ε-聚赖氨酸形成聚电解质复合物及其在豆乳保鲜中的应用

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豆乳作为一种植物蛋白饮料,因其营养丰富,近年来深受消费者喜爱。然而豆乳极易受微生物污染而腐败变质,这在一定程度上制约了鲜豆乳的销售。本文通过添加ε-聚赖氨酸、高酯果胶并结合常温杀菌工艺,研究了对其保质期及稳定性的影响,以达到既保持传统豆乳的风味,又延长其货架期的目的。本研究从已变质豆乳中分离出优势腐败菌,根据腐败菌不同的菌落形态特征,通过16S rDNA测序进行鉴定,发现优势腐败菌为:枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。选择ε-聚赖氨酸、乳酸链球菌素、壳聚糖、乳酸钠和双乙酸钠作为抑菌剂,通过最小抑菌浓度(MIC)实验证明ε-聚赖氨酸具有最佳的抑菌效果。ε-聚赖氨酸(ε-PL)具有广谱的抑菌范围、高效的抑菌性及其可食用安全性而备受青睐,但ε-聚赖氨酸在实际应用中会与食品体系中带负电荷物质结合,形成絮凝或沉淀,并削弱其抑菌效果。通过将ε-聚赖氨酸与亲水性胶体的静电结合,形成纳米或微米尺度的聚电解质复合物作为抑菌传递系统。采用动态光散射法、微量电泳法和浊度法探究了不同浓度ε-聚赖氨酸与不同质量比高酯果胶所形成聚电解质复合物的物化性质。结果表明:不同质量比条件下所形成聚电解质复合物具有不同物理特性。当高酯果胶质量较低或较高时(RHMP/ε-PL<3或>5,w/w),由于所形成的聚电解质复合物带正电荷或负电荷,在静电排斥作用下体系较为稳定。当高酯果胶与ε-聚赖氨酸质量比接近4:1时(RHMP/ε-PL≈4,w/w),所形成的聚电解质复合物呈电中性,由于范德华引力作用,聚电解质复合物之间相互凝聚,浊度、粒径突然增大,体系处于不稳定状态。利用差示扫描量热法、傅里叶红外和显微观察分析了聚电解质复合物的热稳定性和微观结构,结果表明,所形成的聚电解质具有良好的热稳定性,因此可以应用于加热食品体系中。ε-聚赖氨酸和高酯果胶相互作用后未生成新的化合物,由于原料均具有可食用安全性,因此无需昂贵的毒理学试验,在食品体系中可直接添加使用。显微观察所形成的聚电解质呈“渔网型”空间网状结构。同时本文还研究了不同质量比聚电解质复合物对豆乳中腐败菌的抑菌活性,并选取适当质量比的聚电解质复合物探究其杀菌效果。实验结果表明,当高酯果胶质量比较低时,聚电解质复合物抑菌性与纯ε-聚赖氨酸大致相同。随着果胶添加量的增加,所形成聚电解质复合物由正电荷逐渐变为负电荷,虽然抑菌性有所减弱,但仍然具有较强抑菌活性。以50 μg/mLε-聚赖氨酸形成的聚电解复合物,杀菌动力学曲线显示:可在5 min内杀死95%以上的豆乳腐败菌,60 min内杀死99.9%的腐败菌,150 min后完全杀死腐败菌。这表明聚电解质复合物具有良好的抑菌和杀菌特性。结合上文所研究物化特性和抑菌性,猜测聚电解质复合物模型,以便更好的理解所形成聚电解质复合物物化特性和抑菌活性。将不同质量比聚电解复合物作为抑菌传递系统整体使用,并结合适当物理杀菌条件,探究其对豆乳保质期及品质影响。设立不同质量比聚电解质复合物、杀菌温度和杀菌时间为影响因素,在此基础上进行正交试验,结果显示最佳杀菌工艺为:聚电解质质量比3:1、杀菌温度100℃、杀菌时间15 min。并将不同质量比聚电解质添加在豆乳体系中做为实验组,经过高温杀菌豆乳作为对照组,通过测量加速储藏期间豆乳pH、可溶性固形物、蛋白质、色差和稳定性变化以研究聚电解质对样品品质的影响。结果表明:高温杀菌工艺虽然可以有效延长货架期,但会产生美拉德反应,影响豆乳品质。添加R1、R7质量比的聚电解质复合物实验组,在加速储藏后期,豆乳腐败变质;以R3、R5质量比添加的聚电解质复合物不仅有效延长了豆乳货架期,而且可以维持豆乳品质的稳定。
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