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加热诱导海参体壁易变胶原组织水分吸附及“锁水”机制的研究

批准号:
31872903
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
董秀萍
依托单位:
学科分类:
食品加工与制造
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
启航、李胜杰、范馨茹、刘文涛、杨宁、潘禹希

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
水发海参这种加工方式,因其重要的应用价值传承至今。前期研究发现,海参体壁易变胶原组织(MCT)经高温煮制-低温水发形成特殊“海绵状结构”,决定了产品质构。然而,该结构的吸水和“锁水”机制尚未明确。针对上述问题,本项目运用电镜、X射线衍射、HPLC-MS等手段从微观和分子层面探究海参MCT“海绵状结构”形成机理;基于BET多层吸附理论,借助低场核磁技术和图像分形维数计算技术,构建海参MCT水分吸附动力学模型;通过模拟水发条件,研究海参MCT纤维骨架的溶胀规律,可溶物凝胶的化学作用力变化规律,探究水凝胶体系的水分状态和凝胶性质;采用原位激光拉曼光谱结合核磁共振氢谱、碳谱分析水合作用靶位点,结合分子动力学模拟与GROMACS程序预测水合胶原蛋白的分子结构。本研究从微观和分子水平构建了海参水发的结构基础,阐明吸水和“锁水”机制,为海参研究和加工奠定理论基础。
英文摘要
Water soaking is the traditional method to prepare dried sea cucumber, which is still widely used today. Our previous studies have shown that the mutable collagenous tissue (MCT) in Sea cucumber body wall can form special spongiform structure through a high temperature cooking- low temperature water-soaking process. The spongiform structure significantly affects the textural quality of the processed sea cucumber. However, it is still unclear how the MCT turns into these spongiform structures, neither is it clear how these structures absorb and bind to water that alters the sea cucumber sensory properties. In this study, we aim to utilize SEM, X-ray and HPLC-MS etc. to investigate the formation of the spongiform structure in sea cucumber MCT at molecular and microscopic levels, and to understand its mechanism. By using LF-NMR and fractional analysis, we aim to develop a novel water absorption model for sea cucumber MCT based on BET multilayer absorption theory to characterize the change of its water binding properties, and to explore the mechanism of the swelling of the insoluble MCT backbone and the formation of hydrogel within the MCT structure during water soaking. Furthermore, in situ Raman spectroscopy will be applied to analyze the water-binding sites inside the MCT structure, in combination with GROMACS program and molecular dynamics simulation a predictive model is to be developed to reveal the water binding capacities of the MCT structure. Our ultimate goal in this study is to understand the microstructural and molecular mechanism of water-MCT interaction, and to provide theoretical and scientific foundation for sea cucumber processing.
海参水发加工和食用方式,因其重要的应用价值传承至今。海参体壁易变胶原组织(MCT)经高温煮制-低温水发形成特殊“海绵状结构”,决定了产品质构。项目围绕海参体壁易变胶原组织结构变化以及胶原和非胶原组分变化开展研究,揭示其吸水和“锁水”机制。.1.采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等一系列手段,观察高温蒸煮过程中海参体壁MCT微观结构变化。煮制过程中海参体壁MCT结构小束纤维先收缩聚集成大束的纤维,后失去规则性后开始降解;海参体壁蒸煮时长超过一定时间后其MCT胶原纤维完全变性,结构呈现为明胶的网状结构。.2.利用SDS-PAGE结合化学实验,分析高温蒸煮过程中胶原和非胶原组分的变化以及热变性规律。随热处理时间延长,羟脯氨酸和糖胺聚糖的总溶出量逐渐增加,印证MCT结构中纤维结构和桥连结构发生了进一步断裂降解;海参纵肌肌球蛋白在较低加热温度便发生热变性,重酶解肌球蛋白数量、Ca2+-ATPase活性和剩余的肌动蛋白含量逐渐减少,表明各组分共同影响海参体壁组织结构。.3.借助低场核磁共振技术、磁共振成像技术以及流变分析,明确MCT结构中水分变化规律。随煮制时间延长,海参组织对水分的束缚能力逐渐降低,水分流动性增大;以纤维结构为主的海参胶原组织进一步降解,表现为海参体壁表观粘度逐渐降低;I850/I830值逐渐增加,蛋白酪氨酸苯环上羟基暴露,与水环境中水分子作用增强,蛋白-水分子氢键逐渐增多,蛋白-蛋白氢键逐渐减少。.4.基于蛋白组学技术,分析胶原、非胶原蛋白组分的差异蛋白变化,证实热处理过程中,含胶原蛋白的细胞外基质相关差异蛋白先显著富集,后MCT结构遭到破坏,片段化的胶原链增多,基质溶出,且微纤维结构破坏早于胶原纤维。.本研究从微观和分子水平观察海参MCT组织的微观结构及组分变化,阐明吸水和“锁水”行为机制,为海参研究和加工提供理论基础,对推进传统技术升级和产品创新有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Characteristic thermal denaturation profile of myosin in the longitudinal retractor muscle of sea cucumber (Stichoupus japonicas)
海参(Stichoupus japonicas)纵向牵缩肌肌球蛋白的特征热变性特征
DOI: --
发表时间: 2021
期刊: Food Chemistry
影响因子: 8.8
作者: [Mei-Yu Zhao, Kunihiko Konno, Na-Na Zhang, Yu Liu, Da-Yong Zhou, Chen-Xu Yu, Xiu-Ping Dong]
通讯作者: Xiu-Ping Dong
DOI: 10.1111/ijfs.16220
发表时间: 2022-12
期刊: International Journal of Food Science & Technology
影响因子: --
作者: [Xi-Ling Yu;Shibiao Wei;Meiyu Zhao;Yanxin Li;Yi-Zhen Huang;Konno Kunihiko;Xiu-fang Dong]
通讯作者: Xi-Ling Yu;Shibiao Wei;Meiyu Zhao;Yanxin Li;Yi-Zhen Huang;Konno Kunihiko;Xiu-fang Dong
DOI: 10.1016/j.foodres.2020.109205
发表时间: 2020
期刊: Food Research International
影响因子: 8.1
作者: [Zi-qiang Liu, Da-yong Zhou, Yu-xin Liu, Man-man Yu, Bing Liu, Liang Song, Xiu-ping Dong, Hang Qi, Fereidoon Shahidi]
通讯作者: Fereidoon Shahidi
DOI: 10.1021/acs.jafc.9b04996
发表时间: 2019-08
期刊: Journal of agricultural and food chemistry
影响因子: 6.1
作者: [Zhenjun Zhu;Xiu‐ping Dong;Chunhong Yan;Chunqing Ai;Da‐yong Zhou;Jingfeng Yang;Hui Zhang;Xiaoling Liu]
通讯作者: Zhenjun Zhu;Xiu‐ping Dong;Chunhong Yan;Chunqing Ai;Da‐yong Zhou;Jingfeng Yang;Hui Zhang;Xiaoling Liu
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    基于鲢鱼鱼糜的高保水互穿聚合物网络凝胶及体系稳定性机制研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      55万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      董秀萍
    • 依托单位:
    海参低温嫩化过程中体壁胶原组织的微观结构变化及机理
    • 批准号:
      31401520
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      23.0万元
    • 批准年份:
      2014
    • 负责人:
      董秀萍
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金