超声辅助pH偏移改性豌豆蛋白与乳清蛋白复合乳液物理化学特性的研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzpjhuang
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豌豆蛋白具有良好的营养价值和功能特性,在食品工业具有较好的应用价值。然而,商业豌豆蛋白的低溶解度限制了其在食品产品中的应用。为了拓展商业豌豆蛋白应用范围,可以通过一定的改性手段提高其溶解性质。本论文通过超声辅助pH偏移处理提高商业豌豆蛋白的溶解性,将改性豌豆蛋白部分替代乳清蛋白制备双蛋白乳状液用于载运白藜芦醇,并进一步将载运白藜芦醇乳液填充于乳清蛋白凝胶探讨改性豌豆蛋白在营养素包埋中的应用前景。论文主要研究结果如下:(1)首先研究了超声辅助pH偏移对豌豆蛋白功能特性、消化特性及蛋白结构的影响。以溶解度为指标考察了超声频率(单频:20、28、40、60k Hz;双频:20/28、20/40、20/60、28/40、40/60k Hz;三频:20/28/40、20/40/60k Hz)、多频超声工作模式(同步、顺序超声)、超声介入时段(偏移中、偏移后)对豌豆蛋白pH12偏移改善溶解度效果的影响。结果表明pH偏移中超声(28/40同步工作)处理7.5min改善豌豆蛋白溶解度的效果最为显著。该处理条件下豌豆蛋白的溶解度比单独pH偏移处理样品提高了79%(p<0.05)。经过超声辅助pH偏移处理的豌豆蛋白消化率比未处理样品高,消化最终(4h)产生的游离氨基比pH偏移样品提高了46%。(2)进一步通过粒度、电位、疏水性、圆二色光谱和荧光光谱以及SDS-PAGE分析了豌豆蛋白结构特征的变化。结果表明,pH偏移中超声处理7.5min处理的豌豆蛋白与单独pH偏移样品相比粒径减小,表面疏水性降低,电势绝对值提高了。SDS-PAGE结果显示超声辅助pH偏移处理使豌豆蛋白中大分子(>150k Da)聚集体和分子量在35-25k Da的亚基增多。pH偏移中超声7.5min处理的豌豆蛋白α-螺旋含量与单独pH偏移样品相比分别降低了35%。研究表明豌豆蛋白溶解度增加可能是与改性豌豆蛋白表面静电荷的增多以及表面疏水基团减少,消化率的的提高可能与其较小的粒径和部分展开同时保留一定折叠的结构有关。(3)其次,以界面张力、界面蛋白含量及组成、乳化活性和表观粘度为指标,考察改性豌豆蛋白和乳清蛋白比例对复合蛋白乳化性质的影响。结果表明,提高改性豌豆蛋白比例可以降低复合蛋白溶液的界面张力,提高复合蛋白界面吸附率、界面膜厚度、乳化活性和表观粘度。改性豌豆蛋白制备的乳液中界面蛋白吸附率比乳清蛋白制备的乳液高了139%(p<0.05)。激光共聚焦显微镜结果证实改性豌豆蛋白制备的乳液中界面蛋白膜最厚。乳化活性提高可能与复合蛋白有较好的柔性能迅速在界面吸附并展开有关。(4)接着,以粒径、表面电位、外观以及微观形态和丙二醛含量为指标,考察改性豌豆蛋白与乳清蛋白的比例对复合蛋白乳状液物理、化学稳定性的影响。结果表明,豌豆蛋白比例越高、盐浓度和温度越高复合蛋白乳状液的粒径越大、表面电位绝对值越小。复合蛋白乳状液的氧化稳定性显著高与单一乳清蛋白乳状液,豌豆蛋白与乳清蛋白比例为5:5时乳状液丙二醛含量较乳清蛋白乳状液降低了53%(p<0.05)。不同复配比例乳状液的物理稳定性和氧化稳定性与界面蛋白膜厚度和界面吸附蛋白种类有关。(5)以游离氨基和游离脂肪酸释放、表面电位、粒径和微观形态为指标,考察不同豌豆蛋白和乳清蛋白比例及胆盐对乳状液的消化特性的影响。