鱼肉蛋白质

fish meat proteins鱼类等各种水产动物肌肉蛋白质的总称。是营养上重要的食物蛋白质,而且在贮藏加工过程中与肌肉其他各种物质的质量变化有直接关系。因此,了解它的化学组成、结构和一些重要理化性质,对水产食品的营养和贮藏加工具有重要意义。

种类与分布 蛋白质是组成鱼、虾、蟹、贝等肌肉的主要成分,约占干物重的60%~90%。按其在肌肉组织中的分布大致分为三类。构成肌原纤维的蛋白质,称为肌原纤维蛋白;存在于肌浆中的各种分子量较小的蛋白质,称肌浆蛋白; 以及构成结缔组织的肉基质蛋白。这几种蛋白质在鱼类等水产动物和禽畜等陆产动物中的种类组成基本相同,但数量组成上存在差别。一般鱼类等水产动物肌肉的结缔组织较少, 因此肉基质蛋白的含量也少,约占肌肉蛋白质总量的2%~5%(鲨、鳐等软骨鱼类稍多, 见表1)。某些贝类、螺类等的肉基质蛋白含量高于鱼类,有的组织含量多达10%~40%。鱼肉中肌原纤维蛋白的含量较高,达60%~75%;肌浆蛋白质含量大多在20%~35%之间,有的贝类高到40%以上。

组成与性质 上述三类肌肉蛋白质都是由各种不同的蛋白质组成的,它的性质很多直接或间接地与鱼肉加工贮藏过程质量变化有关。

表 1 鱼贝类肌肉的蛋白质组成(%)

种 类 肌浆蛋白 肌原纤维蛋白 肉基质蛋白
鲐 远东拟沙丁鱼 鳕 星鲨 鲤 鳙 团头鲂 乌贼 文蛤闭壳肌 文蛤足肌 蝾螺足肌 蝾螺鳃肌 38 34 21 21 33 28 32 12~20 41 56 12 15 60 62 70 64 60 63 59 71~85 57 33 36 45 1 2 3 7 4 4 4 2~3 2 11 39 27

肌原纤维蛋白 由肌球蛋白、肌动蛋白以及称为调节蛋白的原肌球蛋白与肌钙蛋白所组成。肌球蛋白和肌动球蛋白是构成肌原纤维粗丝与细丝的主要成分(见鱼类组织)。两者在ATP的存在下形成肌动球蛋白, 与肌肉的收缩和死后僵硬有关。肌球蛋白的分子量约为5.0×105,肌动蛋白约为4.5×104,是肌原纤维蛋白的主要成分。其他属于调节蛋白的原肌球蛋白等数量较少, 与加工贮藏中鱼肉质量变化的关系不大。肌球蛋白分子由重链与轻链两个部分所组成,每一肌球蛋白分子上有3根或2根(白色肉为3根, 暗色肉为2根)分子量不同的轻链。将从肌肉制备的肌原纤维用SDS—PAG(十二烷基硫酸钠一聚丙烯酰胺) 凝胶电泳进行分离测定,可以看到按分子量大小次序排列的肌原纤维蛋白组分的电泳谱(图1)。不同鱼类的3根轻链的分子量大小不尽相同, 但对于同一鱼种是一定的(图2,表2)。利用这种轻链的种特异性可以进行鱼种分类的鉴别。作为肌球蛋白和肌动蛋白的重要生物活性之一,是它具有分解腺苷三磷酸(ATP)的酶活性, 是一种盐溶性蛋白。当两种蛋白质在冻藏、加热过程中产生变性时,会导致ATP酶活性的降低或消失。同时, 肌球蛋白在盐类溶液中的溶解度降低。这两种性质是用于判断肌肉蛋白变性的重要指标。在鱼糜制品加工过程中加2.5%~3%的食盐进行擂溃的作用,主要是利用氯化钠溶液从被擂溃破坏的肌原纤维细胞溶解出肌动球蛋白使之形成弹性凝胶。此外,在贝类、乌贼等无脊椎动物肌肉的肌原纤维蛋白中还存在一种副肌球蛋白,分子量约1.0×105,与肌球蛋白共同构成肌原纤维的粗丝, 其与贝类闭壳肌的收缩作用有关。

