Nghiên cứu trên tạp chí Food Chemistry (IF=9.8) với tiêu đề "Study on the high viscosity and gel-prone properties of glycine-amidated pectin and its regulatory role on the freeze-thaw stability of sea bass surimi".- Đặc tính vật lý và hóa học của Pe) và cơ chế bảo vệ của nó trong sự ổn định đóng băng và tan chảy của surimi cá vược. Các nghiên cứu đã sử dụng sửa đổi enzyme acyl hóa làm điểm vào, và hệ thống mô tả những thay đổi cấu trúc của Gly-Pe (chẳng hạn như tăng cường tính linh hoạt của chuỗi phân tử, phá hủy cấu trúc tinh thể) và đánh giá tính chất tuyệt vời của nó lên đến 1000 lần độ nhớt propectin (Na-Pe) trong điều kiện axit, cắt thấp, cũng như tác dụng điều hòa của nó đối với cấu trúc surimide trong chu trình đông lạnh. Sự đổi mới cốt lõi nằm ở việc Gly-Pe cho phép tái cấu trúc cấu trúc có chọn lọc bằng cách hy sinh một phần độ cứng động để tăng cường khả năng chịu tải tĩnh, cung cấp cơ sở lý thuyết cho sự phát triển của các chất bảo vệ đông lạnh tự nhiên mới.
I. Bối cảnh nghiên cứu
Pectin tự nhiên có vấn đề với các đặc tính chức năng không đầy đủ do những hạn chế về cấu trúc phân tử của nó, ví dụ: Pectin methoxyl cao đòi hỏi hàm lượng axit cao để gel, trong khi dung dịch của nó có độ nhớt tương đối thấp, hạn chế ứng dụng trong các hệ thống thực phẩm có độ nhớt cao. Sửa đổi hóa học (như amide hóa) có thể cải thiện những khiếm khuyết này, nhưng thường trong điều kiện khắc nghiệt. Do đó, sự thay đổi enzyme nhẹ nhàng đã trở thành xu hướng. Ngoài ra, lưu trữ đông lạnh có thể làm hỏng nghiêm trọng cấu trúc mạng protein của các sản phẩm surimi, dẫn đến độ bền và kết cấu gel mềm. Các chất bảo vệ đông lạnh truyền thống (như sorbitol, phosphate) thường cần được thêm vào nồng độ cao và ảnh hưởng đến hương vị. Nghiên cứu này dựa trên các đặc tính kép của pectin amide hóa đồng thời tăng cường lực giữa các phân tử và tăng tính linh hoạt của chuỗi phân tử, giả định rằng nó có thể đạt được hiệu quả bảo vệ độc đáo khác với các tác nhân bảo vệ truyền thống thông qua điều chỉnh cấu trúc thích ứng dưới áp lực đông lạnh.
II. Phương pháp nghiên cứu
Chuẩn bị và đặc tính của pectin glycinamide
Các nghiên cứu đã sử dụng quy trình enzyme nhiệt độ cực thấp (-5 ° C) được cải tiến để điều chế Gly-Pe, sử dụng papain làm chất xúc tác và phản ứng amide hóa với L-cysteine hydrochloride và kích hoạt EDTA, thu được thành công Gly-Pe với tỷ lệ ghép 12,77%. Cấu trúc của pectin tự nhiên và pectin amide được mô tả đầy đủ bằng cách sử dụng nhiều kỹ thuật như HNMR, 13CNMR, FTIR, XPS và XRD.
Xác định độ nhớt động của pectin tự nhiên và pectin glycinamide
sẽ trải qua các hành vi phụ thuộc có điều kiện khác nhau (pH, nồng độ dung dịch, Ca2+、 Nhiệt độ) dung dịch pectin tự nhiên và axit amin được xử lý được đặt trong bồn tắm nước 60 ° C và khuấy từ trong 20 phút cho đến khi hòa tan. Thêm 3 mol/L NaOH hoặc HCl khi cần thiết để kiểm soát độ pH. Canxi được giới thiệu bằng cách thêm CaCl2 và pH được điều chỉnh sau khi bổ sung canxi để đảm bảo nó ổn định trong suốt quá trình. Sau khi làm mát đến nhiệt độ phòng, sử dụngMáy đo lưu biến RH-20 (Thượng Hải Baosheng Industrial Development Co., Ltd., Thượng Hải, Trung Quốc)Độ nhớt động của mẫu được đo ở các tốc độ quay khác nhau và dụng cụ này sử dụng trục chính quay để đo độ nhớt trong điều kiện động.
