho khối gel trở nên cứng hơn. Các nút lưới có thể được tạo ra do liên kết hydro giữa nhóm OH của serine, treonine hoặc tyrosin với các nhóm COOH của acid glutamid hoặc acid aspartic. Liên kết hydro là liên kết yếu, tạo ra một độ linh động nào đó giữa các phân tử với nhau, do đó làm cho gel có được một độ dẻo nhất định. Khi gia nhiệt, các liên kết hydro bị đứt và gel bị nóng chảy ra. Khi để nguội (nhất là khi để gần 0oC) cầu hydro lại tái lập và càng được tăng cường. Các nút lưới trong gel cũng có thể do các liên kết tĩnh điện, liên kết cầu nối giữa các nhóm tích điện ngược dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tích điện cùng dấu qua các ion đa hóa trị như ion Ca2+. Các nút lưới còn có thể do các liên kết disulfua tạo nên. Trường hợp này gel rất chắc và bền. Quá trình tạo gel bằng nhiệt có thể như sau (phương trình (II.1)): 1/ Phân li thuận nghịch cấu trúc bậc bốn thành các dưới đơn vị hoặc monomer; 2/ Biến tính không thuận nghịch các cấu trúc bậc hai và ba (sự giãn mạch vẫn còn là từng phần): (PN)n « nPN ® nPD (II.1) Trong đó PN – protein tự nhiên; PD – Protein đã bị biến tính; n - số đã biết. Người ta thấy, trạng thái gel cuối cùng tương ứng với các tập hợp protein từng phần bị biến tính (PD)x , (x < n) nên có thể là phương trình (II.2) hoặc (II.3): xPN (PN)x (PD)x đun nóng đun nóng xPN xPD đun nóng (PD)x đun nóng hoặc làm lạnh Phần đầu của phương trình (II.2) là phản ứng kết tụ, phần thứ hai của phương trình (II.2) là phản ứng đông tụ khô. Trong điều kiện thuận lợi cho biến tính hơn là cho tập hợp (protein mang điện tích lứn ở pH thấp hoặc cao, lực ion rất yếu, có mặt số ion, có mặt các tác nhân phân ly như: ure, guanidin, các chất tẩy rửa) thì sự đun nóng sẽ làm xảy ra phản ứng theo phương trình (II.3). Giai đoạn tập hợp càng chậm so với giai đoạn biến tính thì càng có điều kiện để các mạch polypeptit đã được giãn mạch ra từng phần, sẽ có trật tự, đồng đều, trơn, trương mạnh, rất đàn hồi và trong suốt; gel bền, không bị co tách dịch. Ngược lại các gel được tạo thành từ các tiểu phần protein có tập hợp thô sẽ đục, ít đàn hồi và đặc biệt không bền (gel bị co và dễ chảy dịch). Sự giãn mạch các phân tử protein sẽ làm xuất hiện các nhóm phản ứng nhất là các nhóm kỵ nước (ưa béo) của protein hình cầu. Do đó các tương tác kỵ nước giữa protein – protein sẽ thuận lợi và là nguyên nhân chính của việc tạo tập hợp liên tục. Các protein có khối lượng phân tử cao và có tỷ lệ phần trăm axit amin kỵ nước cao sẽ tạo gel có mạng lưới chắc. Khi ở nhiệt độ cao các tương tác ưa béo sẽ thuận lợi trong khi đó sự hình thành các liên kết hydro lại dễ dàng khi làm lạnh. Sự gia nhiệt cũng có thể làm phơi bày các nhóm – SH ở bên trong, do đó xúc tiến việc hình thành hoặc trao đổi các cầu đisulfua. Khi có mặt nhiều nhóm – SH và –S-S - sẽ tăng cường hệ thống mạng giữa các phân tử và gel tạo ra bền với nhiệt. Các cầu canxi lam cho gel có độ cứng và độ bền tốt hơn. Vùng pH thuận lợi cho sự tạo gel sẽ được mở rộng cùng với sự tăng nồng độ protein. Vì khi ở nồng độ protein cao thì các liên kết ưa béo và liên kết đisulfua có điều kiện để tạo thành sẽ bù trừ lại các lực đẩy tĩnh điện cảm ứng vốn do protein tích điện cao sinh ra. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ TẠO GEL Kiểu và nồng độ protein: Kiểu protein: Protein cơ ở các vị trí khác nhau, khi tạo gel cho cấu trúc khác nhau. Chẳng hạn, gel từ myosin ở cơ ức gà độ bền cao hơn ở cơ đùi gà. Gel từ myosin cơ thịt đỏ có cấu trúc tốt hơn từ cơ thịt trắng. Nồng độ protein: Quyết định độ bền và khả năng giữ nước của gel. Nồng độ protein càng cao, gel càng cứng và bền. Nếu nồng độ quá thấp, có khả năng gel không hình thành. Nhiệt độ: Tốc độ gia nhiệt nhanh thì gel hình thành yếu. Còn ngược lại thì độ bền gel tốt. Điều này được giải thích là do tốc độ gia nhiệt chậm cho phép protein sắp xếp để tạo mạng lưới gel bền và ổn định hơn. Thay đổi trong kết cấu và tính chất lưu biến của gel từ cơ protein cá rô phi cơ gây ra bởi áp suất cao kết hợp với nhiệt độ Tóm tắt Paste thịt cá rô phi được chuẩn bị với sự kết hợp xử lý bằng áp suất thủy tĩnh (200 MPa) và nhiệt độ (500C), để nghiên cứu những thay đổi trong tính chất lưu biến của họ, khả năng hình thành gel, độ trắng và độ hòa tan của protein của gel. Việc kiểm soát, gia nhiệt gel (90 C/30 phút), độ đàn hồi và trắng, với khả năng hình thành gel thấp. Gel được hình thành bằng nhiệt độ thì đàn hồi, cứng nhắc và chủ yếu bao gồm các liên kết hóa trị. Gel được hình thành bởi điều áp thì mềm mại và bao gồm các liên kết hydro và tương tác kỵ nước. Điều áp trước khi gia nhiệt thì cấu trúc gel, bởi sự hình thành của cả hai liên kết hóa trị và không đồng hóa trị. Nhiệt độ trước khi điều áp không làm thay đổi các đặc tính của gel. Nhiệt độ và áp suất đồng thời tạo một gel nhớt với các liên kết không cộng hóa trị. Giới thiệu Mục đích của nghiên cứu này là để điều tra những thay đổi của các đặc tính lưu biến, khả năng hình thành gel, màu sắc bên ngoài và độ hòa tan của paste protein thịt cá rô phi được xử lý bằng áp lực và phương pháp điều trị kết hợp thiết lập. Kết quả Khả năng hình thành gel Kết quả cho thấy các đặc điểm của gel cá rô phi. Các lực lượng phá vỡ, biến dạng và độ bền gel của gel P-S tương ứng với 658 g, 7.5 mm và 4935 mm.g, là lớn nhất trong nghiên cứu này (Hình 1). Tất cả các thông số về khả năng hình thành gel của S và S-P gel không có ý nghĩa khác nhau, tuy nhiên, các giá trị lớn hơn mẫu kiểm soát (p 6 0,05). Các lực lượng phá vỡ của gel chỉ là 118 g, mặc dù các lực gãy vỡ khác không đáng kể S và S-P gel. Độ bền của P gel là thấp nhất so với những cái khác và gần một phần ba mẫu kiểm soát. Lực gãy vỡ của S/P gel chỉ 3,3 mm và khoảng hai phần ba mẫu kiểm soát. Hơn nữa, do lực lượng phá vỡ nhỏ và biến dạng của gel P / S, độ bền gel được 716 g.mm, tương tự như của P gel (p> 0,05). Hình 1: Độ bền gel Giải thích: Khả năng hình thành gel của gel xử lý bằng nhiệt độ (S) tốt hơn bằng cách gia nhiệt (kiểm soát), do sự hình thành chủ yếu kết cấu mạng đóng góp của nội sinh transglutaminase (TGase) (Gilleland, Lanier, và Hamann , 1997). Các lực lượng phá của S gel lớn hơn của P gel 7 lần, nhưng không có khác biệt đáng kể lực phá vỡ (p> 0,05). Hơn nữa, lực phá vỡ của S và P gel là 40-48% cao hơn so với mẫu kiểm soát. Xác nhận báo cáo trước đó (Ashie & Lanier, năm 1999;. Okamoto và cộng sự, 1990), S gel và kiểm soát mạnh hơn