高压脉冲电场作用下蛋清蛋白聚集机理与抑制聚集方法研究

1、高压脉冲电场作用下蛋清蛋白聚集机理与抑制聚集方法研究高压脉冲电场(pulsedelectricfields,PEF)杀菌技术与传统巴氏杀菌技术相比,具有处理时间短、能耗小且加工过程中食品组分变化小等优势,是一项有希望应用于大宗流体食品连续杀菌的非热加工技术。液态蛋使用方便,运输简单,目前的巴氏杀菌工艺往往会使鸡蛋中的热敏性成分发生聚集絮凝,降低产品品质。因此，将PEF技术应用于液态蛋的加工具有广阔的市场前景。但是,高压脉冲电场技术的研究主要集中在液态食品如果蔬汁的杀菌保鲜以及对固体食品的物质转移两个方面，而蛋白质在PEF作用下的聚集机理与稳定机制尚未得到充分研究。因此本文侧重于对PEF处理下蛋

2、清蛋白溶液的稳定性进行研究,对聚集形成的机制进行探讨并研究抑制聚集形成的方法，致力于推进PEF技术在液态蛋加工中的应用。以稀释蛋清为研究对象，研究了PEF处理对蛋清溶液胶体性质及溶液稳定性的影响。研究发现，低强度的PEF处理(25kV/cm,400叱s)对蛋白质的溶解度、z-平均粒径和多分散指数(PDI)影响不大，当处理时间超过600ns,随着可溶性蛋白含量的下降(7.84%),z-平均粒径上升了36.9%。游离巯基含量略有上升,羰基含量没有发生变化,说明在整个处理过程中没有蛋白质氧化现象发生,但蛋白质分子发生了部分去折叠或者巯基离子化程度加强。电泳结果表明PEF处理后形成的不溶性聚集由共价键

3、和非共价键形成，其主要组分为卵白蛋白、溶菌酶和卵铁传递蛋白。以蛋清蛋白中主要组分卵白蛋白、卵铁传递蛋白和溶菌酶为研究对象，研究了3种蛋白质在PEF处理过程中的相互作用。经过25kV/cm处理800仙s后，卵白蛋白溶液和溶菌酶溶液均比较稳定,溶液浊度未明显上升,溶液中未出现明显聚集物。在0.2%的卵白蛋白溶液中加入0.05%的溶菌酶时，经过PEF处理后二者会通过静电相互作用和二硫键形成不溶性聚集物。研究表明溶菌酶在多组分蛋白模拟体系中较易被沉淀,且在沉淀中相对含量较高。通过NEM寸闭琉基无法阻止多组分蛋白模拟体系中不溶性聚集物的形成、但通过添加柠檬酸调节pH会影响PEF作用下蛋白质不溶性聚集物的

4、形成。通过PEF处理与热处理的比较，研究了PEF作用对蛋清蛋白分子结构的改变以及聚集形成的机制。热处理条件下蛋白质分子溶液中有可溶性和不溶性的聚集体形成，且其主要作用力为二硫键，而PEF处理过程中蛋清溶液中仅有不溶性聚集形成,聚集物的形成随着场强的增大、处理时间的延长和蛋白浓度的提高而增多。通过比较7种常见禽蛋蛋清经过PEF处理后的变化可知，PEF处理对蛋清溶液的聚集效果与蛋清的组成成分相关。具体表现为溶液中卵铁传递蛋白和溶菌酶的相对含量与PEF处理过程中蛋白溶液浊度的上升和可溶性蛋白质含量的下降相关。此外，根据PEF聚集体的作用力与蛋白组成对PEF作用下蛋清蛋白可能的聚集机制进行了推测并构建

5、了模型。通过观察PEF处理过程中柠檬酸体系和氯化钠体系中蛋清蛋白分子微观结构的变化,研究了柠檬酸对蛋清中3种主要蛋白质（卵白蛋白、卵铁传递蛋白和溶菌酶）在PEF作用下的稳定机制。研究发现pH会影响3种蛋白质在PEF处理下的相互作用。在相同的pH下,柠檬酸的添加会抑制蛋白质之间的相互作用,使得柠檬酸体系-蛋白质溶液的胶体性质更稳定。内源荧光光谱和同步荧光光谱分析发现,柠檬酸和氯化钠体系中的蛋白质经过PEF处理以后的三级结构均无明显变化，但不溶性聚集物的形成会导致内源荧光强度下降。此外，研究还发现PEF作用下蛋白质的二级结构中有序结构会随着处理时间的延长而减少,无序结构随之增加,柠檬酸体系中蛋白质

6、分子的二级结构变化较小,蛋白质分子结构得到了很好的保持。同时,柠檬酸对蛋白质的稳定作用与加入的柠檬酸对卵铁传递蛋白变性温度的提高无关,但与蛋白质溶液的初始zeta电位的提高有关。最后,研究了柠檬酸的添加对实际蛋清蛋白体系在PEF作用下的杀菌效果与功能性质的影响。柠檬酸的加入能提高PEF作用对体系中微生物的致死效果，并能减少亚致死微生物的含量。当添加柠檬酸将蛋液pH调节至7后,PEF处理后蛋白质溶液的胶体性质得到了很好的保持。经过25kV/cm处理800仙s后，蛋白质溶液的可溶性蛋白质含量下降了6.69%,浊度和平均粒径有所上升,但上升程度明显小于氯化钠体系中蛋白溶液处理后的变化。柠檬酸的加入使溶液的zeta电位上升13.8%,处理过程中zeta电位基本保持稳定。止匕外，研究还表明，添加对蛋清蛋白体系中的蛋白质组分在PEF作用下有一定的保护作用。最后,发现柠檬