脈沖電場(chǎng)對(duì)大豆蛋白理化性質(zhì)和脂肪氧化酶的影響.pdf

1、脈沖電場(chǎng)(Pulsed Electric Fields，PEF)處理是一種新型的非熱食品殺菌技術(shù)。它是以較高的電場(chǎng)強(qiáng)度(10-50kV/cm)、較短的脈沖寬度(0-100μs)和較高的脈沖頻率(0-2000Hz)對(duì)液體、半固體食品進(jìn)行處理，并且可以組成連續(xù)殺菌和無(wú)菌灌裝的生產(chǎn)線。脈沖電場(chǎng)技術(shù)要在食品加工中大規(guī)模推廣使用，還需要解決很多問(wèn)題(如殺菌鈍酶機(jī)理及動(dòng)力學(xué)模型的建立、脈沖電場(chǎng)對(duì)食品組分的影響和食品安全性評(píng)價(jià)等等)。大豆富含豐富的蛋

2、白質(zhì)和合理的氨基酸組成，是國(guó)際上公認(rèn)的一種全營(yíng)養(yǎng)食品。大豆蛋白具有重要的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和理化及功能特性(如粘彈性、凝膠性、乳化性)等，在食品配方中作為一種重要的功能成分和食品添加劑廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)。但大豆中含有多種酶類和一些抗?fàn)I養(yǎng)因子，使得大豆及其制品有一定的毒副作用和產(chǎn)生不愉快的豆腥味。傳統(tǒng)的加熱殺菌易使大豆蛋白變性，大豆蛋白飲料易于沉淀，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量；蛋白質(zhì)天然結(jié)構(gòu)的破壞會(huì)使理化及其功能性質(zhì)發(fā)生變化，溫度太低對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子和豆腥味祛

3、除不徹底。本研究的目的就是利用脈沖電場(chǎng)這一新型的殺菌技術(shù)處理豆奶及大豆分離蛋白溶液，初步探討脈沖電場(chǎng)對(duì)豆奶品質(zhì)、大豆脂肪氧化酶和大豆分離蛋白功能性質(zhì)及結(jié)構(gòu)的影響，為脈沖電場(chǎng)技術(shù)在大豆制品加工中的應(yīng)用、大豆蛋白的改性及食品安全提供理論參考。 以豆奶為真實(shí)的食品體系，測(cè)定了脈沖電場(chǎng)處理后豆奶理化性質(zhì)、色澤、風(fēng)味、酶類及微生物等指標(biāo)，結(jié)果表明，由于較高的脈沖電場(chǎng)能使帶電粒子趨向一致，致使黏度下降；脈沖電場(chǎng)可能導(dǎo)致輕微褐變的發(fā)生，豆奶L

4、值略有上升；pH值、電導(dǎo)率沒(méi)有發(fā)生改變。通過(guò)GC-MS測(cè)定結(jié)果表明，脈沖處理后的豆奶的風(fēng)味物質(zhì)幾乎沒(méi)有變化；處理后豆奶中總游離氨基酸含量降低，半胱氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和絲氨酸含量降低的原因可能是電場(chǎng)作用使半胱氨酸之間通過(guò)巰基氧化形成了二硫鍵、對(duì)疏水相互作用和氫鍵有一定的影響。脈沖電場(chǎng)對(duì)大豆脂肪氧化酶(SLOX)、大豆胰蛋白酶抑制劑(STI)及脲酶有顯著的鈍化效果(P<0.05)，脲酶對(duì)脈沖電場(chǎng)較為敏感，SLOX次之，STI對(duì)脈沖電場(chǎng)具

5、有一定的抵抗力。脈沖強(qiáng)度和處理時(shí)間對(duì)大腸桿菌、沙門氏菌及金黃色葡萄球菌的鈍化都有顯著的影響(P<0.05)。大腸桿菌對(duì)脈沖電場(chǎng)比較敏感，沙門氏菌次之，金黃色葡萄球菌對(duì)脈沖電場(chǎng)的抵抗力較強(qiáng)。 以大豆分離蛋白溶液為研究對(duì)象，研究了脈沖電場(chǎng)對(duì)其理化及功能性質(zhì)的影響，脈沖電場(chǎng)處理后大豆分離蛋白的pH值和表觀黏度略微降低，溶解度、乳化性及起泡性都有所提高，較強(qiáng)脈沖條件則使其功能性質(zhì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。原因可能是脈沖電場(chǎng)對(duì)其疏水相互作用有一定的影

