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强碱诱导的皮蛋蛋白凝胶形成机理研究

强碱诱导的皮蛋蛋白凝胶形成机理研究

作者：陈彰毅南昌大学

学位级别：硕士

皮蛋是我国的一种传统蛋制品,但目前关于皮蛋加工的相关机理研究尚很缺乏,特别是强碱加工的皮蛋凝胶形成机理仍未阐明。本论文将着重强碱诱导方式对皮蛋蛋白凝胶形成的影响,运用低场核磁(LF-NMR)、流变仪、质构仪和环境扫描电子显微镜(E... 详细信息

皮蛋是我国的一种传统蛋制品,但目前关于皮蛋加工的相关机理研究尚很缺乏,特别是强碱加工的皮蛋凝胶形成机理仍未阐明。本论文将着重强碱诱导方式对皮蛋蛋白凝胶形成的影响,运用低场核磁(LF-NMR)、流变仪、质构仪和环境扫描电子显微镜(ESEM)等考察皮蛋蛋白的质构与微观结构等凝胶特性在腌制过程中的变化规律,采用化学分析方法研究皮蛋蛋白凝胶分子间的相互作用力,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)探明参与凝胶作用的主要蛋白质组分。并建立强碱诱导的蛋清凝胶壳外模型,考察其凝胶特性随强碱处理时间的变化规律,模拟皮蛋蛋白壳内凝胶形成的过程。运用傅立叶红外光谱(FTIR)、荧光光谱和紫外光谱(UV)等研究强碱处理单一卵白蛋白凝胶形成过程中分子结构变化的信息,阐明其凝胶形成的分子机理。本论文旨在从结构与功能的角度深入阐明强碱诱导的皮蛋蛋白凝胶形成机理,以丰富食品蛋白质凝胶体系以及为皮蛋加工提供理论指导。具体研究内容和结果如下:首先,LF-NMR和ESEM结果表明:强碱溶液的动态渗透使蛋内水分向蛋外迁移和被凝胶体系固定;皮蛋蛋白的微观结构呈线性纤维状交织的三维网络,较规则地分布着疏松的网孔,总体上认为是一种聚合物凝胶。随腌制时间延长,皮蛋蛋白凝胶微观结构越好。分子间的相互作用力变化结果表明,皮蛋蛋白凝胶主要依靠离子键和二硫键维持,二者各占约40%左右,其次是疏水作用力,最大占到约20%,氢键极少。随腌制时间延长,离子键所占比例逐渐下降,二硫键和疏水作用逐渐上升。蛋白质分子之间可能通过离子键发生自组装行为形成纤维状凝胶结构;分子间二硫键由巯基的氧化反应和巯基与蛋白质分子内的二硫键发生交换反应得到。SDS-PAGE结果表明皮蛋在腌制过程中蛋清蛋白质发生了一定程度的降解,但同时蛋白质分子间通过离子键、二硫键和疏水相互作用形成了高分子的聚集物。卵白蛋白作为蛋清的主要组分可能发挥了重要作用。其次,利用壳外强碱诱导蛋清凝胶模型简化皮蛋腌制过程,突出强碱对凝胶形成主导作用。研究结果表明,在壳外强碱诱导蛋清形成了透明或至半透明弱凝胶,但凝胶最终会发生“液化”。TPA模式下的质构结果证实凝胶阶段的硬度值先增大后减小,弹性值逐渐减小。ESEM图片显示壳外蛋清凝胶的微观结构类型与皮蛋蛋白基本一致,但随强碱处理时间延长,网络结构整体上变得松散、网孔增大和发生融合等。凝胶微观结构越差,质构特性越差。分子间作用力变化结果表明,壳外蛋清凝胶由大量的离子键和相对较少的二硫键所支持,疏水相互作用力极少。超过60%为离子键,二硫键所占比例不到40%。随处理时间延长,离子键逐渐增多,二硫键逐渐减少。二硫键越多,凝胶的硬度值越高。分子间二硫键同样由巯基氧化反应和巯基与二硫键的交换反应得到。SDS-PAGE表明蛋清中所占比例较少的蛋白质均在强碱作用下发生降解,含量最多的卵白蛋白参与了离子键和二硫键交联形成高分子量聚集物。最后,利用强碱诱导单一卵白蛋白形成凝胶,采用与前面章节相同体系考察凝胶特性和维持凝胶分子间的相互作用力,并运用FTIR、荧光光谱和紫外光谱研究卵白蛋白在强碱诱导形成凝胶过程分子结构变化。结果表明,卵白蛋白形成与皮蛋和蛋清模型类型一致的聚合物凝胶。ESEM结果与蛋清模型凝胶基本一致。分子间作用力的组成包括大量的离子键(85%左右)和少量的二硫键(5%左右)以及极少的疏水作用力和氢键。SDS-PAGE证明卵白蛋白通过离子键和二硫键作用形成了聚集物。ANS荧光法结果表明,强碱溶液下的极强碱性环境使卵白蛋白分子能够迅速发生变性暴露出疏水内核,使表面疏水性迅速增大,但凝胶状态阶段的表面疏水性又缓慢下降。FTIR光谱结果表明卵白蛋白分子结构发生了变化。强碱迫使卵白蛋白分子二级结构发生相互转化,更多以相对更为稳定的β-折叠结构存在。β-折叠结构增多与凝胶过程线性纤维聚集物的形成密切相关。内源荧光和UV光谱都表明凝胶状态阶段卵白蛋白的氨基酸残基微环境向极性环境移动。

