抗壞血酸對全蛋液貯藏中凝膠性能下降的抑制研究

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(江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室,江蘇無錫 214122)

抗壞血酸對全蛋液貯藏中凝膠性能下降的抑制研究

何志勇,陳俊博,曾茂茂,秦昉,陳潔*

(江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室,江蘇無錫 214122)

為了解決全蛋液貯藏期間凝膠性能下降的問題,本文通過在全蛋液中添加抗壞血酸并研究其對全蛋液凝膠強度、凝膠持水力以及蛋白巰基含量和表面疏水性變化的影響。結(jié)果顯示,抗壞血酸對全蛋液凝膠強度和凝膠持水性的下降具有顯著抑制作用,抗壞血酸添加量為0.04%時,凝膠強度下降幅度從40%減少到10%,持水性下降幅度從17.2%降低至7.6%。同時,抗壞血酸的添加能顯著提高全蛋液蛋白的總巰基含量并延緩其在貯藏中的下降,而添加0.04%和0.07%抗壞血酸對全蛋液蛋白疏水性升高的抑制作用相對不明顯,表明抗壞血酸抑制全蛋液凝膠性能的下降可能主要是利用其還原性作用,減少巰基氧化損失,從而促使凝膠時形成更多的二硫鍵以增強凝膠穩(wěn)定性。

抗壞血酸,全蛋液,凝膠性能,巰基,疏水性

雞蛋是一種既有很高營養(yǎng)價值又有良好功能特性如凝膠性、起泡性的蛋白食品,除傳統(tǒng)的食用方法外,還可以應(yīng)用于各種食品的加工,如蛋黃醬、色拉調(diào)味劑、冰淇淋、面包、蛋糕等[1]。近年來,隨著人們食品安全意識的提高,帶殼鮮蛋在食品加工中的應(yīng)用受到越來越嚴(yán)格的限制[2-3]。上世紀(jì)90年代起,歐盟、美國和日本等發(fā)達(dá)國家都制定了嚴(yán)禁“殼蛋”進(jìn)入食品工廠應(yīng)用的法規(guī),必須要使用殺菌過的液態(tài)蛋制品[4]。由此,使用方便、安全性好的蛋液制品也日益引起人們的關(guān)注。全蛋液產(chǎn)品需經(jīng)過巴氏殺菌、冷藏,以確保微生物安全性,但是經(jīng)過熱處理的全蛋液在使用過程中隨著存儲時間的延長,其凝膠能力會逐漸降低,該問題嚴(yán)重限制了全蛋液的廣泛使用[5]。目前關(guān)于全蛋液的凝膠性研究主要集中在熱凝膠形成機制以及影響熱凝膠強度的因素方面[6-13],而對蛋液在冷藏期間凝膠性質(zhì)變化及控制方法的研究很少。本實驗室前期研究中通過測定全蛋液儲藏過程中蛋白質(zhì)表面疏水性和巰基含量的變化,提出導(dǎo)致其凝膠性能下降的原因可能是蛋白疏水聚集引起的凝膠網(wǎng)絡(luò)不均勻以及二硫鍵不斷下降引發(fā)的凝膠弱化[5]。因此,為了防止蛋白過度聚集和控制巰基氧化,本實驗擬嘗試通過添加還原劑抗壞血酸,以考察其對全蛋液貯藏過程中凝膠性下降的抑制效果,為提高全蛋液的貯藏穩(wěn)定性和改善產(chǎn)品品質(zhì)探索新的途徑。

1 材料與方法

1.1材料和儀器

鮮雞蛋 市售；5,5′-二硫基-2-硝基苯甲酸(DTNB)、1-苯胺-8-萘磺酸(ANS)、30%聚丙烯酰胺溶液、四甲基乙二胺(TEMED) 美國Sigma-Aldrich公司；抗壞血酸及其它試劑 均購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

