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罗非鱼是我国重要的淡水经济鱼类,加工过程中肌红蛋白常出现自动氧化而导致暗色肉变暗的现象,为了长时间保持产品鲜亮色泽,国际上越来越多地采用一氧化碳对罗非鱼进行发色处理,但对于罗非鱼片一氧化碳发色机理及相关影响因素的研究相对较少。针对这一问题,本文在详细探讨罗非鱼片肌红蛋白分离纯化的基础上,对罗非鱼肌红蛋白性质进行研究,分析罗非鱼片一氧化碳发色机理,并对加工过程中可能影响罗非鱼片色泽的因素进行探讨,为一氧化碳发色方法的实际应用提供可靠的理论评定依据。本文的主要工作及结论如下:
1.本研究全面运用色差法、分光光度法、可见分光光谱法及SDS-PAGE电泳技术,以回收率及纯度等作为定量衡量指标,分析罗非鱼肌红蛋白的纯化效果。结果表明:盐析所需适宜的硫酸铵饱和度为70%,此时肌红蛋白纯度约为16.15%;盐析后的样品依次经Sephadex G-75柱层析和DEAE-Sepharose FF离子交换柱层析,所得肌红蛋白样品纯度为98.81%,基本达到电泳纯要求,可以有效实现罗非鱼肌红蛋白的纯化。
2.罗非鱼肌红蛋白衍生物性质如下:(1)肌红蛋白衍生物之间L*值无显著差异;a*值从大到小依次为CO-Mb、oxy-Mb、deoxy-Mb和met-Mb;b*值差异显著,大小顺序与a*值正好相反;CO-Mb、oxy-Mb、deoxy-Mb和met-Mb溶液感官色泽分别为亮红色、鲜红色、暗红色和褐色。(2)肌红蛋白衍生物在380~700 nm波段存在各自特征吸收光谱。其中deoxy-Mb、CO-Mb、oxy-Mb和met-Mb的soret带分别位于431nm、418 nm、414 nm和406 nm;Q带分别位于554 nm,538 nm和568 nm,542 nm和577 nm,502 nm和631 nm。(3)肌红蛋白衍生物色氨酸及铁卟啉环荧光强度分析表明:肌红蛋白衍生物亚铁状态之间的转换不会影响其色氨酸荧光强度,但会改变铁卟啉环的荧光强度,铁卟啉环荧光强度越高,a*木值越高。met-Mb的色氨酸及铁卟啉环荧光峰均消失。
3.罗非鱼肌红蛋白稳定性研究结果如下:(1)罗非鱼肌红蛋白稳定性受pH值的影响较大。pH值为中性偏碱时溶液的a*值较高,升高或降低pH值都会降低溶液的a*值,强酸性条件对溶液色泽的影响较大。pH值为7~10时色氨酸荧光强度处于较高水平,但铁卟啉环的荧光强度则随pH值升高而降低。酸性条件可以促进met-Mb的生成,碱性条件有利于ox-y-Mb的生成。(2)本研究所用四种金属离子中,除Na+外,其它三种金属离子均会影响罗非鱼肌红蛋白的稳定性。其中,Cu2+可与肌红蛋白的相互作用使肌红蛋白分子构象发生改变,导致色氨酸荧光峰猝灭,并使铁卟啉环荧光强度降至极低水平;高浓度Fe3+的引入破坏了肌红蛋白分子的水合状态,导致形成met-Mb,色氨酸荧光峰发生猝灭,铁卟啉环的荧光强度减弱;Zn2+的强取代效应避免met-Mb的形成,但与肌红蛋白过高程度结合则使肌红蛋白变性沉淀,导致色氨酸荧光强度减弱,铁卟啉环荧光强度逐渐增强,可见光吸收峰值减小。(3)热处理会加速肌红蛋白的氧化,并且使肌红蛋白结构发生去折叠作用,初步确定肌红蛋白的变性温度为60~70℃。
4.本研究条件下活体发色仅需15 min,而传统发色则需40 min方可实现良好的发色效果。但活体发色和传统发色CO与肌红蛋白结合途径有所不同,传统发色利用CO的渗透压从鱼肉表层向鱼肉内部渗透,CO与鱼肉底层肌红蛋白结合比较困难,导致鱼片整体发色不完全;活体发色则是鱼通过呼吸作用吸入一定量的CO,再通过血液循环传输到全身各处,发色过程中由里到表,CO的吸收相对比较均匀。CO发色过程对鱼肉普通肉各指标影响均不显著,说明肌红蛋白是影响鱼肉色泽的基本要素。相关性分析表明,暗色肉a*值与可提取总肌红蛋白及CO含量呈极显著正相关,其中与CO含量的相关系数最高,为0.951,与met-Mb含量显著负相关。
5.放血程度、蒸馏水或保水剂浸泡以及臭氧杀菌均会在一定程度上影响罗非鱼片a*值。其中,未经放血或放血不充分对普通肉色泽影响较显著,使其变暗;罗非鱼片暗色肉经蒸馏水及保水剂浸泡处理后a*值均略变淡,普通肉稍变红,这是由于肌红蛋白是一种水溶性蛋白质,在浸泡过程中会有所流失,部分流失到浸泡液中,部分渗透到普通肉表面,由于各浸泡液特性不同,流失程度有所不同;由于臭氧具有强氧化性,臭氧浓度越高,对鱼片a*值的影响越大。