納米魚(yú)骨的制備、特性表征及其對(duì)魚(yú)糜膠凝影響的機(jī)制研究.pdf

1、全球魚(yú)類(lèi)加工每年將產(chǎn)生超過(guò)2千萬(wàn)噸的加工副產(chǎn)物，其中魚(yú)骨是魚(yú)片和魚(yú)糜等水產(chǎn)制品加工過(guò)程中產(chǎn)生的主要固態(tài)副產(chǎn)物，占到加工原料魚(yú)體總重量的8-10％。魚(yú)骨富含鈣等礦物質(zhì)元素，是一種優(yōu)良和低價(jià)的天然鈣源。但是，絕大部分的魚(yú)骨被作為加工飼料的原料，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值低。目前，以魚(yú)骨為原料加工微米魚(yú)骨粉和魚(yú)骨泥等功能性產(chǎn)品的報(bào)道已經(jīng)很多，而對(duì)納米魚(yú)骨及其相關(guān)產(chǎn)品的報(bào)道還非常少。
　　本課題以魚(yú)骨為原料，采用干法和濕法球磨方法制備納米魚(yú)骨，對(duì)制備的納

2、米魚(yú)骨進(jìn)行特性表征;研究添加納米魚(yú)骨對(duì)不同魚(yú)種的魚(yú)糜膠凝特性的影響;探究納米魚(yú)骨對(duì)魚(yú)肉蛋白膠凝的影響機(jī)制，以期為應(yīng)用納米魚(yú)骨到魚(yú)糜制品中奠定理論基礎(chǔ)和提供實(shí)驗(yàn)參數(shù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.采用干法球磨的方法制備納米白鰱魚(yú)骨粉，并采用LDS、SEM、FT-IR、EDS和ICP等方法對(duì)納米魚(yú)骨粉的特性進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，魚(yú)骨粉的粒徑和比表面積顯著受到轉(zhuǎn)速、球料比、磨球直徑和球磨時(shí)間的影響(p＜0.05)。納米魚(yú)骨的干法球磨制備的

3、適宜工藝條件為:轉(zhuǎn)速400 r/min、球料比4∶1、磨球粒徑2mm和球磨時(shí)間2.5 h。在適宜工藝條件下，魚(yú)骨粉的粒徑處于0.113到14.5μm范圍，其中占總體積40.64％的顆粒處于納米范圍內(nèi)，平均粒徑和比表面積分別為1.75μn和7.75 m2/g。SEM結(jié)果顯示魚(yú)骨顆粒在球磨后變小和均勻?；曳?63.71％)和蛋白質(zhì)(20.52％)是納米魚(yú)骨粉的主要成分，總鈣含量為236.90 mg/g。隨著粒徑的減小，鈣離子在溶液中的釋放度

4、增加，魚(yú)骨顆粒表面的鈣含量降低(p＜0.05)，化學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)不變。
　　2.采用高能濕法球磨的方法制備納米魚(yú)骨，并對(duì)納米魚(yú)骨的粒度分布、微觀形貌、元素組成、ZETA電位、鈣離子濃度和化學(xué)鍵進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，納米魚(yú)骨的粒徑顯著受到磨球粒徑、轉(zhuǎn)速和填充率的影響。納米魚(yú)骨的濕法球磨加工的適宜條件為:磨球粒徑0.5 mm、轉(zhuǎn)速3000 r/min、填充率85％。在適宜的加工條件下，魚(yú)骨粉顆粒在2h內(nèi)全部降低到納米尺度范圍內(nèi)，球磨

5、6h后得到的納米魚(yú)骨顆粒的平均粒徑為115.3 nm。TEM結(jié)果顯示納米魚(yú)骨顆粒外形主要呈規(guī)則的多面體。FT-IR圖譜表明濕法球磨對(duì)魚(yú)骨顆?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)變化的影響不顯著。納米魚(yú)骨顆粒帶負(fù)電荷，其ZETA電位的絕對(duì)值隨著納米魚(yú)骨顆粒粒徑的降低而增加(p＜0.05)。納米魚(yú)骨顆粒中的鈣元素比例在球磨后顯著降低(p＜0.05)，而納米魚(yú)骨懸液中鈣離子的濃度隨著球磨時(shí)間的增加而增加(p＜0.05)，說(shuō)明魚(yú)骨顆粒中的鈣在球磨過(guò)程中穩(wěn)定地釋放到懸液中。

