纖維核對乳清濃縮蛋白凝膠形成的誘導作用.pdf

1、乳清濃縮蛋白納米纖維是特定條件下蛋白質(zhì)自組裝形成的一種獨特的聚合結(jié)構(gòu)，其形成大致可以分成3個階段，將其分別定義為成核期（0h-2h）、生長期(2h-7h)和穩(wěn)定期(7h-10h)關于納米纖維的研究主要集中在聚合機理以及形成條件上，缺乏功能性質(zhì)的研究。而凝膠性對于乳蛋白創(chuàng)造新的產(chǎn)品在食物，藥學和生物醫(yī)藥業(yè)領域具有重要的意義，可能成為新的蛋白質(zhì)基料。因此本課題以乳清濃縮蛋白(WPC)為原料，研究納米纖維和纖維核對乳清濃縮蛋白凝膠性的誘導作用

2、，比較常規(guī)乳清濃縮蛋白(pH6.5和pH2.0)和納米纖維和纖維核分別以相同比例混入乳清濃縮蛋白形成凝膠的質(zhì)構(gòu)特性和微觀結(jié)構(gòu)(掃描電鏡、透射電鏡、ThT)以及作用力（表面疏水性、游離巰基）的差異，并進一步研究纖維核誘導乳清蛋白濃縮凝膠的最適添加比例以及pH對纖維核穩(wěn)定性的影響。納米纖維和纖維核凝膠對于拓展乳蛋白的應用領域具有重要意義。主要研究結(jié)果分述如下。
　　研究了納米纖維對乳清濃縮蛋白凝膠的誘導作用。乳清濃縮蛋白中混入納米纖維

3、聚合物可以大大縮短凝膠時間，凝膠時間從常規(guī)乳清濃縮蛋白的10h降至3h，但對凝膠質(zhì)地有一定改變，硬度與對組照凝膠相比下降31.16％(pH2.0)和17.05％(pH6.5)，黏度升高分別是其0.8(pH2.0)、1.5(pH6.5)倍。混入納米纖維后可以迅速誘導WPC在納米纖維表面聚集，進一步促進β-折疊結(jié)構(gòu)的增加，這種聚集的驅(qū)動力主要依賴于疏水相互作用，共價鍵的作用非常微弱。
　　研究了纖維核對乳清濃縮蛋白凝膠的誘導作用。纖維

4、核與纖維相比繼續(xù)縮短誘導WPC成膠時間1h即可。與納米纖維凝膠相比，其大大改善了凝膠的質(zhì)地，硬度較納米纖維凝膠提高3.74倍，咀嚼性是其1.37倍。纖維核誘導WPC所形成的凝膠的硬度，黏性和咀嚼性分別比對照凝膠(pH2.0)提高了157.67％、75.83％、79.27％。TEM實驗結(jié)果表明混入纖維核同樣可以迅速誘導WPC在其表面聚集，且混入纖維核聚集量更多，進一步形成更多的β-折疊結(jié)構(gòu)，混入纖維核熱處理1h ThT熒光強度增加幅度為5

5、9.8％，混入納米纖維增加幅度為34.72％。纖維核凝膠中不僅依賴疏水相互作用，也有納米纖維凝膠中不具有的二硫鍵的作用。
　　研究了纖維核與纖維對凝膠誘導作用的比較。1％wt總蛋白濃度通過透射電鏡觀察纖維核/納米纖維與WPC熱處理1h的微觀結(jié)構(gòu)，纖維核熱處理前乳清蛋白密集粘附在纖維核表面，而加熱1h后纖維核細絲伸長粘附顆粒增多。而納米纖維僅在分支處富集一些蛋白顆粒。纖維核的聚集蛋白程度遠高于納米纖維?；烊肜w維核加熱1h測定表面疏水

6、性增加幅度為22.55％高于混入納米纖維的7.42％，游離巰基的下降幅度混入纖維核大于納米纖維。ThT實驗結(jié)果表明熱處理1h添加納米纖維，ThT僅增加14％，遠低于添加纖維核的增加量80.95％。我們得出纖維核對于誘導乳清蛋白凝膠較混入納米纖維有一定的優(yōu)越性，且纖維核的添加量增加，優(yōu)越性越明顯。
　　研究了混合比例對乳清濃縮蛋白凝膠的影響。分析各個不同比例的纖維核與WPC凝膠時間和質(zhì)構(gòu)特性，當纖維核∶WPC為1∶5、1∶3、1∶1

7、、3∶1、5∶1、7∶1、1∶0時誘導WPC形成的凝膠所需要的時間先縮短后延長。我們發(fā)現(xiàn)并不是纖維核的添加比例越多越有利于誘導WPC快速凝膠。纖維核∶WPC為3∶1時形成凝膠僅需要50min，硬度值最高為366.769±10.373，咀嚼性最好48.624±2.812。在此比例下纖維核與WPC在相同熱處理時間誘導形成的β-折疊結(jié)構(gòu)最多，是快速形成凝膠的根源。這種聚合驅(qū)動力不僅依靠疏水鍵非共價鍵作用還有二硫鍵共價鍵作用。強烈的共價鍵作用形

8、成的凝膠硬度高，黏性好。
　　研究了pH對纖維核凝膠穩(wěn)定性影響。研究不同pH纖維核凝膠能力，pH2.0時成膠能力最強。分析其聚合驅(qū)動力表面疏水性熱處理1h增加到1071.58±102.4。ThT結(jié)果表明纖維核誘導WPC凝膠，熒光強度較其他pH增加幅度最高。而pH2.0纖維核形成后改變pH為1.5、2.5、3.0、3.5、6.5，能在一定pH范圍依舊保持成膠能力，穩(wěn)定性高。
　　對纖維核添加比例的優(yōu)化。90℃，纖維核∶WPC為

9、3∶1時，pH2.0條件下成膠時間最短，凝膠質(zhì)地最佳僅需要50min。最佳成核比例凝膠時間較對照凝膠(pH2.0)相比縮短了91.67％。最佳成核比誘導WPC所形成的凝膠的硬度，黏性和咀嚼性分別比對照凝膠(pH2.0)提高了289.05％、120.47％、107.06％。彈性相差不大。最佳成核比例凝膠在縮短凝膠時間的同時改善了凝膠的質(zhì)構(gòu)性能。其硬度分別是純纖維核凝膠和纖維凝膠的3.66倍和5.65倍，咀嚼性與純纖維核凝膠和纖維凝膠相比分