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蛋白质-多糖混合液发生复合凝聚过程是由带相反电荷的蛋白质分子和多糖分子因静电相互作用而引起的,在食品工业中有较大的潜在应用。大米蛋白是高品质蛋白,在众多植物蛋白中尤其出众,具有合理的氨基酸组成、好消化、营养价值高和低过敏性,因此可以直接添加到食品中,甚至是婴幼儿奶粉。但是,大米蛋白较低的溶解性(3%~8%)限制了其在食品工业中的广泛应用。阿拉伯胶和果胶(来源于苹果)是两种不同的多糖,具有独特的功能性质。本论文明确了溶解大米蛋白的最适pH值,以此pH和中性pH作对比,对大米蛋白进行表征研究,并确定了大米蛋白与多糖进行复合凝聚反应的最适pH,在该pH下对复合凝聚的反应过程进行了探讨,主要研究结果如下: (1)在溶解大米蛋白的最适pH和中性pH条件下对其进行性质和结构表征:不同pH值的溶解度测定表明溶解大米蛋白的最适pH值为3.0,此时溶解度最高,达到45.48%; pH3.0时大米蛋白溶液的游离巯基和表面疏水性分别是pH7.0的8.67倍、19.04倍;大米蛋白在pH3.0的变性峰值温度及变性热焓均低于pH7.0时;凝胶色谱结果显示pH3.0时大米蛋白形成了小分子,主要峰的出峰时间比pH7.0时晚2~3min;傅里叶红外光谱(FTIR)显示pH3.0时大米蛋白分子的氧硫键、亚甲基振动减弱明显;透射电镜(SEM)结果显示大米蛋白在pH3.0时更分散疏松,pH7.0时则较为紧密成团。以上结果表明,与pH7.0的大米蛋白相比,pH3.0时大米蛋白的性质和空间结构发生了改变,二级结构遭到破坏,原因是pH7.0时大米蛋白分子紧密结合凝聚,表现为大分子团体,而在pH3.0的酸性条件下蛋白体解开分散,内部疏水性集团暴露,二硫键断裂,呈现分散疏松的小分子体状态。 (2)在大米蛋白和多糖发生复合凝聚的最适pH条件下,研究了复合凝聚反应中分子组装行为的相互作用力:酸性pH条件下大米蛋白和多糖的粒径、Zeta电位显示大米蛋白和多糖发生复合凝聚的最适pH是3.0,此时大米蛋白和多糖溶液都是稳定的单分散体系,大米蛋白带有最多的正电荷,阿拉伯胶和果胶均带有负电荷;大米蛋白和阿拉伯胶相互滴定时,随着两者质量比的增大,混合溶液的浊度和粒径均出现了先增大后降低的趋势,但出现最大值的位置不同;大米蛋白和果胶相互滴定时,随着两者质量比的增大,溶液浊度快速增大,直到出现明显的沉淀,粒径则表现出先增大后降低的趋势;不同氯化钠浓度下,大米蛋白-阿拉伯胶复合凝聚的浊度和粒径随着两者质量比的增大呈现出先增大后降低的趋势,加入氯化钠后,溶液的浊度值显著降低,同时,氯化钠浓度越大,溶液的浊度越低;当加入不同浓度的尿素时,大米蛋白-阿拉伯胶复合凝聚的浊度和粒径随着两者质量比的增大呈现出先增大后降低的趋势,尿素的加入使得体系的浊度大大降低,粒径大大减小,同时,所加尿素的浓度越大,对体系的影响越大。以上结果表明,pH3.0时大米蛋白和多糖发生了静电相互作用引起的复合凝聚反应,氯化钠的加入对静电结合构成了竞争效应,尿素的添加可能破坏了体系的疏水相互作用,滴定顺序、蛋白与多糖质量比、多糖种类也同样的影响了复合凝聚的反应过程。 (3)对大米蛋白-多糖复合凝聚相互作用机理进行了探讨:大米蛋白-多糖-水三元相边界表明发生相分离行为时形成不可溶性复合凝聚物的下限靠近大米蛋白轴,且大米蛋白-果胶体系更容易形成不可溶性复合凝聚物;等温滴定量热(ITC)显示大米蛋白-阿拉伯胶复合凝聚是放热反应,其中△H为-9.07×106cal/mol,△S为-275cal/mol/deg,n为0.393,K为2.45×106;圆二色光谱(CD)显示随着大米蛋白/多糖和多糖/大米蛋白的值增大,混合体系的吸收峰发生了明显变化,尤其是α-螺旋和β-折叠特征吸收峰的改变;大米蛋白-阿拉伯胶复合凝聚物比较细小,沉淀层稀薄粘稠,有拉丝现象,而大米蛋白-果胶复合凝聚物呈絮状,沉淀层更显浓厚,无拉丝现象;动态模量显示两种复合凝聚物的G(储能模量或弹性模量)和G"(损耗模量或粘性模量)随着频率增大而增大,前一阶段都是G">G,后一阶段则是G>G"。以上结果表明大米蛋白-多糖-水三元相边界、复合凝聚物的状态与多糖种类有关,混合体系的构象转变与多糖种类、大米蛋白和多糖的质量比有关,另外,复合凝聚物易受外力影响,具有不稳定性。