射流空化對大豆蛋白美拉德反應(yīng)及產(chǎn)物乳化特性的影響

李 良 周 艷 滕 飛 郭增旺 田 甜 王中江

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

0 引言

大豆分離蛋白(Soy protein isolate, SPI)具有乳化性、起泡性和凝膠性等功能特性[1]。其功能特性在酸性和堿性條件、高溫及有機(jī)溶劑等逆環(huán)境中易遭受破壞，限制了在食品工業(yè)中的應(yīng)用[2]。美拉德反應(yīng)是一種非酶、天然、無毒的蛋白質(zhì)或多糖修飾方法，被認(rèn)為是改善蛋白質(zhì)或氨基酸乳化和抗氧化性能的優(yōu)異方法[3]，但也存在效率低、時(shí)間長、能耗高、反應(yīng)過程難以控制等缺陷。故探索如何提高美拉德反應(yīng)效率以及控制反應(yīng)進(jìn)程成為近年來國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

射流空化作為一種新型強(qiáng)化手段，具有空化場均勻、操作簡便、效率高等特點(diǎn)，基于液體中的空化泡潰滅時(shí)產(chǎn)生的極端熱、高壓、強(qiáng)烈的沖擊波以及高時(shí)速的微射流將產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)、自由基效應(yīng)和熱效應(yīng)[4]。文獻(xiàn)[5]發(fā)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)高壓微射流(Dynamic high pressure microfluidization, DHPM)與糖基化結(jié)合導(dǎo)致β-乳球蛋白解折疊和聚集，增加了變性溫度；文獻(xiàn)[6]認(rèn)為，DHPM預(yù)處理誘導(dǎo)牛血清白蛋白(Bovine serum albumin, BSA)結(jié)構(gòu)去折疊，可提高BSA美拉德反應(yīng)程度；文獻(xiàn)[7]發(fā)現(xiàn)，DHPM改變了α-乳白蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了美拉德反應(yīng)，提高了美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的乳化性能和抗氧化活性。但目前有關(guān)射流空化對美拉德反應(yīng)進(jìn)程及產(chǎn)物功能特性影響的研究較少。

本文研究射流空化處理對SPI-葡聚糖美拉德反應(yīng)進(jìn)程的影響，以及壓力對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和功能特性的影響，為改善蛋白質(zhì)功能特性提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白(純度90.21%以上，灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.7%，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.95%，粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.87%)，山東禹王實(shí)業(yè)(集團(tuán))有限公司；葡聚糖(分子量70 ku)，分析純，上海源葉生物科技有限公司；非轉(zhuǎn)基因大豆色拉油，食用級(jí)，九三糧油工業(yè)集團(tuán)有限公司；鄰苯二甲醛(OPA)，北京索萊寶科技有限公司；其他所需試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

M-700型微射流均質(zhì)機(jī)，美國Microfluidics公司；UV-2600型紫外-可見分光光度計(jì)，日本島津公司；JJ-1型恒溫磁力攪拌器，常州國華電器有限公司；電子分析天平(精度0.000 1 g)，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；RF-5301PC型熒光分光光度計(jì)，日本Hitachi公司；PHSJ-4A 型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1SPI射流空化處理

將SPI樣品溶于0.2 mol/L、pH值7.0的磷酸鹽緩沖液，室溫(20℃)下磁力攪拌2.5 h，調(diào)節(jié)大豆分離蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)至4%。取500 mL SPI溶液室溫下進(jìn)行射流空化處理，處理壓力分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0 MPa，每次10 min，均質(zhì)處理3次，處理后樣品于4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2SPI-葡聚糖結(jié)合物制備

處理后的SPI溶液與1%葡聚糖(70 ku)溶液(由0.2 mol/L、pH值8.0磷酸鹽緩沖溶液配置)，按照體積比1∶1的比例混合，在室溫磁力攪拌2 h，確保完全水合蛋白和葡聚糖，水合溶液放入冰箱中預(yù)凍，然后經(jīng)真空冷凍干燥機(jī)進(jìn)行冷凍干燥[8]。在一定的相對濕度(79%)、溫度(60℃)條件下，密閉容器中干法美拉德反應(yīng)48 h得SPI-葡聚糖樣品，研磨粉碎后儲(chǔ)存在-20℃?zhèn)溆肹9]。

1.3.3褐變程度

SPI-葡聚糖樣品溶于0.2 mol/L、pH值7.0磷酸鹽緩沖液，樣品溶液質(zhì)量濃度10 mg/mL，磁力攪拌20 min，以0.2 mol/L、pH值7.0磷酸鹽緩沖液作空白，紫外分光光度計(jì)420 nm測定其吸光度A420，數(shù)值越小，表示褐變指數(shù)越小[10]。

