基于“两步法”研究盐离子对大豆分离蛋白聚集及凝胶特性的影响

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大豆分离蛋白的加工特性与其功能性质息息相关,其中凝胶性是蛋白制品口感、质地及持水性等的决定性因素。聚集是凝胶形成过程中十分重要的一步,蛋白聚集体是凝胶形成的“前体”。前期研究发现利用金属盐离子(以下简称盐离子)预聚集调控凝胶前体的形成可以显著改善SPI的凝胶性能,但盐离子诱导的蛋白聚集体与凝胶性能间的具体内在关联尚不明确。因此,本课题以“两步法”(即利用低浓度的Ca SO4、Mg SO4、Zn SO4分别诱导蛋白聚集(预聚集),高浓度凝固剂进一步诱导SPI聚集体成胶)为基础,研究了不同浓度下,不同盐离子对SPI聚集及凝胶特性的影响,深入探究蛋白聚集体对凝胶性能的影响机制。主要结果如下:1.由加入盐离子后蛋白溶液的动态p H变化及稳定后的p H终值,推测出随着盐离子浓度的增加,SPI的聚集程度增强,蛋白聚集体的平均粒径逐渐增大,蛋白聚集体溶液的浊度和表观粘度也随之增大。此外,盐离子的加入引起了SPIα-螺旋结构含量的上升,β-折叠结构含量的下降及荧光强度的降低。盐离子与SPI相互作用的热力学结果表明,二者相互作用的过程是自发的吸热反应,由熵变驱动。另外,滴定Zn SO4引起的焓变变化较Ca SO4和Mg SO4更为剧烈。2.研究不同盐离子的预聚集处理对SPI凝胶流变特性的影响。结果显示,盐离子的预聚集处理能够显著降低SPI凝胶的成胶温度,加快成胶过程,改善了凝胶的粘弹性性质,提高其抗形变能力。相较于未经预聚集处理的SPI凝胶,经2.5 m M Zn SO4、10.0 m M Ca SO4、7.5 m M Mg SO4预聚集处理的SPI凝胶的G′值分别提高了63.7%、43.7%、37.4%。然而,当盐离子的浓度超过该浓度后,SPI凝胶表现出很小的屈服应力,这暗示着SPI凝胶结构的粗糙,只需要更小的应力就能使其破裂。3.研究了不同盐离子的预聚集处理对SPI凝胶结构和质构特性的影响。与未经预聚集处理的SPI凝胶相比,经盐离子预聚集处理的SPI凝胶网络由粗实的凝胶链组成。当盐离子浓度过高时,SPI凝胶网络结构变得粗糙,甚至丧失了三维网络结构。同时,由较粗的凝胶链组成的凝胶结构持水率较高,粗糙多孔的网络结构持水能力较弱。此外,随着盐离子浓度的增加,SPI凝胶的质构特性呈现出先增加后降低的趋势。4.最后对SPI聚集体与SPI凝胶性质各参数之间进行了相关性分析。结果显示,SPI聚集体颗粒的D4,3分布在0~8μm时,粒径与SPI凝胶的硬度、咀嚼性、内聚性及持水性等呈显著正相关;而其分布在8~30μm时,呈负相关。
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