P gel. Dựa trên phân tích quang phổ tia hồng ngoại và các nghiên cứu lưu biến, Heremans, Van Camp, và Huyghebaert (1997) sự khác biệt này do protein duỗi mạch lớn hơn trong thiết lập gel, kết quả trong một mạng ổn định hơn với tương tác tăng lên. Carlez, Borderias, Dumay, và Cheftel (1995) thấy rằng lực phá vỡ trong gel được thực hiện ở 90oC dưới áp suất khí quyển cao hơn đáng kể trong áp suất cao gây ra từ surimi bream threadfin (Nemipterus tambuloides) và độ lớn tối đa và biến dạng gel tại 300 MPa và 40C. Tuy nhiên, Chung, Gebrehiwot, Farkas, và Morrissey (1994), làm việc với surimi Pollack Alaska (Theragra chalcogramma), lưu ý rằng gel được thực hiện ở 170oC và 240 MPa và dưới 500 C, ứng suất cắt và ứng suất trượt đã lớn hơn trong gel làm nóng ở 90 C. Các kết quả khác nhau giữa các công trình hiện tại và trước đây đã có thể quy cho các loài khác nhau của một vật liệu, nội dung, độ ẩm, và nồng độ của natri clorua được sử dụng. Pe 'rez-Mateos et al. (1997) tìm thấy một sự hiện diện lớn hơn của liên kết ion và hydro trong một gel gây ra bởi áp suất ở 200 MPa và 30C (lot L) so với trong một gel chuẩn bị bằng cách thiết lập theo sau là nấu thông thường (lot T). Hơn nữa, đã có nhiều disulfua và liên kết hóa trị khác trong gel lot T rất nhiều, đã giải thích nguyên nhân lực phá cao và khả năng giữ nước cao của gel. Gel trở nên đàn hồi hơn, cứng chắc hơn là do hình thành các liên kết công hóa trị giữa các phân tử (Lee & Lanier, 1995). Vì vậy, lý do không có sự khác biệt đáng kể trong việc phá vỡ giữa S và P gel có thể là các gel S cũng đã có kết cấu mạng với khả năng giữ nước tốt, do liên kết đồng hóa trị mạnh mẽ. Trong nghiên cứu này, điều áp ở 200 MPa và 40C trong 60 phút trước khi xử lý nhiệt độ ở 500C trong 60 phút (P-S) tăng cường khả năng gel hình thành các protein cơ cá rô phi, so với xử lý nhiệt độ mà không cần điều áp trước. kết quả tương tự cũng được báo cáo cho sức mạnh gel của thịt cá hồi chum áp lực ở 500 MPa và C 0 cho 10 phút, tiếp theo là làm nóng (30-90 C/30 phút) đã được gia cố (Okazaki và cộng sự, 1997.). Nhiều nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng sự gia tăng độ bền gel P-S, so với gel S, là do các TGase nội sinh, mà vẫn hoạt động sau khi điều áp tại 250-300 Mpa (Ashie & Lanier, năm 1999; Gilleland et al. , 1997). Hơn nữa, áp lực gây ra khả năng tiếp cận các cơ chất làm cho Tgase xúc tác và nâng cao hình thành liên kết disulfua dưới áp lực có thể làm tăng khả năng hình thành gel của S gel (Ashie & Lanier, năm 1999; Montero, Pe 'rez-Mateos, 1997) . Trong S-P gel, chúng tôi cho thấy rằng điều áp với trước khi xử lý nhiệt độ không có tác dụng trên gel. Angsupanich et al. (1999) báo cáo rằng với điều áp (400 MPa / phòng temperature/20 phút) sau khi thiết lập (50 C/10 phút), độ cứng bắp thịt cá tuyết là tương tự như mẫu. Một số nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các cấu trúc của tập hợp protein gây ra bởi thiết bị mạnh mẽ ổn định của liên kết hóa trị. Do đó, xử lý nhiệt độ trước khi điều áp hạn chế hiệu quả áp lực lên khả năng hình thành gel của batters thịt (Jime 'nez Colmenero, năm 2002; Macfarlane, Mckenzie, và Turner, 1986). P / S gel thực hiện như là một gel yếu hơn và kém đàn hồi, so với kiểm soát. Hai cách giải thích đã được đề xuất cho giới hạn quá trình gel hóa trong xửa lý áp suất sau nhiệt độ trên protein cơ (Jime 'nez Colmenero, 2002). Đầu tiên là quá trình điều áp một phần bảo tồn các protein từ biến tính nhiệt (Balny & Masson, 1993; Ko và cộng sự, 1990b.). thứ hai là làm tăng hoạt động phân giải protein, gây ra một số sự cố myofibrillar protein và hình thành các mảnh vỡ phân tử khác nhau (Jime 'nez Colmenero, Cofrades, Carballo, Ferna' ndez, & Ferna 'Dez-Martin, năm 1998;. Macfarlane et al, 1986) . Ashie và Lanier (1999) kết luận rằng tác động của điều áp ở nhiệt độ thiết lập của 25 và 40oC về hoạt động của TGase ở Alaska Pollack (Theragra chalcogramma) gel surimi được không đáng kể. Vì vậy, chúng tôi loại bỏ các tác động của TGase hành động về khả năng hình thành gel của P và P / S gel. kết quả tương tự cũng được báo cáo trong chum cá hồi, surimi Pollack Alaska (500 MPa/60 C/10 phút) (Okazaki và cộng sự, 1997.), Thái Bình Dương Whiting surimi (0.1-240MPa/50 C/60 phút) (Chung et al., 1994), và Whiting xanh (200-400 MPa/0-75 C/10-30 min) (Pe 'rez-Mateos et al, 1997).. Độ trắng Độ trắng của paste cá rô phi và kiểm soát được 38 và 63 mà là thấp nhất và cao nhất của tất cả các phương pháp xử lý (Hình 3). Độ trắng của S, S-P và P-S gel không có ý nghĩa khác nhau (p> 0,05) nhưng đã cao hơn so với P và P / S gel. Mặc dù độ trắng các giá trị của P và P / S gel không có ý nghĩa khác nhau, P / S gel là hoàn toàn khác với P gel Hình 2: Độ trắng của gel Độ trắng có liên quan đến mức độ biến tính protein, là lớn nhất trong gel được hình thành bởi quá trình nấu (kiểm soát). Theo thử nghiệm sơ bộ (dữ liệu không được hiển thị), độ trắng của paste thịt cá rô phi ở 400C hoặc thấp hơn cho 60 phút một chút nhưng không đáng kể tăng so với thịt không xử lý. Hơn nữa, thịt xử lý dưới 150 MPa cũng tăng không đáng kể. Thay đổi độ trắng của paste thị cá rô phi do xử lý nhiệt hoặc áp suất đã được quy cho sự biến tính myoglobin hoặc khả năng giữ nước của gel (Shie & Park, 1999). P-S gel đã có một giá trị độ trắng cao hơn P gel (p 6 0,05), như là kết quả của hai giai đoạn xử lý bao gồm điều áp tiếp theo gia nhiệt, thì S gel có độ trắng cao hơn P gel ( p 6 0.05) (Montero và cộng sự, 1997).. Tuy nhiên, việc thiếu sự khác biệt về độ trắng của S và S-P gel cho thấy áp suất không tăng cường các protein biến tính như nhiệt gây ra. Mặc dù P / S gel khác nhau trong khả năng hình thành gel so với các loại khác, độ trắng của gel P / S gần S, S-P và P-S gel và rõ ràng là lớn hơn của các paste thịt. Một số kết quả trái ngược trong độ trắng của P / S gel đã được báo cáo (Pe 'rez-Mateos và cộng sự, 1997;. Pe' rez-Mateos & Montero, 1997). Các tác giả chứng minh rằng sự biến tính nhẹ của gel từ (Micromesistius poutassou) blue whiting protein cơ bắp được xử lý tại 375 MPa /20 phút/38 0C so với những chuẩn bị ở 200 MPa / 3 C/10 phút hoặc bằng xử lý nhiệt độ ở 370C trong 30 phút tiếp theo nấu ở 900C trong 50 phút. Tuy nhiên, họ cũng thấy rằng cá mòi (Sardina pilchardus) xử lý ở 400 MPa và 400C tương tự như chuẩn bị ở 200 MPa và nhiệt độ thấp (<100C). Áp suất đủ cao để protein cá biến tính sẽ ngăn chặn protein biến tính tiếp theo nhiệt độ.