关键词：皮蛋蛋白强碱诱导凝胶机理分子间作用力二硫键

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金属离子对碱诱导皮蛋蛋白凝胶形成的影响

金属离子对碱诱导皮蛋蛋白凝胶形成的影响

作者：邵瑶瑶江西农业大学

学位级别：硕士

皮蛋是我国独创的传统蛋制品,但其工艺中必须使用重金属化合物。目前关于皮蛋研究主要是腌制工艺的优化,有研究表明重金属化合物不仅可调控碱渗入速率,还可与蛋白质直接作用从而影响皮蛋的凝固,因此,金属离子对蛋清凝胶的调控机制有待... 详细信息

皮蛋是我国独创的传统蛋制品,但其工艺中必须使用重金属化合物。目前关于皮蛋研究主要是腌制工艺的优化,有研究表明重金属化合物不仅可调控碱渗入速率,还可与蛋白质直接作用从而影响皮蛋的凝固,因此,金属离子对蛋清凝胶的调控机制有待进一步阐明。此外,虽然目前采用铜、锌等金属元素代替铅加工皮蛋,但金属元素摄入过多会对健康有危害。总而言之,明确其他金属离子对蛋清凝胶的影响,找寻重金属化合物的代替物是十分有必要的。本文首先研究了三种金属料液对腌制皮蛋物化特性、超微结构和消化特性的影响。结合皮蛋加工过程中pH与料液碱度的变化规律,通过优化碱浓度、温度和时间等建立了壳外强碱诱导蛋清蛋白和卵白蛋白凝胶模型。与此同时,建立了金属离子-强碱诱导蛋清蛋白聚集体模型,以此探讨添加不同金属盐对强碱诱导下蛋清蛋白(体外模型)聚集体粒径大小和分布的变化规律。主要研究结果如下:1.明确金属离子对皮蛋蛋白腌制过程中物化特性、超微结构和消化特性的影响皮蛋腌制需要添加金属盐,根据添加的金属离子种类不同,料液中碱进入蛋的速率以及蛋中水分的含量均会有所影响。其中,单独用铜腌制的皮蛋中水分和碱量均为三种处理组皮蛋中最大。根据皮蛋白硬度与水分含量的变化趋势,腌制皮蛋白硬度取决于蛋白的含水量。此外,添加金属离子的种类会影响蛋白凝胶的颜色深浅。ESEM下观察到铜锌腌制皮蛋白的三维网络结构最密集,凝胶消化率也最低。随着腌制时间的增加,大量的离子键转换形成二硫键,其中铅腌制皮蛋品质好与凝胶内部二硫键的含量高有关。总之,皮蛋蛋白腌制时添加的金属盐种类不同会影响凝胶内部结构的致密程度以及二硫键含量,使得凝胶物化特性以及消化特性的改变。2.初步探索了金属化合物对碱诱导蛋清凝胶起调控作用的机制建立了壳外蛋清模型,根据添加金属离子浓度和离子类型不同,在强碱作用下,形成凝胶的浊度会有极大变化,呈现出透明凝胶,不透明的凝胶,或浑浊的凝胶。其中钙离子和铁离子使凝胶浊度显著增大,其内部聚集形成的颗粒更大。单价的钾离子可以促进蛋白质的溶解,形成的凝胶硬度和结构也非常良好,保水性与凝胶溶解度的趋势一致。然而在较高浓度下的二价和三价金属离子对凝胶的形成有抑制作用,不利于凝胶结构的形成,其持水能力显著低于钾离子凝胶。添加不同种金属离子凝胶的分子内作用力各不相同,说明不同金属离子与蛋清蛋白结合依靠的化学作用力不同。3.明确了几种常用重金属化合物对碱诱导卵白蛋白凝胶特性的影响研究了添加不同KCl(单价盐),CaCl,ZnCl,CuSO,CuCl(二价盐),FeCl(三价盐)以及SO4,Cl(阴离子)对强碱诱导下卵白蛋白(体外模型)凝胶特性的影响。氯化锌,氯化钙和氯化铁均对卵白蛋白聚集体粒径大小和形态均有显著影响,其中添加氯化锌的卵白蛋白凝胶的颗粒物相较其他凝胶明显小。结合分子作用力的变化,可知氯化钙,氯化锌,氯化铁既可通过改变支撑凝胶结构的内部作用力,还可通过改变凝胶内部填充的聚集体大小和形态,最终影响到形成的卵白蛋白凝胶特性。通过扫描电镜和透射电镜均证实添加了金属离子的卵白蛋白凝胶中存有两种成分,一种成分是凝胶三维骨架,另一种是一类可以填充在卵白蛋白凝胶三维网状结构中的金属离子-蛋白质聚集体。金属离子还可通过对卵白蛋白二级结构的影响,影响到卵白蛋白凝胶的形成。

