高压与TG酶处理对小麦面筋蛋白的凝胶性影响研究

发布时间：2020-06-04 11:50

【摘要】：在这项研究中,小麦面筋蛋白被作为研究对象,并采用诸如生物化学、流变学、酶学和蛋白质化学等技术,通过分析高压处理对小麦面筋蛋白凝胶体系的质构性质、流变性质、维持体系的分子间作用力、微观结构,以及TG酶交联小麦面筋蛋白的凝胶性质的影响,探究了高压预处理对热诱导小麦面筋蛋白凝胶和TG酶诱导小麦面筋蛋白乳液凝胶性质影响的机制。主要结论如下:(1)采用100-400MPa的高静水压对小麦面筋蛋白进行处理,研究了高压对小麦面筋蛋白凝胶性质的影响。结果表明:高压处理显著增大了小麦面筋蛋白凝胶的强度和持水性,当压力低于300MPa时,小麦面筋蛋白的流变性逐渐增强。同时,随着压力水平从0.1MPa增加至400MPa,小麦面筋蛋白游离巯基含量先增加后降低,表面疏水性也表现出相同的趋势。FTIR分析表明,随着压力水平的增加,改性小麦面筋蛋白的β-折叠(从37.23%到43.13%)和无规则卷曲的含量(从21.62%到26.91%)增加,而α-螺旋(从22.54%到16.65%)和β-转角(从18.54%到13.17%)含量减少。SEM观察结果表明,相较于未经高压处理的小麦面筋蛋白的凝胶,高压改性小麦面筋蛋白的凝胶具有更为均匀和致密的三维网络结构。(2)研究了高压预处理对TG酶交联小麦面筋蛋白的凝胶性质的影响。结果表明,在100~400MPa的压力条件下,经过10min高压预处理,能够诱导小麦面筋蛋白分子结构发生一定程度的去折叠化、折叠和聚集,使得小麦面筋蛋白分子暴露出更多的TG酶作用位点,显著增强了小麦面筋蛋白对TG酶交联反应的敏感程度。主要体现在:,高压预处理通过增强小麦面筋蛋白分子间TG酶的交联作用,显著增强了小麦面筋蛋白分子的乳化性质和热稳定性。流变性研究结果表明,高压预处理的小麦面筋蛋白较之未经高压预处理的小麦面筋蛋白,弹性模量G′表现出显著的提高。凝胶速率的研究结果表明,高压预处理有效降低了热诱导小麦面筋蛋白凝胶的成胶时间,降低至27.6min。同时,凝胶体系的凝胶强度和持水性相比于未经高压预处理的54.37g和71.13%,分别达到了103.53g和80.13%,表现出显著的提高。凝胶体系的三维网络结构表明,高压预处理能够促使改性小麦面筋蛋白形成更为均匀致密的凝胶三维网络结构。(3)采用100~400MPa的高静水压对小麦面筋蛋白进行处理,研究了高压对TG酶促小麦面筋蛋白乳液凝胶性质的影响及其机理。结果表明,随着压力水平的增大,高压预处理能够显著地改善TG酶促小麦面筋蛋白乳液凝胶的凝胶结构和性质,并在压力水平达到300MPa时改善效果最为显著。高压预处理能够有效降低小麦面筋蛋白乳液中油滴的粒径(D_(43))并增大了油滴的比表面积(Asf),分别达到72.69μm和0.362m~2/g。随着压力水平的增大,乳液凝胶的流变性和持水能力显著的增大了,并且持水能力达到74.34%。油滴界面的蛋白质吸附含量检测表明,高压预处理显著促进了更多的小麦面筋蛋白分子吸附在油滴的界面。同时,维持乳液凝胶体系的疏水相互作用和二硫键分别增大到7.11和5.14g/100g蛋白。SEM观察结果表明,高压预处理促使了更为均匀、致密的乳液凝胶网络结构的形成。
【图文】：

图 1. 1 TG 酶的反应机理Fig 1.1 The mechanism of TGase catalytic reaction目前，采用 TG 酶改性的方法改善蛋白质的功能性质已经被广泛应用于肉、乳制品、小麦蛋白、大豆蛋白和花生蛋白等制品中，研究表明 TG 酶能够地改善这些食品的粘弹性、持水性、感官特性以及营养价值[30, 31, 32]。在生理低脂肉丸的制备工艺中，添加 TG 酶，通过 TG 酶催化的肌肉蛋白分子间联反应，能够有效地增强猪肉丸的弹性和硬度，并且能够减少猪肉丸的蒸煮33]。汪亚强等人的研究发现，在制备小麦与大豆混合内酯豆腐时，加入 15白的 TG 酶，豆腐的相关性质包括弹性、硬度和保水性都发生了不同程度的34]。王凯强等人研究了 TG 酶在复合酶法改性小麦面筋蛋白的应用，TG 酶的小麦面筋蛋白分子内和分子间的交联聚合反应，使得小麦面筋蛋白的热变度由 54.43℃提高到了 55.06℃，并且显著增强了其流变性能以及凝胶性质 蛋白质凝胶化机理及其应用凝胶性质是蛋白质重要的功能性质之一，蛋白质在食品加工过程中的凝胶

图 2. 1 高压对凝胶强度和持水性的影响Fig 2.1 Effect of high pressure on gel strength and water holding capacity热诱导小麦面筋蛋白凝胶的强度和 WHC 的变化如图 2.1 所示。由图可不同压力的超高压处理后，热诱导小麦面筋蛋白凝胶的强度和 WHC 显随着超高压压力的增大而增大，在超高压压力 300MPa 时凝胶强度和最大，分别为 93.8±1.93g、79.47±0.7%。类似的研究，He 等人[69]报道了超高压改性显著增强了油菜籽凝胶的凝该报道认为蛋白质分子间的疏水相互作用是形成蛋白凝胶的关键因素高压处理促使蛋白分子的部分展开，暴露出更多的疏水性基团，导致了子间的疏水相互作用的增强，进而增大了凝胶网络的强度。另外，Zh道超高压处理使得马湆鱼鱼糜凝胶形成了更均匀致密的三维凝胶网络致密的微观结构能将水分更好的束缚在凝胶网络中，从而有助于增强凝和 WHC。此外，，图 2 显示出，当压力达到 400MPa 时，凝胶强度和持降低了。类似的结果也出现在 Ma[71]等人在超高压压力对金线鱼鱼糜凝
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.21

【参考文献】

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本文编号：2696345