菜籽分离蛋白泡沫特性及其气液界面组装行为的研究

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来源于菜籽油饼粕的蛋白质氨基酸平衡性好、生物效价高,具有较高的营养价值,是近年来受到普遍关注的优质蛋白资源。然而,目前关于菜籽蛋白气液界面特性的报道较少,大部分都集中在其凝胶性、乳化性及其衍生物(肽)的生物活性方面。因此,深入开展菜籽蛋白泡沫特性及其气液界面组装行为的研究不仅有助于推动这一优质植物蛋白资源的应用范围,还可为天然食品配料的选择提供新方案,具有显著的现实意义和研究价值。因此,本文首先考察pH值对菜籽分离蛋白结构与功能特性的影响,继而以此为基础分别探究pH和盐离子强度对菜籽分离蛋白起泡能力和气液界面组装行为的影响,从而揭示其在不同条件下的泡沫形成与稳定机制。具体研究结果如下:
  随着pH值升高,菜籽蛋白分离物的电泳带密度降低;表面疏水性也降低;红外光谱结果表明pH值对菜籽分离蛋白二级结构有影响。扫描电子显微镜表征表明随着pH的升高,蛋白质微观结构逐渐变得分散。电位分析表明菜籽分离蛋白等电点约为4.2;随着pH值升高,其溶解度逐渐增大,粒径逐渐变小;菜籽分离蛋白热重分析表明,菜籽分离蛋白的热稳定性随pH值增加逐渐降低。荧光光谱分析表明随着pH值的增加,其疏水性增强。
  吸附动力学研究表明,表面压力π随着吸附时间增加而增强,增强过程可以分为三个阶段,诱导期、快速增长期、缓慢增长期。表面压力π小于10mN/m时扩散控制吸附动力学,扩散速率和初始体相蛋白浓度成正比,在pH值为7和9时扩散速率最大。表面压力π大于10mN/m时,展开和重排机制控制吸附动力学,展开和重排速率和初始体相蛋白浓度成正比。pH值为7和9时,蛋白分子容易在气液界面展开和重排。菜籽蛋白的起泡性和起泡稳定性随pH值的增大而上升,在pH值为11时有小幅下降。
  通过研究离子强度对菜籽分离蛋白吸附动力学影响,发现表面压力π小于10mN/m时扩散控制吸附动力学,扩散速率随着离子强度的增大而加快;表面压力π大于10mN/m时,展开和重排机制控制吸附动力学,展开和重排速率受到离子强度的影响,与离子强度成正比。随着离子强度的增大,菜籽分离蛋白的起泡性逐渐增大,在pH值为11时有小幅下降;在离子强度大于50mM/L时,会导致菜籽蛋白的分子结构柔性下降,导致了菜籽分离蛋白溶液的泡沫稳定性降低。荧光光谱分析表明随着离子强度的增加,菜籽蛋白构象先发生团聚,而后又逐渐展开。
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