胥 偉，遲玉杰*，孫 強(qiáng)

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

糖基化卵清蛋白的凝膠性與凝膠穩(wěn)定性

胥 偉，遲玉杰*，孫 強(qiáng)

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

以卵清蛋白為對(duì)照，以糖基化卵清蛋白為研究對(duì)象，研究二者所成凝膠在貯藏期間質(zhì)構(gòu)、持水性以及微觀結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明：糖基化卵清蛋白的凝膠硬度、彈性、凝聚性與持水性比卵清蛋白高146%、7%、24%和61%。4℃條件下貯藏180d時(shí)，糖基化卵清蛋白的凝膠硬度與凝聚性均降低2%，凝膠彈性與持水性增加1.3%、0.6%，卵清蛋白的凝膠硬度降低9%，凝膠彈性、凝聚性與持水性增加0.6%、3%和5.2%。在500倍掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察，糖基化卵清蛋白所成凝膠的結(jié)構(gòu)較緊密、均勻，且隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)無(wú)明顯變化，而卵清蛋白所成凝膠的間隙較大，隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)其空間結(jié)構(gòu)變得更加疏松。研究結(jié)果證明，糖基化可以明顯提高卵清蛋白的凝膠性與凝膠穩(wěn)定性。

卵清蛋白；糖基化；凝膠性；凝膠結(jié)構(gòu)

卵清蛋白因具有多種功能性質(zhì)，如凝膠性、起泡性等，而成為食品工業(yè)中重要的成分配料[1]，其中，凝膠性多用于魚(yú)糜制品、肉制品中[2]。為提高卵清蛋白的凝膠性，降低生產(chǎn)成本，國(guó)內(nèi)外采用多種方法對(duì)卵清蛋白進(jìn)行改性[3-5]，其中，糖基化反應(yīng)被證實(shí)是一種較為實(shí)用、有效的方法[6-8]，此反應(yīng)使卵清蛋白與糖以共價(jià)鍵結(jié)合，不需要催化劑，僅加熱就可自發(fā)進(jìn)行，具有成本低、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

在生產(chǎn)加工過(guò)程中，卵清蛋白需在一定條件下貯藏備用，關(guān)于貯藏期間卵清蛋白凝膠性的變化情況前人已有報(bào)道，研究表明，卵清蛋白的凝膠性隨貯藏期的延長(zhǎng)明顯降低[9-10]，但是經(jīng)糖基化改性后，卵清蛋白在貯藏期間凝膠性的變化目前國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)研究，因此，本研究對(duì)貯藏期間糖基化卵清蛋白的凝膠質(zhì)構(gòu)、持水能力以及微觀結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行分析，以期為糖基化技術(shù)在卵清蛋白加工中的廣泛應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

卵清蛋白 大連韓偉食品有限公司；D-阿洛酮糖上海安譜科學(xué)儀器有限公司；KI、Na2HPO4、NaH2PO4、乙醇均為分析純 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SHD型恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)箱 上海一實(shí)儀器設(shè)備廠；FDU-1100冷凍干燥機(jī) 日本Eyela公司；PHS-3C型酸度計(jì) 上海精密儀器有限公司； TA-XTplus2質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMS公司；LD4-2A離心機(jī) 北京醫(yī)用離心機(jī)廠；S-3400N掃描電子顯微鏡、E-1010(Giko)型離子濺射鍍膜儀 日本日立公司。

1.3 方法

1.3.1 糖基化卵清蛋白的制備

參照Sun Yuanxia等[11]的方法并稍作改動(dòng)，將卵清蛋白與D-阿洛酮糖按質(zhì)量比100:8混合、溶解，經(jīng)冷凍干燥制得卵清蛋白-阿洛酮糖混合粉，然后將混合粉置于含有飽和KI溶液(相對(duì)濕度65%)的封閉容器中，55℃條件下反應(yīng)48h，即得糖基化卵清蛋白。

1.3.2 貯藏實(shí)驗(yàn)與凝膠的制備

由于溫度對(duì)糖基化卵清蛋白的色澤有較大影響[11]，所以將卵清蛋白與糖基化卵清蛋白于4℃條件下貯藏，貯藏期為180d，每間隔30d取樣用于凝膠的制備，每組設(shè)5個(gè)平行樣，取樣后將蛋白樣品配制成質(zhì)量濃度為10g/100mL的溶液，用0.1mmol/L NaOH或0.1mmol/L HCl調(diào)pH值至7.0，取20mL溶液放入直徑32mm容積25mL的燒杯中，用保鮮膜封口，90℃條件下水浴20min，取出后快速冷卻，在4℃條件下靜置24h待測(cè)[8]。

1.3.3 凝膠性的測(cè)定

用質(zhì)構(gòu)儀在25℃條件下測(cè)定蛋白的凝膠性。質(zhì)構(gòu)儀操作條件：采用P0.5探頭，測(cè)試前速率：5.0mm/s；測(cè)試速率：2.0mm/s；測(cè)試后速率：2.0mm/s。下壓凝膠10mm所需力定義為凝膠硬度；凝聚性為第2次壓縮的面積與第1次壓縮的面積之比；彈性為第2次測(cè)得的壓縮高度與第1次壓縮高度的比值[12]。

