摘要
随着消费者对于健康饮食观的变化和全球禽肉产量大幅增加，鸡肉因其富含优质蛋白质和维生素、低脂肪含量以及无宗教禁忌而受到消费者青睐。然而，类PSE（pale， soft，exudative）鸡肉因其颜色苍白、质地松软和保水性低等缺陷成为禽肉加工业发展的主要障碍。肌肉蛋白质的物理化学性质和空间结构在很大程度上决定最终肉制品的加工特性，如保水能力和凝胶特性。 脉冲电场（pulsed electric field，PEF）作为一种非热食品加工技术，因其瞬时处理、可持续性和环境友好性受到科研学者和食品行业的关注。PEF处理可以释放电场能量并诱导蛋白质分子的理化特性及空间构象发生转变，从而影响凝胶功能特性。然而，关于PEF技术在改善类PSE鸡肉蛋白凝胶功能特性方面的最佳处理条件和作用机理尚未阐明。 基于此，本文以PEF处理的类PSE鸡肉蛋白作为研究对象，探索经PEF处理的蛋白溶解性、分子构象转变与凝胶功能特性改善之间的关系，从分子尺度阐明潜在的作用机制，旨在提高异常肉制品在禽肉加工业中的商业价值，扩大PEF技术在食品工业中的应用范围。主要研究内容和结果如下： 1. 脉冲电场对类PSE鸡肉蛋白溶解性及构象变化的影响 本章以电场强度（8、18、28 kV/cm）和脉冲频率（600、800、1000 Hz）作为脉冲电场的关键处理参数，研究对类PSE鸡肉蛋白溶解性、组成分布、动态稳定性、疏水性及巯基含量的影响，从分子构象角度初步探索蛋白溶解性的改善机制。结果表明，脉冲电场强度对类PSE鸡肉蛋白的溶解性及构象变化的影响效果显著高于脉冲频率，其中18 kV/cm电场强度和800 Hz频率条件下效果更佳。随着脉冲电场处理强度的增加，脉冲电场可以诱导蛋白分子结构展开，适度的疏水基团和巯基暴露有利于蛋白质与水的相互作用，蛋白溶解性和动态稳定性均显著提高。然而，当处理强度超过18 kV/cm和800 Hz时，蛋白溶解性及活性基团含量呈现下降趋势，这是由于相互吸引的极性蛋白分子形成的聚集体数量增加所致。综上所述，脉冲电场技术可以有效改善类PSE鸡肉蛋白的溶解性，并筛选出后续研究蛋白凝胶功能特性的脉冲处理优化条件（脉冲电场强度为变动参数，脉冲频率800 Hz，占空比47%，处理时间3 min固定不变）。 2. 脉冲电场处理对类PSE鸡肉蛋白凝胶特性的影响 本章研究了不同脉冲电场强度（8、18、28 kV/cm，800 Hz，47%，3 min）对类PSE鸡肉蛋白凝胶特性的影响。结果表明，随着脉冲电场强度的增加，类PSE鸡肉蛋白的凝胶特性（硬度和保水性）显著提高，流变学行为发生变化，相对于8和28 kV/cm脉冲电场强度条件，18 kV/cm的作用效果更优。脉冲电场处理降低了类PSE鸡肉蛋白粒径使体系分布均匀，提高蛋白凝胶体系中不易流动水的比例和最终G''值和G''''值，能够束缚更多的水分子，增加粘弹性能，最终形成更加均匀致密的三维网状凝胶结构。 3. 基于分子动力学模拟技术探究脉冲电场对类PSE鸡肉蛋白构象修饰机制 本章利用分子动力学模拟技术建立电场强度为18 kV/cm的脉冲电场模拟体系，阐明最佳脉冲电场处理条件对类PSE鸡肉蛋白分子构象动态变化的作用机制。结果显示，在18 kV/cm电场强度下进行30 ns的分子模拟，蛋白多聚体的二级结构发生明显变化，α-螺旋结构去螺旋转变为无规则卷曲，分子柔性程度增大，蛋白质分子表面结合位点增加，提高蛋白溶剂化效应。电场模拟体系的蛋白氢键数量总体呈上升趋势，蛋白质分子与蛋白质分子或水分子通过氢键相互作用发生交联反应，可以稳定新的蛋白聚集体结构，而且回转半径随模拟时间的延长呈下降趋势，说明新的稳定蛋白构象紧密程度增加，有助于形成均一致密的蛋白凝胶结构。 综上所述， PEF技术能够通过修饰蛋白分子构象发生转变，影响蛋白质与水分子的结合作用以及热诱导凝胶形成，从而有效改善类PSE鸡肉蛋白的溶解性及凝胶功能特性。
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