(Ferna 'ndez-Martin và cộng sự, 1997.). Kết luận Sự khác biệt trong hóa học, kết cấu và đặc tính vật lý của chất keo protein gây ra bởi nhiệt độ và áp suất đã được nghiên cứu toàn diện. Kết hợp phương pháp xử lý nhiệt độ và áp suất để sản xuất sản phẩm khác nhau. Điều áp đồng thời với nhiệt độ không thể thay đổi các đặc tính gel, do sự giới hạn của cấu tạo protein. Tuy nhiên, điều áp trước khi xử lý nhiệt độ tăng cường khả năng hình thành gel và tính chất lưu biến. Một gel nhớt đã được hình thành khi xử lý đồng thời nhiệt độ và áp suất. pH: Ở điểm đẳng điện do vắng mặt các lực đẩy nên gel tạo ra kém phồng, ngậm ít nước và cứng. Các protein có tỷ lệ axit amin ưa béo cao (trên 31,5% số phân tử) như hemoglobin, ovalbumin, sẽ có vùng pH tạo gel thay đổi phụ thuộc vào nồng độ protein. Trái lại các protein có phần trăm các axit amin ưa béo thấp (22÷31%) như g - globulin, serumalbumin, gelatin và protein của đậu tương… thì lại không thay đổi pH tạo gel khi nồng độ protein thay đổi. Vai trò của cấu trúc bậc 2 trong gel myosin lợn ở những pH khác nhau Tóm tắt Cấu trúc bậc 2, tính chất của gel và các mối liên hệ của myosin lợn đã được nghiên cứu bởi circular dichroism, đo tính lưu biến và kính hiển vi điện tử quét. Gel của myosin lợn liên quan đến một thay đổi trong cấu trúc myosin bằng tương tác protein-protein và protein-nước. Các tính chất của gel phụ thuộc mạnh pH và nhiệt độ. Gần pI (pH 5.5 và 6.0), myosin lợn có thể tự đông lại ở 150C. Myosin ở pH 6,5-9,0 bắt đầu hình thành một gel ở nhiệt độ cao hơn 380C. Gia nhiệt gây ra một xoắn α một phần biến thành lớp gấp nếp β và cuộn ngẫu nhiên. Sau đó, myosin tổng hợp và hình thành một mạng lưới gel. Gel giảm tính bền và tăng khả năng giữ nước (WHC) cùng với tăng pH. Tương quan phân tích chỉ ra rằng cả hai việc mở xoắn α, và sự hình thành lớp gấp nếp β giúp myosin lợn tạo gel. Hàm lượng cao gấp nếp β được làm nóng trước dẫn đến kết quả khả năng giữ nước của gel thấp. Độ chắc và đồng nhất của khối gel thu được ở pH 6,5. Giới thiệu Gel hình thành trong thịt bao gồm một phần của protein biến tính không thuận nghịch trong một mạng lưới ba chiều (Lanier, Carvajal, & gsawatdigul Yon, 2004). Myosin là protein phổ biến trong cơ và đóng một vai trò quan trọng trong phát triển gel trong các sản phẩm thịt. Myosin cấu là rất nhạy cảm với thay đổi độ pH (Lin & Park, 1998) và nhiệt độ (Liu, Zhao, Xiong, Xie, và Liu, 2007; Yongsawatdigul & Sinsuwan, 2007). Sự gẫy vỡ trong cấu trúc protein từ những thay đổi trong một số nhóm phản ứng, sau đó có thể ảnh hưởng đến độ bền gel. Do đó, độ pH thay đổi và các mô đun nóng sẽ ảnh hưởng đến những tính chất của gel myosin. Nhiều nghiên cứu đã báo cáo mối quan hệ giữa giá trị pH và chất lượng gel (Lesio 'w & Hùng, 2003; O'Neill, Morrissey, và Mulvihill, năm 1993; Ruiz-Rami' rez, Arnau, Serra, và Gou, 2005). Những đề nghị thay đổi pH của sản phẩm thịt có thể dẫn đến việc đạt được độ bền gel mong muốn ở một nhiệt độ nhất định (Westphalen, Briggs, và Lonergan, 2005). Tuy nhiên, ít thông tin có sẵn cho thấy mối quan hệ giữa các thuộc tính gel và cấu trúc bậc 2 của myosin. Circular dichroism (CD) là một kỹ thuật quang phổ có giá trị để nghiên cứu cấu trúc bậc 2 của protein trong các dung dịch pha loãng (Greenfield, năm 1999; Choi & Mã, 2007) trong khi đo lưu biến động rất hữu ích trong việc đánh giá trạng thái gel trong điều kiện nhiệt nhất định. Trong bài báo này, CD được sử dụng để giám sát các cấu trúc bậc 2 của myosin lợn. Tính chất gel được đánh giá bằng cách đo lưu biến động, hiển vi điện tử quét (SEM) và đánh giá các khả năng giữ nước (WHC). Sau đó, cấu trúc bậc 2, tính chất gel và các mối quan hệ của myosin lợn tại các giá trị pH khác nhau đã được nghiên cứu. Mục đích bào báo là cung cấp cái nhìn sâu hơn các tính chất gel của myosin lợn, cho phép các thao tác của điều kiện chế biến để có được sản phẩm với các thuộc tính cấu trúc và kết cấu mong muốn. Kết quả và bàn luận Circular dichroism của dung dịch myosin lợn Myosin bao gồm hai đầu hình cầu, từng cái có hai liên kết không cộng hóa trị, và phần đuôi theo cấu trúc xoắn α (Harrington & Rodgers, 1984). Các phần của từng mặt cấu trúc bậc 2 phụ thuộc vào trình tự tuyến tính của myosin, dãy acid amin (cấu trúc bậc 1), điều kiện pH và nhiệt độ. Hình. 2 cho thấy phổ CD và các phần cấu trúc bậc 2 của các dung dịch myosin trong điều kiện pH khác nhau ở 150 C. Hình 1: Ảnh hưởng của pH lên cấu trúc bậx 2 của myosin lợn Ở pH trung tính (pH 7,0), phổ CD cho thấy hai cực tiểu vào khoảng 208 và 222 nm, cho thấy sự hiện diện chủ yếu của cấu trúc xoắn α (Greenfield, 1999). Các cấu trúc xoắn α ổn định chủ yếu bởi liên kết hydro giữa oxy cacbonyl (-CO) và hydro amin (NH-) của một chuỗi polypeptide (Sano, Ohno, Otsuka-Fuchino, Matsumoto, & Tsuchiya, năm 1994; Damodaran, 1996) . tương tác tĩnh điện giữa các axit amin cũng góp phần vào sự ổn định của cấu trúc bậc 2 (Damodaran, năm 1996; Satoh, Nakaya, Ochiai, & Watabe, 2006). Chuyển pH đi từ trung tính giảm đáng kể giá các tiêu cực tại 208 và 222 nm, biểu thị một sự mất mát của cấu trúc xoắn α. Khi pH giảm từ 7 xuống 5,5, lượng xoắn α giảm từ 87,4% đến 15,8% (Hình 2b). Điểm đẳng điện (pI) của myosin là vào khoảng pH 5.5 (Foegeding & Lanier, 1996), có nghĩa rằng nó là tích điện âm ở pH trung tính. Giảm pH có thể tăng cường sự tương tác điện trong protein qua trung hòa điện tích, và ảnh hưởng đến sự ổn định của các liên kết hydro (Damodaran, 1996). Những thay đổi trong tương tác điện và ổn định liên kết hydro trong có thể chuyển đóng góp vào sự mất lượng xoắn α trong điều kiện axit. Khi pH tăng vào khoảng kiềm, mạng sẽ tăng tích âm sinh ra lực đẩy thúc đẩy sự mở rộng của chuỗi myosin. Phương pháp xử lý kiềm cũng làm giảm lượng xoắn α, mặc dù không có được đánh dấu thay đổi trong hàm lượng ở pH trong khoảng 7,5-9,0. Các mảnh gấp nếp β giảm nhanh từ 41,2% đến 5,1% khi pH tăng lên 5,5-7,0, và tiếp tục giảm thêm nhưng mức tăng sẽ giảm với sự gia tăng hơn nữa trong độ pH (Hình 2b). Cuộn β và các phần cuộn ngẫu nhiên có xu hướng tăng khi độ pH đã được chuyển đi từ trung tính. Các dữ liệu CD thể hiện sự nhạy cảm của cấu myosin để pH và các cấu trúc bậc 2 được thêm nhạy cảm với axit hóa hơn khi tiếp xúc với kiềm. Để khám phá những thay đổi hình dạng trong suốt quá trình gia nhiệt, ảnh hưởng của nhiệt độ trên cấu trúc bậc 2 của myosin