Hệ gel protein là kết quả của quá trình tương tác giữa protein với môi trường xung quanh. Mà sự tương tác chính bao gồm tương tác giữa protein - nước, protein - béo và protein - protein (Action and Dick, 1989) sự tương tác này chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố làm thay đổi tính chất và đặc tính hệ gel (Totosauset al., 2002).
2.4.3.1 Loại và nồng độ protein
Chất lượng protein tơ cơ đặc biệt là thành phần actin và myosin đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc gel protein (Barbut, 2001; Smith, 2001). Myosin và actin chứa lượng cao các acid, bazo và các amino acid phân cực (Whiting, 1988). Đặc tính này giúp phân tử protein có khả năng liên kết với nước và giữ nước, tăng độ bền mong muốn cho hệ gel. Mặt khác, sự khác nhau của protein từ các mô cơ khác nhau cũng cho độ bền gel khác nhau. Myosin lấy từ thịt ức gà cho hệ gel bền hơn so với thịt từ đùi gà (Moritaet al., 1984).
Nồng độ protein là nhân tố chính quyết định tính dễ vỡ và khả năng giữ nước của gel protein (Hongsprabhas and Barbut, 1997). Ở nồng độ protein quá nhỏ, cấu trúc mạng không gian ba chiều không thể thành lập (Ferry, 1948).
2.4.3.2 Nhiệt độ
Nhiệt độ là một trong những yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến hệ gel bởi vì nhiệt độ là tác nhân chính làm phân tử protein duỗi thẳng ra (Totosau et al., 2002). Sự tăng các nhóm kỵ nước ở bề mặt sẽ dẫn theo sự giảm nhiệt độ ở giai đoạn hai của quá trình tạo gel .Ở nhiệt độ thấp (tốc độ gia nhiệt chậm) các phân tử sắp xếp lại tốt hơn. Ngược lại, nhiệt độ cao (tốc độ gia nhiệt nhanh) làm yếu đi liên kết nội phân tử và liên kết chéo giữa các phân tử của hệ gel myosin (Wang and Smith, 1994).
Canomous và cộng sự (1989) đã đánh giá ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt và nồng độ protein lên hệ gel của các phân tử được trích ly bằng dung dịch muối. Kết quả thu được là ở tất cả các mẫu protein cùng nồng độ, tốc độ gia nhiệt chậm nhất cho hệ gel có độ bền tốt nhất. Độ bền gel giảm khi tốc độ gia nhiệt tăng. Các tác giả còn kết luận rằng tốc độ gia nhiệt chậm cho sự duỗi thẳng và sắp xếp lại của các phân tử protein trật tự hơn và bền hơn.
2.4.3.3 Giá trị pH
Giá trị pH của thịt cũng ảnh hưởng đến sự hình thành hệ gel. Tại điểm đẳng điện pI khả năng giữ nước của protein là kém nhất. Điều này là nguyên nhân của hệ gel yếu hoặc thậm chí ngăn cản sự hình thành hệ gel (Smith, 2001). Ở điều kiện chế biến thông thường, giá trị pH thịt khoảng bằng 6. Protein tơ cơ mang cực âm và liên kết với nước. Theo nghiên cứu của Xiong và Brekke (1991) protein thịt gà được trích ly trong dung dịch NaCl (hoặc KCl) 0,6M, giá trị pH tối ưu cho việc thành lập hệ gel là 6,0 đối với thịt ở ức gà và 5,5 đối với thịt ở đùi gà.
2.4.3.4 Chất tạo gel bổ sung
Các hợp chất tạo gel (có đặc tính protein hay phi protein) được thêm vào sản phẩm từ thịt hay thủy sản với mục đích cải thiện cấu trúc bằng cách làm gia tăng khả năng liên kết với nước (Pietrasik et al.,2007). Ví dụ như whey protein có độ nhớt cao, có khả năng gia tăng sự liên kết giữa nước và béo (Ramírez – Suárez and Xiong, 2002).
Một số chất thay thế protein khác như protein đậu nành có thể được sử dụng như một chất liên kết với nước và là tác nhân tạo gel, làm tăng độ bền nhiệt của hệ gel (Renkema and van Vliet, 2002). Tuy nhiên, hầu hết các thành phần phi protein chịu sự thay đổi cấu trúc rất nhỏ trong điều kiện chế biến nhiệt thông thường (65 ÷ 730C, pH=5,5 ÷ 6,0; lực liên kết ion 0,1 ÷ 0,6). Ví dụ như -lactoglobulin, thành phần có nhiều nhất trong whey protein, biến tính ở 800C (Ramírez – Suárez and Xiong, 2002)
và glycinin từ protein đậu nành biến tính ở 90 940C (Ramírez – Suárez and Xiong, 2003a). Do đó, thường không có sự tương tác giữa thành phần phi protein và protein cơ trong quá trình chế biến nhiệt. Điều này dẫn đến kết quả là những thành phần phi protein không tham gia vào cấu trúc protein hoặc thậm chí có thể ảnh hưởng bất lợi lên cấu trúc gel protein (Foegeding and Lanier, 1989).
Nhìn chung, protein quan trọng nhất thường được sử dụng như chất tạo gel trong chế biến các sản phẩm nhũ tương, surimi là protein đậu nành. Protein đậu nành có giá trị dinh dưỡng cao, có khả năng thành lập lớp màng, đóng vai trò như chất nhũ hoá. Protein đậu được đưa vào thực phẩm giúp làm tăng giá trị cảm quan, đồng thời liên kết chặt chẽ với các thành phần khác trong thực phẩm (Qi and Hydamaka, 2004). Tuy nhiên, do giá thành của protein đậu nành khá cao, chính vì thế việc nghiên cứu thay thế protein đậu nành bằng các chất tạo gel có nguồn gốc tương tự cũng cần được xem xét.
2.4.3.5 Các yếu tố trong quá trình chế biến
Nhiệt độ và thời gian cắt, phối trộn khối paste thịt là các yếu tố cần được điều chỉnh trong suốt quá trình chế biến. Nếu cắt quá mức làm tăng nhiệt độ dẫn đến protein bị biến tính. Giữ nhiệt độ thấp trong suốt quá trình cắt và phối trộn sẽ tạo cấu trúc tốt cho khối paste, tránh được hiện tượng tách béo của hệ nhũ tương (Keeton, 2001).