【摘要】：雞蛋蛋清是非常重要的食品工業(yè)原料,對食品的營養(yǎng)、質(zhì)地和風(fēng)味有著重要影響,但是,相較于新鮮蛋清,經(jīng)噴霧干燥的蛋清粉中蛋清蛋白(EWP)的功能性質(zhì)顯著下降。因此,如何利用安全的改性手段提高EWP的功能性質(zhì)則顯得尤為重要。本論文利用低聚糖通過干法糖基化對EWP進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾,考察糖基化對EWP結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和功能性質(zhì)的影響,從而關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)變化與功能性質(zhì)改善之間的關(guān)系,揭示糖基化改善EWP功能性質(zhì)的機(jī)理。本論文為EWP糖基化改性技術(shù)提供了系統(tǒng)的理論指導(dǎo),為開發(fā)高性能專用蛋粉和擴(kuò)大EWP的工業(yè)應(yīng)用提供了有用信息。具體研究結(jié)果如下:1)使用四種低聚糖:低聚果糖(FO)、低聚異麥芽糖(IMO)、抗性糊精(RMD)和麥芽糊精(MD)經(jīng)干熱美拉德反應(yīng)(60℃、相對濕度79%)對EWP進(jìn)行糖基化改性,分別考察了EWP與四種糖的接枝產(chǎn)物的理化性質(zhì)(溶解度、接枝度、褐變程度和氨基酸組成)和功能性質(zhì)(凝膠性與乳化性),結(jié)果顯示,用IMO糖基化的EWP表現(xiàn)出更高的糖基化程度和更好的凝膠、乳化性質(zhì)。并選擇IMO-EWP接枝物進(jìn)一步研究了糖基化對EWP結(jié)構(gòu)的影響。十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)表明糖基化增加了EWP主要蛋白分子的相對分子質(zhì)量,促進(jìn)了蛋白分子之間的交聯(lián),并通過糖蛋白染色證明糖鏈已經(jīng)接枝到EWP分子上;液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)表明糖基化過后EWP的質(zhì)荷比發(fā)生了明顯改變;利用傅立葉變換紅外光譜(FTIR)檢測到美拉德反應(yīng)初級產(chǎn)物-席夫堿的結(jié)構(gòu)特征,這些結(jié)果證實(shí)了糖基化反應(yīng)的發(fā)生。此外,糖基化降低了EWP中310-螺旋結(jié)構(gòu)的含量,增加了分子內(nèi)和分子間氫鍵β-折疊。2)為了考察糖基化EWP的乳化特性,利用IMO與EWP干熱美拉德反應(yīng)3天制備糖基化產(chǎn)物IMO-EWP,并考察了IMO-EWP在溫和pH(6.0-9.0)下制備的乳液的性質(zhì)及理化穩(wěn)定性。結(jié)果表明,糖基化提高了EWP的表面疏水性。由IMO-EWP制備的乳液粒徑較EWP乳液小,而且ζ-電位與界面蛋白含量明顯高于EWP乳液。相較于EWP,IMO-EWP的DPPH與ABTS自由基清除活性增強(qiáng),從而提高了乳液的氧化穩(wěn)定性;IMO-EWP制備的乳液,其儲藏穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性與鹽耐受性都明顯強(qiáng)于EWP制備的乳液。乳液的物理穩(wěn)定性受pH影響較大,隨著pH的增大,乳液的穩(wěn)定性增強(qiáng)。此外,接枝物乳液的流變性質(zhì)高度依賴于蛋白濃度和油含量。3)利用IMO-EWP接枝物研究了EWP經(jīng)糖基化修飾后的凝膠性質(zhì)及參與凝膠形成的分子間作用力的變化。流變學(xué)行為表明,隨著糖基化時(shí)間的延長,儲能模量G′逐漸增加,且形成熱誘導(dǎo)IMO-EWP凝膠所需的時(shí)間更短,形成凝膠網(wǎng)絡(luò)的二硫鍵減少。通過加入蛋白變性劑來考察糖基化對EWP形成凝膠的分子間作用力的影響,結(jié)果也表明,氫鍵和疏水相互作用顯著增加,二硫鍵比例減少。糖基化EWP熱誘導(dǎo)凝膠的斷裂強(qiáng)度、結(jié)合水弛豫比和持水能力(WHC)顯著增強(qiáng),并且WHC和凝膠斷裂強(qiáng)度存在正相關(guān)關(guān)系。掃描電子顯微鏡照片表明,接枝物的凝膠具有更細(xì)密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。說明糖基化改性導(dǎo)致形成凝膠分子間作用力的變化,形成了更致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而提高了凝膠的斷裂強(qiáng)度、結(jié)合水含量和持水能力。4)由于EWP的熱穩(wěn)定性差,因此在中性環(huán)境和高于蛋白變性溫度條件下制備EWP熱誘導(dǎo)納米顆粒仍存在重要挑戰(zhàn)。在本章中,考察了糖基化度EWP熱聚集行為的影響,并研究了不同蛋白濃度、溫度、pH、離子強(qiáng)度和糖基化程度(DG)對IMO-EWP熱聚集行為的影響。并用IMO-EWP于90℃加熱30 min制備納米顆粒。同時(shí),為了進(jìn)一步揭示納米顆粒的形成機(jī)理,比較了EWP和IMO-EWP接枝物之間的結(jié)構(gòu)、熱變性性質(zhì)和表面性質(zhì)的差異。結(jié)果表明,由糖基化引起的熱穩(wěn)定性的增強(qiáng)、表面凈負(fù)電荷的增加以及糖鏈引起的空間位阻,顯著抑制了EWP的熱聚集,并且隨著糖基化程度的增加而增強(qiáng)。同時(shí),在NaCl存在下,在pH 3.0、7.0和9.0下獲得納米級顆粒(直徑200 nm)。5)為了研究熱誘導(dǎo)納米顆粒作為水包油乳液穩(wěn)定劑的潛力,在pH 6.0-9.0,利用IMO-EWP接枝物于90℃加熱30 min制備納米顆粒(HIN),并考察其制備的乳液的性質(zhì)。與EWP熱誘導(dǎo)聚集體(HEA)相比,HIN的粒徑更小(100 nm),且表面疏水基團(tuán)和凈電荷更多。由HIN制備的乳液的粒徑比EWP、IMO-EWP和HEA制備的乳液粒徑更小且更均勻。與IMO-EWP和EWP相比,HIN制備的乳液在油-水界面具有最高的蛋白吸附性能力,導(dǎo)致其在油滴表面形成了致密的界面層。通過測量儲存(1-28天),氧化(儲存28天),加熱(90℃加熱30 min)和鹽(0-150 mM NaCl)穩(wěn)定性來評價(jià)乳液在pH 6.0-9.0的穩(wěn)定性。結(jié)果表明,HIN穩(wěn)定的乳液表現(xiàn)出更高的氧化穩(wěn)定性,并且在pH 6.0-9.0下儲存期間乳液液滴沒有發(fā)生聚集,且粒徑只是略微增加。此外,通過具有熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的IMO-EWP和HIN制備的乳液在pH 7.0-9.0下顯示出良好的熱穩(wěn)定性,并且對150 mM NaCl具有高耐受性�？傊�,HIN穩(wěn)定的乳液在改性的EWP中表現(xiàn)出最佳的物理化學(xué)穩(wěn)定性。這些發(fā)現(xiàn)可能對基于EWP的乳液的制備具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TS253.1
【圖文】：