trung ở pH 7,0 cũng được đo bằng CD. Các phần xoắn α dần dần giảm từ 87,7% đến 36,0% với nhiệt độ tăng 5-900C (Hình 3). Các phần gấp nếp β cao hơn đáng kể trong khoảng 55-900C hơn trong phạm vi 5-500C, trong khi các phần cuộc β có sự giảm nhẹ trên 70 C. Nhìn chung, các phần cuộn ngẫu nhiên có xu hướng tăng với tăng nhiệt độ. Hình 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên cấu trúc bậc 2 của myosin lợn Khả năng giữ nước của gel myosin lợn Quá trình gel hóa đòi hỏi sự kết hợp của các chuỗi myosin có sản xuất một mạng lưới ba chiều liên tục mà trong đó nước bị chặn lại. Các khả năng giữ nước (WHC) có thể cho biết khả năng của một protein liên kết với nước và thường được sử dụng để đánh giá khách quan chất lượng và hiệu suất thịt và các sản phẩm thịt (Trout, năm 1988; Rosenvold & Andersen, 2003). Như hình. 5, WHC của gel myosin lợn tăng lên đáng kể (P <0,05) từ 31,2% đến 73,0% là tăng pH 5,5-7,0, và các WHC tối đa (72-73%) đã đạt được ở pH 7,0-9,0. Hình 3: Khả năng giữ nước của mysoin lợn ở những pH khác nhau Khả năng giữ nước của gel cơ lợn tăng lên đáng kể làm tăng pH 5,4 đến 7,0 (Bertram, Kristensen, và Andersen, 2004). Tương tự như vậy, gel cơ gà đã được tìm thấy để giữ nước tốt hơn các giá trị pH cao (7,0-7,4) so ​​với mức thấp (6,4-6,8) (Kristinsson & Hultin, 2003). Khi pH tăng đi từ pI, mạng tích điện âm gây ra lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử myosin trong mạng gel, cung cấp nhiều vị trí cho nước liên kết, và tăng bề mặt hydrat hóa. Mối quan hệ giữa cấu trúc bậc 2 và tính chất của gel Các phần xoắn-α của myosin lợn giảm dần khi nhiệt độ tăng, trong khi các phần gấp nếp β có xu hướng tăng (Hình 3). Điều này cho thấy rằng sự hình thành của phần gấp nếp β xảy ra đồng thời với việc mở ra một cấu trúc xoắn α, trong quá trình tạo gel. Tăng cấu trúc β trong hàm lượng đã được quan sát trong quá trình gia nhiệt gel surimi cá của Alaska (Sa 'nchez Gonza' lez et al, 2008.) và surimi Whiting Thái Bình Dương (Bouraoui, Nakai, và Li-Chan, 1997) bằng quang phổ Raman. Một số hạn chế của nghiên cứu này là CD đã được thực hiện ở nồng độ protein rất thấp, trong khi sự đông lại diễn ra ở nồng độ protein cao. Tuy nhiên, Choi và Ma (2007) nghiên cứu hình dáng của globulin từ kiều mạch thông thường sử dụng CD (ở nồng độ thấp 0,01%) và quang phổ Raman (ở nồng độ cao 5%), và cho rằng kết quả CD được chủ yếu là phù hợp với các Raman dữ liệu. Do đó chúng tôi cho thấy rằng cả sự hình thành của gấp nếp β và các diễn tiến của xoắn α hỗ trợ các gel của myosin lợn. Các báo cáo là lớp gấp nếp β cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành gel protein hình cầu (Meng, Mã, & Phillips, 2003; Choi & Ma, 2007). Vai trò của cấu trúc xoắn α trong xử lý nhiệt của gel myosin đã được báo cáo trong bài báo trước đó của chúng tôi (Liu và cộng sự, 2007.). Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu mối quan hệ giữa tính chất gel và các cấu trúc bậc 2 của myosin lợn trước khi gia nhiệt. Bảng 1 cho thấy hệ số tương quan giữa cấu trúc và tính chất gel ở các giá trị pH khác nhau. Gấp nếp β và cuộn β chỉ ra tác quan trọng và tích cực G’ ở 150C (Bảng 1), chỉ ra rằng nó hỗ trợ các tập hợp của myosin trong quá trình làm nguội. Báo cáo cho thấy rằng gấp nếp β là thành phần quan trọng trong việc hình thành các thành phần của của cấu trúc bậc 2 của globulin có tạo nên kiểu mạch chung (Choi & Ma, 2007). Các hệ số tương quan giữa lượng xoắn α và δ ở 150C là 0,76 (P <0,05) trong khi đó lượng gấp nếp β và δ ở 150C là 0,92 (P <0,01). Ý kiến cho rằng mẫu chứa lượng xoắn α cao hơn thì nhiều nhớt, trong khi những lượng gấp nếp β cao hơn thì đàn hồi hơn. Độ co giãn lớn hơn có thể được quy cho tính lưu động yếu của các phân tử myosin kết quả của tương tác mạnh protein-protein. Sự hiện diện của nhiều lớp gấp β và ít hơn xoắn α trước khi làm nóng sẽ làm tăng sức mạnh gel (Bảng 1). Có thể do hạn chế hydrat hóa của lớp gấp β so với xoắn α xúc tiến protein-protein tương tác. Các cấu trúc bậc 2 của myosin lợn trước khi làm nóng không có ảnh hưởng đáng kể đến giá trị δ ở 90 C. Ngoài ra, các WHC của gel myosin không tương quan (P <0,05) với phần gấp nếp β trước khi làm nóng (Bảng 1) . Điều này đồng ý với Choi và Ma (2007) người cho rằng hydrat hóa nước của lớp gấp nếp β là yếu hơn của xoắn α. Kết luận Phân tích CD cho thấy myosin lợn sở hữu chuỗi xoắn α, lớp gấp nếp β, cuộn β và các cấu trúc cuộn ngẫu nhiên. Gel của myosin lợn liên quan đến thay đổi trong cấu trúc myosin, và tương tác protein và protein-protein-nước. Các tính chất gel: bền pH và nhiệt độ phụ thuộc cũng như bị ảnh hưởng bởi các cấu trúc bậc hai của myosin. Các phần xoắn α giảm với nhiệt độ tăng và sự di chuyển của pH đi từ 7.0, trong khi các phần gấp nếp β tăng lên với độ pH giảm và tương đối cao trên 550C. Gần pI (pH 5.5 và 6.0), myosin lợn có thể tự đông trong (150C), một phần do sự hiện diện của nhiều lớp gấp β. Gel bắt đầu hình thành ở pH 6,5-9,0 ở nhiệt độ cao hơn 38 C. Gia nhiệt gây ra sự chuyển đổi một phần xoắnα –thành nếp β và cuộn ngẫu nhiên. Sau đó, myosin tổng hợp và thành lập một cấu trúc mạng gel. Khi pH tăng, độ bền gel giảm và các WHC tăng lên. Tương quan phân tích chỉ ra rằng cả hai việc duỗi mạch đang diễn ra của xoắn α, và sự hình thành của lớp gấp β đã đóng một vai trò quan trọng trong quá trình đặc lại. Ở nồng độ cao lớp gấp β trước khi gia nhiệt làm giảm WHC của gel nhiệt. Một gel chặt và đồng nhất cũng thu được ở pH = 6,5 trong khi giảm trật tự 3 chiều và tăng kích thước hạt khi pH đã được chuyển đến 6.5. Nồng độ muối: Nồng độ muối ảnh hưởng lớn đến lượng protein được trích ly và các tính chất của sản phẩm sau cùng. Nồng độ sử dụng hiện nay: 2-3% Sử dụng β-glucan để thay thế một phần muối trong quá trình chế biến cao áp thịt ức gà (bài báo khoa học) Giới thiệu Do nhu cầu ngày càng tăng về thực phẩm chế biến tối thiểu và không chất phụ gia, (Murchie, Curz-Romero, Kerry, Linton & Patterson, 2005), việc nghiên cứu về Sử dụng áp suất cao (HPP) kết hợp với nhiệt độ là một phương pháp thường dùng trong quy trình sản xuất các thực phẩm dạng gel với kết cấu gel mong muốn. Hơn nữa, việc xử lý như vậy sẽ làm bất hoạt một phần vi sinh vật (Farkas & Hoover, 2000), và do đó giúp kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm. Các loại thực phẩm được chế biến áp suất cao bắt đầu được thương mại hóa năm 1992 (Murchie et al., 2005), và