6、
　　3.研究納米魚(yú)骨濃度（平均粒徑280nm，0、0.1、0.25、0.5、1和2％）對(duì)阿拉斯加狹鱈膠凝特性的影響。結(jié)果表明，魚(yú)糜凝膠的破斷力和破斷距離隨著納米魚(yú)骨的濃度從0％增加到1％而顯著增加(p＜0.05)。在動(dòng)態(tài)流變圖譜中，與LMM聚集相關(guān)的峰值溫度和G'隨著納米魚(yú)骨的濃度增加而增加。另外，添加1％納米魚(yú)骨的G嘬高。TGase的活力隨著納米魚(yú)骨中鈣的含量增加而增加。MHC2和MHCXL的強(qiáng)度隨著納米魚(yú)骨含量的增加而增加，

7、說(shuō)明在TGase和納米魚(yú)骨釋放的鈣離子共同作用下形成更多ε-（γ-谷氨酸）賴(lài)氨酸交聯(lián)。
　　4.研究納米魚(yú)骨（0、1、3、5和10 mg鈣/g魚(yú)糜）和加熱速率(0.5、1、5、20和80℃/min)對(duì)太平洋鱈魚(yú)糜質(zhì)構(gòu)和流變特性的影響。結(jié)果表明，添加納米魚(yú)骨鈣和降低加熱速率顯著(p＜0.05)增加魚(yú)糜的凝膠強(qiáng)度。納米魚(yú)骨鈣顯著(p＜0.05)增強(qiáng)TGase的活力，最適的TGase的催化溫度是30℃。G'隨著納米魚(yú)骨的含量增加而逐漸增

8、加。在慢速加熱條件下(1℃/min)，流變圖中在35℃和70℃左右顯示兩個(gè)峰。而采用快速加熱(20℃/min)的流變圖沒(méi)有出現(xiàn)峰。魚(yú)糜凝膠的蛋白質(zhì)模式受到納米魚(yú)骨和加熱速率的影響，在慢速加熱條件下MHC的強(qiáng)度隨著納米魚(yú)骨含量的增加而降低，表明在納米魚(yú)骨鈣和內(nèi)源性TGase的作用下行成了ε-（γ-谷氨酸）賴(lài)氨酸異肽交聯(lián)。
　　5.研究了魚(yú)骨粒度（22、0.48、0.30、0.18和0.12μm）對(duì)白鰱魚(yú)糜膠凝特性的影響。結(jié)果表明，采

9、用兩段式加熱(40℃1h/90℃30 min)魚(yú)糜凝膠的破斷力和破斷距離隨著隨著魚(yú)骨粒度的降低而顯著增加(p＜0.05)。而采用一段式加熱的魚(yú)糜凝膠的破斷力和破斷距離不受魚(yú)骨粒度的影響(p＞0.05)。掃描電鏡結(jié)果表明，不添加魚(yú)骨和添加納米魚(yú)骨的魚(yú)糜凝膠形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而添加微米魚(yú)骨的魚(yú)糜凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斷裂。隨著魚(yú)骨粒度降低，魚(yú)糜中鈣離子含量增加，內(nèi)源性TGase的活力增加，催化形成了更多MHCXL。
　　6.比較研究了添加C

10、aCl2、納米魚(yú)骨(NFB)、納米羥基磷灰石(HAP)和膠原蛋白(CLG)對(duì)白鰱肌動(dòng)球蛋白（AM）凝膠強(qiáng)度、化學(xué)鍵、微觀結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，以探究納米魚(yú)骨對(duì)魚(yú)肉蛋白凝膠的影響機(jī)制。對(duì)照組、CaCl2組、NFB組、HAP組和HAP&CLG組混合液中鈣離子的濃度分別是0.01，15.00、15.34、6.60和6.40 mmol/L。HAP和NFB的粒徑分布相同。結(jié)果表明:NFB組的AM凝膠的破斷力與CaCl2組的蛋白凝膠的破斷力無(wú)