超声联合球磨改性对牡蛎蛋白结构和功能性质的影响

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牡蛎是中国产量最高的贝类。牡蛎肉味道鲜美、营养丰富,具有独特的功能性和药用价值。牡蛎中蛋白质含量最高可达50%以上(以干重计),且牡蛎蛋白(oyster protein,OP)中富含必需氨基酸,是一种极为优质的水产蛋白,极具开发潜力。然而,天然的OP存在溶解度低、致敏性高、营养成分受热易破坏等问题,使其功能性质不能完全满足于食品工业的需求,严重限制OP的开发及应用。因此,本研究利用超声联合球磨处理对OP进行物理改性,研究了单一的球磨改性和超声联合球磨改性对OP结构和功能性质的影响。主要研究结果如下:(1)球磨处理对牡蛎蛋白结构的影响。采用固定频率(20 Hz),对OP进行不同时间(0,5,10,15,20 min)的球磨处理。扫描电子显微镜和纳米粒度分析仪测定结果表明,球磨改变了微观结构和聚集状态;与对照组相比,15 min的球磨处理使蛋白质的粒径均匀程度达到了最高。球磨增加了 OP的有序结构,使α-螺旋和β-转角的相对含量增加,β-折叠和无规则卷曲的相对含量减少。球磨20 min后的OP的表面疏水性和游离巯基含量均有所增加。(2)球磨处理对牡蛎蛋白功能性质的影响。本研究提取的OP本身为黄色粉末,球磨20 min增加了 OP粉末的白度。处理5 min时OP发泡能力最佳,从16.5%增至25.50%;发泡稳定性在处理10 min时从92.59%增至99.32%。处理10 min时溶解度最低降至3.00%。处理20 min时,热变性温度最高(38.32℃);持水能力最高(97.50%),持油能力最低(380.00%)。此外,球磨处理使OP的体外消化率从60.08%增至74.07%,原肌球蛋白含量从19.56 ng/g下降至17.80 ng/g。综合以上结果,OP的适宜球磨处理条件为:频率20 Hz,处理时间15 min。球磨能够有效改变OP的结构进而改善其功能性质、营养价值并提高安全性,但球磨对OP溶解度的改善效果并不理想。(3)超声联合球磨处理对牡蛎蛋白结构的影响。根据上述球磨改性的结果,先对 OP 进行球磨处理(20 Hz,15 min),再对球磨的 OP(ball-milled oyster protein,BMOP)进行不同功率(0,100,200,300,400,500,600 W)下的超声处理。扫描电子显微镜和纳米粒度分析仪测定结果表明,100~400 W功率下的超声处理明显提高了 BMOP的颗粒均匀度,但过高功率的超声波会导致蛋白质颗粒聚集。超声处理增加了 BMOP的无序结构,使α-螺旋、β-转角和无规则卷曲相对含量减少,β-折叠相对含量显著(p<0.05)增加;同时,表面疏水性和游离巯基含量随着超声功率的增加而上升。(4)超声联合球磨处理对牡蛎蛋白功能性质的影响。与单一的球磨处理相比,超声令BMOP溶解度出现明显上升,在400 W时达到最高(15.67 g/100g);热稳定性在0~600 W超声过程中先上升后下降;同时,结构和粒径的变化致使BMOP的两亲性提高,超声功率为500 W时持水性最佳,超声功率为300 W时持油性最佳;发泡性在400 W超声处理时从25.50%增至43.75%。此外,体外消化率在超声后有了进一步的上升,最大增至88.60%。致敏性随超声功率的增加出现明显下降,600 W处理使其降至最低(13.22 ng/g)。以上结果表明,超声处理能够协同增强BMOP的一些功能性质,更大程度的提高消化率,降低致敏性,还能够明显改善BMOP溶解度低的弊端。综上所述,本研究初步探究了球磨和超声两种物理方法联合改性对OP结构和功能性质的影响。结果表明,两种物理方法联合改性优于单一球磨改性。超声联合球磨处理得到的OP,结构有较大改变,白度和亮度增加,粒度更小更均匀,两亲性和发泡性提高,溶解度和体外消化率显著(p<0.05)提高,致敏性明显降低。本研究结果有助于拓宽OP在食品工业中的应用领域,为开发功能性质良好的OP提供了一定的理论依据。
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