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本研究受吉林省科技厅科技攻关项目(20190301015NY)课题资助。蛋清蛋白(Egg white protein)作为一种宝贵的动物源蛋白质资源,因其卓越的营养价值和加工特性在现代食品工业中广泛应用。然而,在蛋制品的生产、加工及贮藏过程中易发生氧化反应,从而影响蛋品的加工特性及营养价值。本论文以蛋清蛋白为研究对象,通过建立两种自由基氧化模型(过氧自由基与羟基自由基),系统探究了自由基氧化修饰对蛋白质结构变化及功能特性的影响。从结构特性、表面特性和流变特性角度探讨了自由基诱导蛋清蛋白氧化后起泡性变化的机制。此外,采用高效液相色谱质谱技术(HPLC-MS/MS)检测氧化位点,阐明自由基诱导的氧化调节蛋清蛋白泡沫性质的分子机制。最后,采用体外消化动力学模型实验监测氧化对蛋清蛋白消化速率的影响,并探究了消化前后蛋白质底物结构变化规律,阐述了自由基诱导氧化调节蛋清蛋白消化特性的分子机制。本论文旨在为蛋白功能性质提升及营养食品的设计奠定理论基础,主要研究内容及结果如下:(1)采用2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐(AAPH)热分解产生过氧自由基(ROO·)制备不同氧化程度的蛋清蛋白,AAPH的终浓度分别为:0、0.04、0.2、1.0和5.0 mM。通过羰基与二聚酪氨酸指标含量验证蛋清蛋白的氧化程度。通过原子力显微镜图像、粒度分布、黏度等指标分析了蛋清蛋白聚集体形成的大小与形貌,更好地了解过脂质氧化对蛋清蛋白聚集行为的调控作用;通过表面疏水性(H0)和zeta电位分析了表面性质的改变。结果表明,0.2 mM AAPH与5 mM AAPH处理时,蛋清蛋白分别达到最大起泡性与最大起泡稳定性。这是由于过氧自由基诱导的氧化提升了蛋清蛋白的表面性质,增加了表面疏水基团和负电荷暴露加速了蛋白吸附至气-水界面,加强了蛋白间的相互作用并促进可溶性聚集体的形成,从而改善蛋白的表观黏度,更快形成更厚的黏弹性薄膜以包裹气体;且表面电荷含量的增加有助于抑制气泡间的聚结与失液现象。(2)采用内源荧光光谱、巯基(-SH)含量及傅里叶红外光谱技术对蛋清蛋白进行多尺度结构表征。结果表明,ROO·诱导蛋清蛋白发生解折叠,减少二硫键的含量而增加了蛋白的柔性,并促进有序结构α-螺旋结构向无规则卷曲与β-折叠结构的转变。此外,采用HPLC-MS/MS对氧化位点进行测定,结果表明0 mM AAPH(对照组),0.2 mM AAPH(起泡性最高组),5 mM AAPH(起泡稳定性最高组)处理的样品中分别检测到5、10和19个氧化位点,主要集中在卵白蛋白、卵转铁蛋白和溶菌酶中,这表明卵转铁蛋白和溶菌酶中的氧化修饰可能与蛋清蛋白的起泡性能的增强有关。(3)由于ROO·只针对模拟脂质氧化,氧化过程耗时长,具有一定局限性。相比而言,过氧化氢(H2O2)分解的羟基自由基(·OH)可模拟普遍的氧化状态,制备氧化蛋白速率快,时间短,适用于生产实践。因此本文四五章节采用过H2O2形成的芬顿反应模型产生·OH诱导蛋清蛋白氧化,以探究其对蛋清蛋白起泡特性调节作用的研究。H2O2的终浓度分别为:0、1、5、10和20 mM。除结构特性与表面特性研究外,此研究另外采用表面张力,流变性指标探讨·OH氧化对起泡性能的影响。结果显示,由羟基自由基引起的适度氧化(5 mM H2O2)使蛋清蛋白结构发生解折叠,二硫键减少,柔性增加;并具有较低的表面张力且暴露更多内部基团,加速了蛋白扩散且吸附至气-水界面,增强的相互作用使其迅速成膜;此外其优异的流变性能有助于蛋白形成更加稳定的界面,并产生体积更小且排布更加松散的起泡,因此减少了聚结,歧化与失液现象,以上结果显著提升了泡沫的稳定性。(4)通过消化动力学模型研究·OH诱导的氧化对蛋清蛋白体外胃消化性能的影响。采用游离氨基、二级结构以及粒度分布对消化前后底物进行多尺度结构表征,以揭示氧化诱导的蛋清蛋白消化前后的结构转变,探索氧化对蛋白消化特性的调节作用。结果表明,氧化促进了蛋清蛋白解折叠,使其暴露出更多内部活性基团的同时,增加了水解位点的暴露,有利于胃蛋白酶的可及性,增强了蛋清蛋白的水解程度,形成更加无序且粒径较小的颗粒,同时释放出更多游离氨基酸。此外,消化动力学的曲线与相关指标结果表明,羟基自由基诱导的氧化提升了蛋清蛋白消化的速度与程度。