1.3.4中間產(chǎn)物

SPI-葡聚糖樣品溶于0.2 mol/L、pH值7.0磷酸鹽緩沖液，樣品溶液質(zhì)量濃度5 mg/mL，磁力攪拌20 min，紫外分光光度計(jì)測定294 nm下吸光度A294。數(shù)值越大，表示反應(yīng)生成的中間產(chǎn)物含量越多[11]。

1.3.5接枝度

按照上述方法配置2 mg/mL SPI-葡聚糖樣品溶液，加入4 mL鄰苯二甲醛(OPA)試劑，充分混勻后，35℃水浴加熱2 min，紫外分光光度計(jì)測量其340 nm處的吸光度。以200 μL(0.2 mol/L、pH值7.0)磷酸鹽緩沖液作空白。將80 mg OPA(溶解在2.0 mL 95%乙醇中)，50 mL 0.1 mol/L四硼酸鈉緩沖液(pH值9.5)，5.0 mL 20%SDS(十二烷基硫酸鈉)溶液和0.2 mL 2-巰基乙醇混合、定容至100 mL配制OPA試劑[12]。接枝度計(jì)算公式為

(1)

式中At——糖化蛋白溶液340 nm處吸光度

A0——蛋白溶液在相同反應(yīng)條件340 nm處吸光度

1.3.6聚丙烯酰胺凝膠電泳

采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)測定SPI蛋白和SPI-葡聚糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的分子質(zhì)量。電泳用分離膠和濃縮膠的條件是：分離膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，濃縮膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，樣品質(zhì)量濃度5 mg/mL，上樣量體積10 μL，電泳電壓分三段式(50、80、120 V，每隔30 min切換一次電壓)，當(dāng)染料前沿距橡膠框底邊約1 cm時(shí)，停止電泳。考馬斯亮藍(lán)R-250染色30～60 min，脫色。

1.3.7樣品熒光性

SPI-葡聚糖樣品2.5 mg/mL(0.2 mol/L磷酸鹽、pH值7.0)，室溫下溶解，避光保存。激發(fā)波長為290 nm，激發(fā)和發(fā)射的狹縫為5 nm，并且發(fā)射光譜在200～500 nm記錄熒光光譜，具有240 nm/min的恒定掃描速度[13]。

1.3.8紫外光譜

以磷酸鹽緩沖溶液(0.2 mol/L、pH值7.0)作空白對照，SPI-葡聚糖溶液的蛋白質(zhì)量濃度為1 mg/mL(0.2 mol/L磷酸鹽、pH值7.0)，在紫外分光光度計(jì)中測定樣品200～400 nm范圍紫外吸收圖譜[14]。

1.3.9表面疏水性

取4 mL SPI-葡聚糖樣品溶液(2.5 mg/mL)加入20 μL ANS(8-苯胺萘磺-1-1酸鹽) 儲(chǔ)備溶液(8.0 mmol/L)，用0.01 mol/L、pH值7.4的Tris-HCl緩沖液將蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度稀釋至0.05、0.1、0.2、0.4、0.8 mg/mL。當(dāng)λex=390 nm (2.5 nm狹縫寬度)時(shí)，測量470 nm處熒光值F。對蛋白質(zhì)量濃度線性擬合，初始斜率H0表示表面疏水性指數(shù)[15]。

1.3.10乳化活性和乳化穩(wěn)定性

將SPI-葡聚糖樣品溶于0.2 mol/L、pH值7.0磷酸鹽緩沖液中，使其質(zhì)量濃度為0.001 g/mL，取30 mL糖化蛋白樣品中加入10 mL的大豆油配制混合溶液，高速分散機(jī)以10 000 r/min將混合溶液高速剪切2 min，重復(fù)3次。從新鮮制備的乳液樣品的底部取出50 μL并立即分散到5 mL 0.1%SDS 溶液中，混合均勻。分別在0 min和10 min時(shí)測定其在500 nm處吸光度A00和A10，以0.1% SDS 溶液作對照[16]。乳化活性指數(shù)(EAI)和乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)計(jì)算公式為

(2)

(3)

式中EAI——乳化活性指數(shù)，m2/g

ESI——乳化穩(wěn)定性指數(shù)，min

c——乳液形成前溶液中蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度，g/mL

θ——乳狀液中油相體積分?jǐn)?shù)，取0.25

V——稀釋倍數(shù)

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)均重復(fù)3次，測定值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差，所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件的One Way ANOVA進(jìn)行顯著性分析(P<0.05)，Origin 9.0軟件制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 褐變程度及中間產(chǎn)物