圖 1-2 美拉德反應(yīng)的各階段及產(chǎn)物特征[22]Fig. 1-2 Stages of the Maillard reaction and sub-products characteristics[22]通過美拉德反應(yīng)形成的蛋白-糖接枝物作為活性成分的載體，可以充當(dāng)增強(qiáng)食品功能特性的添加劑，包括凝膠性質(zhì)、乳化劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑和抗微生物活性，降低蛋白過敏性[18, 26, 31, 32, 34-38]。研究表明，通過美拉德反應(yīng)得到的糖-蛋白接枝物能性質(zhì)取決于蛋白質(zhì)的構(gòu)象和糖的特殊性質(zhì)，如疏水性和粘度。多糖只有一個還原端的羰基作為反應(yīng)基團(tuán)與蛋白質(zhì)的氨基結(jié)合。與蛋白質(zhì)反應(yīng)的多糖的數(shù)量取決于蛋的構(gòu)象，并受多糖空間位阻的限制[39]。蛋白質(zhì)在其自然狀態(tài)下可以與一到兩個多糖，而變性的蛋白質(zhì)則可以與幾個碳水化合物結(jié)合。例如，在酪蛋白中，四個賴氨酸在變性狀態(tài)下與多糖發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)樵谶@種情況下賴氨酸殘基比蛋白在其自然狀態(tài)容易發(fā)生反應(yīng)。相對于單糖和二糖的高反應(yīng)活性，多糖的低反應(yīng)活性和空間位阻限美拉德反應(yīng)的程度，減少了后續(xù)的糖基化反應(yīng)，防止了過度的顏色變化和蛋白聚集功能性質(zhì)還取決于糖鏈的長度和胺基與羰基之間的鍵數(shù)。2.2 美拉德反應(yīng)的影響因素和方法應(yīng)用于食品的接枝物必須能夠增強(qiáng)功能性質(zhì)，并且要對顏色或風(fēng)味的改變盡可

論文的主要框架

圖 2-1 低聚糖與 EWP 混合物隨糖基化時(shí)間的顏色變化（糖/蛋白比例為 10%）(a) - (d)：分別為 FO-EWP、IMO-EWP、RMD-EWP 和 MD-EWP 接枝物。每張圖中用不同字母代表不同樣品在同一指標(biāo)具有顯著性差異（p < 0.05）Fig. 2-1 The color changes of sugar-EWP mixtures after glycation for different times (sugar/ protein ratio isof 10%). (a) - (d): FO-EWP, IMO-EWP, RMD-EWP and MD-EWP conjugates, respectively. Differentletters represent significant differences (p < 0.05)美拉德反應(yīng)發(fā)生在蛋白質(zhì)的 ε-氨基和糖類的還原端羰基之間。表 2-2 為糖基化反應(yīng)后 EWP 氨基酸組成的變化。據(jù)報(bào)道，參與接枝反應(yīng)的游離氨基主要來自蛋白質(zhì)的賴氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）[18]。如表 2-2 所示，四種糖-EWP 接枝物的 Lys 含量均小于原始 EWP，并且糖基化后 IMO-EWP、MD-EWP 和 RMD-EWP 的 Arg 含量也降低。賴氨酸和精氨酸含量的降低進(jìn)一步證實(shí)了 EWP 和四種糖之間發(fā)生了糖基化反應(yīng)。此外，IMO-EWP 和 MD-EWP 中賴氨酸和精氨酸含量的減少高于 RMD-EWP 和 FO-EWP，這與 DG 的結(jié)果一致（表 2-1）。

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本文編號：2749343