超声波协同酶交联改善花生蛋白凝胶性的研究

来源 :河南工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:gklyliu
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我国花生资源丰富,目前大多用于制油。由传统制油方式获得的饼粕中花生蛋白变性严重,难以被提取利用,造成了花生蛋白资源的极大浪费。由于天然的花生蛋白凝胶性较差,从而限制了其在食品工业中的应用范围,通过对天然花生蛋白进行一定程度的改性,可以改善其凝胶特性。本课题通过水剂法同步提取花生油脂和蛋白,首先研究了环境因素(pH、离子强度和表面活性剂)对花生蛋白凝胶性的影响规律;其次在不同pH条件下对花生蛋白进行高场强超声波处理,分析pH协同超声处理对花生蛋白结构和凝胶性的影响;然后再利用超声波协同转谷氨酰胺酶复合改性花生蛋白,研究复合改性对花生蛋白结构和凝胶性的影响,并将改性后的花生蛋白应用到香肠加工中。研究结果如下:pH对花生蛋白的凝胶和结构性质具有显著影响。pH3时花生蛋白凝胶具有最大的凝胶强度、持水性和储能模量(G′);在中性和碱性范围内,碱性条件下pH8时花生蛋白凝胶的强度、持水性和G′值最高。疏水相互作用在花生蛋白凝胶形成过程中发挥着最主要作用,其次是二硫键。pH3时花生蛋白的表面疏水性和游离巯基含量最高,内源荧光光谱发生了明显的红移;而在中性和碱性范围内,pH8时花生蛋白(加热后)表面疏水性最强,游离巯基含量较高。随着吐温20含量的增加,花生蛋白的凝胶硬度降低,表面疏水性降低,相比于花生蛋白,含有吐温的各样品内源荧光光谱都发生了蓝移现象。Ca Cl2的加入有助于凝胶的形成,且随着离子浓度的增大,凝胶硬度逐渐增大,持水性也有所增加;在一定的浓度范围内,Na Cl的加入也能使花生蛋白凝胶的硬度和持水性增加。不同pH值下超声波处理对花生蛋白的结构和凝胶性质具有显著影响。在pH8条件下对花生蛋白进行超声(15%蛋白浓度),通过SDS-PAGE实验发现花生蛋白亚基发生了明显降解,而凝胶过滤色谱结果显示花生蛋白分子有重聚集行为;在pH3条件下对相同浓度的花生蛋白溶液进行超声,却未发现亚基降解,但花生蛋白分子发生了解聚,分子量降低。在不同pH下超声处理,花生蛋白的表面疏水性和暴露游离巯基含量均随着超声功率提高先增加后降低,在超声功率200W时达到最高。酸和碱两种条件下的超声处理均使花生蛋白的荧光强度降低,紫外吸收强度增加。通过测定二级结构可知,在pH3时超声处理后,花生蛋白的α-螺旋和无规则卷曲的含量呈现增加趋势,β-折叠和β-转角的含量呈现下降的趋势;而pH8时超声处理后,花生蛋白的α-螺旋和β-折叠含量呈现下降趋势,无规则卷曲的含量呈现增加趋势,β-转角的含量无明显变化。pH3时花生蛋白经过超声处理其凝胶性质有所降低,而在pH8时进行超声处理,其凝胶性质有所改善。动态流变实验结果表明在pH3时超声处理的凝胶的G′值均低于未超声处理的样品,而在pH8时,超声处理的样品在200W具有最大的G′值。通过扫描电镜图可看出:在pH3的条件下,超声功率越大,凝胶微观结构越松散,而在pH8的条件下,超声功率越大,凝胶微观结构由规则的孔状变成不规则的片状结构。超声波处理对花生蛋白的自由氨基含量变化无明显影响,而超声波协同TG酶交联使花生蛋白的自由氨基含量显著降低,且在超声功率为200W时其自由氨基含量最小,表明此时酶的交联反应程度最高。复合改性的花生蛋白样品,在电泳图顶端有分子量较大的新亚基条带生成。超声波协同TG酶交联使花生蛋白的表面疏水性和游离巯基含量先增加,然后呈现下降趋势。与单独超声处理相比,复合改性的样品表面疏水性降低,游离巯基含量增加。由圆二色性分析可知,复合改性的花生蛋白随着超声波功率的增加,α-螺旋和β-转角结构含量逐渐减少,β-折叠和无规则卷曲结构含量增加。超声波协同TG酶交联可以改善花生蛋白凝胶的凝胶硬度和持水性,且在超声功率200W时,复合改性的花生蛋白凝胶具有最高的凝胶硬度和持水性。由微观结构可看出未改性的花生蛋白凝胶具有大且不规则的孔洞网络结构,而超声波协同TG酶交联的花生蛋白凝胶具有较小的孔洞且分布比较均匀。由香肠质构特性指标可看出,大豆蛋白制作的香肠凝胶硬度最大,其次为复合改性花生蛋白和未改性花生蛋白,而改性花生蛋白制作的香肠弹性则优于大豆蛋白和未改性花生蛋白制作的香肠。
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