圖1 射流空化壓力對褐變程度及中間產(chǎn)物含量的影響Fig.1 Effect of jet cavitation powers on browning intensity and A294

美拉德反應(yīng)可分為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)3個(gè)階段，反應(yīng)過程通常伴隨褐變現(xiàn)象，同時(shí)高級(jí)反應(yīng)階段產(chǎn)生一類統(tǒng)稱為類黑精的含氮棕色聚合物。隨美拉德反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)體系的顏色變得越來越深，因此蛋白質(zhì)的美拉德反應(yīng)進(jìn)程可通過測定反應(yīng)體系在420 nm下的吸光度變化反映出來，從而得知美拉德反應(yīng)體系的褐變程度[17]。一般吸光度越大，反應(yīng)越快，中間產(chǎn)物越多。射流空化壓力對褐變程度及中間產(chǎn)物含量的影響如圖1所示，隨射流空化壓力逐漸增大，反應(yīng)體系的褐變程度表現(xiàn)出先增大后降低的趨勢。當(dāng)射流空化壓力為1.5 MPa時(shí)，A420達(dá)到0.55，與對照樣品(0.47)相比提高了17.02%，表明射流空化處理能顯著提高美拉德反應(yīng)的速率，增加中間產(chǎn)物的含量(P<0.05)。射流空化處理時(shí)空化泡潰滅產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)及較高的沖擊波和微射流可能會(huì)導(dǎo)致SPI分子結(jié)構(gòu)伸展，暴露出更多的反應(yīng)位點(diǎn)，有助于提高蛋白的活性，從而加快美拉德反應(yīng)[18]。當(dāng)射流空化壓力繼續(xù)增大到2.0 MPa時(shí)，A420下降到0.44。射流空化壓力過大會(huì)導(dǎo)致伸展的蛋白分子連接、聚集，不利于美拉德反應(yīng)的進(jìn)行[17]。綜合褐變程度和中間產(chǎn)物的結(jié)果可知，當(dāng)射流空化壓力1.5 MPa時(shí)美拉德反應(yīng)速率較快，中間產(chǎn)物含量多，反應(yīng)停留在中間階段，有利于產(chǎn)物乳化性等功能性質(zhì)提高。

2.2 接枝度

美拉德反應(yīng)主要是蛋白游離氨基和多糖羧基之間的反應(yīng)，游離氨基數(shù)目越少，說明參與反應(yīng)的氨基越多，反應(yīng)進(jìn)行程度也就越高，因此可通過利用鄰苯二甲醛(OPA)法游離氨基數(shù)目計(jì)算接枝度表示反應(yīng)進(jìn)行程度。由圖2可知，射流空化處理可顯著提高美拉德反應(yīng)速率，這可能是由于液體中的空化泡潰滅時(shí)產(chǎn)生的空穴及機(jī)械效應(yīng)，增加了氣泡周圍的壓強(qiáng)，導(dǎo)致蛋白分子結(jié)構(gòu)伸展，肽鍵斷裂，蛋白溶出率增加，增加了反應(yīng)體系中可用游離氨基的含量，增大了其與糖碰撞的可能性，從而促進(jìn)SPI與葡聚糖發(fā)生美拉德反應(yīng)[19]。文獻(xiàn)[20]研究發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度聲波產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)及熱效應(yīng)能夠改變蛋白質(zhì)分子的空間構(gòu)象及結(jié)構(gòu)，使得包埋在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的親水性氨基酸殘基暴露出來。在射流空化時(shí)間一定的條件下，SPI-葡聚糖樣品的接枝度隨著射流空化壓力呈先增加后減小的趨勢，當(dāng)壓力為1.5 MPa時(shí)，接枝度從32.54%增加到了57.89%。但隨著射流空化壓力繼續(xù)增大到2.0 MPa時(shí)，接枝度下降到42.68%，過大的空化壓力導(dǎo)致蛋白變性嚴(yán)重，發(fā)生自身聚集，阻礙了美拉德反應(yīng)的進(jìn)程。