图 1 鲤的 肌动球蛋白SDS—PAG电泳谱

图 2 肌球蛋白轻链电泳谱

表2 几种鱼的肌球蛋白轻链L1、L2、L3分子量

鱼 种 分 子 量
LC1 LC2 LC3
非鲫 鲤 2.5×104 2.5×104 1.75×104 1.75×104 1.4×104 1.6×106

肌浆蛋白 存在于肌肉细胞肌浆中的水溶性 (或稀盐类溶液中可溶的)各种蛋白的总称, 种类复杂,其中很多是与代谢有关的酶蛋白。现时常利用一些如乳酸脱氢酶、磷酸果糖激酶、醛缩酶等所谓同工酶的种类特异性,来进行鱼种或原料鱼的种类鉴定。各种肌浆蛋白的分子量一般在1.0×104至3.0×104之间。在低温贮藏和加热处理中, 较肌球蛋白稳定,热凝温度较高。此外,色素蛋白的肌红蛋白亦存在于肌浆中。运动性强的洄游性鱼类和海兽等暗色肌或红色肌中的肌红蛋白含量高,是区分暗色肌与白色肌(普通肌)的主要标志。

肉基质蛋白 包括胶原和弹性蛋白, 是构成结缔组织的主要成分。两者均不溶于水和盐类溶液, 在一般鱼肉结缔组织中的含量, 前者高于后者约4~5倍。胶原是由多数原胶原分子组成的纤维状物质, 当胶原纤维在水中加热至70℃以上温度时, 构成原胶原分子,的3条多肽链之间的交链结构被破坏而成为溶解于水的明胶。肉类的加热或鳞皮等熬胶的过程中, 胶原被溶出的同时, 肌肉结缔组织被破坏, 使肌肉组织变成软烂和易于咀嚼。此外, 在鱼肉细胞中还存在一种称为结缔蛋白的弹性蛋白, 以及鲨鱼翅中存在的类弹性蛋白, 都同样是与胶原近似的蛋白质。

氨基酸组成 鱼肉蛋白质的氨基酸组成, 一般和畜禽等脊椎动物横纹肌的氨基酸组成基本相同。在主要的20种氨基酸中,8种必需氨基酸含量多,种类全,比较平衡,在营养上同属于动物性的蛋白质,或完全蛋白质。但严格地讲,8种必需氨基酸含量齐全的主要是肌原纤维蛋白质和肌浆蛋白质。肉基质蛋白质中甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸等非必需氨基酸含量多,8种必需氨基酸含量相对较少,并缺少色氨酸、胱氨酸等,是一种不完全蛋白质。从表3中引用的一些分析资料可以看到鱼肉、肌球蛋白、肌动蛋白与肉基质蛋白质的平均氨基酸的组成情况。鱼肉和肌球蛋白、肌动蛋白的8种氨基酸含量,分别占蛋白质的44%,42%和43%,彼此极为接近。这说明占全部鱼肉蛋白质60%~75%的肌原纤维蛋白质基本上可以代表鱼肉整体的氨基酸组成。肉基质蛋白质氨基酸中,8种必需氨基酸只占15%,比肌球蛋白和肌动蛋白少很多。但由于肉基质蛋白在鱼肉组织中仅占全部蛋白质的2%~5%,因此对鱼肉整体氨基酸组成的影响不大。但肉基质含量多的某些贝类、螺类的肌肉中基质蛋白含量较多,肌原纤维含量较少,因此它的氨基酸的营养价值会低于鱼肉。

表3 几种鱼、虾、蟹、贝肌肉蛋白质的氨基酸组成(g/100g蛋白质)

种 类 鱼肉蛋白质平均氨基酸含量 日本龙虾 梭 子 蟹 乌 贼
鱼 肉 肌球蛋白 肌动蛋白 肉基质蛋白
丙氨酸 精氨酸 门冬氨酸 7.1 6.9 11.2 6.5 6.7 11.5 5.4 7.4 9.7 10.4 9.1 7.5 5.9 4.4 12.3 5.7 6.3 12.0 6.6 8.5 11.1 5.5 7.0 10.9
半胱氨酸 1.4 0.9 1.4 0 1.3 1.7 1.29
谷氨酸 甘氨酸 组氨酸 16.9 5.1 3.6 21.7 3.4 2.1 13.3 5.0 3.3 11.3 28.2 1.2 17.0 4.6 2.2 16.2 4.7 2.4 15.8 6.2 1.5 14.9 4.5 2.3
羟赖氨酸 羟脯氨酸 0 0 0 0 0 0 1.0 9.0 — — — — — — — —
异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸 丝氨酸 苏 氨酸 色氨酸 酪氨酸 缬氨酸 5.0 9.2 10.6 2.7 4.7 4.4 5.2 5.5 4.4 4.1 5.2 4.6 9.4 10.6 3.0 3.9 3.5 4.9 4.3 0.8 2.7 5.3 7.7 6.6 6.5 4.1 4.6 6.0 5.9 6.9 1.6 6.0 5.9 1.7 3.2 3.7 2.0 2.0 12.4 7.9 0.6 0 0.6 2.3 4.1 6.8 9.5 3.2 4.7 3.4 4.9 4.4 1.0 4.1 4.5 4.7 9.0 8.9 3.0 4.8 4.5 4.9 5.2 1.6 4.7 5.0 4.0 8.2 6.8 2.5 3.7 4.6 5.2 4.7 0.7 3.7 4.2 8.1 9.1 11.4 3.6 5.3 3.6 5.6 5.4 1.2 4.5 5.9

