论文部分内容阅读
乳清分离蛋白是一种可食用的高营养蛋白,具有易消化吸收,抗氧化、抗病毒和提高机体免疫力等生物活性。乳清分离蛋白已作为重要的功能性蛋白配料,添加到一些乳制品生产中,但因其是一种敏感蛋白,在一些理化条件下其性质易发生不利于加工应用的变化,这使得其应用受到很大限制,其中β-乳球蛋白为乳清分离蛋白的主要成分,它的性质对乳清分离蛋白的应用具有重要影响。λ-卡拉胶具有降低血液胆固醇和甘油三酯等生物活性,可作为脂肪替代品添加到半固体乳制品甜点中,增加粘度,厚度、乳化度和平滑度。蛋白质-多糖相互作用对蛋白质的功能性质具有显著影响。因此,本课题选取β-乳球蛋白、乳清分离蛋白与λ-卡拉胶体系作为研究对象,利用热力学特性对β-乳球蛋白和λ-卡拉胶相互作用机理进行深入研究,探讨影响乳清分离蛋白/λ-卡拉胶复合物形成的关键因素,获得具有良好功能特性的乳清分离蛋白/λ-卡拉胶复合物,旨在扩大乳清分离蛋白在食品体系中的应用范围。主要研究结果如下:（1）首先研究了在pH4.0-7.0和25℃下,β-乳球蛋白和λ-卡拉胶在水溶液中的相互作用。等温滴定量热法用于确定β-乳球蛋白和λ-卡拉胶相互作用过程中的热量变化。荧光猝变、动态光散射和傅里叶红外光谱作为滴定模式的补充方法,以更好地理解热力学特性。结果表明,β-乳球蛋白和λ-卡拉胶两者之间的相互作用是自发的、放热的。结合常数随着pH的升高从9.0±1.3×105 M-1降低到1.3±0.8×105 M-1,两者之间的结合力是中等结合亲和力。在pH 4.0时每个多糖分子结合60个β-乳球蛋白分子,形成了流体动力学直径约800nm的β-乳球蛋白/λ-卡拉胶复合物。随着pH从7.0降低到4.0,λ-卡拉胶的加入使得β-乳球蛋白内源荧光发射强度逐渐降低,而且最大峰值发生蓝移,说明λ-卡拉胶与β-乳球蛋白发生了相互作用,导致β-乳球蛋白的色氨酸残基移向更疏水的环境中。β-折叠和α-螺旋结构是β-乳球蛋白和λ-卡拉胶相互作用发生的主要结构区域。在低pH时,β-乳球蛋白/λ-卡拉胶相互作用导致β-折叠结构含量降低和α-螺旋结构含量增加,β-转角结构含量轻微降低,无规则卷曲结构含量基本无变化。（2）利用浊度法研究了影响乳清分离蛋白和λ-卡拉胶复合物形成的因素及相分离行为,研究了不同pH、盐离子浓度、温度、蛋白-多糖质量比条件下,蛋白-多糖复合物的zeta电位和平均粒径的变化,并且通过荧光光谱、傅里叶变换红外光谱和激光共聚焦分析了乳清分离蛋白和λ-卡拉胶相互作用的驱动力。结果表明,乳清分离蛋白和λ-卡拉胶复合溶液随着pH值的降低出现四个临界pH点（相点）。从高到低分别是pHc5.5、pH?5.3、pHopt4.5、pHd2.5,并且在pH 4.5时浊度达到最大值0.512±0.11,平均粒径达到2387nm,zeta电位为0。高浓度（100m M）Na Cl溶液抑制复合物的形成,复合体系的浊度值降低,同时不溶性复合物区域变窄。低温（<25℃）会使临界pH值向高pH值移动,高温（>25℃）会使临界pH值向低pH值移动,乳清分离蛋白和λ-卡拉胶复合物的形成主要靠静电引力驱动,但同时氢键和疏水相互作用对复合物的形成和稳定也有一定的影响。乳清分离蛋白和λ-卡拉胶质量比的增加有利于复合物的形成。随着质量比的增加,使得临界pH向更高的pH值偏移,pHopt向乳清分离蛋白等电点的方向移动,乳清分离蛋白和λ-卡拉胶质量比10:1时浊度出现最大值。多糖的存在改变了蛋白质的空间结构,使得色氨酸残基移向更加疏水的环境中。在酸性条件下加入多糖导致蛋白质的表面疏水性降低,亲水性增强。（3）在理论研究的基础上,进一步研究在酸性条件下不同浓度的多糖与乳清分离蛋白反应后,形成的复合双层乳液的乳化性和乳化稳定性。通过zeta电位、平均粒径、乳化性、乳化稳定性、微观结构测定,研究pH、多糖浓度、盐离子浓度、温度对乳液的影响。结果表明,pH值为3.0和4.0时,λ-卡拉胶和乳清分离蛋白乳液液滴之间存在着静电引力,当pH值为4.0,λ-卡拉胶浓度为0.1%时,乳清分离蛋白/λ-卡拉胶复合双层乳液具有较好的乳化性,pH值为6.0,λ-卡拉胶浓度为0.1%时,乳清分离蛋白/λ-卡拉胶复合双层乳液具有较好的乳化稳定性。调节盐离子浓度和温度对乳清分离蛋白和λ-卡拉胶复合双层乳液稳定性均影响较小,在一定的环境条件下是稳定的。（4）研究了pH、离子强度、多糖浓度、温度对乳清分离蛋白/λ-卡拉胶可溶性复合物起泡性和泡沫稳定性的影响。结果表明,低浓度（≤50 m M）的Na Cl显著提高蛋白质与蛋白质-多糖混合体系的溶解度、起泡性和泡沫稳定性,而高浓度（>50 m M）的Na Cl则显著降低。添加0.15%的λ-卡拉胶则提高了乳清分离蛋白的溶解性、起泡性和泡沫稳定性,在pH5.5形成的可溶性复合物具有较高的起泡性和泡沫稳定性,通过加热处理得到的乳清分离蛋白/λ-卡拉胶可溶性复合物泡沫稳定性较高。