1.3.4 凝膠持水性的測(cè)定

取一定質(zhì)量(m1，g)的凝膠，切成大小均一的小粒，4000r/min離心10min，取出凝膠后用濾紙將表面水分吸干、稱(chēng)質(zhì)量(m2，g)，凝膠持水性按照下列公式計(jì)算[3]。

1.4 掃描電子顯微鏡(SEM)分析

參照蘆鑫等[13]的方法并稍作改動(dòng)，取待測(cè)凝膠樣品，切成約2mm×5mm的小條，用質(zhì)量濃度2.5g/100mL pH6.8的戊二醛浸泡過(guò)夜，再用0.1mol/L磷酸緩沖液(pH6.8)洗滌3次，每次10min。

然后分別用體積分?jǐn)?shù)為60%、70%、80%、90%、100%的乙醇溶液進(jìn)行脫水，每次15min。倒掉乙醇溶液，用叔丁醇浸泡樣品。真空干燥后，將凝膠樣品觀察面向上黏貼在掃描電子顯微鏡樣品臺(tái)上，用E-1010(Giko)型離子濺射鍍膜儀進(jìn)行離子濺射噴金，將處理好的樣品放入樣品盒中待檢。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0中的Duncan,s multiple range test對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析[14]，顯著性水平為α＝0.05，平行樣本數(shù)為5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為±s。

2 結(jié)果與分析

2.1 糖基化對(duì)卵清蛋白凝膠硬度的影響

圖1 卵清蛋白凝膠硬度隨時(shí)間的變化Fig.1 Hardness change of EWP and GWP gels with storage time

由圖1可知，糖基化反應(yīng)使卵清蛋白的凝膠硬度提高了1.5倍，4℃條件下貯藏90d，卵清蛋白與糖基化卵清蛋白的凝膠硬度都達(dá)到最大值，分別為414.428g和867.843g，此時(shí)卵清蛋白的凝膠硬度與貯藏初期相比差異性顯著(P＜0.05)，而糖基化卵清蛋白的凝膠硬度與貯藏初期相比，無(wú)顯著性變化(P＞0.05)。4℃條件下貯藏180d時(shí)，卵清蛋白的凝膠硬度較貯藏初期下降9%，而糖基化卵清蛋白的凝膠硬度較貯藏初期僅下降2%，并且在貯藏期間糖基化卵清蛋白的凝膠硬度始終高于卵清蛋白。前人研究表明，糖基化反應(yīng)改變了卵清蛋白的電荷、溶劑化程度與二級(jí)結(jié)構(gòu)，尤其是糖基化反應(yīng)增加了蛋白的表面巰基數(shù)，而蛋白表面巰基數(shù)是影響凝膠硬度的重要因素，Handa[15]、Margoshes[16]等發(fā)現(xiàn)卵清蛋白表面巰基數(shù)與凝膠硬度成正相關(guān)(r＝0.97)，表面巰基數(shù)增加易于卵清蛋白分子之間以二硫鍵結(jié)合從而增大其凝膠硬度。

2.2 糖基化對(duì)卵清蛋白凝膠彈性的影響

由圖2可知，糖基化使卵清蛋白的凝膠彈性增加了7%，貯藏期間糖基化卵清蛋白的凝膠彈性始終高于卵清蛋白。4℃條件下貯藏180d時(shí)，二者的凝膠彈性較貯藏初期均未發(fā)生明顯變化(P＞0.05)，此時(shí)，糖基化卵清蛋白的凝膠彈性較貯藏初期增加1.3%，卵清蛋白的凝膠彈性較貯藏初期增加0.6%，糖基化卵清蛋白的凝膠彈性是卵清蛋白的1.1倍。

圖2 卵清蛋白凝膠彈性隨時(shí)間的變化Fig.2 Springiness change of EWP and GWP gels with storage time

圖3 卵清蛋白凝膠凝聚性隨時(shí)間的變化Fig.3 Cohesiveness change of EWP and GWP gels with storage time

2.3 糖基化對(duì)卵清蛋白凝膠凝聚性的影響由圖3可知，糖基化使卵清蛋白的凝膠凝聚性增加了24%，貯藏期間糖基化卵清蛋白的凝膠凝聚性始終高于卵清蛋白，隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，糖基化卵清蛋白的凝膠凝聚性呈波浪式變化。4℃條件下貯藏180d時(shí)，糖基化卵清蛋白的凝膠凝聚性下降2%，卵清蛋白的凝膠凝聚性增加3%，此時(shí)，糖基化卵清蛋白的凝膠凝聚性是卵清蛋白的1.2倍。