Đánh giá mẫu Surimi
Các đặc tính lưu biến của surimi được xác định bằng cách sử dụng máy đo lưu biến để quét tần số và quét nhiệt độ để có được mô đun lưu trữ năng lượng (G') và mô đun mất mát (G'). Ngoài ra, các đặc tính cấu trúc của gel surimi (tính đàn hồi, gắn kết, nhai, dính keo), giữ nước (WHC) và tỷ lệ mất nước do nhiệt đã được xác định.
Tranh Luận/Thảo Luận (Debate)
Kết quả đo lưu biến RH20 cho thấy cả dung dịch Na-Pe và Gly-Pe đều thể hiện hành vi làm loãng chất lỏng, nhưng Gly-Pe cho thấy độ nhớt tăng đáng kể trong tất cả các điều kiện thử nghiệm và thậm chí đạt độ nhớt gấp 1.000 lần Na-Pe trong các điều kiện tối ưu cụ thể (pH 3,6%), tốc độ cắt thấp. Sự gia tăng này là do sự ra đời của nhóm amide, thúc đẩy cấu trúc mạng phân tử ổn định và chặt chẽ hơn bằng cách tăng cường liên kết hydro và kỵ nước và cho phép Gly-Pe duy trì độ nhớt vừa phải mà không phụ thuộc vào Ca2+, mở rộng phạm vi ứng dụng của nó.
Hình 1. Hành vi thay đổi độ nhớt của Na-Pe và Gly-Pe theo điều kiện. A và B: hành vi phụ thuộc pH; C và D: hành vi phụ thuộc nồng độ dung dịch; E và F: Ca 2+hành vi phụ thuộc nồng độ; G và H: Hành vi phụ thuộc nhiệt độ.
Trong các ứng dụng surimi, Gly-Pe-S thể hiện cơ chế bảo vệ "tái cấu trúc có chọn lọc" độc đáo. Mặc dù mô đun lưu trữ năng lượng (G') được đo bằng máy đo lưu lượng giảm nhẹ khi chu kỳ đông lạnh tăng lên (cho thấy độ cứng động giảm), nhưng sự thay đổi này là biểu hiện của "điều chỉnh cân bằng cứng và mềm" của mạng. Trong thử nghiệm cấu trúc vĩ mô (cường độ tĩnh biến đổi lớn), Gly-Pe-S đạt 340% và 385% độ bám dính sau 4 lần đông lạnh, vượt xa nhóm kiểm soát và Na-Pe-S. Khả năng chịu tải tuyệt vời này bắt nguồn từ cấu trúc không đồng nhất có trật tự (khu vực chịu tải dày đặc và vùng đệm lỏng lẻo) được hình thành bởi Gly Pe trong quá trình đóng băng. Tuy nhiên, sự tối ưu hóa này đi kèm với sự suy giảm lớn về khả năng giữ nước (WHC) (từ 95,22% xuống 80,61%), được hiểu là cơ chế đánh đổi "hy sinh lợi ích": hy sinh khả năng lưu trữ nước để đổi lấy sự ổn định cơ học và hiệu suất truyền căng thẳng được nâng cao.
IV. Kết luận
Nghiên cứu này xác nhận rằng pectin glycinamide hóa được chuẩn bị bởi enzyme nhiệt độ cực thấp có đặc tính tăng độ nhớt và gel tốt hơn, có thể tăng độ nhớt lên hàng nghìn lần trong các điều kiện cụ thể. Quan trọng hơn, nó thể hiện vai trò bảo vệ tốt hơn trong sự ổn định đóng băng và tan chảy surimi, cơ chế của nó nằm trong "tái cấu trúc chọn lọc", bằng cách tối ưu hóa sự cân bằng cứng và mềm của cấu trúc mạng, hy sinh một phần độ cứng động và giữ nước, nhưng để đổi lấy khả năng chịu lực tĩnh tuyệt vời của sự thay đổi lớn (tức là nhai và dính). Mặc dù giảm khả năng giữ nước là một trong những hạn chế ứng dụng của nó, nghiên cứu đã mở ra những cách thức mới để phát triển các thành phần thực phẩm tự nhiên mới có thể cung cấp bảo vệ đông lạnh bằng cách điều chỉnh cấu trúc thích ứng.