酪蛋白对乳清浓缩蛋白纤维形成的干扰及其性质研究

摘要

目前，关于β-乳球蛋白(β-Lg)和乳清分离蛋白(WPI)在非常规条件（低pH、低离子强度）下制备纤维及其特性的研究已有一定的报道，主要集中在聚合条件及形成机理方面，但缺乏复杂蛋白组分干扰的研究，而酪蛋白作为主要乳蛋白基料成分，对乳清蛋白纤维结构的形成至关重要。因此，本课题以乳清浓缩蛋白(WPC)、酪蛋白为原料，研究在乳清浓缩蛋白(WPC)纤维形成的不同时期混入酪蛋白所发生的聚合反应，确定酪蛋白的介入对纤维形成的影响规律（微观结构和ThT）以及聚合动力学特性，分析混杂共聚后所形成的乳清蛋白-酪蛋白纤维与非纤维聚合物的主要作用力（表面疏水性和游离巯基）之间的差异，及其功能性质（起泡性、乳化性和凝胶性）的不同。乳清蛋白-酪蛋白纤维与非纤维聚合物所具有的结构和功能特性对拓展或改善乳蛋白的应用领域具有重要意义。主要研究结果分述如下: 酪蛋白混杂对WPC纤维形成的干扰纤维形成不同阶段混入酪蛋白决定了混杂共聚物的结构形态。在WPC纤维形成的成核期混入酪蛋白，严重破坏了WPC纤维的结构;在生长期混入酪蛋白，酪蛋白对纤维结构有一定影响，但是纤维结构的总体结构框架没有破坏;稳定期混入酪蛋白，纤维形态良好，没有破坏WPC纤维的结构。混入1.5 wt％～3.5 wt％酪蛋白时，对应的A类酪蛋白混入时间点为0h、0.83 h、1.5h，B类酪蛋白混入时间点为2h，C类酪蛋白混入时间点为3-9 h，形成乳清蛋白-酪蛋白纤维聚合物（即C类）的酪蛋白混入时间点为3h。当酪蛋白浓度达到6.0 wt％时，对应的A类酪蛋白混入时间点0h、0.83 h、1.5h、B类酪蛋白混入时间点为3h、4h，C类酪蛋白混入时间点为5-9 h，形成乳清蛋白-酪蛋白纤维聚合物的酪蛋白混入时间点分别为5h。酪蛋白加入的时间越早，对纤维形成的抑制作用越明显，酪蛋白浓度高时，能够形成乳清蛋白-酪蛋白纤维聚合物的酪蛋白混入时间点延后。 作用力纤维形成不同阶段混入酪蛋白后，形成的乳清蛋白-酪蛋白纤维聚合物与非纤维聚合物结构形貌间的差异与聚合驱动力关系密切。pH2.0时，乳清蛋白-酪蛋白聚合物（比例为1.7∶1）的作用力主要为疏水相互作用，二者间二硫键的过多形成会破坏混杂共聚纤维结构的形成。乳清蛋白-酪蛋白纤维聚合物（即C类）形成的主要驱动力为疏水相互作用，其表面疏水性的提高率约是0h混入的1.46倍，是WPC纤维的44.77％;乳清蛋白-酪蛋白非纤维聚合物的表面疏水性仅是WPC纤维的38.64％，而二硫键的增加量却是WPC纤维的1.64倍。 聚合动力学混入酪蛋白后能够形成杂合纤维的聚合特征为:混入酪蛋白越晚（5h以后混入），聚合速率常数七越小，多数乳清蛋白已在前期初步形成纤维，酪蛋白只与少量的乳清蛋白发生聚合，而这种聚合也主要发生在纤维结构表面。反之，混入酪蛋白越早，聚合速率常数k越大，乳清蛋白与酪蛋白的聚合量增多，破坏纤维的构架，减弱乳清蛋白间的聚合，抑制杂合纤维形成。 功能性质pH2.0的乳清蛋白-酪蛋白聚合物（比例为1.7∶1）较pH6.5的界面性质有较大改善，其起泡能力约提高15％，泡沫稳定性约提高296％，乳化活性约提高31.0％。在pH2.0时，酪蛋白的介入大多数提高了界面性质:1）其起泡能力较WPC纤维略有提高，乳化活性约提高32.6％，乳化稳定性约提高19.3％;2）混入低浓度酪蛋白时界面性质好，乳清蛋白:酪蛋白为4∶1的起泡能力较二者比例为1∶1的略有提高，泡沫稳定性提高17％，其乳化活性约提高了50.4％，乳化稳定性约提高86.5％;3）混杂蛋白纤维聚合物的界面性质优于混杂蛋白非纤维聚合物的，9h混入较0h混入起泡能力略有提高，泡沫稳定性提高23.6％，而对于乳化性而言，混入比例为(1.7～4)∶1时，9h混入较0h混入乳化活性约提高了10.8％，乳化稳定性约提高了36.2％，混入比例为1∶1时，2h混入较0h混入乳化性约提高8.0％。此外，乳清蛋白在热处理2h时混入酪蛋白（比例为1∶1），继续热处理1h可以形成蛋白浓度仅为4.0 wt％的乳蛋白热致凝胶。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 乳蛋白概述

