乳清蛋白不同聚合方式对玉米淀粉理化性质的影响

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:qiuzhizhedetiantang
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淀粉与蛋白质作为食品体系中2类重要的功能性高分子,通常被共同应用于食品体系,它们对于食品的流变、质构等特性产生着重要的影响。目前对淀粉-蛋白研究主要集中在植物种子中自然存在的相互作用上,对外源蛋白与淀粉之间相互作用的研究较少,且不同种类蛋白与淀粉的相互作用差异较大,来源不同蛋白质结构差异很大,很难清晰揭示二者之间的相互作用规律。本试验主要探究同一种蛋白不同聚合方式对玉米淀粉理化性质影响的差异性及规律性。采用玉米淀粉和乳清浓缩蛋白(Whey protein concentrate,WPC)为原料,用不同方式处理乳清浓缩蛋白改变其聚合结构,使组装形成常规聚合物和纤维聚合物,通过透射电镜、硫代硫磺素T(Th T)、表面疏水性测定探究其结构和性质差异;通过直链淀粉浸出能力的测定、流变学性质测定等手段探究同一种蛋白不同结构性质对玉米淀粉糊化性质影响的差异性及规律性;分析玉米淀粉及混合体系糊化过程中直链淀粉溶出速率的变化,探究引起不同体系宏观特性差异的原因;结合流变仪、回生热力学分析、X-射线衍射等手段考察不同混合体系的回生特性之间的差异。具体研究结果如下:WPC不同聚合物结构和性质的差异在形态结构上,WPC在p H6.5,90℃加热10h的条件下,发生聚合,形成了较大的团簇状的常规聚合物。而WPC在p H2.0,90℃加热10h的条件下由球状颗粒逐渐组装形成细长线状的纤维聚合物(WPC自发),2种聚合物结构形态完全不同。在纤维量上,常规聚合物的Th T值远低于纤维聚合物。对于纤维聚合物而言,采用WPC自发及核诱导两类不同的聚合方式形成纤维聚合物,WPC自发形成纤维Th T荧光强度明显低于诱导形成纤维Th T荧光强度。且不同诱导方式形成纤维Th T荧光强度存在显著差异。其中酶水解诱导WPC的Th T荧光强度最高,是WPC自发的1.86倍。在性质上,常规聚合物的表面疏水性明显低于纤维聚合物。对于纤维聚合物而言,纤维量越多,表面疏水性越大。直链淀粉浸出能力玉米淀粉糊化过程中伴随着直链淀粉的渗漏。不同糊化样品直链淀粉溶出量有显著差异。与纯玉米淀粉相比,添加纤维聚合物(酶水解诱导、二次核诱导)分别有74.76%、53.55%直链淀粉的溶出;而添加WPC常规聚合物(0h)仅有35.78%直链淀粉的溶出,溶出程度比添加纤维聚合物(酶水解诱导、二次核诱导)分别低38.98%、17.77%。说明WPC常规聚合物对玉米淀粉糊化的抑制作用远高于纤维聚合物,且纤维聚合物对玉米淀粉糊化的抑制作用随着添加蛋白纤维量的增加逐渐减弱。进一步探究不同样品糊化过程中直链淀粉溶出速率变化。玉米淀粉及混合样品糊化过程中(df/dt)max均在第2分钟。在第2分钟时,与纯玉米淀粉相比,WPC常规聚合物-淀粉混合体系直链淀粉溶出速率降低了73.77%;纤维聚合物-淀粉混合体系降低了53.91%,相差19.86%。说明WPC的添加没有改变糊化过程中直链淀粉溶出的规律,但2种聚合物抑制了玉米淀粉糊化过程中直链淀粉的溶出速率,其中常规聚合物抑制作用更显著。淀粉糊化体系理化性质的变化不同糊化体系直链淀粉溶出情况直接影响体系的流变特性。添加不同聚合方式形成的WPC聚合物对玉米淀粉流变特性的影响程度有差异,与纯玉米淀粉相比,添加WPC常规聚合物后混合体系的黏度值、稠度系数K、动态黏弹性G’和G"的下降程度高于纤维聚合物。且不同纤维聚合物的抑制程度随着添加蛋白纤维量的增加而逐渐减弱。通过DSC测定玉米淀粉及混合体系的热力学性质。与纯玉米淀粉相比,常规聚合物-淀粉体系糊化焓降低了27.57%,纤维聚合物-淀粉体系糊化焓降低了22.47%。说明WPC常规聚合物和纤维聚合物均能抑制玉米淀粉的糊化作用,但WPC常规聚合物抑制作用更显著。淀粉回生特性的改变同样是WPC蛋白,不同聚合方式对玉米淀粉的回生产生了不同的影响。WPC常规聚合物能够促进玉米淀粉的回生,而纤维聚合物能够抑制玉米淀粉的回生。其中添加WPC常规聚合物混合体系的回生程度比纯玉米淀粉高11.26%,添加纤维聚合物混合体系的回生程度比玉米淀粉低8.38%。与纯玉米淀粉相比,添加WPC常规聚合物能够产生更高的弹性模量,同时,根据低场核磁测定观察到其持水能力要弱于纯玉米淀粉;而添加纤维聚合物产生更低的弹性模量但较强的持水能力。回生淀粉晶体结构的变化进一步观察回生后玉米淀粉及混合样品的晶体结构。原玉米淀粉是A-型结晶结构,添加不同聚合方式形成的WPC未改变回生玉米淀粉的晶型,回生后均表现B-型结晶结构。但WPC不同聚合方式对淀粉回生相对结晶度的影响有明显差异。WPC常规聚合物会促进玉米淀粉的重结晶,而纤维聚合物对玉米淀粉的重结晶具有一定的抑制作用。WPC不同聚合物与玉米淀粉的作用方式通过傅里叶红外光谱分析WPC不同聚合物与玉米淀粉的作用方式,表明淀粉和蛋白间无共价键作用,且2种聚合物与玉米淀粉在糊化过程中通过氢键产生相互作用;比较不同回生样品的1047cm-1/1022cm-1峰值比探究短程有序结构表明,添加WPC常规聚合物混合回生样品的1047cm-1/1022cm-1峰值比与纯玉米淀粉相差不大,而添加纤维聚合物混合回生样品的1047cm-1/1022cm-1峰值比比纯玉米淀粉降低了3.46%。说明与纤维聚合物相比,在玉米淀粉中添加WPC常规聚合物能够形成更有序的结构,回生程度更高。综上,相同蛋白质组成,不同方式组装形成的WPC聚合结构对玉米淀粉糊化和回生的影响程度存在很大差异。WPC常规聚合物和纤维聚合物均能够抑制玉米淀粉的糊化,但抑制程度不同。添加2种聚合物显著降低了玉米淀粉糊化过程中直链淀粉溶出速率。与纯玉米淀粉相比,添加WPC常规聚合物(0h)和纤维聚合物(酶水解诱导WPC)混合体系的直链淀粉最终分别溶出了35.78%、74.76%,相差38.39%。同样是WPC蛋白,不同聚合方式对玉米淀粉的回生产生了不同的影响。WPC常规聚合物能够促进玉米淀粉的回生,而纤维聚合物能够抑制玉米淀粉的回生。其中添加WPC常规聚合物混合体系的回生程度比纯玉米淀粉高11.26%,添加纤维聚合物混合体系的回生程度比纯玉米淀粉低8.38%。
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