2.4 糖基化對(duì)卵清蛋白凝膠持水性隨時(shí)間的影響

由圖4可知，糖基化使卵清蛋白的凝膠持水性增加了61%。貯藏期間糖基化卵清蛋白的凝膠持水性始終高于卵清蛋白，并且隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)無(wú)明顯變化，而卵清蛋白的凝膠持水性隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈波浪式變化。4℃條件下貯藏180d時(shí)，糖基化卵清蛋白的凝膠持水性增加0.6%，卵清蛋白的凝膠持水性增加5.2%，糖基化卵清蛋白的凝膠持水性是卵清蛋白的1.5倍。

部分研究[16-18]表明，糖基化反應(yīng)使卵清蛋白的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)與分子柔性均發(fā)生了明顯變化，這些變化是造成蛋白在改性前后凝膠性差異的主要原因，蛋白凝膠的硬度、彈性、凝聚性、持水性與蛋白分子表面巰基數(shù)和總巰基數(shù)之間存在密切聯(lián)系，糖基化使卵清蛋白的表面巰基數(shù)與β-折疊的含量增加，總巰基數(shù)與α-螺旋的含量降低，這一系列的變化有利于蛋白分子在加熱時(shí)形成結(jié)構(gòu)均勻、質(zhì)地緊密的凝膠，同時(shí)，卵清蛋白凝膠的硬度、彈性與持水性之間也存在密切聯(lián)系，硬度較高，彈性較強(qiáng)的凝膠持水性較好[17]，本研究結(jié)果與前人所得結(jié)論一致。此外，糖基化反應(yīng)使卵清蛋白的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng)[17]，這可能是糖基化卵清蛋白的凝膠性受貯藏時(shí)間影響較小的主要原因。

2.5 蛋白凝膠的微觀結(jié)構(gòu)觀察

圖5 蛋白凝膠SEM圖 (×500)Fig.5 SEM images of EWP and GWP gels stored for 0 d and 180 d(×500)

由圖5可知，卵清蛋白與糖基化卵清蛋白凝膠的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間存在明顯差異，卵清蛋白所成凝膠的間隙較大，分布較松散，而糖基化卵清蛋白所成凝膠較透明，凝膠間隙較小且均勻。已有研究[17-18]表明，透明的蛋白凝膠具有良好的硬度與彈性，糖基化使蛋白分子與糖共價(jià)結(jié)合后，通過(guò)疏水基團(tuán)增加蛋白分子間斥力，進(jìn)而改變蛋白所成凝膠的透明度與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密、均勻，其凝膠性越好。4℃條件下貯藏180d后，卵清蛋白所成凝膠的間隙變大，質(zhì)地變疏松；而糖基化卵清蛋白所成凝膠結(jié)構(gòu)變化很小，這說(shuō)明卵清蛋白所成凝膠的結(jié)構(gòu)受貯藏時(shí)間的影響較大，經(jīng)糖基化改性后，卵清蛋白的凝膠穩(wěn)定性增強(qiáng)，關(guān)于糖基化提高卵清蛋白凝膠穩(wěn)定性的具體原因有待于進(jìn)一步研究。

3 結(jié) 論

3.1 糖基化使卵清蛋白的凝膠硬度、彈性、凝聚性與持水性分別較未改性的提高了146%、7%、24%和61%。4℃條件下貯藏180d時(shí)，糖基化卵清蛋白的凝膠硬度與凝聚性均降低2%，凝膠彈性與持水性增加1.3%、0.6%，卵清蛋白的凝膠性受貯藏時(shí)間的影響較大，且貯藏期間糖基化卵清蛋白的凝膠性始終優(yōu)于卵清蛋白。

3.2 糖基化卵清蛋白所成凝膠的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較緊密、均勻，且隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)變化較小。

3.3 糖基化即可提高卵清蛋白的凝膠性，又可提高卵清蛋白的凝膠穩(wěn)定性。

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Gelling Properties and Stability of Glycated Egg White Protein

XU Wei，CHI Yu-jie*，SUN Qiang
(College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

The changes of texture, water-holding capacity and microstructure of native (EWP) and glycated (GWP) egg white proteins during storage were comparatively studied. The results showed that glycation resulted in an increase in the hardness,elasticity, cohesiveness, water-holding capacity of egg white proteins by 146%, 7%, 24% and 61% respectively. After storage at 4 ℃ for 180 days, both the gel hardness and cohesiveness of GWP decreased by 2%, and the springiness and water holding capacity of GWP increased by 1.3% and 0.6%, while the gel hardness of EWP decreased by 9%, and the springiness, cohesiveness and water-holding capacity of EWP increased by 0.6%, 3% and 5.2% respectively. A compact and more uniform network with constant stability in the course of storage was observed in GWP gels under SEM (×500 ), while gaps in EWP gel network were larger and the gel texture became looser with increasing storage time. These findings demonstrate that glycation is an effective method to improve the gelling properties and stability of EWP.

egg white proteins；glycation；gelling properties；gel structure

S879.3

A

1002-6630(2012)15-0015-04

2011-06-23

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30871954)

胥偉(1985—)，男，博士研究生，主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工研究。E-mail：xuwei1216@163.com

*通信作者：遲玉杰(1963—)，女，教授，博士，主要從事食品化學(xué)及農(nóng)產(chǎn)品加工研究。E-mail：yjchi@126.com