超高压均质对大豆分离蛋白美拉德反应及乳化性质的影响研究

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大豆分离蛋白(Soybean Protein Isolates,SPI)蛋白质含量在90%以上,因其营养价值和具有较好的功能性质,常作为添加剂在食品工业中被广泛应用,尤其以大豆分离蛋白作为乳化剂的需求日渐增加。本研究旨在探究超高压均质(High-pressure homogenization,HPH)对大豆分离蛋白美拉德反应的影响,探究美拉德反应产物的理化及结构性质的变化,从而发现改善其乳化性能的原因,为获得优质加工性能的大豆蛋白产品提供理论基础。本研究首先以乳化性质作为筛选依据,通过单因素实验探究不同反应条件对大豆分离蛋白美拉德反应以及产物性质的影响,筛选出最佳条件。结果2%(w/v)SPI与低聚半乳糖(Galacto-oligosaccharides,GOS)质量比3:1,在p H 8,70°C下反应10 min,反应产物乳化性质最好且美拉德反应适中。其次,探究超高压均质对大豆分离蛋白美拉德反应的影响。结果表明:随着超高压均质压力的增大,美拉德反应的中间产物、褐变程度呈增大趋势,分别在120 MPa和140 MPa达到最大值;游离氨基酸呈减小趋势,在140 MPa时最小;超高压均质下反应中间产物与褐变程度均低于常压(0.1 MPa)条件下的反应,且0.1 MPa的游离氨基酸含量最小;0.1-140 MPa共聚物的荧光发射光谱在激发波长347 nm、发射波长420-440 nm之间下有美拉德产物特征吸收,凝胶电泳证明了有大分子聚合物SPI-GOS生成。上述结果说明SPI与GOS发生在HPH的环境下发生共价交联,且HPH抑制美拉德反应的速度。再次,探究超高压均质过程中美拉德反应对产物理化和结构性质的影响。结果表明,与SPI和SPI-GOS混合物相比,超高压均质过程中,SPI-GOS共聚物的表面疏水性、总巯基含量显著降低,在140 MPa达到最低,而游离巯基含量有所提高;产物中赖氨酸与精氨酸含量随着压力的增加显著降低(P<0.05);根据圆二色性光谱结果可知,120 MPa SPI-GOS共聚物α-螺旋和β-折叠含量比SPI含量减少4.82%和10.81%,提高SPI柔性;在傅里叶变换红外光谱中表明,低聚半乳糖连接到大豆分离蛋白上,使反应产物的结构发生改变;SPI-GOS的荧光光谱表明超高压均质与美拉德反应改变了SPI的三级结构。综上,超高压均质改变了蛋白质的理化及结构性质,减缓美拉德反应进程,为改善乳化性提供了支撑。最后,探究超高压均质美拉德反应对产物乳化性质的影响,制备不同产物的乳状液,通过测定其乳化活性及乳化稳定性,发现经过美拉德反应的SPI-GOS两个指标均显著升高(P<0.05),且SPI-GOS-120 MPa显著高于SPI-GOS-0.1 MPa,乳化活性提高了29.44%,乳化稳定性提高了23.31%。随着压力的增加,也伴随着产物乳状液的界面蛋白吸附量增多,平均粒径减小,Zeta电位的降低与乳析指数下降。在120 MPa的乳状液界面蛋白吸附量最高为91.25%,平均粒径最小为117±0.67 nm以及乳析程度最弱,并且激光共聚焦显微镜结果显示此时的产物乳状液表现为相对较小且分布均匀的液滴。
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