1．1．1 乳蛋白的主要成分

1．1．2 乳蛋白结构特征

1．2 热处理对乳蛋白的影响

1．2．1 热处理对酪蛋白胶束的影响

1．2．2 热处理对乳清蛋白的影响

1．2．3 热处理对乳蛋白的影响

1．3 pH对乳蛋白的影响

1．3．1 pH对酪蛋白胶束的影响

1．3．2 pH对乳清蛋白的影响

1．3．3 pH对乳蛋白的影响

1．4 酪蛋白介入对乳清蛋白纤维形成的干扰研究进展

1．5 课题研究的意义及主要内容

1．5．1 研究的目的和意义

1．5．2 研究的主要内容

2 材料与方法

2．1 原料设备

2．1．1 原料

2．1．2 药品

2．1．3 主要试验仪器和设备

2．2 试验方法

2．2．1 原料成分的测定

2．2．2 样品的制备

2．2．3 硫磺素T(ThT)荧光强度测定

2．2．4 透射电镜

2．2．5 表面疏水性

2．2．6 游离巯基

2．2．7 未聚合乳清蛋白含量测定

2．2．8 起泡性

2．2．9 乳化性

2．2．10 SDS-PAGE凝胶电泳

2．3 统计方法

3 结果与分析

3．1 原料的制备

3．1．1 WPC纤维的形成

3．1．2 酪蛋白的分离

3．2 酪蛋白对WPC纤维形成的干扰

3．2．1 聚合物形貌分析

3．2．2 Th T分析

3．3 酪蛋白-乳清蛋白聚合物形成的主要作用力

3．3．1 表面疏水性

3．3．2 游离巯基

3．4 聚合动力学

3．4．1 乳清蛋白与酪蛋白反应的聚合量

3．4．2 WPC纤维形成不同时期CN混杂聚合的动力学差异

3．4．3 WPC纤维形成不同时期CN混杂的聚合路径

3．5 功能性质

3．5．1 起泡性

3．5．2 乳化性

3．5．3 胶凝性

4 讨论

4．1 酪蛋白混杂对WPC纤维形成的干扰

4．2 WPC纤维形成不同时期混杂酪蛋白的作用力

4．3 WPC纤维形成不同时期混杂酪蛋白的聚合动力学

4．4 WPC纤维形成不同时期混杂酪蛋白的功能性质

5 结论

5．1 酪蛋白混杂对WPC纤维形成的干扰

5．2 WPC纤维形成不同时期混杂酪蛋白的作用力

5．3 WPC纤维形成不同时期混杂酪蛋白的聚合动力学

5．4 WPC纤维形成不同时期混杂酪蛋白的功能性质

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文