圖2 射流空化壓力對接枝度的影響Fig.2 Effect of jet cavitation powers on degree of grafting

2.3 聚丙烯酰胺凝膠電泳

為研究蛋白的成分變化，射流空化處理SPI-葡聚糖產(chǎn)物的SDS-PAGE圖譜如圖3(條帶M表示標(biāo)準(zhǔn)蛋白分子；條帶1～5表示不同射流空化壓力(0、0.5、1.0、1.5、2.0 MPa))所示，與未射流空化處理的SPI-葡聚糖產(chǎn)物(條帶1)相比，隨射流空化壓力(0.5～1.5 MPa)增加，低分子量(20～25 ku附近)條帶逐漸變淺，表明射流空化促進(jìn)SPI與葡聚糖的接枝反應(yīng)生成了其他物質(zhì)。根據(jù)SDS-PAGE遷移機(jī)制，推斷SPI-葡聚糖產(chǎn)物可能通過共價(jià)鍵結(jié)合[21]。射流空化處理的空穴和機(jī)械效應(yīng)使SPI分子解折疊，暴露出更多的活性基團(tuán)，有利于蛋白和多糖之間的結(jié)合，促進(jìn)SPI-葡聚糖美拉德反應(yīng)進(jìn)程[19]。射流空化壓力繼續(xù)增加至2.0 MPa時(shí)，射流空化抑制了SPI與葡聚糖的美拉德反應(yīng)。這主要是由于射流空化產(chǎn)生的極端熱和高壓作用導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生變性聚集，結(jié)構(gòu)折疊，阻礙了美拉德反應(yīng)進(jìn)程。

圖3 不同射流空化壓力對SPI-葡聚糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物分子量的影響Fig.3 Effect of different jet cavitation powers on molecular weight of Maillard reaction products (SPI-dextran)

2.4 樣品熒光性分析

熒光光譜分析是研究蛋白及肽空間結(jié)構(gòu)(三級(jí)結(jié)構(gòu))的有力手段，也可以用來研究美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。熒光化合物形成與美拉德反應(yīng)有關(guān)，Amadori化合物與蛋白質(zhì)或游離氨基產(chǎn)生交聯(lián)，美拉德反應(yīng)后期階段產(chǎn)生熒光聚合物，其熒光性可作為美拉德反應(yīng)的標(biāo)志[22]。美拉德反應(yīng)過程中生成的具有熒光特性的產(chǎn)物典型光譜特征是：激發(fā)波長是340～370 nm，發(fā)射波長是420～440 nm。圖4為不同射流空化壓力對SPI-葡聚糖樣品熒光性的影響。與天然SPI相比，經(jīng)射流空化處理后，SPI的熒光強(qiáng)度升高。這可能是因?yàn)樯淞骺栈臎_擊波及高時(shí)速的微射流產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)破壞了SPI的空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致分子內(nèi)部的Trp更多地暴露在極性環(huán)境中，增加了SPI的熒光強(qiáng)度[23]。隨空化壓力增加，當(dāng)壓力超過1.5 MPa時(shí)SPI的熒光強(qiáng)度降低。當(dāng)空化壓力過大時(shí)，射流空化產(chǎn)生的高壓和熱效應(yīng)導(dǎo)致蛋白分子變性嚴(yán)重，蛋白發(fā)生折疊，疏水性被殘基包埋，引起熒光猝滅[17]。文獻(xiàn)[24]提出空化可能通過破壞蛋白質(zhì)的四級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)促進(jìn)蛋白質(zhì)變性。經(jīng)葡聚糖美拉德反應(yīng)后，SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度顯著降低，可能是由于SPI與葡聚糖的結(jié)合對部分色氨酸起到了屏蔽作用[25]，且隨空化壓力的增大，熒光強(qiáng)度先增后減，1.5 MPa時(shí)SPI-葡聚糖的熒光強(qiáng)度達(dá)最低，可能是當(dāng)空化壓力為1.5 MPa時(shí)SPI-葡聚糖反應(yīng)體系的美拉德反應(yīng)程度最大，結(jié)合的葡聚糖含量最多，具有更強(qiáng)的屏蔽效應(yīng)。

圖4 射流空化壓力對SPI-葡聚糖樣品熒光掃描光譜的影響Fig.4 Effect of jet cavitation powers on fluorescence spectra of SPI and SPI-dextran

2.5 紫外光譜分析

蛋白質(zhì)產(chǎn)生紫外吸收主要是由于蛋白的發(fā)色基團(tuán)對紫外光的吸收作用，發(fā)色基團(tuán)包括色氨酸和酪氨酸殘基側(cè)鏈基團(tuán)，根據(jù)對紫外光譜吸收的不同，可以推斷蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的變化[26]。不同射流空化壓力對SPI-葡聚糖產(chǎn)物的紫外吸收光譜如圖5所示，紫外吸收峰的最大值隨空化壓力的增加而增加。這說明SPI分子中的氨基酸殘基因空化處理暴露在蛋白分子的表面，發(fā)色基團(tuán)所處的環(huán)境由非極性向極性變化，促使蛋白多肽鏈局部展開[27]。在射流空化壓力為1.5 MPa時(shí)紫外光譜的吸收峰取得最大值，之后呈現(xiàn)減小的趨勢，這與2.4節(jié)熒光光譜的變化趨勢一致。與對照SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物相比，射流空化處理的SPI與葡聚糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的紫外吸收峰顯著降低，可能是由于射流空化處理加快了SPI與葡聚糖的美拉德反應(yīng)進(jìn)程，蛋白質(zhì)發(fā)生折疊自身聚集，使得蛋白分子中更多的疏水性殘基再次埋到分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部[28]。

