论文部分内容阅读
乳清浓缩蛋白纳米纤维是特定条件下蛋白质自组装形成的一种独特的聚合结构,其形成大致可以分成3个阶段,将其分别定义为成核期(0h-2h)、生长期(2h-7h)和稳定期(7h-10h)关于纳米纤维的研究主要集中在聚合机理以及形成条件上,缺乏功能性质的研究。而凝胶性对于乳蛋白创造新的产品在食物,药学和生物医药业领域具有重要的意义,可能成为新的蛋白质基料。因此本课题以乳清浓缩蛋白(WPC)为原料,研究纳米纤维和纤维核对乳清浓缩蛋白凝胶性的诱导作用,比较常规乳清浓缩蛋白(p H 6.5和p H 2.0)和纳米纤维和纤维核分别以相同比例混入乳清浓缩蛋白形成凝胶的质构特性和微观结构(扫描电镜、透射电镜、Th T)以及作用力(表面疏水性、游离巯基)的差异,并进一步研究纤维核诱导乳清蛋白浓缩凝胶的最适添加比例以及p H对纤维核稳定性的影响。纳米纤维和纤维核凝胶对于拓展乳蛋白的应用领域具有重要意义。主要研究结果分述如下。研究了纳米纤维对乳清浓缩蛋白凝胶的诱导作用。乳清浓缩蛋白中混入纳米纤维聚合物可以大大缩短凝胶时间,凝胶时间从常规乳清浓缩蛋白的10h降至3h,但对凝胶质地有一定改变,硬度与对组照凝胶相比下降31.16%(p H 2.0)和17.05%(p H 6.5),黏度升高分别是其0.8(p H 2.0)、1.5(p H 6.5)倍。混入纳米纤维后可以迅速诱导WPC在纳米纤维表面聚集,进一步促进β-折叠结构的增加,这种聚集的驱动力主要依赖于疏水相互作用,共价键的作用非常微弱。研究了纤维核对乳清浓缩蛋白凝胶的诱导作用。纤维核与纤维相比继续缩短诱导WPC成胶时间1h即可。与纳米纤维凝胶相比,其大大改善了凝胶的质地,硬度较纳米纤维凝胶提高3.74倍,咀嚼性是其1.37倍。纤维核诱导WPC所形成的凝胶的硬度,黏性和咀嚼性分别比对照凝胶(p H 2.0)提高了157.67%、75.83%、79.27%。TEM实验结果表明混入纤维核同样可以迅速诱导WPC在其表面聚集,且混入纤维核聚集量更多,进一步形成更多的β-折叠结构,混入纤维核热处理1h Th T荧光强度增加幅度为59.8%,混入纳米纤维增加幅度为34.72%。纤维核凝胶中不仅依赖疏水相互作用,也有纳米纤维凝胶中不具有的二硫键的作用。研究了纤维核与纤维对凝胶诱导作用的比较。1%wt总蛋白浓度通过透射电镜观察纤维核/纳米纤维与WPC热处理1h的微观结构,纤维核热处理前乳清蛋白密集粘附在纤维核表面,而加热1h后纤维核细丝伸长粘附颗粒增多。而纳米纤维仅在分支处富集一些蛋白颗粒。纤维核的聚集蛋白程度远高于纳米纤维。混入纤维核加热1h测定表面疏水性增加幅度为22.55%高于混入纳米纤维的7.42%,游离巯基的下降幅度混入纤维核大于纳米纤维。Th T实验结果表明热处理1h添加纳米纤维,Th T仅增加14%,远低于添加纤维核的增加量80.95%。我们得出纤维核对于诱导乳清蛋白凝胶较混入纳米纤维有一定的优越性,且纤维核的添加量增加,优越性越明显。研究了混合比例对乳清浓缩蛋白凝胶的影响。分析各个不同比例的纤维核与WPC凝胶时间和质构特性,当纤维核:WPC为1:5、1:3、1:1、3:1、5:1、7:1、1:0时诱导WPC形成的凝胶所需要的时间先缩短后延长。我们发现并不是纤维核的添加比例越多越有利于诱导WPC快速凝胶。纤维核:WPC为3:1时形成凝胶仅需要50min,硬度值最高为366.769±10.373,咀嚼性最好48.624±2.812。在此比例下纤维核与WPC在相同热处理时间诱导形成的β-折叠结构最多,是快速形成凝胶的根源。这种聚合驱动力不仅依靠疏水键非共价键作用还有二硫键共价键作用。强烈的共价键作用形成的凝胶硬度高,黏性好。研究了p H对纤维核凝胶稳定性影响。研究不同p H纤维核凝胶能力,p H 2.0时成胶能力最强。分析其聚合驱动力表面疏水性热处理1h增加到1071.58±102.4。Th T结果表明纤维核诱导WPC凝胶,荧光强度较其他p H增加幅度最高。而p H 2.0纤维核形成后改变p H为1.5、2.5、3.0、3.5、6.5,能在一定p H范围依旧保持成胶能力,稳定性高。对纤维核添加比例的优化。90℃,纤维核:WPC为3:1时,p H 2.0条件下成胶时间最短,凝胶质地最佳仅需要50min。最佳成核比例凝胶时间较对照凝胶(p H 2.0)相比缩短了91.67%。最佳成核比诱导WPC所形成的凝胶的硬度,黏性和咀嚼性分别比对照凝胶(p H2.0)提高了289.05%、120.47%、107.06%。弹性相差不大。最佳成核比例凝胶在缩短凝胶时间的同时改善了凝胶的质构性能。其硬度分别是纯纤维核凝胶和纤维凝胶的3.66倍和5.65倍,咀嚼性与纯纤维核凝胶和纤维凝胶相比分别提高了112.35%和173.69%。这与纤维核在诱导WPC作用时,热处理1hβ-折叠结构形成最多有关,通过透射电镜观察到许多数量的粗短的纤维丝与WPC可以通过疏水相互作用。而在最佳成核比例时每克WPC引起的表面疏水性变化量最高为1383.33。