Page 170 - 《精细化工》2020年第9期
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·1884·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

                 Key words: basic amino acids; whey protein; texture; hydration properties; protein leachability;food chemicals


                 天然小分子物质——碱性氨基酸（BAA：Arg、                       入而引起最终热诱导凝胶颜色的变化，不调节乳清
            Lys、His）与蛋白质相互作用理论方面的研究认为，                         蛋白溶液的 pH，直接利用碱性氨基酸的解离作用而
            Arg 通过与蛋白残基作用、改变蛋白表面张力，促                           自调节热诱导成胶蛋白溶液的 pH，进而影响蛋白聚
            进蛋白重折叠、抑制蛋白聚集              [1-3] ；Lys 能发挥静电        集程度和速率      [28] 。通过研究凝胶的形貌、质构、水
                     [4]
            屏蔽效应 、诱导蛋白结构展开及提高反应性巯基                             化性及蛋白浸出行为，以期为碱性氨基酸自调节 pH
                                                     [6]
                [5]
            含量 ，并能提高蛋白带电量及增加水化作用 ；而                            修饰乳清蛋白凝胶功能提供理论依据和技术参考。
            His 通过静电效应和打断疏水作用力               [7-8] 以及通过咪
                                                       [9]
            唑环诱导蛋白形成小聚集体和增加蛋白带电量 。                             1    实验部分
            这些效应改变了蛋白质的结构和物理化学性质，可
                                                               1.1    试剂与仪器
            用来修饰蛋白质结构从而获得新的蛋白功能或改善
                                                                   L-精氨酸（L-Arg）、L-赖氨酸（L-Lys）和 L-
            蛋白功能性。鉴于碱性氨基酸是构成蛋白质的基本
                                                               组氨酸（L-His），上海生工生物技术有限公司；乳
            单元，具有无毒、无免疫原性且来源简单、经济便                             清蛋白粉（WPI-90），美国加州 Hilmar 公司；用于
            宜的特点，可用在食品加工领域               [10] 。
                                                               聚丙烯酰胺凝胶电泳的丙烯酰胺、N,N′-甲叉双丙烯
                 在前期碱性氨基酸应用在食品蛋白凝胶体系方
                                                               酰胺、甘油、过硫酸铵、四甲基乙二胺、溴酚蓝、
            面的研究中发现，Arg、Lys 能显著改善鸡胸肉（肌                         N- 乙基顺 丁烯 二酰亚 胺、 三羟甲 基氨 基甲 烷
            动球蛋白）凝胶的质构和持水性                [11-14] 、抑制鸡肉乳       （Tris-HCl）、β-巯基乙醇（β-ME）等，Sigma-Aldrich
            化肉糜汁液流失性及其流变特性               [15] 、提高鸡肉肠的          公司。测定蛋白含量中使用中的氢氧化钠、酒石酸
            乳化稳定性      [16] ；也能降低猪肉肠的蒸煮损失、提高                   钾钠、硫酸铜和牛血清白蛋白试剂，国药集团化学
            其持水性并改善其质构           [17] 。此外，Lys 可促进蛋白            试剂有限公司；以上所有试剂均为 AR，实验用水为
            结构展开、促使其形成紧密有序结构而改善鱼糜凝                             去离子水。
            胶特性    [18] 及猪肉肠的质地    [19] ，它和 His 均能修饰猪              pH 计〔FE28，梅特勒-托利多仪器（上海）有
                                          [5]
            肉肌球蛋白的结构、提高溶解性 而增强猪肉肌球                             限公司〕；质构仪（TA-XT  plus，英国 Stable  Micro
            蛋白凝胶的强度、降低蒸煮损失和提高持水性                      [20] 。   Systems 公司）；紫外-可见分光光度计〔UVmini-1240,
            而 His 可解聚鸡胸肉肌球蛋白细丝而促溶解                  [21] ，在    岛津企业管理（中国）有限公司〕；离心机（Sigma
            亚基水平上 His 抑制重酶解肌球蛋白聚集                 [22] 而形成     2-16K，北京博劢行仪器有限公司）；电热恒温水浴
            具有精细网络结构的透明凝胶              [23] 。这些研究表明，           锅（DK-S26，上海精鸿实验设备有限公司）。
            碱性氨基酸在改造蛋白基质凝胶方面具有实际的应                             1.2   方法
            用价值。乳清蛋白是乳制品加工业中重要的副产物，                            1.2.1    含有 L-Arg、L-Lys 和 L-His 蛋白凝胶的制备
            其在食品体系中也得到极其广泛的应用，特别是作                                 将乳清蛋白粉溶于去离子水，配成质量浓度为
            为凝胶基质理想材料。在本课题组的前期研究中发                             120  g/L 蛋白溶液，然后分别加入 L-Arg、L-Lys 和
            现，虽然在乳清蛋白中加入碱性氨基酸后再利用盐                             L-His，使每种氨基酸在蛋白溶液中的质量浓度均分
            酸、氢氧化钠进行 pH 调节可获得多功能性的蛋白                           别为 1、3 和 5  g/L，搅拌均匀得到含有氨基酸的蛋
            凝胶，然而这种将 pH 调节至 2.0 及 7.59~10.76 等酸、               白溶液，分别测定这些溶液的 pH。对照组为不含任
            碱下，均能引起蛋白最终所成的凝胶有较深的黄                              何碱性氨基酸的 120 g/L 乳清蛋白溶液。
            色 [24-25] ；这影响食品的感官质量以及潜在的化学反                          取 25  mL 以上每种蛋白溶液，加入高度为
            应消耗必需氨基酸而降低食品营养价值                   [26] 。         30 mm、内径为 35 mm 的小烧杯内，使用保鲜膜紧
                 乳清蛋白在不同的 pH 下形成大小不同的聚集                        密封口防止水分散失，90  ℃水浴加热 30 min，取出
            体并且这些聚集体的带电量也在改变，适当调整 pH                           冷却至室温后再放置 4  ℃下过夜 12 h 成凝胶后，待
            有利于最终所成凝胶的质构性和持水特性                    [24] ；在一     用 [29] 。取出凝胶，放置于黑色背景绒布上进行拍照。
            些研究中认为，强酸、碱会造成蛋白组装速率过快，                            1.2.2    蛋白凝胶质构的测定
            而这可能不利于蛋白最终所成凝胶的功能性                     [27] 。考        采用质构仪两次下压的模式测定凝胶的质构特
            虑到最终凝胶感官特性和凝胶功能性，采用弱碱性                             性。探头测试前、测试中测试后的速率分别设置为
            物质氨基酸与乳清蛋白相互作用，以期提高其凝胶                             1.0、2.0 和 5.0 mm/s；下压距离为 10.0 mm，触发力
            功能性。因此，本研究中为了避免强酸、强碱的加                             为 5.0  g；凝胶形状为圆柱形（直径 35  mm×高度
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