蛋白质聚集状态影响蛋白质/多糖静电复合及其食品功能特性研究

摘要

蛋白质/多糖的静电复合在食品工业中具有广泛的应用，其复合物可能产生新的加工特性，从而为食品在加工中提供更多的应用，但系统对比不同聚集形态蛋白质与多糖相互作用的研究较少。本文以天然β-乳球蛋白（Native granularβ-lactoglobulin,NGBLG）/κ-卡拉胶（κ-carrageenance,κ-car）构成的蛋白质/多糖体系为研究对象，通过调节pH和温度制备出不同分子尺度的蛋白质聚集体，如β-乳球蛋白纳米颗粒（Nanoparticleβ-lactoglobulin,NPBLG）和β-乳球蛋白纤维（Fibrillarβ-lactoglobulin,FBLG），研究蛋白质聚集状态对蛋白质/多糖静电复合及其食品功能特性的影响。首先研究了天然β-乳球蛋白及其聚集体的乳化、泡沫和界面特性；然后建立了NGBLG及其聚集体与κ-卡拉胶混合体系（0.1%（w/w））的二维相图；最后研究了NGBLG及其聚集体与κ-卡拉胶静电复合的凝胶特性、乳化特性、泡沫特性和界面特性，从而建立蛋白质聚集状态-蛋白质/多糖静电复合-界面行为-乳化/泡沫特性四者之间的构效关系。主要结论如下： 1.通过等电点沉淀等方法从新鲜牛奶中提取出纯度较高的NGBLG，并制备得到粒度在350nm的NPBLG及长度分布在500~700nm的FBLG。探究了NGBLG及其聚集体在不同pH下的乳化和泡沫性能，结果表明，FBLG和NGBLG表现出优良的乳化特性和泡沫稳定性，并且NGBLG及其聚集体在pH=7.0时的乳液更稳定，而在pH=4.0时具有较好的发泡能力和泡沫稳定性。 2.在GDL诱导酸化下，通过测定浊度、散射光强和流体力学半径随pH的变化，建立蛋白质/多糖体系的相图。相图可划分为可溶性分子区、分子内可溶性复合物区、分子间可溶性复合物区和分子间不溶性复合物区。研究发现NGBLG的聚集状态对分子内可溶性复合物相区无明显影响；对于分子间可溶性复合物相区和分子间不溶性复合物相区而言，其形成的临界条件按以下顺序向高pH和低混合比率方向移动：FBLG/κ-car＞NPBLG/κ-car＞NGBLG/κ-car。 3.通过流变学、热力学和微观形貌等表征手段，探究了NGBLG及其聚集体与多糖静电复合对多糖凝胶性的影响。NGBLG及其聚集体对κ-卡拉胶凝胶行为的抑制程度受pH值影响，当pH=9.0时，NGBLG及其聚集体对κ-卡拉胶凝胶行为无明显影响；当pH=4.0时，NGBLG及其聚集体均抑制κ-卡拉胶凝胶的凝胶行为，其中FBLG的抑制效果最强。因此，通过调控蛋白质的聚集状态可有效改变蛋白质/多糖混合体系的粘弹性和流变行为。 4.在可溶性分子区（pH=7.0）中，NGBLG及其聚集体/κ-卡拉胶混合体系的乳化和泡沫特性对NGBLG及其聚集体所占比例有较强的依赖性，并随混合比例的增加而提高，其中FBLG/κ-car体系表现出最优的乳化和泡沫特性。在分子内可溶性复合物区（pH=4.0）中，NGBLG及其聚集体/κ-卡拉胶复合物均在较低混合比例下表现出良好的乳化和泡沫稳定性。同时，结合界面特性，阐明了FBLG及FBLG/κ-car体系具有较高的界面活性，可提供最优的乳化和泡沫特性。

目录

声明

第1章 前 言

1.1 蛋白质与多糖

1.1.1 蛋白质概述

1.1.2 多糖概述

1.1.3 β-乳球蛋白概述

1.1.4 κ-卡拉胶概述

1.2 蛋白质/多糖的静电复合

1.2.1 静电复合的机理

1.2.2 影响静电复合的因素

1.2.3 静电复合的研究现状

1.3 蛋白质的聚集状态

1.3.1 蛋白质聚集体的形成及调控

1.3.2 蛋白质及其聚集体的功能特性

1.3.3 蛋白质聚集状态对静电复合的影响

1.4 研究目的与内容

1.4.1 立题背景及意义

1.4.2 主要研究内容

第2章 蛋白质聚集体的制备及其功能特性研究

2.1 引言

2.2 实验材料与仪器设备

2.2.1 主要材料与试剂

2.2.2 主要仪器与设备

2.3 实验方法

2.3.1 β-乳球蛋白的提取及聚集体的制备

2.3.2 β-乳球蛋白及其聚集体的基本特性表征

2.3.3 乳液的制备及表征

2.3.4 泡沫分析实验

2.3.5 界面力学性能的表征

2.3.6 原子力显微镜实验

2.4 实验结果与分析

2.4.1 β-乳球蛋白及其聚集体的基本参数

2.4.2 β-乳球蛋白及其聚集体的乳化特性

2.4.3 β-乳球蛋白及其聚集体的泡沫特性

2.4.4 β-乳球蛋白及其聚集体的界面特性

2.5 本章小结

第3章 蛋白质聚集状态影响蛋白质/多糖静电复合的机制研究

3.1 引言

3.2 实验材料与仪器设备

3.2.1 主要材料与试剂

3.2.2 主要仪器与设备

3.3 实验方法

3.3.1 κ-卡拉胶的纯化

3.3.2 混合样品的制备

3.3.3 混合体系的电位测定

3.3.4 混合体系相图的建立

3.4 实验结果与分析

3.4.1 β-乳球蛋白及其聚集体与κ-卡拉胶混合体系的化学计量数

3.4.2 β-乳球蛋白及其聚集体与κ-卡拉胶混合体系的相图

3.5 本章小结

第4章 蛋白质/多糖多尺度静电复合对多糖凝胶特性的影响

4.1 引言

4.2 实验材料与仪器设备

4.2.1 主要材料与试剂

4.2.2 主要仪器与设备

4.3 实验方法

4.3.1 溶液的制备

4.3.2 电位的测定

4.3.3 流变学实验

4.3.4Micro DSC实验

4.3.5 原子力显微镜实验

4.4 实验结果与分析

4.4.1 样品的ζ-电位变化

4.4.2 β-乳球蛋白及其聚集体对κ-卡拉胶的凝胶化调控

4.4.3 β-乳球蛋白及其聚集体对κ-卡拉胶构象转变的影响及数据拟合

4.4.4 β-乳球蛋白及其聚集体与κ-卡拉胶静电复合的微观结构

4.5 本章小结

第5章 蛋白质/多糖多尺度静电复合物的乳化和泡沫特性研究

5.1 引言

5.2 实验材料与仪器设备

5.2.1 主要材料与试剂

5.2.2 主要仪器与设备

5.3 实验方法

5.3.1 混合样品的制备

5.3.2 乳液的表征

5.3.3 泡沫分析实验

5.3.3 界面力学性能的表征

5.4 实验结果与分析

5.4.1 β-乳球蛋白及其聚集体与κ-卡拉胶混合体系的乳化性分析

5.4.2 β-乳球蛋白及其聚集体与κ-卡拉胶混合体系的泡沫性分析

5.4.3 β-乳球蛋白及其聚集体与κ-卡拉胶混合体系的界面性质对比

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间研究成果