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高压脉冲电场在液态蛋杀菌中的应用及其对微生物和蛋白质的作用机制

赵伟  
【摘要】: 高压脉冲电场(pulsed electric field, PEF)技术是一项很有前景实现工业化应用的食品非热杀菌技术。PEF在接近常温下可有效杀菌钝酶,并最大限度地保持食品的色泽、风味和营养成分。目前,对PEF在食品保藏中应用的研究多集中在果蔬汁的杀菌上,对富含蛋白质的液体食品的杀菌研究较少,人们对PEF对蛋白质的影响和作用机理以及PEF的钝酶机理尚未清楚。基于食品卫生和安全方面的考虑,很多国家已不允许食品工厂使用带壳的禽蛋,液态蛋已成为禽蛋业的发展方向之一。由于液态蛋热杀菌非常困难,迫切需要一种新型的杀菌技术与工艺。本文主要围绕PEF在富含蛋白质体系-液态蛋中的应用及其一些基础性问题开展研究,旨在获得PEF应用于液态蛋杀菌的工艺,明确PEF对蛋白质的结构与功能的影响。 本文研究了PEF对液态蛋杀菌特点,明确了PEF工艺要点。相对于热处理(60℃,3.5min),温和热(55℃)与PEF(35kV/cm,400μs)协同对液态蛋杀菌工艺具有更好的杀菌效果,并且对液态蛋的品质影响较小。采用荧光标记与流式细胞仪结合技术研究了PEF对微生物的损伤效应,实时监测了PEF损伤亚死细胞的存在和产生规律,发现PEF与温和热协同可减少产生损伤亚死细胞比例,从而提高杀菌效果。 以蛋清蛋白和卵白蛋白为研究对象,研究了PEF对蛋白质起泡和乳化性能和结构特性的影响,发现PEF处理可引起蛋清蛋白分子结构展开,疏水基团和巯基外露,蛋清蛋白的起泡和乳化功能提高;当PEF处理强度增大到一定程度,蛋白质会发生疏水作用和-S-S-交联作用形成蛋白质聚集,溶解度下降,蛋清蛋白起泡和乳化功能下降。本文还研究了PEF作用下蛋白质的聚集行为及其主导作用力。 以溶菌酶为研究对象,采用圆二色谱、紫外吸收及多阶导图谱、荧光光谱和拉曼光谱技术研究了PEF对溶菌酶二级和三级结构的影响,得到了PEF对溶菌酶结构影响的更详尽信息,监测了PEF作用下处于溶菌酶活性部位和参与底物结合的相关氨基酸残基所处微环境的改变,反映出PEF对溶菌酶活性区域结构的改变从而影响酶与底物结合,最终导致了溶菌酶活性下降;发现了山梨醇对PEF作用下的溶菌酶和胃蛋白酶结构与活性的稳定作用以及PEF和热钝酶机制的差异,丰富了PEF钝酶机制的理论。


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