结果表明,双蛋白乳状液游离氨基和游离脂肪酸的释放量和速率高于单一蛋白乳状液。在胃消化阶段,p:w=5:5乳液的游离氨基释放速度最快且最终释放量比乳清蛋白乳状液高42%。此时,p:w=5:5的复合乳液粒径显著增大,进一步证明了乳液表面蛋白的迅速消化。在肠消化阶段,p:w=5:5游离脂肪酸最终释放量比豌豆蛋白高48%,这可能与其肠消化阶段粒径显著减小有关。(6)通过荧光光谱、荧光猝灭机制、模拟分子对接和热重分析,探讨了白藜芦醇与不同复配比例蛋白之间的相互作用。结果表明,白藜芦醇与p:w=5:5为动态联合静态猝灭形成稳定复合物,氢键和范德华力为主要驱动力。荧光光谱结果显示,随着白藜芦醇的浓度增加,白藜芦醇与不同复配比例蛋白的复合物的荧光强度减弱,最大吸收波长红移。这表明白藜芦醇加入能改变蛋白构象,蛋白疏水基团的外露,更有利于蛋白与白藜芦醇的疏水相互作用。(7)以界面张力和界面蛋白含量、表面电位和粒径、氧化稳定性、表观粘度及微观形态为指标,考察蛋白与白藜芦醇的相互作用对载运白藜芦醇的双蛋白复合乳状液的影响。结果表明,蛋白与白藜芦醇的相互作用可以增强蛋白降低界面张力能力。与未包埋白藜芦醇的复合乳状液相比,包埋白藜芦醇的复合乳状液的界面蛋白含量增加,粒径和表面电位绝对值增大、氧化稳定性提高。p:w=10:0含白藜芦醇的乳状液催化氧化45min后,丙二醛含量比不含白藜芦醇乳液低12%。这可能是因为白藜芦醇改变了复合蛋白乳状液的界面组成、界面膜厚度和表面电荷,从而形成保护油滴的物理屏障。进一步以包埋率、生物可及性和稳定性、粒径以及游离脂肪释放量为指标,考察不同复合双蛋白乳液对白藜芦醇包埋效果。结果表明,p:w=5:5乳液的油相中白藜芦醇含量最高,相比含量最低的p:w=10:0提高了41%(p<0.05)。消化结果显示不同比例复合蛋白乳液中白藜芦醇生物可及性和保留率无显著性差异,生物可及性达90%左右,然而保留率仅为30-40%。(8)为了进一步改善白藜芦醇的稳定性,将载运白藜芦醇的乳液填充在乳清蛋白凝胶介质中。首先,以流变性质、质构分析、水分分布及微观形态为指标,考察蛋白与白藜芦醇的相互作用对载运白藜芦醇的双蛋白复合乳状液填充凝胶的影响。结果表明,白藜芦醇与蛋白乳化颗粒填充凝胶与未包埋白藜芦醇的乳化凝胶相比,强度较弱和结合水分含量较低。激光共聚焦显微镜下观察到单个或小团聚油滴密集填充在凝胶中,而包埋乳化凝胶中油滴形成大团聚后填充在凝胶中。可能是白藜芦醇与蛋白的结合减少了凝胶网络形成所需的蛋白作用位点,因而弱化了豌豆蛋白凝胶结构,较强的疏水相互作用导致结合水分含量减少。最后以包埋率、生物可及性和保留率为指标,考察不同复合双蛋白乳化填充凝胶对白藜芦醇包埋效果。结果表明,不同蛋白比例复合蛋白乳化凝胶包埋率、生物可及性和保留率无显著性差异。复合蛋白乳化填充凝胶对白藜芦醇的包埋率和生物可及性与复合蛋白乳液无显著差异,保留率显著提高。综上所述,超声辅助pH偏移改变了豌豆蛋白的二、三级结构,提高了豌豆蛋白的溶解度、乳化性、起泡性以及消化率。将改性豌豆蛋白与乳清蛋白复配提高了乳清蛋白乳状液物理和化学稳定性以及蛋白和脂肪的消化率。豌豆蛋白与乳清蛋白比例为5:5时能稳定结合白藜芦醇,制备的乳状液和乳化填充凝胶具有较好的包埋率和生物可及性,乳化填充凝胶则进一步提高了乳液中白藜芦醇的稳定性。这可能与白藜芦醇与双蛋白之间的相互作用以及乳化凝胶稳固的网络结构有关。
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