DHG-9070A恒溫干燥箱 上海一恒科技有限公司；UV2800紫外-可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司；KSM45攪打機 美國KitchenAid公司；DC10恒溫水浴鍋 德國Thermo公司；TA XT plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司；AH-BASIC高壓均質(zhì)機 加拿大ATS公司；3K15臺式冷凍離心機 美國Sigma公司；Mini-protein III凝膠電泳系統(tǒng) 美國Bio-Rad公司。

1.2實驗方法

1.2.1 全蛋液加工工藝 雞蛋表面洗凈后,去殼,在攪打器中低速攪打5min再高速攪打5min,攪勻后,40目篩子過濾去除臍帶和碎蛋殼等雜質(zhì),加入0～0.08%不同量的抗壞血酸,經(jīng)高壓均質(zhì)機均質(zhì),67℃ 3min熱處理(巴氏殺菌),無菌灌裝,密封,并在4℃下冷藏。

1.2.2 全蛋液凝膠的制備 將全蛋液用水稀釋到蛋白質(zhì)濃度約為5%,充分?jǐn)噭蚝?在蒸烤箱中蒸汽加熱10min。取出后自然冷卻到室溫,即得凝膠。

1.2.3 凝膠強度的測定 參考Sun[14]的方法,用質(zhì)構(gòu)儀測定凝膠強度。主要參數(shù)為:探頭類型為P/32,測前速度1mm/s,測定速度1mm/s,測后速度10mm/s,觸發(fā)類型為自動,觸發(fā)力為5g,數(shù)據(jù)采取速率200PPS。凝膠強度用硬度(Hardness)即探頭下壓過程中的最大感應(yīng)力(單位g)表示,重復(fù)3次取平均值。

1.2.4 凝膠持水性的測定 凝膠持水性按如下公式計算

凝膠持水性(%)=(W0-W1)/W0×100

式中,W0是最初的凝膠重量,W1是凝膠在4℃ 10000×g離心30min后,分離析出水分后所測得的重量[15]。

1.2.5 表面疏水性的測定 采用Kata[16]的方法,并做些改動。在2mL不同濃度(0.0625～0.5mg/mL)的全蛋液樣品溶液中加入20μL 8mmol/L ANS,在激發(fā)波長390nm、發(fā)射波長470nm下測定熒光強度(FI),作出FI-蛋白質(zhì)濃度曲線,該曲線斜率被用作為表示蛋白疏水性的指標(biāo)。

1.2.6 巰基含量的測定 使用Ellman試劑(10mmol/L DTNB)測定蛋白質(zhì)的總巰基(SH)含量。往0.5mL蛋白濃度為2mg/mL的全蛋液樣品液中加入2mL含8% SDS和8mol/L尿素的0.1mol/L pH7.4 PBS,再加入50μL 10mmol/L的DTNB溶液,412nm下測定吸光度[17]。

1.2.7 聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE) 根據(jù)Laemli[18]的方法,使用5%濃縮膠,12%分離膠。樣品溶解液為0.01mol/L pH8.0 Tris—HCl緩沖液,內(nèi)含2% SDS、10%甘油、0.02%溴酚藍(lán),在還原態(tài)下向緩沖液中加入5%的β-巰基乙醇。電泳進(jìn)樣的蛋白濃度為2mg/mL,上樣量為15μL,凝膠用含0.1%考馬斯亮藍(lán)R-125、50%甲醇和6.8%冰醋酸染液染色3h,使用10%甲醇和7.5%冰醋酸作為脫色液脫色10h。

1.2.8 蛋白含量的測定 凱氏定氮法,參照GB/T 5009-2010測定蛋液中蛋白質(zhì)的含量[19]。

1.2.9 統(tǒng)計分析 本實驗數(shù)據(jù)均為3次平行,使用Statistix軟件,采用LSD方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與討論

