芸豆分离蛋白—罗勒籽胶共混聚集体和冷固型凝胶的结构、理化特性及应用研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LittleMeteor
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芸豆分离蛋白(Kidney bean protein isolate,KPI)是一种营养价值高且易于加工的优质植物蛋白质资源,具有良好的胶凝、乳化、发泡等特性,但由于KPI在酸性条件下不稳定以及水溶性较低而使其应用受到限制。多糖与蛋白质复配是进一步提高KPI功能特性的有效途径。罗勒籽胶(Basil seed gum,BSG)是具有优异胶凝、乳化性的阴离子多糖,其冻融稳定性和热稳定性优于大多数商业水胶体,可通过与蛋白质的相互作用改善蛋白凝胶的功能特性和稳定性。因此,本课题以芸豆分离蛋白和罗勒籽胶为原料,探究了在不同p H和钠盐种类下BSG对KPI热聚集体特性的影响。在KPI和KPI-BSG热聚集体中添加葡萄糖酸-δ-内酯(GDL)或/和柠檬酸钠诱导冷固型水凝胶的形成,并分析了不同冷固型凝胶的功能和结构特性的差异。另外将KPI-BSG共混聚集体和大豆油通过剪切均质形成O/W型乳液,并诱导冷固型乳液凝胶的形成,再对不同油相分数和诱导方式的乳液凝胶进行了表征。最后,以虾青素作为疏水活性物质的代表,将冷固型水凝胶和乳液凝胶作为虾青素的递送载体,探究了不同负载虾青素凝胶的包埋率、包埋稳定性和体外消化过程中虾青素的释放率和生物可及性。本文首先研究了在不同p H(3-8)或钠盐种类(氯化钠、乙酸钠、苹果酸钠和柠檬酸钠)存在下BSG对KPI热聚集体的理化和结构性质的影响。结果表明,在p H 4下形成的KPI聚集体具有更大的粒径、浊度和更低的溶解度。流变测试表明,有机钠盐促使KPI聚集体稠度系数升高,流动行为指数降低。结合红外光谱和荧光光谱结果证明了柠檬酸钠对KPI聚集体的二级结构和色氨酸微环境的影响最显著。此外,BSG的加入增强了KPI聚集体中二硫键的强度,并诱导形成更高交联度的KPI聚集体的形成。其次,在KPI和KPI-BSG聚集体中添加GDL或/和柠檬酸钠,通过酸、盐和双重诱导形成冷固型水凝胶,并对凝胶的功能和结构特性进行了表征。结果表明,柠檬酸钠诱导形成的凝胶具有较高的持水力和流变稳定性,但凝胶强度和热稳定性不如GDL诱导形成的凝胶。此外,GDL和柠檬酸钠协同促使KPI结构的展开,并诱导形成具有更高储能模量(G’)和损耗模量(G")的蛋白凝胶。扫描电镜观察结果显示,BSG与KPI交联进一步促进凝胶的形成,使其具有更好的热稳定性和冻融稳定性。另外,研究了不同油相分数对KPI-BSG聚集体稳定的乳液和GDL或/和柠檬酸钠诱导形成的冷固型乳液凝胶的结构和功能性质的影响。结果表明,油相分数的增加提高了O/W乳液的粒径和粘度,并增强了乳液凝胶的强度、持水能力和蠕变恢复性能。此外,柠檬酸钠诱导形成的乳液凝胶网络具有更好的保水能力,而GDL诱导和双重诱导形成的乳液凝胶呈现较好的冻融稳定性和抗形变能力。微观结构表明,经过GDL诱导形成的乳液凝胶中油滴易发生等电絮凝,导致大油滴填充在网络结构中以提高凝胶强度。最后,研究了冷固型水凝胶和乳液凝胶对虾青素包封和递送。结果表明,乳液液滴稳定地将虾青素包埋在油滴中,导致乳液凝胶在光照、加热条件下和贮藏期间具有更好的包埋稳定性。通过模拟体外消化实验证明了GDL诱导和双重诱导形成的高强度凝胶的结构不易被破坏,更好地保护虾青素不被降解。而柠檬酸钠诱导形成的凝胶的消化率较高,能在模拟肠液中缓慢释放虾青素,显著提高了虾青素的生物可及性。综上所述,本文研究的结果表明BSG促进了KPI热聚集体的形成,并改善了冷固型凝胶的结构和功能特性。双重诱导形成的冷固型水凝胶和乳液凝胶具有出色的凝胶强度和稳定性,而柠檬酸钠诱导形成的凝胶的持水力和流变稳定性优于GDL诱导形成的凝胶,且冷固型乳液凝胶更适合作为虾青素的递送载体。本研究结果为拓宽芸豆分离蛋白和罗勒籽胶在食品工业中的应用提供了理论基础,并为植物基蛋白冷固型凝胶的新型诱导方式提供了新见解。
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