【摘 要】
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近年来,植物基食品(Plant-based foods)因其特性,成为消费者基于个人健康、环境保护、动物保护等理念而选择的新饮食模式。植物奶和植物基蛋黄酱等植物基食品的生产促使越来越多的新原料走进消费者视野。大豆分离蛋白(SPI)是众多植物蛋白中为数不多可用于替代动物蛋白的最佳候选者之一,但其乳液构建能力差且在极端环境下不稳定。本课题研究天然SPI和不同物理处理SPI(热控大豆分离蛋白聚集体和大豆
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近年来,植物基食品(Plant-based foods)因其特性,成为消费者基于个人健康、环境保护、动物保护等理念而选择的新饮食模式。植物奶和植物基蛋黄酱等植物基食品的生产促使越来越多的新原料走进消费者视野。大豆分离蛋白(SPI)是众多植物蛋白中为数不多可用于替代动物蛋白的最佳候选者之一,但其乳液构建能力差且在极端环境下不稳定。本课题研究天然SPI和不同物理处理SPI(热控大豆分离蛋白聚集体和大豆分离蛋白纳米凝胶颗粒)及其皂皮皂苷(QS)分子修饰,考察二者的相互作用和界面行为对乳液凝胶构建和稳定的影响,揭示高内相乳液凝胶在极端环境(高温、高盐、强酸及冻融)下的稳定机理。为植物基乳态产品和高蛋白食品的研制提供理论支撑和技术手段。(1)通过QS对SPI进行分子修饰,研究二者分子间相互作用和界面吸附行为与高内相乳液凝胶构建间的内在联系,揭示高内相乳液凝胶在极端环境下和储藏中的稳定机制。研究发现:基于表面疏水性和荧光光谱技术分析发现QS疏水苷元与SPI疏水氨基发生疏水相互作用,促进SPI的扩散和界面吸附,但QS也会与SPI存在界面竞争吸附行为,导致QS可降低SPI基乳液凝胶的塑性(粘度降低三倍),赋予其制备高蛋白产品的潜力。随SPI浓度的增加,乳液凝胶的凝胶强度增强;不断添加QS,凝胶特性呈先增后减的变化趋势,其中,1%SPI-0.09%QS基乳液凝胶表现出高粘弹性。具有耐高温且高负电性的QS与SPI的疏水结合和界面竞争吸附提高了SPI基乳液凝胶的热稳定性、冻融稳定性和储藏稳定性;QS提供的强静电排斥作用以及与蛋白分子疏水结合可提高SPI基乳液凝胶在酸性和高盐环境下的稳定性。(2)研究了不同温度热诱导SPI聚集(HSPI)以及QS分子修饰对大豆分离蛋白及其乳液凝胶构建和稳定性的影响。研究发现:随热诱导温度的升高,SPI聚集程度增加,HSPI聚集体直径增大;热处理后蛋白疏水基团暴露强化了与QS间的疏水相互作用,进一步促进了HSPI聚集体在体相中的扩散和界面上的吸附。高温(110°C)诱导下的HSPI聚集体可构建形成小粒径乳滴,提高乳液凝胶的凝胶强度。然而,QS与HSPI界面竞争吸附后会降低HSPI基乳液凝胶的粘度。此外,90°C和100°C处理获得的HSPI聚集体在提高乳液凝胶的热稳定性和冻融稳定性更具优势,添加QS后稳定效果更显著;QS与HSPI聚集体间存在的疏水相互作用可阻碍蛋白酸性环境下的聚集,进而提高HSPI基乳液凝胶的酸耐受性,其中,高温(110°C)诱导下的HSPI聚集体在极酸环境(p H 3.0)下的效果最明显。(3)通过物理场诱导SPI纳米凝胶颗粒化,研究了SPI纳米凝胶颗粒(SNGs)及其QS分子修饰对乳液凝胶构建和稳定的影响。研究发现:QS不仅可与SNGs表面的疏水基团结合,还可通过疏水相互作用参与CSNGs内部结构的构建,导致CSNGs的直径和表面疏水性均比MSNGs的大。具有制备“Mickering”乳液优势的SNGs主要通过强空间位阻效应稳定乳液凝胶,导致高浓度QS才会降低SNGs基乳液凝胶的粘度和塑性,此时复合型乳液凝胶具有比混合型乳液凝胶更高的粘度。然而,比较不同处理技术下的SNGs性质发现,超声处理的SNGs(169.4 nm)比高压均质(186.2nm)的小且乳化性更好。SNGs与QS稳定的乳液凝胶经90°C处理后仍具有良好的热稳定性,且抗冻融能力增强;在酸处理下,具有强空间位阻效应的SNGs制备的乳液凝胶具有相对良好的稳定性。(4)基于前期研究,利用大豆分离蛋白全替代蛋黄开发了植物基蛋黄酱,并对其物理特性进行了分析。研究发现:高蛋白减脂植物基蛋黄酱PM2(10g/100g蛋白,50g/100g脂肪)和PM3(11g/100g蛋白,40g/100g脂肪)具有与市售蛋黄酱(LXR:11.2μm,WHM:9.18μm)相似的质构、涂抹性和流变特性,且比市售蛋黄酱的物理稳定性(PM2:3.29μm,PM3:3.68μm)更佳。而两种极端下的植物基蛋黄酱(高油含量PM1(75%油)、低油含量PM4(40%油+35%SGP)和高QS含量(1%QS)PM5),即过稠和过稀,还需进一步优化。此外,高蛋白含量下形成的强凝胶网络结构和极端环境下稳定的QS使PM2和PM3具有比市售蛋黄酱更优越的热稳定性和冻融稳定性。
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