脈沖電場對大豆蛋白理化性質(zhì)和脂肪氧化酶的影響.pdf

1、脈沖電場(Pulsed Electric Fields，PEF)處理是一種新型的非熱食品殺菌技術。它是以較高的電場強度(10-50kV/cm)、較短的脈沖寬度(0-100μs)和較高的脈沖頻率(0-2000Hz)對液體、半固體食品進行處理，并且可以組成連續(xù)殺菌和無菌灌裝的生產(chǎn)線。脈沖電場技術要在食品加工中大規(guī)模推廣使用，還需要解決很多問題(如殺菌鈍酶機理及動力學模型的建立、脈沖電場對食品組分的影響和食品安全性評價等等)。大豆富含豐富的蛋

2、白質(zhì)和合理的氨基酸組成，是國際上公認的一種全營養(yǎng)食品。大豆蛋白具有重要的營養(yǎng)價值和理化及功能特性(如粘彈性、凝膠性、乳化性)等，在食品配方中作為一種重要的功能成分和食品添加劑廣泛應用于食品工業(yè)。但大豆中含有多種酶類和一些抗營養(yǎng)因子，使得大豆及其制品有一定的毒副作用和產(chǎn)生不愉快的豆腥味。傳統(tǒng)的加熱殺菌易使大豆蛋白變性，大豆蛋白飲料易于沉淀，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量；蛋白質(zhì)天然結構的破壞會使理化及其功能性質(zhì)發(fā)生變化，溫度太低對抗營養(yǎng)因子和豆腥味祛

3、除不徹底。本研究的目的就是利用脈沖電場這一新型的殺菌技術處理豆奶及大豆分離蛋白溶液，初步探討脈沖電場對豆奶品質(zhì)、大豆脂肪氧化酶和大豆分離蛋白功能性質(zhì)及結構的影響，為脈沖電場技術在大豆制品加工中的應用、大豆蛋白的改性及食品安全提供理論參考。 以豆奶為真實的食品體系，測定了脈沖電場處理后豆奶理化性質(zhì)、色澤、風味、酶類及微生物等指標，結果表明，由于較高的脈沖電場能使帶電粒子趨向一致，致使黏度下降；脈沖電場可能導致輕微褐變的發(fā)生，豆奶L

4、值略有上升；pH值、電導率沒有發(fā)生改變。通過GC-MS測定結果表明，脈沖處理后的豆奶的風味物質(zhì)幾乎沒有變化；處理后豆奶中總游離氨基酸含量降低，半胱氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和絲氨酸含量降低的原因可能是電場作用使半胱氨酸之間通過巰基氧化形成了二硫鍵、對疏水相互作用和氫鍵有一定的影響。脈沖電場對大豆脂肪氧化酶(SLOX)、大豆胰蛋白酶抑制劑(STI)及脲酶有顯著的鈍化效果(P<0.05)，脲酶對脈沖電場較為敏感，SLOX次之，STI對脈沖電場具

5、有一定的抵抗力。脈沖強度和處理時間對大腸桿菌、沙門氏菌及金黃色葡萄球菌的鈍化都有顯著的影響(P<0.05)。大腸桿菌對脈沖電場比較敏感，沙門氏菌次之，金黃色葡萄球菌對脈沖電場的抵抗力較強。 以大豆分離蛋白溶液為研究對象，研究了脈沖電場對其理化及功能性質(zhì)的影響，脈沖電場處理后大豆分離蛋白的pH值和表觀黏度略微降低，溶解度、乳化性及起泡性都有所提高，較強脈沖條件則使其功能性質(zhì)呈現(xiàn)下降趨勢。原因可能是脈沖電場對其疏水相互作用有一定的影

6、響，使大豆分離蛋白分子部分伸展，疏水基團暴露，因此溶解度、乳化性及起泡性都提高；較強的脈沖條件則使極化的蛋白分子之間相互吸引重新形成分子聚集體，其功能性質(zhì)下降。脈沖處理后的大豆分離蛋白的7S和11S的變性溫度都有所下降，7S的變性溫度下降的較大，說明7S對脈沖處理較為敏感。熱變性溫度的下降說明蛋白的構象發(fā)生了變化，其結構發(fā)生了解折疊，變?yōu)樗缮⒌慕Y構。 應用Ellman試劑法、ANS熒光探針法、分子排阻法及激光光散射法研究了脈沖處

7、理前后大豆分離蛋白聚集情況。結果發(fā)現(xiàn)，隨著脈沖強度的增大或時間的延長，大豆分離蛋白的表面游離巰基含量和疏水性提高，較強的脈沖則使其巰基含量和疏水性下降。短的脈沖處理時間對大豆分離蛋白分子量和粒徑分布幾乎沒有影響；但脈沖處理時間長于432μs，高于1000kDa和1000nm大分子蛋白聚集體含量增加。這說明脈沖電場誘導了大豆蛋白分子的極化；破壞了維持蛋白四級結構的作用力如疏水相互作用、二硫鍵、靜電相互作用及氫鍵等；導致了蛋白亞基解離和疏水

8、基團的暴露；極化的亞基相互吸引通過非共價鍵重新形成更大的分子聚集體。 應用 SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝膠電泳、圓二色譜法(CD)、拉曼光譜法(Raman)和FT-IR光譜法等方法研究了PEF處理后大豆分離蛋白結構的變化。脈沖處理后11S球蛋白和7S球蛋白的各亞基的電泳譜帶都沒有變化，說明脈沖電場對大豆分離蛋白的亞基沒有影響。CD色譜法分析結果表明，隨著脈沖處理時間的延長，α-螺旋結構的含量逐漸減小，β-折疊逐漸增大，無規(guī)則卷曲

9、稍微增大；但當脈沖處理時間為547μs時β-折疊含量變小，而無規(guī)則卷曲含量增大。這說明，脈沖電場誘導了維持蛋白二級結構的作用力如氫鍵等改變了二級結構，從而使四種結構的含量發(fā)生了變化，Raman和FT-IR光譜分析結果進一步證明了這一點。Raman光譜中通過S-S和C-C伸縮振動特征譜帶的變化，說明脈沖電場對巰基和二硫鍵有一定的影響；通過酪氨酸特征振動頻率的變化情況，說明脈沖電場對疏水相互作用有一定的影響。 在兩極方波脈沖條件下，

10、隨著PEF處理時間延長、強度增強、頻率及寬度增大，大豆脂肪氧化酶的鈍化程度增強。一級分數(shù)轉(zhuǎn)換模型、韋布分布函數(shù)和Fermi’s模型都可用來很好地擬合大豆脂肪氧化酶活性和PEF參數(shù)之間的關系，韋布分布函數(shù)最適于預測PEF處理參數(shù)對大豆脂肪氧化酶的鈍化，它可以解釋在低PEF強度時的時間延遲，通過高的形狀系數(shù)來反應；而一級分數(shù)轉(zhuǎn)換模型可以提供PEF的最大鈍化酶活；Fermi’s模型可以提供給酶活性為50％時所需的臨界電場強度。這些數(shù)據(jù)為PEF