gần đây một số sản phẩm (rau quả, nước trái cây, mứt, gạo…)đã được người tiêu dùng chấp nhận, đặc biệt là ở Hoa Kỳ. Ngoài việc dùng để chế biến thực phẩm, xử lý áp suất cao còn được sử dụng để bảo quản các loại thịt (gà, lợn…), và các sản phẩm từ thịt (gel surimi…), do tác động tích cực của nó đối với hoạt động của protease, kết cấu và hương vị sản phẩm (Ohshima, Ushio & Koizumi, 1993). Gel hóa là một trong những tính chất chức năng quan trọng của các protein cơ để tạo ra các sản phẩm dạng gel. Để hình thành một cấu trúc gel tốt, protein phải bị biến tính, kết hợp lại để hình thành một mạng lưới gel ba chiều giữ nước. Nhiệt gây biến tính protein theo cơ chế là tạo nên sự chuyển động mạnh của các phân tử, làm phá vỡ các liên kết hóa trị trong cấu trúc phân tử protein. Trong khi đó, áp suất cao gây biến tính theo cơ chế là làm giảm bậc cấu trúc protein (Sun & Holley, 2010), gây bất ổn trong các mối liên kết giữa các phần tử trong cấu trúc bậc ba của protein (Chapleau, Mangavel, Compoint & Lamballerie-Anton, 2004). Áp suất có thể làm tăng/giảm tác dụng của nhiệt đến sự biến tính và cơ chế biến tính sẽ khác nhau tùy thuộc vào cách kết hợp nhiệt độ và áp suất (Messens, Van Camp & Huyghebaert, 1997). Cải thiện tính chất chức năng do HPP là do sự tăng tương tác protein – nước hoặc protein-protein (Hong, Park, Kim, Lee & Min, 2005). Hơn nữa, quá trình này còn cải thiện tính giữ nước của các sản phẩm thịt. Natri clorua là một phụ gia phổ biến trong ngành công nghiệp thịt do khả năng hòa tan protein, qua đó cải thiện các tính chất chức năng của protein. Phosphat thường được sử dụng như là chất thay thế muối, để làm giảm hàm lượng natri trong thực phẩm, góp phần giảm bệnh tăng huyết áp ở người tiêu dùng. Ở bài nghiên cứu này, ta nghiên cứu liệu β-glucan có thể thay thế được NaCl trong các sản phẩm thịt hay không. Cách thức tiến hành: - Nguyên liệu: thịt ức gà tươi từ Lilydale Inc. (Edmonton, AB, Canada). Khối lượng trung bình 1 con khoảng 1,82kg (sau khi moi ruột còn khoảng 1,38kg), được 35 ngày tuổi tại thời điểm giết mổ. Phần ức được thu nhận trong vòng 4 giờ. Tại phòng thí nghiệm, thịt ức gà này sẽ được xay nhỏ bằng máy xay thịt (Waring Pro, Woodbridge, ON, Canada). Đóng gói chân không, sử dụng bao bì plastic, 100g/gói, bảo quản ở -30oC. β-glucan từ yến mạch cô đặc (tên thương mại:Viscofiber®) nhập từ Nutraceutical Canada Inc. (Edmonton, AB, Canada). Loại β-glucan này có màu be, gồm 46% β-glucan với mật độ khoảng 0.28 g/ml. NaCl và natri tripolyphosphate với độ tinh khiết tương ứng là 99.5% và 85.0% nhập từ Acros organics (Acros Organics, Geel, Belgium). - Phương pháp: o Chuẩn bị mẫu: Đối với phương pháp xử lý áp suất cao, thịt ức gà được xay nhỏ trước, sau đó được trộn với các chất phụ gia khác nhau. Các công thức phối trộn như sau: Mẫu 1 (NaCl): thịt ức gà xay +2.5% NaCl Mẫu 2 (STPP): thịt ức gà xay + 1.0% NaCl + 0.3% STPP Mẫu 3 (BG): thịt ức gà xay + 1.0% NaCl + 0.3% β-glucan Các mẫu được trộn đều trong vòng 5 phút, sau đó được đóng gói với dung tích 2ml/mẫu. Sau đó các mẫu được xử lý ở các chế độ khác nhau: nhiệt độ (20oC; 40oC; 60oC) và áp suất (200MPa; 400MPa; 600MPa), trong 30 phút để tạo thành sản phẩm dạng gel. Sau đó, các mẫu tiếp tục được trữ qua đêm với nhiệt độ 4oC và dược đưa về nhiệt độ phòng trước khi đem phân tích. o Xử lý áp suất cao: Phương pháp xử lý áp suất cao được thực hiện bằng cách sử dụng bộ máy tạo áp lực cao U111 ((UNIPRESS equipment division, Warsaw, Poland). Kích thước mẫu tối đa trong bao bì là 12.4x60mm. Điều khiển nhiệt độ bằng một bộ phận trao đổi nhiệt. Máy này có thể tạo áp lực đạt đến 200, 400, 600 MPa, trong vòng tương ứng 35, 50 và 70 giây o Xác định giá trị pH: Các mẫu được đồng hóa với nước cất theo tỷ lệ 3g mẫu : 30ml nước cất. Sau đó, dùng máy UB-10 UltraBasic pH meter (Denver Instrument pH meter, NY, USA) đo lấy giá trị pH. o Đo lượng protein hòa tan: Đồng hóa mẫu theo công thức: 4g mẫu : 40ml dung dịch đệm phosphate 30 mM(pH=7.4), trong thiết bị đồng hóa trong vòng 2 đến 5 phút ( thiết bị của Fisher Scientific, Power Gen 1000S1 Schwerte, Germany), để yên qua đêm ở nhiệt độ 4oC, sau đó lọc lại bằng giấy lọc Whatman No.1. Hàm lượng protein hòa tan được tính theo phương pháp Biuret (Gornall, Bradwill & David, 1949). Thực hiện phân tích sau khi thực hiện theo trình tự 3 lần. o Bề mặt kỵ nước: Sử dụng đầu dò huỳnh quang, 1-anilino-8-naphthalene-sulfonate (ANS; 8 mM trong dung dịch đệm 0,1 M phosphate, pH 7.0), được sử dụng để xác định bề mặt kỵ nước của protein theo phương pháp Kim, Park và Choi (2003). Các phương pháp để chuẩn bị để phân tích protein hòa tan được dùng để phân tích bề mặt kỵ nước của protein. o Độ cứng gel: Sử dụng máy phân tích cấu trúc TA-XT Express (Surrey, Anh), với đầu đo hình trụ (cao 1cm, đường kính 1,2cm). Thực hiện 2 chu kỳ nén, nén đến 50% chiều cao mẫu, giữa 2 chu kỳ nghỉ 1s, tốc độ nén là 5mm/s. Sau khi, thu thập số liệu, sử dụng phần mềm tính toán để tính độ cứng gel của mẫu. Thực hiện 3 lần/mẫu. Kết quả: - Thay đổi giá trị pH: ở 20oC, giá trị pH bị ảnh hưởng bởi các chất phụ gia và áp suất xử lý. Với mức ý nghĩa P < 0,05, áp suất tăng thì giá trị pH tăng với tất cả các mẫu, ngoại trừ mẫu BG. Mẫu STPP có giá trị pH tăng khi áp suất tăng. Ở 40oC, pH của mẫu STPP tăng lên giá trị cao nhất mà không bị ảnh hưởng bởi giá trị áp suất, mẫu BG có pH tăng khi áp suất tăng (P<0,05), tuy nhiên mẫu NaCl không cho thấy bất kì sự thay đổi nào theo áp lực. Ở 60oC, mẫu STPP có giá trị pH cao nhất trong số các chế độ xử lý, tuy nhiên giá trị pH của mẫu NaCl và BG tuy có hơi cao hơn so với 2 chế độ nhiệt độ trước, nhưng không bị ảnh hưởng bởi sự tăng áp suất. - Lượng protein hòa tan: ở 20oC, với mức ý nghĩa p<0.05, lượng protein hòa tan giảm khi áp suất tăng, độ hòa tan cao nhất được thể hiện ở mẫu được xử lý ở áp suất 200MPa; ở 400 và 600MPa, sự khác biệt độ hòa tan giữa các mẫu là không đáng kể, chỉ có mẫu NaCl có độ hòa tan thấp hơn hẳn với áp suất 600MPa. Ở áp suất thấp nhất, lượng protein hòa tan giảm khi nhiệt độ xử lý tăng lên 40oC. Tại 40oC ta thấy rằng: khi áp suất tăng thì độ hòa tan cũng giảm đáng kể. Ở 200MPa, độ hòa tan ở mẫu STPP và BG gần bằng nhau; ở áp suất cao hơn, cả 3 mẫu NaCl, STPP, BG đều có độ hòa tan tương tự. Ở 60oC, thấy rằng áp suất có ảnh hưởng ít đến khả năng hòa tan của protein, như vậy, có thể nói, nhiệt độ có vai trò quan trọng trong