DBD等离子体对卵白蛋白界面性质影响及低磷低盐再制干酪应用研究

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卵白蛋白(OVA)的界面性质是其重要功能特性,直接影响了该蛋白质的应用效果。低温等离子体作为一种新型的食品非热加工技术,在食品大分子改性与功能强化方面成为研究的热点,表现出巨大的应用潜力。本课题以OVA为研究对象,使用光谱学、界面吸附动力学、流变学等分析技术,从蛋白质结构、性质、稳定效果、应用特性等四个层面,探究了介质阻挡放电(DBD)等离子体处理对OVA界面特性的影响,揭示其在乳液界面增强稳定的机制;使用等离子体改性的OVA替代乳化盐,制备了低磷低盐再制干酪产品,为低温等离子体技术在未来食品工业中的应用提供了理论基础与技术支撑。主要研究结果如下:1.DBD等离子体对OVA结构与性质的影响分析。拉曼光谱结果表明在等离子体处理1 min后,510-550 cm-1处的峰强由2.64增加至4.47,代表着旧二硫键的断裂与新二硫键的生成。圆二色光谱结果显示,OVA在经4 min等离子体处理后,α-螺旋含量由22.54%降至19.45%,β-折叠含量由12.62%升至13.48%,而无规则卷曲则由42.93%升至45.75%,表明蛋白分子整体由有序稳定的结构过渡为无序结构。紫外与荧光光谱结果表明改性OVA的紫外吸收因疏水氨基酸暴露而增强,荧光强度因发生荧光猝灭而降低。经4 min等离子体处理后的OVA表面疏水性增强1.7倍,游离巯基含量由0.12μmol/g增加至2.32μmol/g,为OVA在界面上展开重排并形成具有良好性质的界面膜奠定基础。2.改性OVA乳液的构建及吸附动力学与乳液流变性分析。动态界面张力结果显示,改性OVA降低界面张力的能力显著高于天然OVA。其中,经过1 min等离子体处理的OVA具有最高的扩散速率(Kdiff=0.41)与渗透速率(K1=14.1×10~4),以及最大的重排程度(K2=70.5×10~4),但其界面蛋白吸附率仅为61.19%。而经过4 min等离子体处理的OVA吸附缓慢,展开程度较小,然而其界面蛋白吸附率高达92.25%。改性OVA构建的乳液储能模量与损耗模量的比值tanδ<1,表明等离子体改性OVA在乳液中形成凝胶网络,赋予乳液以弹性为主的固体属性;经过4 min等离子体处理后的OVA所稳定乳液ζ-电位绝对值降低8.53 m V,使蛋白更易吸附。以上结果表明在1-2 min与3-4 min等离子体处理下,改性OVA分别采用“低吸附,高展开,薄界面膜”与“高吸附,低展开,厚界面膜”两种界面稳定机制。3.改性OVA乳液的稳定性分析。分层指数的测定结果显示,天然OVA构建的乳液的乳脂化过程进行得最为迅速,由1 min等离子体处理OVA所构建乳液的分层指数在前4 h内为最低。粒径测定与光学显微镜观察结果显示天然OVA所构建的乳液中,界面膜在视野内不断融合。经1 min等离子体改性OVA所构建的乳液中,液滴粒径增大(755.8 nm),但无聚结现象发生。而经过4 min改性的OVA乳液中,液滴粒径大幅减小(597.9 nm),并形成以交界点为基础的网络体系,无聚结发生。以上结果表明,随等离子体处理时间的增加,改性OVA界面性能提升,所形成的乳液粒径更小,分布更均匀,体系稳定时间更长。4.改性OVA在替代乳化盐制备低磷低盐再制干酪中的应用。质构分析结果表明,由改性OVA所制备的再制干酪在硬度、胶着性及咀嚼性上均有明显提升。色度测定结果表明,添加改性OVA的干酪样品L*值下降,b*值上升,具有更好的乳化效果与色泽。可融性与油脂分离性分析表明,在添加天然OVA与经等离子体处理1 min的OVA的干酪样品中,蛋白变性程度低,在高温下流动状态欠佳,释放游离油较少。而添加等离子体处理2-4 min后的OVA使干酪样品展现出良好的流动性与游离油释放能力。在低盐低磷的条件下制备的干酪具有更稳定的乳化体系,良好的质构特性、表观颜色和流动性。
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