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乳蛋白微米凝胶的制备及其性质研究

作　者: 刘振艳
导　师: 徐红华
学　校: 东北农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 微米凝胶微观结构动力学乳清蛋白酪蛋白
分类号: TS252.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

目前关于乳蛋白的研究报道主要集中在常规聚合的条件下,乳蛋白结构和功能性质的变化。然而我们在研究中发现,乳蛋白在非常规的条件下,通过控制乳清蛋白与酪蛋白胶束的聚合程度,会形成一种具有特殊结构的蛋白质聚合物,即微米凝胶,其平均长度约为10μm左右。因此本课题主要研究微米凝胶的制备条件(蛋白浓度、温度、pH和热处理时间)以及微米凝胶的稳定性(热稳定、酸稳定性),探究了微米凝胶的聚合路径与常规乳蛋白聚合的差异。除此之外,我们研究了这种微米凝胶与常规乳蛋白聚合物之间的差异,分析了两种聚合物之间的作用力(游离巯基、表面疏水性)、聚合动力学(聚合级数、聚合速率以及聚合路径)、特性(浊度、DSC、Zeta-电位、SDS-PAGE、流变性质)和界面性质(起泡性、乳化性)的变化等,希望对拓展乳蛋白在食品工业中的应用范围有积极意义。主要研究结果分述如下：微米凝胶的制备条件及其稳定性利用透射电镜(TEM)分析乳蛋白聚合状态,以pH6.2、蛋白含量为4wt%的SMP溶液,在90℃下热处理25min时形成微米凝胶,探索蛋白浓度、pH、以及热处理温度和时间对微米凝胶形成的影响。结果发现形成微米凝胶的最适合条件为：乳样品pH的范围为6.2-6.3、蛋白含量为1-4wt%的SMP溶液在90℃下热处理25min适宜形成微米凝胶。微米凝胶在pH6.2-6.7的范围内是稳定的,并且pH6.7的微米凝胶溶液在90℃下热处理5min以内时结构比较稳定。作用力通过对蛋白质的表面疏水性、游离巯基的研究表明,微米凝胶和常规乳蛋白聚合物的表面疏水性含量分别为2454.14±20.04和2380.667±8.11；游离巯基含量从最初的5.17±0.03μmoL SH/g分别下降到4.14±0.03μmoL SH/g和4.81±0.08μmoL SH/g。由此可见,在微米凝胶的形成过程中,表面疏水性和二硫键起到了必不可少的作用。将热处理之后的蛋白质聚合物进行分级处理后,微米凝胶的表面疏水性、二硫键含量介于可溶性蛋白与不溶性蛋白聚合物之间。聚合动力学通过对乳清蛋白聚合在酪蛋白胶束上的聚合量研究表明,蛋白质在聚合形成微米凝胶和常规蛋白质聚合物的过程中存在差异。乳蛋白在形成微米凝胶的过程中,聚合速率常数k相比于形成常规乳蛋白聚合物的k值大约增加了4倍,同时,聚合级数n从1.65±0.03变化到1.29±0.05,除此之外,我们提出了微米凝胶聚合的可能路径,在测定的条件下,微米凝胶是可溶性蛋白与不溶性蛋白的中间产物。特性通过对浊度、DSC、Zeta-电位的研究表明,乳清蛋白与酪蛋白胶束通过热聚合形成的微米凝胶,拥有比常规乳蛋白聚合物略高的浊度值,更低的Zeta-电位和略高的变性温度。将将热处理之后的蛋白质聚合物进行分级处理后,通过对SDS-PAGE凝胶电泳和流变性质的研究表明,构成五种蛋白质聚合物的乳清蛋白含量不同,微米凝胶中的乳清蛋白含量介于可溶性蛋白和不溶性蛋白聚合物之间,并且微米凝胶具有优良的流变学特性,即较高的表观粘度和粘弹性质。界面性质通过对起泡性和乳化性的研究表明,相比于常规乳蛋白聚合物,微米凝胶的起泡性略有下降,但是泡沫稳定性有很大提高,当静止时间为8h,微米凝胶的泡沫稳定性是常规乳蛋白聚合物的大约3倍；与分级处理后的蛋白质聚合物相比,随着静置时间的延长,微米凝胶的泡沫稳定性最好,当静止时间为6h时,微米凝胶的泡沫稳定性大约是可溶性蛋白的4倍;微米凝胶的乳化稳定性也表现出了同样的规律,静置30min后,相比于常规乳蛋白聚合物提高了大约1.5倍。微米凝胶的这种特殊结构有利于改善乳蛋白的泡沫稳定性和乳化稳定性。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-12