những thay đổi về độ hòa tan; khi áp suất là 200MPa, với mức ý nghĩa p<0.05, các mẫu có độ hòa tan cao hơn so với khi ở giá trị áp suất cao hơn; ở 600MPa độ hòa tan ở các mẫu NaCl và BG gần bằng nhau. - Bề mặt kỵ nước của protein: ở 20oC bề mặt kỵ nước của protein thấp hơn trong tất cả các phương pháp so với mẫu kiểm chứng; với mức ý nghĩa p<0.05, khi áp suất tăng thì bề mặt kỵ nước tăng trong tất cả các mẫu. Ở 40oC, bề mặt kỵ nước giảm so với khi 20oC; ở 400MPa, bề mặt kỵ nước của các mẫu là gần bằng nhau; tuy nhiên ở 600MPa, bề mặt kỵ nước ở STPP và BG cao hơn mẫu kiểm chứng và mẫu NaCl. Ở 60oC, bề mặt kỵ nước của cả 3 mẫu NaCl, STPP, BG giảm khi áp suất tăng, NaCl cho giá trị thấp nhất ở nhiệt độ này. - Phản ứng/ tổng hàm lượng sulfhydryl: ở cùng một giá trị nhiệt độ, tỷ lệ giữa hàm lượng sulfhydryl phản ứng và hàm lượng sulfhydryl (R-SH/T-SH) tăng đáng kể khi áp suất tăng, tuy nhiên tỷ lệ này gần bằng nhau giữa các mẫu khi ở áp suất 400MPa và 600MPa. Khi nhiệt độ xử lý càng tăng thì tỷ lệ này càng tăng ở tất cả các giá trị áp suất và ở tất cả các mẫu. - Độ cứng của gel: ở 20oC, độ cứng của gel tăng khi áp suất tăng ở cả 3 mẫu, ở 200MPa và 600MPa, độ cứng của các mẫu ở từng chế độ áp suất là gần bằng nhau, tuy nhiên, ở 400MPa với mức ý nghĩa p<0.05 độ cứng gel của mẫu NaCl thấp hơn so với 2 mẫu còn lại. Ở 40oC, khi áp suất bằng 200MPa, độ cứng gel của các mẫu không thay đổi nhiều so với khi ở 20oC; tuy nhiên ở 400MPa và 600MPa thì độ cứng cao hơn rõ rệt; với mức ý nghĩa p<0.05, ở 400MPa và 600MPa độ cứng gel của mẫu STPP thấp hơn so với các mẫu còn lại. Ở 60oC, độ cứng gel tăng hơn khi ở các nhiệt độ thấp hơn ở tất cả các giá trị áp suất; ở 200MPa, độ cứng gel của các mẫu gần bằng nhau;ở 400MPa và 600MPa, độ cứng gel của mẫu BG cao hơn đáng kể so với mẫu kiểm chứng. Bàn luận: Khi áp suất tăng thì pH tăng. Điều này có thể giải thích là do sự giảm tiếp xúc với các nhóm có tính acid vì sự thay đổi của protein trong khi xử lý áp suất cao (Poulter, Ledward, Godber, Hall & Rolands, 1985). Giữa các chế độ xử lý khác nhau, thấy rằng các mẫu BG và NaCl có giá trị tương tự nhau, mẫu STPP thì cho giá trị cao hơn, như vậy BG có thể được sử dụng thay thế một phần NaCl. Áp suất tăng cũng làm giảm tổng lượng protein hòa tan (ngoại trừ mẫu STPP khi ở nhiệt độ thấp: lượng protein hòa tan ở mẫu STPP là tương đối cao). Uresti, Velazquez, Ramirez, Vazquez và Torres (2004) khi nghiên cứu về cá bơn và Plancken, Van Loey và Hendrickx (2005) khi nghiên cứu lòng trắng trứng cũng cho kết quả tương tự. Theo giải thích của Totosau, Montejano, Salazar & Guerrero (2002), là do protein bị biến tính, bề mặt kỵ nước hoặc các liên kết ngang trong phân tử protein tăng. Trong nghiên cứu này, lượng protein hòa tan giảm có thể chủ yếu là do tăng các liên kết chéo của các protein, làm lộ ra các đầu kỵ nước. Tổng số protein hòa tan trong các mẫu BG cao hơn đáng kể ở 200MPa, 20oC và 40oC , có thể là do hình thành phức hợp giữa protein và polysacchatide làm tăng độ hòa tan protein (Samant, Singhal, Kulkarni & Rege, 1993). Độ hòa tan của các mẫu giảm mạnh ở 60oC so với 20oC và 40oC, nhiệt độ cao làm hình thành một mạng lưới gel trong tổng số protein hòa tan. Thấy rằng, tổng lượng protein hòa tan của mẫu NaCl và BG là tương tự nhau ở các chế độ xử lý áp suất và nhiệt độ cao, điều này chỉ ra rằng BG có thể được sử dụng để thay thế một phần NaCl ở áp suất và nhiệt độ cao. Bề mặt protein kỵ nước cho thấy mức độ mở ra của protein. Khi áp suất tăng, bề mặt kỵ nước tăng, có thể là do áp suất cao gây ra biến tính protein, là các đầu kỵ nước bị đưa ra ngoài (Mozhaev, Heremans, Frank, Masson & Balny, 1996). Tại 60oC, bề mặt kỵ nước giảm ở cả 3 mẫu khi áp suất tăng. Điều này có thể là do ngoài áp suất cao gây ra, biến tính protein cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ, pH, liên kết ion (Chapleau, Delepine & Lamballerie-Anton, 2002). - Tỷ lệ R-SH/T-SH: trong bất kỳ phân tử protein nào, các nhóm sulfhydryl phản ứng tham gia vào các nhóm chức năng, có thể trải qua quá trình oxy hóa hình thành các nhóm disulfua. Khi áp suất tăng, các nhóm sulfhydryl phản ứng tăng trong hầu hết các mẫu (trừ mẫu NaCl ở 60oC). Điều này cũng được nói đến trong các nghiên cứu của Chapleau & Lamballerie-Anton (2003). Sự tăng lượng sulfhydryl phản ứng có thể không phải luôn liên quan đến sự thay đổi bề mặt kỵ nước và độ hòa tan protein (Omana et al, 2010). Khi xử lý ở áp suất 600 MPa và nhiệt độ 20oC và 40oC, mẫu BG có lượng R-SH thấp nhất. Ở nhiệt độ 60oC, mẫu STPP cho thấy lượng R-SH tăng đáng kể. - Độ cứng: độ cứng gel của tất cả các mẫu tăng khi áp suất tăng, do sự hình thành một cấu trúc gel vững chắc. Điều này cũng đã từng được nói đến trong các báo cáo của Zamri, Ledward & Frazier (2006); Yagiz, Kristinsson, Balaban, Welt, Ralat & Marshall (2009) khi nghiên cứu về cá và thịt gà. Tuy nhiên, theo kết quả của nghiên cứu này cũng cho thấy rằng, khi nhiệt độ tăng thì độ cứng gel cũng tăng. Theo Zamri et al (2006), khi nhiệt độ xử lý trên 50oC, thì độ cứng của gel chủ yếu ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Một khía cạnh khác là: các mẫu cho gel có độ cứng thấp hơn đáng kể xử lý ở nhiệt độ thấp và chỉ tăng khi nhiệt độ xử lý đã được tăng lên đến 60oC; như vậy nhiệt độ là cần thiết để xử lý áp suất cao đối với các mẫu có chứa STPP. Mặc dù giá trị độ cứng của mẫu xử lý ở 60oC là cao, xử lý ở áp suất 400/600 MPa và 40oC là đủ để tạo thành một chất gel, sẽ có ít dinh dưỡng bị mất khi chế biến ở nhiệt độ thấp hơn. Do đó kết quả của chúng tôi cho thấy sự kết hợp nhiệt độ 40oC và áp suất 400/600 MPa là tối ưu để xử lý áp suất cao thịt ức gà. Kết luận: Tổng số protein hòa tan trong các mẫu BG cao hơn đáng kể khi áp suất thấp, mẫu STPP phải được xử lý ở ít nhất 600MPa và 40oC mới có giá trị tương đương các mẫu khác. Tổng bề mặt kỵ nước ở hầu hết các mẫu giảm khi tăng nhiệt độ. Nhóm phản ứng sulfhydryl tăng ở các mẫu khi tăng áp suất ở 20oC cho thấy ảnh hưởng của áp suất ở nhiệt độ thấp. Bề mặt kỵ nước và tỷ lệ hàm lượng sulfhydryl cho thấy tương tác kỵ nước và hình thành disulfide có vai trò quan trọng trong việc hình thành gel. Chế biến ở nhiệt độ thấp hơn đang là xu hướng hiện nay, phương pháp xử lý kết hợp nhiệt độ và áp suất là lựa chọn tối ưu để xử lý thịt ức gà. Các nghiên cứu cho thấy các tính chất của mẫu β-glucan tương tự như mẫu NaCl, do đó có thể