高壓脈沖電場作用下蛋清蛋白聚集機(jī)理與抑制聚集方法研究

1、高壓脈沖電場作用下蛋清蛋白聚集機(jī)理與抑制聚集方法研究高壓脈沖電場(pulsedelectricfields,PEF)殺菌技術(shù)與傳統(tǒng)巴氏殺菌技術(shù)相比,具有處理時(shí)間短、能耗小且加工過程中食品組分變化小等優(yōu)勢,是一項(xiàng)有希望應(yīng)用于大宗流體食品連續(xù)殺菌的非熱加工技術(shù)。液態(tài)蛋使用方便,運(yùn)輸簡單,目前的巴氏殺菌工藝往往會使雞蛋中的熱敏性成分發(fā)生聚集絮凝,降低產(chǎn)品品質(zhì)。因此，將PEF技術(shù)應(yīng)用于液態(tài)蛋的加工具有廣闊的市場前景。但是,高壓脈沖電場技術(shù)的研究主要集中在液態(tài)食品如果蔬汁的殺菌保鮮以及對固體食品的物質(zhì)轉(zhuǎn)移兩個(gè)方面，而蛋白質(zhì)在PEF作用下的聚集機(jī)理與穩(wěn)定機(jī)制尚未得到充分研究。因此本文側(cè)重于對PEF處理下蛋

2、清蛋白溶液的穩(wěn)定性進(jìn)行研究,對聚集形成的機(jī)制進(jìn)行探討并研究抑制聚集形成的方法，致力于推進(jìn)PEF技術(shù)在液態(tài)蛋加工中的應(yīng)用。以稀釋蛋清為研究對象，研究了PEF處理對蛋清溶液膠體性質(zhì)及溶液穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，低強(qiáng)度的PEF處理(25kV/cm,400叱s)對蛋白質(zhì)的溶解度、z-平均粒徑和多分散指數(shù)(PDI)影響不大，當(dāng)處理時(shí)間超過600ns,隨著可溶性蛋白含量的下降(7.84%),z-平均粒徑上升了36.9%。游離巰基含量略有上升,羰基含量沒有發(fā)生變化,說明在整個(gè)處理過程中沒有蛋白質(zhì)氧化現(xiàn)象發(fā)生,但蛋白質(zhì)分子發(fā)生了部分去折疊或者巰基離子化程度加強(qiáng)。電泳結(jié)果表明PEF處理后形成的不溶性聚集由共價(jià)鍵

3、和非共價(jià)鍵形成，其主要組分為卵白蛋白、溶菌酶和卵鐵傳遞蛋白。以蛋清蛋白中主要組分卵白蛋白、卵鐵傳遞蛋白和溶菌酶為研究對象，研究了3種蛋白質(zhì)在PEF處理過程中的相互作用。經(jīng)過25kV/cm處理800仙s后，卵白蛋白溶液和溶菌酶溶液均比較穩(wěn)定,溶液濁度未明顯上升,溶液中未出現(xiàn)明顯聚集物。在0.2%的卵白蛋白溶液中加入0.05%的溶菌酶時(shí)，經(jīng)過PEF處理后二者會通過靜電相互作用和二硫鍵形成不溶性聚集物。研究表明溶菌酶在多組分蛋白模擬體系中較易被沉淀,且在沉淀中相對含量較高。通過NEM寸閉琉基無法阻止多組分蛋白模擬體系中不溶性聚集物的形成、但通過添加檸檬酸調(diào)節(jié)pH會影響PEF作用下蛋白質(zhì)不溶性聚集物的

4、形成。通過PEF處理與熱處理的比較，研究了PEF作用對蛋清蛋白分子結(jié)構(gòu)的改變以及聚集形成的機(jī)制。熱處理?xiàng)l件下蛋白質(zhì)分子溶液中有可溶性和不溶性的聚集體形成，且其主要作用力為二硫鍵，而PEF處理過程中蛋清溶液中僅有不溶性聚集形成,聚集物的形成隨著場強(qiáng)的增大、處理時(shí)間的延長和蛋白濃度的提高而增多。通過比較7種常見禽蛋蛋清經(jīng)過PEF處理后的變化可知，PEF處理對蛋清溶液的聚集效果與蛋清的組成成分相關(guān)。具體表現(xiàn)為溶液中卵鐵傳遞蛋白和溶菌酶的相對含量與PEF處理過程中蛋白溶液濁度的上升和可溶性蛋白質(zhì)含量的下降相關(guān)。此外，根據(jù)PEF聚集體的作用力與蛋白組成對PEF作用下蛋清蛋白可能的聚集機(jī)制進(jìn)行了推測并構(gòu)建

5、了模型。通過觀察PEF處理過程中檸檬酸體系和氯化鈉體系中蛋清蛋白分子微觀結(jié)構(gòu)的變化,研究了檸檬酸對蛋清中3種主要蛋白質(zhì)（卵白蛋白、卵鐵傳遞蛋白和溶菌酶）在PEF作用下的穩(wěn)定機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)pH會影響3種蛋白質(zhì)在PEF處理下的相互作用。在相同的pH下,檸檬酸的添加會抑制蛋白質(zhì)之間的相互作用,使得檸檬酸體系-蛋白質(zhì)溶液的膠體性質(zhì)更穩(wěn)定。內(nèi)源熒光光譜和同步熒光光譜分析發(fā)現(xiàn),檸檬酸和氯化鈉體系中的蛋白質(zhì)經(jīng)過PEF處理以后的三級結(jié)構(gòu)均無明顯變化，但不溶性聚集物的形成會導(dǎo)致內(nèi)源熒光強(qiáng)度下降。此外，研究還發(fā)現(xiàn)PEF作用下蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)中有序結(jié)構(gòu)會隨著處理時(shí)間的延長而減少,無序結(jié)構(gòu)隨之增加,檸檬酸體系中蛋白質(zhì)

6、分子的二級結(jié)構(gòu)變化較小,蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)得到了很好的保持。同時(shí),檸檬酸對蛋白質(zhì)的穩(wěn)定作用與加入的檸檬酸對卵鐵傳遞蛋白變性溫度的提高無關(guān),但與蛋白質(zhì)溶液的初始zeta電位的提高有關(guān)。最后,研究了檸檬酸的添加對實(shí)際蛋清蛋白體系在PEF作用下的殺菌效果與功能性質(zhì)的影響。檸檬酸的加入能提高PEF作用對體系中微生物的致死效果，并能減少亞致死微生物的含量。當(dāng)添加檸檬酸將蛋液pH調(diào)節(jié)至7后,PEF處理后蛋白質(zhì)溶液的膠體性質(zhì)得到了很好的保持。經(jīng)過25kV/cm處理800仙s后，蛋白質(zhì)溶液的可溶性蛋白質(zhì)含量下降了6.69%,濁度和平均粒徑有所上升,但上升程度明顯小于氯化鈉體系中蛋白溶液處理后的變化。檸檬酸的加入使溶液的zeta電位上升13.8%,處理過程中zeta電位基本保持穩(wěn)定。止匕外，研究還表明，添加對蛋清蛋白體系中的蛋白質(zhì)組分在PEF作用下有一定的保護(hù)作用。最后,發(fā)現(xiàn)檸檬