2.1抗壞血酸對貯藏過程中全蛋液蛋白凝膠強度變化的影響

抗壞血酸對全蛋液貯藏期間凝膠強度變化的影響由圖1所示,相比空白組在貯藏期間凝膠強度的持續(xù)下降,添加了抗壞血酸的三個組的全蛋液凝膠性比較穩(wěn)定,在2周的貯藏時間內(nèi),抗壞血酸對于延緩全蛋液凝膠性能的惡化起到了明顯的作用。在貯藏到6d時,空白組的凝膠強度下降明顯,但添加了抗壞血酸組的凝膠強度和0d的結(jié)果無顯著差異。貯藏到14d時,空白組的凝膠強度進(jìn)一步惡化,凝膠能力下降到只有0d的60%,而添加0.01%、0.04%抗壞血酸組凝膠強度僅下降10%左右,但添加0.07%抗壞血酸組的凝膠強度下降反而明顯多些,達(dá)到16%左右,表明抗壞血酸對全蛋液貯藏中凝膠強度下降的抑制效果與其濃度并不是成正比關(guān)系,具體原因需要以后進(jìn)一步分析研究。

圖1 抗壞血酸對全蛋液貯藏期間凝膠強度變化的影響Fig.1 Effect of ascorbic acid on gel strength of liquid whole egg during storage注:圖中a ～ e完全不同字母標(biāo)示的表示兩者之間 有顯著性差異(p<0.05)。

2.2抗壞血酸對貯藏過程中全蛋液蛋白凝膠持水性變化的影響

圖2為抗壞血酸對全蛋液貯藏期間凝膠持水性變化的影響。由圖可知,添加了抗壞血酸的樣品在14d貯藏期后的凝膠持水能力顯著高于未添加抗壞血酸的空白組?？瞻捉M的凝膠持水性從0d的86.7%下降到71.8%,下降了17.2%,而添加了0.04%抗壞血酸的樣品的凝膠持水性從88.2%下降到81.5%,僅下降了7.6%,可見抗壞血酸的添加促進(jìn)了蛋白凝膠的穩(wěn)定,從而也改善了全蛋液貯藏期間的凝膠持水能力。同樣,在0.07%添加量時,抗壞血酸對全蛋液凝膠持水性下降的抑制作用比0.01%、0.04%時要稍弱些。

圖2 抗壞血酸對全蛋液貯藏期間凝膠持水性變化的影響Fig.2 Effect of ascorbic acid on water holding capacity of Liquid Whole Egg gel during storage

2.3抗壞血酸對貯藏期間全蛋液蛋白質(zhì)巰基含量變化的影響

抗壞血酸對全蛋液蛋白質(zhì)總巰基含量變化的影響如圖3所示。在全蛋液中添加了抗壞血酸后,總巰基含量在貯藏第三天時下降明顯,隨后其下降趨勢相對較緩。在貯藏14d以后,和空白組相比,添加了0.04%抗壞血酸的樣品總巰基的含量從35.6nmol/mg提高到40.4nmol/mg?？箟难峥梢蕴岣叩鞍踪|(zhì)中巰基的含量主要是其還原能力起作用,巰基是一種不穩(wěn)定且極易被氧化的基團,在貯藏過程中由于氧化其含量會發(fā)生顯著下降[20]。不同的抗壞血酸濃度對總巰基含量的影響不大,可見只要提供一個還原狀態(tài)的壞境,蛋白質(zhì)的巰基氧化進(jìn)程就會受到抑制。另外,比較全蛋液蛋白總巰基與凝膠性的關(guān)系發(fā)現(xiàn),控制總巰基下降有助于緩解樣品凝膠性的下降。Handa等人[21]也曾報道,蛋白質(zhì)中總巰基的含量與干燥蛋清粉的凝膠強度呈顯著正相關(guān)。

圖3 全蛋液貯藏期間抗壞血酸 對蛋白質(zhì)總巰基含量變化的影響Fig.3 Effect of ascorbic acid on total sulfhydryl group content of protein in liquid whole egg during storage

2.4抗壞血酸對貯藏期間全蛋液蛋白質(zhì)表面疏水性變化的影響

由圖4可知,在貯藏過程中,無論是空白還是添加抗壞血酸樣品全蛋液蛋白質(zhì)的表面疏水性都逐漸升高,從貯藏6d后,添加0.04%和0.07%抗壞血酸的樣品疏水性變化與空白組沒有明顯差別,而添加0.01%抗壞血酸樣品顯示了一定的抑制疏水性升高的效果。樣品疏水性的變化與凝膠強度的變化呈現(xiàn)了不一致現(xiàn)象,這個結(jié)果說明,蛋白質(zhì)表面疏水性變動所致的疏水聚集變化對于凝膠性的影響,可能不如巰基變動影響那么顯著。