关键词：金属离子皮蛋蛋白碱诱导凝胶

皮蛋蛋白酶解产物的制备及其抗炎活性与应用研究

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皮蛋蛋白酶解产物的制备及其抗炎活性与应用研究

作者：王淑珍江西农业大学

学位级别：硕士

多肽分子质量小、易吸收,热稳定,天然安全,已逐渐成为食品科学与生物技术领域研究热点之一。皮蛋是禽蛋经强碱加工而成的传统风味食品,禽蛋蛋白中富含的多种蛋白质在强碱的作用下会发生降解,为制备多肽提供了丰富的结构基础。本论文以... 详细信息

多肽分子质量小、易吸收,热稳定,天然安全,已逐渐成为食品科学与生物技术领域研究热点之一。皮蛋是禽蛋经强碱加工而成的传统风味食品,禽蛋蛋白中富含的多种蛋白质在强碱的作用下会发生降解,为制备多肽提供了丰富的结构基础。本论文以皮蛋为研究对象,运用响应面法优化皮蛋蛋白酶解工艺及酶解多肽饮料配方工艺,并对酶解多肽的抗炎活性进行考察,主要研究内容及结果如下:(1)采用中性蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶酶解皮蛋蛋白,比较单一酶和复合酶酶解效果,筛选出最佳酶源为复合酶组(碱性蛋白酶:中性蛋白酶=1:1)。在单因素实验结果基础上,考察酶解温度、时间、pH、加酶量对酶解液多肽含量的影响,通过响应面法确定最佳酶解工艺条件为酶解温度57.64℃、pH 10.39、时间91.85min、加酶量5.62万U,在此优化条件下酶解皮蛋蛋白多肽含量可达54.989 mg/g,实际操作选择酶解温度57.6℃、pH 10.4、时间91.9min、加酶量5.62万U,测得酶解多肽含量值为53.011 mg/g,相对误差为3.6%。(2)采用TNF-α诱导的Caco-2细胞作为炎症模型,考察皮蛋蛋白水提物及酶解多肽的抗炎作用。结果表明皮蛋蛋白水提物中剂量和高剂量组(2.5-10 mg/mL)能够显著降低细胞上清IL-8含量,且整体呈现剂量依赖趋势,随样品浓度的升高,抗炎效果越好。皮蛋蛋白水提物≤5kD组分0.5-10 mg/mL浓度样品溶液均能显著降低细胞上清IL-8含量。当样品浓度为10mg/mL时,抗炎作用最好;皮蛋蛋白酶解多肽高浓度处理组(5-10mg/mL)能显著降低细胞上清IL-8含量,但各剂量组之间无显著差异。皮蛋蛋白酶解多肽≤5kD组分中高浓度处理组(2.5-10mg/mL)能显著降低细胞上清IL-8含量。当样品浓度为10mg/mL时,抗炎作用最好。(3)以酶解多肽为原料,苹果酸为酸度剂,白砂糖为甜味剂,同时添加一定量橙汁调节口感和色泽,设计一款具有潜在抗炎功能特性的含肽饮料。单因素实验基础上,选择肽添加量,苹果酸添加量,白砂糖添加量,橙汁添加量4个因素作为自变量,采用响应面法确定酶解多肽饮料配方工艺参数为多肽添加量2.7%,苹果酸添加量0.19%,白砂糖添加量8.59%,橙汁添加量0.5%,在此优化条件下,饮料感官评分结果达到87分。根据实际条件最终选择多肽添加量2.7%,苹果酸添加量0.2%,白砂糖添加量8.6%,橙汁添加量0.5%,饮料实际感官评分结果为85分,相对误差为2.3%。

关键词：皮蛋蛋白酶解工艺抗炎活性肽饮料

重金属化合物在皮蛋腌制过程中双重协同调控作用研究

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重金属化合物在皮蛋腌制过程中双重协同调控作用研究

作者：邓春洋江西农业大学

学位级别：硕士

皮蛋是我国传统蛋制品,因其风味独特、营养丰富、具有食疗功效而深受消费者喜爱。但是目前关于重金属化合物在皮蛋加工中的作用研究较为薄弱。基于此,我们首先研究了不同重金属化合物调控的皮蛋在腌制过程中料液碱度、蛋白pH、蛋壳表面... 详细信息

