乳清分离蛋白(WPI)是一种优质的全价蛋白质,具有易消化吸收、生物利用率高、氨基酸含量丰富等特点,并且来源广泛、价格低廉,还具备良好的溶解性、乳化性等功能特性,多用于食品加工领域。但WPI不具有抗氧化活性,不能在油水界面上抑制油脂氧化,这使其在许多含有水包油(O/W)型乳状液的食品中的应用受限。本课题以乳清分离蛋白为研究对象,通过美拉德改性,制备出兼具良好抗氧化活性和乳化活性的美拉德产物,系统研究其功能性质与反应程度、分子结构之间的关系,以及其在水包油乳状液中的抗氧化机理,从而为开发新型、天然并具有较强抗氧化特性的乳化剂以及其在食品中的应用提供技术支撑。选取木糖、葡聚糖20 k Da、葡聚糖40 k Da和糊精作为糖基配体分别对乳清分离蛋白进行湿法美拉德改性,以产物的乳化特性、抗氧化活性为指标,综合考虑褐色化程度和接枝度,筛选出木糖作为本实验的糖基供体。通过单因素和正交实验,确定了乳清分离蛋白-木糖美拉德反应的最佳工艺条件为:蛋白浓度3%(w/v),蛋白和木糖质量比3:2,反应时间90 min,反应温度95°C,起始p H 9.0。此反应条件下的美拉德产物具有较高的褐色程度和中间产物生成量,其接枝度在反应初始阶段就迅速升高。改性蛋白保持了原有的乳化活性和乳化稳定性,所形成的乳状液的透光度变化率最小,体系稳定性最佳;同时,具有良好的抗氧化能力,其还原能力比原蛋白增长了13.55倍、DPPH?自由基清除率增长了2.35倍、羟自由基清除率增长了20.82倍、二价铁离子螯合率增长了1.64倍、脂质氧化抑制率增长了4.27倍。由氨基酸组成分析可知,WPI与木糖经美拉德反应后,精氨酸、赖氨酸、酪氨酸和半胱氨酸的含量明显减少。在美拉德反应的最初阶段主要发生羰-氨反应,蛋白与糖迅速完成接枝,且没有棕色物质生成。采用红外光谱、圆二色谱、荧光光谱、高效液相以及SDS-PAGE凝胶电泳等分析技术,考察了不同反应程度的美拉德产物的分子结构变化,初步探讨了其乳化及抗氧化机理。HPLC结果显示接枝蛋白的分子量分布由2个区段增加为3个区段。SDS-PAGE凝胶电泳同样证实了,随着美拉德反应的进行,α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的含量逐渐减少,生成了新的大分子物质。红外光谱显示,酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅲ带的峰形改变、羟基和碳氧键的吸收峰增强等证实了木糖分子的引入改变了WPI的二级结构。由圆二色谱可知,随着反应程度的加深,美拉德产物的α-螺旋、β-折叠和β-转角含量降低,而无规则卷曲含量增加,蛋白质结构趋于伸展。荧光光谱表明,经美拉德改性,蛋白的最大荧光强度明显降低,荧光光谱向长波方向移动,蛋白的亲水能力增强。将美拉德产物应用在水包油乳状液中,考察了乳状液的乳化稳定性和氧化稳定性,结果表明最佳反应条件下制备的美拉德产物具有较好的乳化活性和乳化稳定性,其所形成的乳状液的油脂颗粒较小且均一,并带有相对较高的负电荷,不易聚集分层,在广泛的p H范围内表现出良好的乳化稳定性。由其制备的大豆油和亚油酸乳液在贮藏14天时的POV值分别是未改性WPI制备的大豆油和亚油酸乳液的33.3%和27.0%,就TBARS值而言,分别是35.8%和24.4%,有效地减缓了油脂氧化,提高了体系的氧化稳定性。分布在界面上的蛋白主要是通过物理屏蔽、静电斥力以延缓脂肪的氧化,而在水相中的小分子产物则主要通过自身的抗氧化能力和阻隔自由基的传递,来保护油脂不被氧化。