分离鱼蛋白的结构与功能及其调控机制研究

The recovery of functional proteins from low value underutilized fish and by products is becoming of increasing interest in the aquatic products processing industry. The pH-shift processing has shown great promise to recover functional proteins from low value underutilized fish and by products. But currently the structural changes and functional properties of fish muscle proteins subjected to a pH-shift process have not yet been extensively investigated. .In this study, structural changes of myofribrillar proteins from Engraulis japonicus and Scallop skirt treated by various pH-shift processes were determined by using circular dichroism, laser Raman spectroscopy, tryptophan fluorescence and differential scanning calorimetry. Based on the understanding of the protein structural changes during pH-shift process, an optimized isolation condition will be established to produce the fish proteins isolate with particular structures and ideal functional properties. Functional properties of fish protein isolate such as gelation, water-holding capacity and emulsion were investigated by the use of food chemical and food biophysics study; the quantitative and qualitative relationship of the fish protein structural changes and their functional properties were explored by correlation analysis..This project will provide a new technology insight to the low-value fish protein processing system and a theoretical basis for the development of functional food protein ingredients.

功能性鱼蛋白产品的开发是低值渔获物和水产加工副产物精深加工利用的焦点。采用pH变换技术生产功能性分离蛋白是目前低值鱼蛋白资源综合利用的有效途径，但目前对pH 变换处理过程中鱼蛋白分子结构及功能特性的变化规律尚缺乏明确的认识。本研究拟选取我国代表性海水鱼鳀鱼及扇贝加工副产物扇贝裙边为原料，在对比研究其蛋白组成的基础上，利用圆二色谱、激光拉曼光谱、色氨酸荧光光谱和差示扫描量热分析等检测手段研究鱼肌原纤维蛋白构象在pH变换处理过程中的变化规律，并据此建立可有效控制鱼分离蛋白结构的分离条件；同时利用食品化学或食品物性学相关方法研究分离鱼蛋白的凝胶性、持水性及乳化性等功能性质，并结合蛋白分子构象变化及分子间相互作用力的类型、大小，探讨分离鱼蛋白结构变化与其功能特性的关系。本项目有助于弥补国内水产品加工基础理论研究的不足，为低值海洋蛋白加工技术体系的建立和新型功能性分离鱼蛋白的开发提供理论依据。

[背景] 鱼蛋白是一个广义的概念，源于所有野生或者人工养殖的海洋/淡水经济动物资源。其中鱼肉蛋白质具有普遍性，此外还有大量甲壳类、软体类（贝类、头足类等）等经济海洋无脊椎动物。除了突出的营养特性，鱼蛋白有很多局限性，如原料种类复杂多样、易腐/氧化、蛋白质易变性、低值鱼蛋白往往丧失了食用功能性。通过改变参数,对低值原料首先进行蛋白分离浓缩，再进行功能修饰，为开发功能性海洋蛋白食品配料提供科学参考，这是本研究思想的出发点。[内容] 项目组针对不同种属具有代表性的原料开展了研究，主要内容包括蛋白质分离特性以及分离鱼蛋白的功能性质；pH变换处理过程中肌原纤维蛋白质分子结构的变化规律；鱼贝类肌肉分离蛋白凝胶形成机制；贝类肌肉蛋白分析、分离及活品品质变化与评价等。 [结果/结论] ①pH调节法的优势：蛋白质能够得以有效回收浓缩，鱼肉蛋白回收率可达80%以上，除肌原纤维蛋白以外还可回收一部分水溶性蛋白；蛋白含量达80%以上（干基），有效去除了脂肪、灰分等杂质；同时，蛋白的消化吸收特性明显增强。②pH调节法的局限性：不会改善原料蛋白凝胶性能；在极端酸性条件（pH 1.5-3.5）肌球蛋白重链呈现降解，不适于易自溶原料；此外也不适用于虾夷扇贝外套膜等富含胶原原料的蛋白回收。③pH调节对蛋白质结构的影响：肌球蛋白头部结构被破坏，ATPase活性丧失，但尾部的二级结构未发生改变。三级结构发生了不同程度的变化。④ 鱼贝横纹肌肌肉蛋白凝胶机制存在差异，鱼肉蛋白的交联主要发生在肌球蛋白重链（MHC）间，而贝类肌肉蛋白中副肌球蛋白参与了交联。⑤贝类肌肉包括平滑肌和横纹肌两种类型，两者组织学特性存在明显的差别。副肌球蛋白在平滑肌中含量更高，myorod只存在平滑肌中。不同肌肉组织肌原纤维的蛋白组分及分布影响其理化性质，这些参数及变化与活品贝类品质有着密切的关联。