变性 存在于生物体组织原有蛋白质的高次分子结构,在某些物理或化学因素的影响下容易产生结构上的变化,这种变化结果所导致蛋白质原有理化性质或生理活性等的改变,称为蛋白质的变性。其结果是导致鱼肉蛋白质分子和水分子的结合能力(亲水性)、溶解度、粘度、凝胶形成能力、酶活性的降低或消失。鱼肉在冻结贮藏、加热处理、盐渍干制等过程中,都会在不同程度上产生蛋白质变性,并直接和间接地影响制品品质。如冻品解冻后液滴的流出,肌肉软嫩度降低, 口感变粗变硬,鱼糜原料凝胶形成能力下降,以及盐渍品和干制品肉质复水性差和粗硬不易咀嚼等。变性中蛋白质分子原有亲水性结构的改变,保水性和复水性的丧失,是产生这些质量变化的基本原因。

蛋白质的加热变性,是食品在各种热处理中最常见的现象。不同种类蛋白质产生热变性的温度不同。热稳定性低,而容易产生变性的蛋白质,其变性温度低于热稳定性高的蛋白质。鱼肉的各种蛋白质中,最容易变性的是分子量大的肌原纤维蛋白中的肌球蛋白,其次是分子量小的肌动蛋白和肌浆蛋白。肌球蛋白的加热变性温度大体在45~55℃,也就是鱼糜制品加热凝固和形成凝胶的温度范围,也是鱼肉等加热煮熟过程中开始放出液汁和肉质失去弹性的温度范围。实际上肌球蛋白在低于45℃以下的室温范围也会产生缓慢的变性。可以用来在实验室测定不同鱼类肌球蛋白或肌原纤维蛋白质热稳定性的差异。肌动蛋白加热变性温度在70~75℃范围。肌浆蛋白中各种蛋白质的变性温度约在70~100℃之间。结缔组织中的胶原加热至50~60℃时会产生收缩,至70℃以上即变成水溶性明胶,其结果是结缔组织的崩溃以及肌肉组织的软烂和易于咀嚼。加热煮熟肌肉中的变性蛋白, 较生肉中未变性的蛋白质更易被消化酶类分解, 有助于消化率的提高。

一般蛋白质在低温下是不容易变性的。但肌原纤维蛋白质的肌球蛋白在冷藏中容易产生冷冻变性。结果使肌原纤维蛋白质的腺苷三磷酸酶活性和盐溶性降低, 并产生肌肉解冻后的液滴增加、纤维变硬等问题。这种变性的原因,主要是由于肌肉组织中水分的结冰,一方面使肌原纤维蛋白质分子失水, 同时造成水溶性盐类等的浓度增加,致使蛋白质分子的高次结构产生变化和肌球蛋白质分子的聚合。此外,冻藏中脂肪的水解、氧化产物对冷冻变性也有促进作用。防止冷冻变性的主要方法是采取速冻和降低贮藏温度: 冻鱼糜等可使用蔗糖、多磷酸盐等保水剂(亦称抗冻剂)防止变性。不同鱼类肌原纤维蛋白质的耐冻性, 即冷藏中变性的难易程度不同。如中上层鱼类死后肌肉的pH值低,较底层鱼类容易变性。寒带栖息的鱼类较热带水域栖息鱼类容易变性。这和鱼类肌原纤维蛋白质的热稳定性大小是一致的。

干制加工中的蛋白变性主要是由于干燥的脱水以及干燥的温度高产生热变性的结果。这种在高温下的脱水, 不但使肌原纤维严重变性, 其他肌浆蛋白质等也容易产生变性。减轻或防止这种变性的办法是采用降低干燥温度, 如冷冻干燥、冷风干燥(见水产食品加工)利用肉浆等的喷雾干燥以缩短水分蒸发时间,都可以明显防止变性和提高制品复水率。盐渍中的蛋白质变性, 主要是高食盐浓度下使蛋白质分子失水和产生盐析作用等的结果, 减少用盐量, 降低盐渍温度和添加多磷酸盐等均有改进制品品质的作用。此外,中上层鱼类死后生成的乳酸多,pH值低,容易使蛋白质变性,这种变性完全是肌肉的酸性所引起的, 称为酸变性。