圖4 貯藏期間抗壞血酸對蛋白質(zhì)表面疏水性變化的影響Fig.4 Effect of ascorbic acid on protein hydrophobicity of liquid whole egg during storage

2.5抗壞血酸對貯藏期間全蛋液蛋白質(zhì)聚集的影響

圖5為未添加和添加抗壞血酸全蛋液蛋白的SDS-PAGE圖。由圖可知,14d的貯藏過程中非還原和還原電泳結(jié)果顯示未添加和添加抗壞血酸樣品的蛋白質(zhì)組成均沒有發(fā)生顯著的變動,既無明顯聚集,也無顯著的新條帶的產(chǎn)生,表明未發(fā)生除二硫鍵以外的其他共價聚合。這也間接證實了抗壞血酸抑制凝膠性下降可能主要是利用其還原性減少了巰基的氧化損失,從而促使全蛋液蛋白中形成更多二硫鍵以維持較好的凝膠性能。

圖5 貯藏過程中添加抗壞血酸全蛋液蛋白的SDS-PAGEFig.5 SDS-PAGE profile of liquid whole egg during storage

3 結(jié)論

研究了抗壞血酸對全蛋液貯藏中凝膠強度、凝膠持水力以及蛋白巰基含量和表面疏水性變化的影響,結(jié)果顯示,抗壞血酸對全蛋液凝膠強度和凝膠持水性的下降具有顯著抑制作用,添加0.04%抗壞血酸后凝聚強度下降幅度從40%減少到10%,持水性下降幅度從17.2%降低至7.6%。抗壞血酸的添加可以顯著提高全蛋液蛋白的總巰基含量并延緩其在貯藏中的下降,而添加0.04%和0.07%抗壞血酸對全蛋液貯藏中蛋白疏水性的升高并無明顯的抑制效果,電泳結(jié)果顯示全蛋液未發(fā)生除二硫鍵以外的其他共價聚合。從而表明抗壞血酸抑制全蛋液凝膠性能下降可能主要是利用其還原性作用,減少巰基氧化損失,促使凝膠時形成更多的二硫鍵以增強凝膠穩(wěn)定性。

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Inhibition effect of ascorbic acid on the decrease of gelation capacity of liquid whole egg during storage

HEZhi-yong,CHENJun-bo,ZENGMao-mao,QINFang,CHENJie*

(State Key Laboratory of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

In order to prevent the decreasing gel property of liquid whole egg during storage,ascorbic acid was added into the liquid whole egg and its effect on the changes of gel strength,water holding capacity,protein sulfhydryl group content and surface hydrophobicity was investigated. The results showed that ascorbic acid significantly inhibited the decrease of gel strength and water holding capacity during storage,as ascorbic acid content was 0.04%,gel strength descended from 40% to 10%,water holding capacity dropped from 17.2% to 7.6%. Ascorbic acid also increased the total sulfhydryl content of liquid whole egg and slowed its decline during storage,and no relative obvious inhibition effect was seen on protein hydrophobicity increase as ascorbic acid content was 0.04% and 0.07%,which indicated that the main reason for the inhibition of the decrease of gelation capacity of liquid whole egg during storage was reductive activity of ascorbic acid which reduced the sulfhydryl oxidation loss,led to the formation of more disulfide bonds to stabilize the gel.

ascorbic acid;liquid whole egg;gelation capacity;sulfhydryl group;hydrophobicity

2013-12-30 *通訊聯(lián)系人

何志勇(1977-)，男，副教授，研究方向：食品加工與組分變化。

國家自然基金(31271946)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金項目(JUSRP21108)。

TS

A

1002-0306(2014)17-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2014.17.001