【摘 要】
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酪蛋白是牛奶蛋白质的主要成分,是食品工业中常用的蛋白质之一。近年来,以酪蛋白为基质的凝胶食品越发受到人们的喜爱,然而,单纯酪蛋白凝胶存在强度较弱、易析水等缺点。目前,复合凝胶体系因其易于调控质构与结构而引起研究者的重视,为改善酪蛋白凝胶品质提供了新的思路。本文将酪蛋白与不同性质的多糖(包括甲基纤维素、结冷胶、细菌纳米纤维素)复合,通过添加葡萄糖酸内酯(GDL)诱导其形成凝胶,采用质构仪、扫描电镜(
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酪蛋白是牛奶蛋白质的主要成分,是食品工业中常用的蛋白质之一。近年来,以酪蛋白为基质的凝胶食品越发受到人们的喜爱,然而,单纯酪蛋白凝胶存在强度较弱、易析水等缺点。目前,复合凝胶体系因其易于调控质构与结构而引起研究者的重视,为改善酪蛋白凝胶品质提供了新的思路。本文将酪蛋白与不同性质的多糖(包括甲基纤维素、结冷胶、细菌纳米纤维素)复合,通过添加葡萄糖酸内酯(GDL)诱导其形成凝胶,采用质构仪、扫描电镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、原子力显微镜(AFM)、流变仪、Zeta电位仪等手段,探究了不同性质的多糖、多糖的浓度以及GDL添加量对复合凝胶的凝胶强度、微观形貌以及形成机制的影响。主要内容与结论如下:1.将酪蛋白(8.0%,w/v)与不同浓度(0.0-1.0%,w/v)的甲基纤维素复合(初始p H为7.0),添加3.0 g GDL,在室温下静置16 h形成复合凝胶(最终p H为3.3)。质构结果表明,随甲基纤维素浓度的增加,凝胶硬度先增加后降低,当甲基纤维素的浓度为0.4%时,凝胶硬度最大。外观、SEM、CLSM结果表明,随着甲基纤维素浓度的增加,凝胶微观结构从单纯酪蛋白凝胶的片层状结构,转变为“水包水”的乳液结构;当甲基纤维素的浓度大于0.5%时,从外观上看,凝胶分为两层,从微观上看,表现为双连续相结构。流变和CLSM结果表明,随着甲基纤维素浓度的增加,凝胶化时间缩短。AFM结果表明,在p H为3.3时,酪蛋白发生明显的分子聚集。此外,酪蛋白-甲基纤维素复合凝胶具有良好的热稳定性。2.将酪蛋白(8.0%,w/v)与不同浓度(0.0-0.6%,w/v)的结冷胶复合(初始p H为7.0),添加不同量的GDL(1.0,2.0,4.0 g),在室温下静置16 h形成复合凝胶(最终p H分别为5.1,4.3,3.6)。质构结果表明,当GDL添加量为1.0 g时,随结冷胶浓度的增加,凝胶强度先增加后降低,在结冷胶浓度为0.05%的情况下,凝胶最强;当GDL添加量为2.0和4.0 g时,随结冷胶浓度的增加,凝胶强度单调增加;在结冷胶浓度相同的情况下,当添加2.0 g GDL时,凝胶强度最大。外观、SEM、CLSM结果表明,凝胶微观形貌随结冷胶浓度的增加从单纯酪蛋白凝胶的片层状结构转变为“水包水”的乳液结构,酪蛋白为连续相,结冷胶为分散相。流变结果表明,GDL添加量越多,结冷胶浓度越大,凝胶化时间越短。此外,通过方式一(酪蛋白作为乳化剂制备乳液)制备的复合乳液凝胶的强度较大,通过方式二(结冷胶和吐温-80作为乳化剂制备乳液)制备的复合乳液凝胶的结构更加均匀。3.采用扫描电镜(SEM)、热分析系统(TG)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及X-射线衍射(XRD)等手段对细菌纳米纤维素进行表征,并采用Zeta电位仪、原子力显微镜(AFM)以及流变学手段探究了在不同p H条件下,细菌纳米纤维素的电荷密度、分子聚集形貌以及弱凝胶特性。结果表明,购买的细菌纳米纤维素的长度为微米级,它具有较高的纯度和结晶度,是Iα型纤维素;随着p H的降低,细菌纳米纤维素的电荷密度降低,引起分子的自我聚集,从而形成弱凝胶。将酪蛋白(3.0%,w/v)与不同浓度(0.0-0.5%,w/v)的细菌纳米纤维素复合(初始p H为7.0),添加不同量的GDL(0.3,0.5,1.0 g),在室温下静置16 h形成复合凝胶(最终p H分别为5.1,4.7,4.3)。质构结果表明,当GDL添加量为0.3g时,在细菌纳米纤维素的浓度为0.1-0.3%的情况下,凝胶强度随细菌纳米纤维素浓度的增加而增大,进一步增加细菌纳米纤维素浓度,会使凝胶强度降低。当GDL添加量为0.5和1.0 g时,随着细菌纳米纤维素浓度的增加,凝胶强度单调增加。随后,采用流变仪对复合凝胶进行频率扫描,结果发现,当扫描频率为1 Hz时,储能模量G’的变化趋势与质构结果一致。外观、SEM和CLSM结果表明,凝胶结构均匀,酪蛋白为连续相,细菌纳米纤维素分布其中。综上所述,本文探究了不同性质的多糖、多糖的浓度以及GDL添加量对复合凝胶的凝胶强度、微观形貌以及形成机制的影响。为改善酪蛋白凝胶品质以及开发高蛋白质、高膳食纤维的功能性食品提供理论指导。
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