大豆蛋白聚集體-多糖混合體系相行為及微觀結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、蛋白質(zhì)-多糖的相分離是發(fā)展新的食品加工技術(shù)和進(jìn)行產(chǎn)品微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本手段，大豆蛋白的開(kāi)發(fā)也必然需借助于此原理來(lái)獲得具有期望結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。大豆制品的加工中熱誘導(dǎo)蛋白質(zhì)聚集是普遍存在的現(xiàn)象，因此本課題主要通過(guò)構(gòu)造不同的大豆蛋白聚集體一多糖混合體系并研究其相行為及微觀結(jié)構(gòu)。 論文首先系統(tǒng)研究了蛋白質(zhì)濃度、離子強(qiáng)度和冷凍干燥對(duì)大豆蛋白熱誘導(dǎo)聚集的影響，應(yīng)用電泳、體積排阻色譜、激光光散射和zeta電位等分析方法研究了不同條件下形成的熱誘導(dǎo)聚

2、集體的結(jié)構(gòu)。SDS-PAGE的結(jié)果表明大豆蛋白熱誘導(dǎo)聚集體是通過(guò)非共價(jià)鍵和/或二硫鍵結(jié)合。離子強(qiáng)度為0時(shí)，體積排阻色譜的結(jié)果揭示出聚集后的溶液中包含了三種主要部分：聚集體部分、中間體部分和未聚集的分子，隨著蛋白溶液的濃度從1％增加到5％時(shí)，聚集體部分由14.7％增加至74.7％；激光光散射的結(jié)果也證明隨著濃度的增加，體系的流體動(dòng)力學(xué)半徑從37.02nm增加到144.9nm；冷凍干燥后中間體部分顯著降低，聚集體部分和平均粒徑增加。1％的大

3、豆蛋白溶液在高離子強(qiáng)度下熱處理后，中間體部分基本消失，聚集體部分顯著增加，形成了平均粒徑較大的聚集體；zeta電位的結(jié)果表明鹽離子對(duì)蛋白質(zhì)電荷屏蔽的作用促進(jìn)了較大粒徑聚集體的形成；高離子強(qiáng)度下冷凍干燥的影響減小。 構(gòu)造不同大小的大豆蛋白粒子(天然蛋白、1％A和5％A)-κ-卡拉膠混合體系，通過(guò)離心、化學(xué)分析和目測(cè)建立了相圖；采用共聚焦激光掃描顯微鏡(CLSM)觀察了相分離體系的微觀結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行圖像分析；流變學(xué)手段進(jìn)一步研究混合體

4、系的微觀結(jié)構(gòu)，以及粒徑測(cè)定儀分別測(cè)定上下層相的粒徑分布。相圖的結(jié)果證明大豆蛋白和K-卡拉膠發(fā)生了互斥相分離，5％A和K-卡拉膠的混合體系具有較窄的均相區(qū)域；CLSM的觀察結(jié)果表明相分離后蛋白質(zhì)富集組分間存在交聯(lián)，并形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，灰度水平變化方差和灰度直方圖對(duì)圖像的分析證明5％A和κ-卡拉膠的相分離體系形成了較不均勻的微觀結(jié)構(gòu)；流變測(cè)定表明相分離體系顯示出較高的粘度值，時(shí)間掃描圖譜揭示出5％A與κ-卡拉膠混合體系的G’-G"交叉時(shí)間較早

5、，較快與卡拉膠發(fā)生相分離。上述研究結(jié)果表明大豆蛋白熱誘導(dǎo)聚集導(dǎo)致顆粒大小增加，促進(jìn)了與卡拉膠的相分離，說(shuō)明大豆蛋白和卡拉膠的相分離主要是由于排空相互作用。粒徑測(cè)定儀的結(jié)果證明較大的顆粒存在于體系的下層相中，進(jìn)一步證明在本實(shí)驗(yàn)條件下，排空相互作用導(dǎo)致了混合體系的相分離。 通過(guò)建立相圖、CLSM結(jié)合圖像分析以及流變分析研究了大豆蛋白粒子大小和多糖分子量大小對(duì)大豆蛋白-葡聚糖混合體系相行為及微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明兩種大分子的相分

6、離是由于葡聚糖分子鏈的排空作用，使得蛋白質(zhì)富集部分間產(chǎn)生了有效而不均勻的交聯(lián)，大豆蛋白粒子的尺寸增大以及葡聚糖分子量的增加會(huì)促進(jìn)兩者間的相分離。通過(guò)觀察混合體系的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)相分離和膠凝同時(shí)存在并存在競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)相分離速度大于膠凝速度時(shí)，形成宏觀相分離；當(dāng)膠凝速度大于相分離速度時(shí)，形成了宏觀上均勻，而微觀上不均勻的微相分離結(jié)構(gòu)，流變分析結(jié)果證明了這種體系凝膠的形成。采用CLSM觀察5％A-葡聚糖相分離體系不同階段的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明隨著時(shí)間

7、的變化，混合體系的微觀結(jié)構(gòu)不斷演變，和流變分析中時(shí)間掃描的結(jié)果一致。 通過(guò)相圖、CLSM觀察以及流變分析研究了離子強(qiáng)度對(duì)大豆蛋白聚集體與葡聚糖混合體系相分離的影響。把。NaCl并入大豆蛋白聚集體-葡聚糖混合體系后，鹽會(huì)屏蔽蛋白質(zhì)分子上的電荷而減少分子間的排斥力，促進(jìn)蛋白質(zhì)間的交聯(lián)。鹽一方面影響著蛋白質(zhì)分子的聚集，另一方面也促進(jìn)了蛋白質(zhì)與葡聚糖問(wèn)的相分離。從相圖看來(lái)，在一定離子強(qiáng)度下加熱形成較大的聚集體顆粒對(duì)相分離的影響意義更大，

8、較大的膠體粒子更容易與多糖發(fā)生相分離，進(jìn)一步驗(yàn)證了排空相互作用在一定離子強(qiáng)度下的大豆蛋白聚集體和葡聚糖的相分離中發(fā)揮了重要作用。CLSM的觀察結(jié)果表明，相分離混合物的微觀結(jié)構(gòu)與聚合物/膠體粒子的粒徑比(ε)相關(guān)，當(dāng)ε較小時(shí)，形成了聚集網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而此值較大時(shí)則形成了球狀微觀結(jié)構(gòu)。流變測(cè)定結(jié)果也證實(shí)了鹽對(duì)聚集和相分離的雙重影響。 采用Vrij建立的排空相互作用理論模型預(yù)測(cè)了大豆蛋白及其熱誘導(dǎo)聚集體與多糖混合體系的相邊界，預(yù)測(cè)中所用到

9、的參數(shù)采用靜態(tài)光散射測(cè)定，預(yù)測(cè)結(jié)果中蛋白質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)和濃度的轉(zhuǎn)變通過(guò)測(cè)定極稀濃度下蛋白質(zhì)溶液的相對(duì)粘度獲得。天然蛋白、1％A和5％A與葡聚糖混合體系的理論相邊界結(jié)果證明隨著多糖分子量的增加，體系的相邊界向坐標(biāo)軸靠攏；膠體粒子的粒徑增大時(shí)，會(huì)促進(jìn)相分離，均與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，說(shuō)明在大豆蛋白膠體粒子與中性多糖的混合體系中，Vrii理論模型的適用并在一定程度上能反映二者的相分離行為。一定離子強(qiáng)度下的大豆蛋白聚集體與葡聚糖體系的理論計(jì)算邊界高于實(shí)驗(yàn)