+ Khái niệm về sự hình thành gel protein:
Khi các phân tử protein bị biến tính tự tập hợp lại để tạo thành một mạng lưới liên kết có trật tự gọi là sự tạo gel. Khả năng tạo gel là một tính chất chức năng
rất quan trọng của nhiều protein và nó đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo cấu trúc
hình thái do đó cũng là cơ sở để sản xuất ra nhiều sản phẩm thực phẩm có cấu trúc
gel.
+ Điều kiện tạo gel:
Trong đa số các trường hợp sự gia nhiệt rất cần thiết cho quá trình tạo gel.
kiện cho sự tạo gel xảy ra. Các dạng muối đặc biệt là ion canxi có thể cũng cần hoặc để tăng tốc sự tạo gel hoặc tăng độ cứng cho gel. Nhiều protein có thể tạo gel mà không cần gia nhiệt mà chỉ cần một sự thuỷ phân enzym có giới hạn. Dưới tác dụng
của lực nghiền giã, nó không làm cắt mạch protein mà nó phá huỷ cấu trúc bậc cao
của protein làm cho sự trượt và ma sát nội phân tử tăng, làm hình thành các liên kết
nút mạng lưới gel.
+ Cơ chế tạo gel:
Cơ chế và các tương tác có quan hệ đến sự hình thành mạng protein ba chiều đặc trưng cho gel hiện chưa hoàn toàn rõ. Nhiều nghiên cứu đã chỉ rõ rằng cần phải có giai đoạn biến tính và giãn mạch xảy ra trước giai đoạn tương tác có trật tự giữa
protein– protein và tập hợp phân tử.
- Khi protein bị biến tính các cấu trúc bậc cao bị phá huỷ, liên kết yếu giữa
các phần tử bị đứt, các nhóm bên của các acid amin trước ẩn ở phía trong thì bây giờ xuất hiện ra ngoài. Các mạch polypeptid bị duỗi ra, gần nhau, tiếp xúc với nhau
và liên kết lại với nhau thành mạng lưới không gian ba chiều mà mỗi vị trí tiếp xúc
của mạch là một nút. Các phần còn lại hình thành mạng lưới không gian vô định
hình, rắn,trong đó có chứa đầy pha phân tán là nước.
- Các nút mạng lưới có thể được tạo ra do tương tác giữa các nhóm ưu béo.
Khi các nhóm này gần nhau, tương tác với nhau thì hình thành ra liên kết ưu béo,
lúc này các phân tử nước bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có khuynh hướng như tụ lại. Tương tác ưu béo được tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm các mạch
polypeptid sít lại với nhau hơn do đó làm khối gel cứng hơn.
- Nút mạng lưới cũng có thể được tạo ra do các liên kết hydro giữa các nhóm peptid với nhau, giữa các nhóm– OH của serin, treonin hoặc tiozin với các nhóm –
COOH của glutamic hoặc của aspactic. Nhiệt độ càng thấp thì liên kết hyđro càng
được tăng cường và củng cố vì càng có điều kiện để tạo ra nhiều cầu hydro. Tham
gia tạo ra các nút lưới trong gel cũng có thể do các liên kết tĩnh điện, liên kết cầu
nối giữa các nhóm tích điện ngược dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tích điện
kết đisulfua tạo nên. Trong trường hợp này sẽ tạo cho gel có tính bất thuận nghịch
bởi nhiệt nên rất chắc và bền.
- Khả năng tạo gel protein phụ thuộc vào nồng độ protein và pH của môi trường.Khi nồng độ tăng thì khả năng gel hoá tăng vì số những vị trí tiếp xúc để tạo
ra nút mạng lưới tăng lên. Nồng độ protein càng lớn thì các hạt tiếp xúc trực tiếp
không qua một lớp nào của môi trường phân tán và khối gel có tính chất của gel
khô. Phân tử càng có nhánh thì gel hoá càng dễ vìở những vị trí đặc biệt ở đầu mút. pH môi trường tạo nên các lực đẩy tĩnh điện đó cũng là một trong những yếu
tố ảnh hưởng đến quá trình tạo gel. Mỗi protein khác nhau có pH thích hợp cho khả năng tạo gel khác nhau. Trong nhiều trường hợp, pH thích hợp còn phụ thuộc cả
nồng độ protein. Chẳng hạn các protein có tỷ lệ acid amin ưa béo cao (lớn hơn 31%
số phân tử) như hemoglobin, ovalbumin sẽ có vùng tạo gel thay đổi phụ thuộc vào nồng độ protein. Trái lại, các protein có tỷ lệ phần trăm các acid amin ưa béo thấp
(nhỏ hơn 22%) như - globulin, serumalbumin, gelatin và protein đậu tương,… thì lại không thay đổi pH khi nồng độ protein thay đổi.
Ngoài ra, các protein có thể tạo gel bằng cách cho tương tác với các chất đồng tạo gel như polysaccharide, làm thành cầu nối mạng dày, tạo gel có độ chắc và
độ đàn hồi cao hơn.
Theo Autio, gel surimi là một tập hợp các acid amin, polypeptide, hydrocacbon, các ion và nước… các liên kết và các tương tác trong surimi rất nhạy
với pH, nhiệt độ trong quá trình chế biến và số lượng cũng như loại ion tồn tại. Việc
thành lập một tiêu chuẩn chất lượng gel surimi gặp nhiều khó khăn, và việc so sánh
chất lượng gel surimi nghiên cứu này và chất lượng gel của nghiên cứu khác là
không được mặc dù phương pháp đo và phương pháp chuẩn bị mẫu là đồng nhất. Hơn nữa một khó khăn tồn tại là không thể chuẩn hoá nguyên liệu, chất lượng và tính chất nguyên liệu còn thayđổi tuỳ theo loài và mùa vụ.