6、響，使大豆分離蛋白分子部分伸展，疏水基團(tuán)暴露，因此溶解度、乳化性及起泡性都提高；較強(qiáng)的脈沖條件則使極化的蛋白分子之間相互吸引重新形成分子聚集體，其功能性質(zhì)下降。脈沖處理后的大豆分離蛋白的7S和11S的變性溫度都有所下降，7S的變性溫度下降的較大，說(shuō)明7S對(duì)脈沖處理較為敏感。熱變性溫度的下降說(shuō)明蛋白的構(gòu)象發(fā)生了變化，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了解折疊，變?yōu)樗缮⒌慕Y(jié)構(gòu)。 應(yīng)用Ellman試劑法、ANS熒光探針?lè)?、分子排阻法及激光光散射法研究了脈沖處

7、理前后大豆分離蛋白聚集情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著脈沖強(qiáng)度的增大或時(shí)間的延長(zhǎng)，大豆分離蛋白的表面游離巰基含量和疏水性提高，較強(qiáng)的脈沖則使其巰基含量和疏水性下降。短的脈沖處理時(shí)間對(duì)大豆分離蛋白分子量和粒徑分布幾乎沒(méi)有影響；但脈沖處理時(shí)間長(zhǎng)于432μs，高于1000kDa和1000nm大分子蛋白聚集體含量增加。這說(shuō)明脈沖電場(chǎng)誘導(dǎo)了大豆蛋白分子的極化；破壞了維持蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力如疏水相互作用、二硫鍵、靜電相互作用及氫鍵等；導(dǎo)致了蛋白亞基解離和疏水

8、基團(tuán)的暴露；極化的亞基相互吸引通過(guò)非共價(jià)鍵重新形成更大的分子聚集體。 應(yīng)用 SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝膠電泳、圓二色譜法(CD)、拉曼光譜法(Raman)和FT-IR光譜法等方法研究了PEF處理后大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)的變化。脈沖處理后11S球蛋白和7S球蛋白的各亞基的電泳譜帶都沒(méi)有變化，說(shuō)明脈沖電場(chǎng)對(duì)大豆分離蛋白的亞基沒(méi)有影響。CD色譜法分析結(jié)果表明，隨著脈沖處理時(shí)間的延長(zhǎng)，α-螺旋結(jié)構(gòu)的含量逐漸減小，β-折疊逐漸增大，無(wú)規(guī)則卷曲

9、稍微增大；但當(dāng)脈沖處理時(shí)間為547μs時(shí)β-折疊含量變小，而無(wú)規(guī)則卷曲含量增大。這說(shuō)明，脈沖電場(chǎng)誘導(dǎo)了維持蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力如氫鍵等改變了二級(jí)結(jié)構(gòu)，從而使四種結(jié)構(gòu)的含量發(fā)生了變化，Raman和FT-IR光譜分析結(jié)果進(jìn)一步證明了這一點(diǎn)。Raman光譜中通過(guò)S-S和C-C伸縮振動(dòng)特征譜帶的變化，說(shuō)明脈沖電場(chǎng)對(duì)巰基和二硫鍵有一定的影響；通過(guò)酪氨酸特征振動(dòng)頻率的變化情況，說(shuō)明脈沖電場(chǎng)對(duì)疏水相互作用有一定的影響。 在兩極方波脈沖條件下，

10、隨著PEF處理時(shí)間延長(zhǎng)、強(qiáng)度增強(qiáng)、頻率及寬度增大，大豆脂肪氧化酶的鈍化程度增強(qiáng)。一級(jí)分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換模型、韋布分布函數(shù)和Fermi’s模型都可用來(lái)很好地?cái)M合大豆脂肪氧化酶活性和PEF參數(shù)之間的關(guān)系，韋布分布函數(shù)最適于預(yù)測(cè)PEF處理參數(shù)對(duì)大豆脂肪氧化酶的鈍化，它可以解釋在低PEF強(qiáng)度時(shí)的時(shí)間延遲，通過(guò)高的形狀系數(shù)來(lái)反應(yīng)；而一級(jí)分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換模型可以提供PEF的最大鈍化酶活；Fermi’s模型可以提供給酶活性為50％時(shí)所需的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度。這些數(shù)據(jù)為PEF