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超高压对牛乳清蛋白酶解及其产物影响的研究

陈井旺  
【摘要】: 食品超高压加工技术被科技界认为是本世纪最具潜力、最有希望的食品加工技术之一,受到人们越来越多地关注。牛乳清蛋白是牛乳主要的构成蛋白质之一,具有较高的营养性,可以做为食品添加剂广泛应用于食品工业。为了在食品工业中进一步开发和利用牛乳清蛋白,采用酶解手段分解乳清蛋白的致敏成分;增加乳清蛋白的消化性;提高乳清蛋白生物活性等已成为当前国内外该领域研究的热点。然而,尚未有超高压对乳清蛋白进行Alcalase酶解及其产物抗氧化活性影响的研究报道。 本论文以95%牛乳清分离蛋白粉(WPI)为对象,分析了超高压对不同pH值条件下5%(w/v)WPI蛋白结构的影响,探讨了不同pH值(6.0~11.0)和压力(100~500MPa)条件下,WPI水解度及酶活力的变化情况,通过SDS-PAGE,Tricine-SDS-PAGE以及葡聚糖凝胶色谱层析等手段对酶解产物进行研究,并采用邻苯三酚、DPPH和Fenton等方法测定了酶解产物的抗氧化活性。结果如下: (1)在压力一定时,WPI的水解度随着溶液pH值的升高而增加,在pH值为11.0时水解度为最高;在溶液pH值一定时,水解度随着压力的升高而升高,升高幅度随着pH值的升高而减弱,但是除在pH6.0,7.0时高压处理组之间有部分差异外,其他pH值的超高压处理组对乳清蛋白的水解的影响不显著。与常压处理相比,pH6.0时,超高压对WPI酶解的影响最明显,常压的水解度为2.91%,压力升至500MPa时水解度达8.41%,水解度增长两倍以上。然而,随着溶液pH的升高,乐力处理对水解度的影响呈下降趋势,当pH11.0时,500MPa的高压处理仅比常压的水解度提高了21.07%。 (2)超高压促进了WPI结构的变化,且影响程度因pH和压力的不同有所差异。WPI的变性程度随压力的增加而增强,在500MPa时变性程度最大,在pH6.0和7.0时影响显著。 (3)压力对酶活的影响因溶解液和压力的不同而有所差距,但整体趋势类似。在pH9.0时,酶液溶于水时在200和300MPa处理下酶活力提高,400和500MPa下酶活力下降;当酶液溶于Tris-HCl缓冲液中时,酶活力整体下降,但在200和300MPa时酶活力变化不大。 (4)WPI酶解产物的SDS-PAGE图谱未见有明显的WPI构成蛋白的条带,大部分WPI主要构成蛋白β-Lg和α-La已被水解。酶解产物的Tricine-SDS-PAGE图谱上发现3~10kDa区域被染色,且该区域颜色随着水解度的增加而变浅,说明水解导致更多的低分子肽生成,pH6.0的低分子的酶解产物最少,而pH11.0的低分子的酶解产物最多。在pH9.0时,经100~300MPa压力处理所得酶解产物中有一条8.3kD的特殊条带被检出。 (5)通过凝胶色谱层析发现,超高压促进不同pH值WPI的水解,降低高分子量物质的洗脱峰面积,同时促进了各酶解产物中低分子量成分的比例。超高压处理不同pH值WPI产生的酶解产物因pH值不同而有所差异。在pH6.0时酶解产物分子量约为7187,3550;在pH7.0时酶解产物分子量约为4707,2019,886;在pH8.0时酶解产物分子量约为4707,2325,1148;在pH9.0时酶解产物分子量约为7187,2677,1322,567,138;在pH11.0时酶解产物分子量约为6241,2019。 (6)在相同pH、不同压力下,所产生的产物在含量和种类上可能有所不同。在pH9.0时,当处理压力低于300MPa时产物主要有5种,分子量约为7187,2677,1322,567,138;在300MPa时产物主要有4种,分子量约为7187,1322,567,138;在500MPa时产物主要有4种,分子量约为6241,997,371,104。 (7)WPI的酶解产物具有较强的体外清除自由基能力,其清除自由基的能力因pH值和压力的不同而有所变化。在pH6.0时,100MPa加压酶解产物对DPPH·清除率最高达61.53%;pH9.0时,200MPa加压酶解产物对O_2~-清除率最高达38.02%;在pH11.0时,100MPa加压酶解产物对·OH清除率最高达到83.25%。 本研究表明,超高压可以促进WPI水解,影响Alcalase的酶活力,促进WPI中构成蛋白结构的变化,影响酶解产物的组成及其抗氧化能力,为超高压技术在食品工业中的进一步应用提供部分理论依据。


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