皮蛋是我国传统蛋制品,因其风味独特、营养丰富、具有食疗功效而深受消费者喜爱。但是目前关于重金属化合物在皮蛋加工中的作用研究较为薄弱。基于此,我们首先研究了不同重金属化合物调控的皮蛋在腌制过程中料液碱度、蛋白pH、蛋壳表面斑点以及皮蛋各部位重金属含量的变化规律,进一步采用环境扫描电镜（SEM）观察皮蛋蛋壳表面的堵孔现象,借助X射线光电子能谱仪（XPS）明确蛋壳表面黑色斑点的主要成分。此外,研究了不同阴离子铜盐对皮蛋腌制过程中的物化特性、蛋白微观结构、分子间相互作用、蛋白质二级结构以及蛋白质组分的影响。最后,建立了壳外强碱诱导蛋清蛋白凝胶模型,探究不同阴离子铜盐对碱诱导蛋清凝胶的凝胶化特性、微观结构以及蛋白质构象的影响。主要研究结果如下:1、明确了皮蛋腌制过程中不同重金属化合物动态调控碱渗入的作用随着腌制时间的增加,料液碱浓度下降,且降速放缓。蛋白pH在第7天达到最大值,随后下降。蛋壳表面黑色斑点在第14天开始逐渐增多。添加的重金属化合物（CuSO、CuSO/ZnSO和PbO）所对应的金属离子随腌制时间在蛋内进行着复杂的迁移变化,其中蛋壳和蛋黄中金属离子含量逐渐增多,蛋白中金属离子迁移变化较为复杂。蛋壳SEM结果表明添加不同重金属化合物均可以产生堵孔效应。XPS结果表明铜腌制、铜/锌腌制和铅腌制皮蛋蛋壳黑色斑点的主要成分分别为CuS、CuS/ZnS以及PbS。不同金属化合物是通过与含蛋内降解产生的HS结合形成不溶性的化合物堵塞蛋壳气孔、网孔以及腐蚀孔,从而动态调控碱度渗入,确保皮蛋的品质。2、探究了不同铜盐对皮蛋腌制过程中蛋白的调控作用不同铜盐(CuSO、CuCl和Cu（CHCOO）)对皮蛋腌制过程的理化特性、微观结构和分子间相互作用力均存在一定的差异。随着腌制时间的延长,三种铜盐腌制的料液碱度、皮蛋蛋白水分逐渐降低。铜盐逐渐产生堵孔作用,并作用于蛋清蛋白质,使得蛋白pH先升高后降低,随后趋于平稳。流变结果表明,三种铜盐腌制使得皮蛋蛋清黏度先增加后降低再增加,硬度和弹性趋于增加,α-螺旋结构转变成更稳定的β-结构。维持不同铜盐腌制的皮蛋蛋白凝胶形成的主要作用力为离子键和二硫键,二硫键的增加促进了凝胶强度以及规则、致密的三维网络结构的形成。皮蛋蛋白中可溶性部分的蛋白质组分在腌制过程中发生降解,并通过交联作用形成了高分子聚集体。CuCl腌制的皮蛋前期碱液渗入速度较快,获得了较好的凝胶强度和网络结构,其次是CuSO,最后是Cu（CHCOO）,在腌制后期三者作用效果类似。由于铜盐的溶解性以及不同阴离子与蛋白质的结合位点的差异,不同铜盐导致碱的渗透速率及与蛋白质结合的程度不同。3、明确了不同铜盐对壳外碱诱导的蛋清凝胶的调控作用随着添加量的增加,三种铜盐(CuSO、CuCl和Cu（CHCOO）)均促进了碱诱导蛋清蛋白质聚集体的生成,但三者平均粒径和浊度没有显著差异。在低离子浓度下,三种铜盐均促进了凝胶三维网络的形成,并提高了凝胶质构、持水性和溶解度,而在高离子浓度下凝胶劣化。此外,离子浓度的增加破坏了维持蛋白质二级结构稳定性的氢键,进而降低了β-折叠含量,但是可溶性部分的蛋白质组分不会受离子浓度的影响。添加铜盐的碱诱导蛋清凝胶主要贡献力为离子键和二硫键,由Cu介导的盐桥在蛋清蛋白凝胶的聚集中起重要作用,三种阴离子由于电荷密度的差异,并通过不同的阴离子作用位点进行交联,并最终呈现出不同的凝胶特性（凝胶强度、持水性、溶解度）CuSO>CuCl>Cu（CHCOO）。因此,铜盐,特别是CuSO,可以改善蛋清蛋白聚集。

关键词：重金属化合物皮蛋蛋白碱诱导壳外模型凝胶特性