1 前言  12-19
  1.1 乳蛋白概述  12-15
    1.1.1 乳蛋白的组成  12-13
    1.1.2 乳蛋白的结构  13-15
  1.2 热处理对乳蛋白的影响  15-16
    1.2.1 热处理对酪蛋白胶束的影响  15
    1.2.2 热处理对乳清蛋白的影响  15-16
  1.3 pH对乳蛋白的影响  16-17
    1.3.1 pH对酪蛋白胶束的影响  16-17
    1.3.2 pH对乳清蛋白的影响  17
  1.4 乳蛋白微米凝胶研究进展  17-18
  1.5 课题研究的意义及主要内容  18-19
    1.5.1 研究的目的和意义  18
    1.5.2 研究的主要内容  18-19
2. 材料与方法  19-25
  2.1 原料设备  19-20
    2.1.1 原料  19
    2.1.2 药品  19-20
    2.1.3 主要试验仪器和设备  20
  2.2 试验方法  20-24
    2.2.1 原料成分的测定  20
    2.2.2 样品的制备  20-21
    2.2.3 未聚合乳清蛋白含量的测量  21
    2.2.4 乳蛋白聚合物的分级处理  21
    2.2.5 透射电镜试验  21
    2.2.6 表面疏水性的测定  21-22
    2.2.7 乳蛋白Zeta-电位的测定  22
    2.2.8 DSC测定  22
    2.2.9 游离巯基和二硫键含量的测定  22-23
    2.2.10 浊度  23
    2.2.11 起泡性  23
    2.2.12 乳化活性及乳化稳定性的测定  23-24
    2.2.13 流变学性质的测定  24
    2.2.14 SDS-PAGE凝胶电泳  24
  2.3 统计方法  24-25
3 结果与分析  25-50
  3.1 微米凝胶的制备  25-31
    3.1.1 蛋白质浓度对微米凝胶的影响  25-26
    3.1.2 热处理时间对微米凝胶的影响  26-28
    3.1.3 热处理温度对微米凝胶的影响  28-29
    3.1.4 pH对微米凝胶的影响  29-31
  3.2 微米凝胶的稳定性  31-33
    3.2.1 pH对微米凝胶稳定性的影响  31-32
    3.2.2 温度对微米凝胶稳定性的影响  32-33
  3.3 微米凝胶形成的主要作用力  33-36
    3.3.1 表面疏水性  33-34
    3.3.2 游离巯基  34-36
  3.4 聚合动力学  36-40
    3.4.1 聚合动力学参数的计算  36-38
    3.4.2 微米凝胶与常规乳蛋白聚合的动力学差异  38-39
    3.4.3 微米凝胶的聚合路径  39-40
  3.5 微米凝胶的主要特性  40-45
    3.5.1 浊度  40-41
    3.5.2 Zeta-电位  41
    3.5.3 DSC试验  41-43
    3.5.4 流变学性质  43-45
  3.6 微米凝胶的界面性质  45-50
    3.6.1 起泡性  45-47
    3.6.2 乳化性  47-50
4 讨论  50-52
  4.1 乳蛋白微米凝胶的形成条件  50
  4.2 聚合动力学  50-51
  4.3 微米凝胶的主要特性  51-52
5 结论  52-54
  5.1 微米凝胶的制备条件及其稳定性  52
  5.2 形成微米凝胶的主要作用力  52
  5.3 聚合动力学  52
  5.4 微米凝胶的性质  52
  5.5 微米凝胶的界面性质  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-60
攻读硕士期间发表的学术论文  60

乳蛋白微米凝胶的制备及其性质研究

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