coi β-glucan là một chất phụ gia có thể thay thế NaCl trong các sản phẩm thịt có qua xử lý kết hợp nhiệt độ và áp suất cao trong tương lai. Enzyme: Ứng dụng của enzyme transglutaminase kết hợp áp suất cao nhằm tăng cường tính chất của gel từ thịt gà (bài báo khoa học) Nguyên liệu: Đùi gà và trứng tươi được mua từ một thị trường địa phương (CorporacioÂ'n Alimentaria Guissona, SA, Guissona, Tây Ban Nha). Loại bỏ da, mỡ, xương. Xay nhuyễn bằng máy xay Mod Mincer PC-22 (Sammic, SL, Azpeitia, Tây Ban Nha), sau đó trộn với NaCl (1,0%w/w mẫu), trữ 18h ở 4oC. Hỗn hợp được đồng nhất với 10% lòng đỏ trứng tươi , 10% lòng trắng trứng tách nước, và 0,3% của tripolyphosphates (Degussa Texturant Systems, Barcelona, Tây Ban Nha) 30% nước lạnh trpng thiết bị đồng hóa Mod 5 UMC (Stephan GmbH & Co, Hameln, Đức) ở chế độ 1800 vòng /phút trong 12 phút ở độ chân không là 80%. Nhiệt độ cuối cùng của các mẫu không được vượt quá 12oC. Sau đó thêm vào 0,3% Activa Transglutaminase WM (Ajinomoto Co Inc, Tokio, Nhật Bản), trong đó có 99% maltodextrins và 1% MTGase với hoạt độ là 100 đơn vị / g. Sau đó, nguyên liệu được nhồi bằng máy nhồi xúc xích TWF-6 (Dick GmbH, Deizisau, Đức) vào bao bì Nojax cellulose ( đường kích 22mm) (Viskase, Inc, Willowbrook, USA) hoặc polyvinylidene (đường kích 55mm) (Krehalon Industrie B.V., Deventer, Hà Lan). Các mẫu được hút chân không, đóng gói trong bao bì Corace Cryovac VS 26 (Cryovac, Kriens, Thụy Sĩ) trước khi xử lý. Mẫu với enzyme MTGase được xử lý không quá 10 phút. Mẫu không có enzyme được xử lý trong cùng điều kiện. Xử lý áp suất cao và nhiệt độ: Sử dụng thiết bị tạo áp suất gián đoạn ACB (GEC Alsthom, Nantes, Pháp) tạo áp suất ở mức 500Mpa trong 30 phút ở 40oC. Thời gian cần thiết để xử lý áp suất cho mẫu là 120s, thời gian giải nén là 30s. Buồng áp suất (cao 22cm, đường kính 10cm), có bộ phận trao đổi nhiệt. Các mẫu được, Mẫu 1: 500MPa ở 40oC Mẫu 2: 0.01MPa ở 40oC Mẫu 3: 0.01 MPa ở nhiệt độ phòng (20oC). Các mẫu được xử lý với thời gian như nhau. Cuối cùng, tất cả các mẫu được gia nhiệt bằng nước nóng đến nhiệt độ tại tâm là 75oC trong 5 phút để bất hoạt enzyme (Ando và cộng sự, 1989) và làm mát bằng nước lạnh. Mẫu không có enzyme được xử lý theo cùng một chế độ áp suất và nhiệt độ. Các mẫu được trữ ở 4oC để chờ phân tích. Các thí nghiệm này được thực hiện 2 lần. Tính gần đúng giá trị pH: PH được đo 3 lần bằng máy đo pH Mod 507-05 (Crison, SA Barcelona, Tây Ban Nha) trên một đồng chất của 5 g mẫu trong 50 ml nước cất ở 20oC. Tất cả các hóa chất nhập từ Panreac (Barcelona, Tây Ban Nha). Độ ẩm biểu kiến: Cắt nhỏ mẫu (khoảng 1.5g/mẩu)(Wi), bọc lại bằng giấy lọc Whatman No.1, đặt vào một máy li tâm dạng ống Mod J221 (Beckman Coulter, Inc, Fullertone, Hoa Kỳ) trong 10 phút ở 20oC. Xác định độ ẩm biểu kiến (Em) theo tỷ lệ giữa khối lượng còn lại sau ly tâm (Wf) với khối lượng mẫu ban đầu. Em = 100(Wi – Wf)/Wi Phân tích cấu trúc: Sử dụng máy phân tích cấu trúc TA-XT2 Texture Analyser (Micro Systems, Haslemere, Anh) với một load cell 25kg (± 1g), mẫu được cắt theo hình trụ đường kính 22mm và chiều cao 20mm 25 kg load cell (± 1 g). Dùng đầu đo P50 đường kính 5cm, nén đến 40% chiều cao ban đầu của mẫu Kính hiển vi quét laser đồng tiêu: Một kính hiển vi quét laser đồng tiêu Leica DM IRE 2 (Leica Microsystems, Heidelberg, Đức) được sử dụng để quan sát cấu trúc của gel. Gel đã được cắt lát khoảng 0,5-1,0 mm và ngâm trong dung dịch màu da cam acridine 0,1% (Panreac, Barcelona, Tây Ban Nha) trộn với acid acetic 1%(w/w) trong 5 phút để nhuộm các chất keo (Yiu, 1985). Sau khi rửa lại bằng nước sạch, ta bắt đầu quan sát dưới kính hiển vi. Mẫu được kích thích ở bước sóng 568 nm từ tia laser Ar Kr (Heertje, Vandervlist, Blonk, Hendrickx, & Brakenhoff, 1987). Phân tích thống kê: Các dữ liệu được phân tích bằng cách sử dụng các mô hình tuyến tính tổng quát hệ thống SAS cho Windows V 8 (SAS Inc, Cary, Hoa Kỳ). Thiết lập mức ý nghĩa P <0,05. Kết quả và bàn luận: Thành phần và độ pH: Kết quả cho thịt gà đùi là: độ ẩm 74,16% ± 0,72; protein 19,36 ± 1,99%; khoáng 1,11% ± 0,06 và chất béo 5,37%, phù hợp với giá trị ghi trong các nghiên cứu về cơ cấu của gà thịt (Xiong, Cantor, Pescatore, Blanchard, 1993). Hàm lượng protein trong lòng trắng trứng và lòng đỏ trứng tương ứng là 88,5% ± 0,95 và 17,5% ± 0,78. Độ pH của thịt sống là 6,65 tăng sau khi thêm lòng trắng trứng và độ pH của mẫu với MTGase có tính acid hơn một chút (6,84) so với mẫu không có MTGase (6,89). Gel không có enzyme có độ ẩm 69,11% ± 0,13 và protein 19,9 ± 1,05%, trong khi gel với MTGase có độ ẩm 67,7% ± 0,14 và protein 19,3% ± 1,75 . Độ ẩm biểu kiến: Việc bổ sung enzyme làm giảm đáng kể độ ẩm biểu kiến của các mẫu, và cao hơn đáng kể trong các mẫu không xử lý áp suất cao. Gel thu được bằng áp suất cao mà không bổ sung enzyme cho giá trị thấp hơn so với gel có bổ sung enzyme thêm nhưng không xử lý áp suất ở 20 và 40oC. Độ ẩm biểu kiến thấp nhất đo được từ gel có thêm MTGase và xử lý bằng áp suất,cho thấy tác dụng tương hỗ của enzyme và áp suất. Tính giữ nước được ảnh hưởng lớn bởi hàm lượng natri trong thành phần thực phẩm. Tăng cường lực liên kết giữa các ion tĩnh điện và làm nới lỏng các sợi protein, để có thêm không gian nhốt nước (Whiting, 1988). Ảnh hưởng của áp suất trên các liên kết của sản phẩm thịt phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau, như loài động vật, loại cơ, độ pH và liên kết ion, hàm lượng chất béo và protein và các điều kiện xử lý, chẳng hạn như áp suất, thời gian và nhiệt độ. JimeÂ'nez Colmenero, Carballo, Fernandez, Barreto (1997) báo cáo rằng không có sự khác biệt về lượng nước liên kết giữa sản phẩm có hàm lượng béo ít và béo cao. Cấu trúc: Bảng 3 cho thấy sự thay đổi đáng chú ý về cấu trúc sản phẩm khi bổ sung enzyme và xử lý ở 40oC. Tuy nhiên, những mẫu được xử lý ở nhiệt độ phòng không cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các mẫu có và không có MTGase, do với thời gian xử lý ngắn ở nhiệt độ đó, không phải thuận lợi cho việc tạo gel. Theo Ando và cộng sự (1989), thời gian cần thiết cho phản ứng ở 20oC là 70phút và 20 phút ở 40oC khi có đủ điều kiện. Trong nghiên cứu này, các mẫu có xử lý áp suất mà không bổ sung enzyme là mềm nhất. Kết quả này tương tự với các nghiên cứu của Hayashi, Kawamura, Nakasa, và Okinaka (1989) và Okamoto et al. (1990), theo các nghiên cứu này gel protein tạo thành bởi áp suất cao thì mềm hơn so với gel tạo thành bởi nhiệt, nhưng khi áp suất tăng thì độ cứng của gel cũng có xu hướng tăng lên. Yuste et al. (1999) báo cáo rằng chế biến thịt gia cầm ở áp suất và nhiệt độ cao thì tạo gel ít đàn hồi nhưng bền hơn các phương pháp chế biến thông thường. Bổ sung enzyme ở 40 C làm tăng độ cứng của gel, do sự hình thành liên kết ε-(g-glutamyl)lysine. Hammer (1998) và Pietrasik và Li-Chan (2002) cũng báo cáo rằng kết cấu của các mẫu gel có bổ sung MTGase thì chặt chẽ hơn so với các gel không bổ sung enzyme. Vi cấu trúc: Khi quan sát cấu trúc của gel trên kính hiển vi, thấy rằng: mạng lưới gel không bổ sung MTGase có cấu trúc lớn, rời rạc, các lỗ bất thường, không đều; ngược lại gel có bổ sung MTGase có mạng lưới nhỏ hơn, đồng nhất hơn. Mẫu có bổ sung MTGase và được xử lý áp suất cao có sự đồng nhất cao nhất, mạng lưới gel cũng chặt chẽ hơn (có thể là do sự hình thành liên kết ε-(g-glutamyl)lysine Fig. 1. Microstructure of low-fat low salt gels treated at 500 MPa and 40 _C for 30 min. (a) Without MTGase. (b) With MTGase added. Bar = 40 lm. Kết luận: sử dụng enzyme transglutaminase từ vi sinh vật, kết hợp với xử lý áp suất cao, làm tăng khả năng liên kết chéo của các protein hình sợi và các protein hình cầu, nhờ đó các tính chất khác của gel như vi cấu trúc, màu sắc… trong sản phẩm từ thịt gà béo và muối thấp được cải thiện đáng kể. Xử lý kết hợp MTGase và áp suất cao, cung cấp một biopolymer có giá trị cho ngành công nghiệp thực phẩm. Protein phi thịt: Vai trò: Tăng liên kết với nước, bền hệ nhũ tương. Hạn chế: Ít biến đổi trong điều kiện chế biến: 65-73 ºC, pH 5.5-6.0, and ionic strength 0.1-0.6). Do trong khoảng nhiệt độ này, protein phi thịt vẫn chưa bị biến tính, chẳng hạn, glycinine của đậu nành biến tính ở nhiệt độ 90-94oC, beta-lactoglobulin của whey protein biến tính ở nhiệt độ 80oC; nên chúng không tham gia tạo cấu trúc gel. Khảo sát ảnh hưởng của protein phi thịt lên khả năng tạo nhũ của thịt (bài báo khoa học) - Nguồn: Meat Science 87 (2011) 54–60 Effects of two types of soy protein isolates, native and preheated whey protein isolates on emulsified meat batters prepared at different protein levels - Tác giả: M.K. Youssef , S. Barbut Người ta thay thế 1.5% protein thịt bởi các loại protein phi thịt khác nhau, gồm có: § Protein đậu nành gel cao (HGS – High Gelling Soy) § Protein đậu nành gel thấp (LGS – Low Gelling Soy) § Whey protein tự nhiên (NWP – Nature Whey Protein) § Whey protein đung nóng sơ bộ (PWP – Preheated Whey Protein) trong các mẫu có hàm lượng protein lần lượt là 12%, 13%, và 14% Kết quả cho thấy, cook loss (là tỷ lệ hàm lượng dịch lỏng hay chất béo tách ra khỏi hỗn hợp thịt sau khi nấu so với hàm lượng thịt ban đầu,tính bằng %) trong tất cả các mẫu có sử dụng protein phi thịt thì thấp hơn so với mẫu 100% protein thịt. Khi độ đạm tăng (từ 12% lên 14%) thì cook loss cũng tăng theo trừ các mẫu có bổ sung NWP. Sử dụng LGS, khả năng nhũ hóa tăng, hỗn hợp thịt cấu trúc ổn định ở hàm lượng protein 13%, 14%. Kết quả phân tích cho thấy, tăng protein thì độ cứng và kết cấu cũng tăng theo. Các giá trị độ cứng cao nhất thu ở mẫu sử dụng PWP; giá trị độ cứng thấp nhất ở mẫu dùng HGS. Mẫu có chứa protein phi thịt cho màu sắc sáng hơn, ít đỏ hơn. Quan sát dưới kính hiển vi cho thấy mẫu chứa protein phi thịt, kích thước hạt cầu béo giảm, sự kết tụ chất béo cũng như kết tụ protein giảm. Tóm lại, sử dụng protein phi thịt thay thế một phần protein từ thịt làm tăng khả năng nhũ tương, giảm khả năng tạo gel. Tính chất kết cấu thay đổi phụ thuộc vào loại protein phi thịt thêm vào. WPI qua đun nóng sơ bộ được chứng minh làm tăng tính kết cấu trong nhũ tương thịt. Ảnh hưởng của Konjac glucomannan lên tính chất hóa lý của protein cơ và gel surimi từ cá chép (bài báo khoa học) - Nguồn: Food Chemistry 116 (2009) 413–418 Effects of konjac glucomannan on physicochemical properties of myofibrillar protein and surimi gels from grass carp (Ctenopharyngodon idella) - Tác giả: Guangquan Xiong, Wei Cheng, Lixiu Ye, Xin Du, Ming Zhou, Ruotai Lin, Shengrong Geng, Mingli Chen, Harold Corke, Yi-Zhong Cai Ảnh hưởng của konjac glucomannan (KGM) ở các mức độ khác nhau (0%, 0.5%, 1%, 1.5%) lên protein cơ của cá chép trong quá trình bảo quản lạnh ở -18oC và tính chất cấu trúc, khả năng giữ nước và màu sắc của gel surimi được nghiên cứu. KGM là polysaccharide, tan được trong nước, không mang điện. KGM có cấu tạo là một mạch thẳng với các copolymer ngẫu nhiên của beeta (1 đến 4) D-mannose và D-glucose với tỷ lệ 1.6:1, khoảng 1/19 đơn vị đường được acetyl hóa. KGM không bị thủy phân bởi các enzyme tiêu hóa của người nên không sinh ra năng lượng khi được đưa vào. KGM có thể được sử dụng như một loại phụ gia thực phẩm bởi khả năng hấp thu nước tốt, khả năng tạo gel, khả năng nhũ hóa, tính ổn định, và tính chất tạo màng tốt. KGM là một tác nhân chống biến tính trong quá trình bảo quản lạnh có thể giảm bớt một cách đáng kể sự giảm hàm lượng protein, hoạt tính Ca2+-ATPase, tổng sulphydryl và sulphydryl hoạt động của protein cơ trong suốt quá trình bảo quản lạnh. Điều này được giải thích là do các nhóm OH của D-glucose và D-mannose có thể làm giảm sự hình thành liên kết disulfide, liên kết hidro và liên kết kỵ nước do đó hạn chế sự kết tụ protein và biến tính protein. KGM có tính hút nước mạnh, do đó giảm bớt sự chuyển đổi nước tự do thành nước liên kết xung quanh protein, làm giảm nhiệt độ của điểm eutecti và tinh thể đá, hình thành vùng chưa lạnh đông hoàn toàn, nên giảm sự kết tụ protein cũng như sự biến tính protein trong quá trình bảo quản lạnh đông. KGM với hàm lượng 1% được cho là có tác dụng bảo vệ lạnh đông hiệu quả tương tự như tác nhân khác đang được áp dụng trong sản xuất hiện nay (10% sucrose–sorbitol, 1:1, w/w). Khi hàm lượng KGM tăng, lực cắt và độ biến dạng của gel surimi tăng đáng kể. Khả năng giữ nước của gel surimi tăng tương ứng với sự tăng hàm lượng KGM. Tuy nhiên, khi hàm lượng KGM tăng trên 2% thì gel trở nên cứng hơn đồng thời độ trắng của gel giảm. Do đó, hàm lượng tối ưu của KGM được đề nghị là 1%. Tóm lại, KGM là một tác nhân chống biến tính trong quá trình bảo quản lạnh đông được đề nghị sử dụng trong các sản phẩm surimi bởi các tính chất đã được kể trên, mặt khác, còn bởi KGM giúp hạn chế vị ngọt và không sinh năng lượng như tác nhân bảo vệ đông lạnh đang được sử dụng như sucrose-sorbitol.