圖5 射流空化壓力對SPI及SPI-葡聚糖樣品紫外光譜的影響Fig.5 Effect of jet cavitation powers on UV-Vis spectra of SPI and SPI-dextran

2.6 表面疏水性分析

圖6為SPI的表面疏水性指數(shù)，與天然SPI相比，經(jīng)射流空化處理后SPI的H0顯著增大(P<0.05)。這可能是由于空化處理的高壓力改變了SPI構(gòu)象，導(dǎo)致內(nèi)部疏水性基團(tuán)部分暴露，H0增大。但當(dāng)射流空化壓力超過1.5 MPa處理后H0有所下降，當(dāng)疏水基團(tuán)暴露較多時(shí)，其會(huì)通過疏水作用重新聚合[7]。空化處理的SPI發(fā)生美拉德反應(yīng)后，較單獨(dú)空化處理的SPI，SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物的H0顯著降低(P<0.05)，且隨空化壓力逐漸增加H0呈現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(P<0.05)。當(dāng)空化壓力達(dá)到1.5 MPa，SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物的H0達(dá)到最小值(17.29)，與未進(jìn)行射流空化處理的SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物的H0相比減小了41.29%。這可能是空化處理使蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)伸展，促進(jìn)SPI與葡聚糖發(fā)生美拉德反應(yīng)時(shí)，使更多的葡聚糖結(jié)合到SPI分子上，導(dǎo)致親水基團(tuán)增多[29]。隨射流空化壓力繼續(xù)增大SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物的H0增大，這與過大的空化壓力使蛋白分子聚集，減小了美拉德反應(yīng)速率有關(guān)。

圖6 射流空化壓力對SPI及SPI-葡聚糖樣品表面疏水性的影響Fig.6 Effect of jet cavitation powers on surface hydrophobicity of SPI and SPI-dextran

2.7 乳化特性分析

圖7 射流空化壓力對SPI及SPI-葡聚糖樣品乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響Fig.7 Effect of jet cavitation powers on EAI and ESI of SPI and SPI-dextran

乳化活性指能夠參與并形成乳濁液的能力；乳化穩(wěn)定性指在一定時(shí)間里，蛋白質(zhì)能夠維持乳化狀態(tài)一直不變，既沒有出現(xiàn)油相與水相分層的變化，也沒有發(fā)生絮凝現(xiàn)象的能力，即能顯著地降低油、水或空氣、水的界面張力[30]。射流空化壓力對SPI及SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物的乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響如圖7所示，射流空化處理可顯著增加SPI及SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物的乳化特性，且與單獨(dú)射流空化處理相比，射流空化協(xié)同美拉德反應(yīng)顯著增加了SPI的乳化活性和乳化穩(wěn)定性(P<0.05)。與對照相比，當(dāng)射流空化壓力為1.5 MPa時(shí)，SPI的乳化活性和乳化穩(wěn)定性分別增加了26.42%和30.13%。這可能是由于射流空化處理時(shí)，液體中空化泡潰滅時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的沖擊波及高時(shí)速的微射流產(chǎn)生空穴和機(jī)械效應(yīng)改變了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，使得極性側(cè)鏈的水合作用增強(qiáng)，同時(shí)使包埋在分子內(nèi)部的疏水性基團(tuán)暴露出來，提高了其親水性和親油性，兩者達(dá)到較好的平衡，乳化性增強(qiáng)[29]。當(dāng)射流空化處理壓力為1.5 MPa時(shí)，SPI與葡聚糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的乳化活性和乳化穩(wěn)定性與對照(未射流空化處理SPI與葡聚糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物)相比分別提高了40.61%和48.46%。美拉德反應(yīng)的理想產(chǎn)物應(yīng)該是蛋白的一部分疏水基團(tuán)與多糖發(fā)生共價(jià)結(jié)合增加了復(fù)合物的親水性，同時(shí)保留足夠的疏水基團(tuán)來維持產(chǎn)物的表面活性。射流空化處理使SPI分子結(jié)構(gòu)伸展，有利于更多的葡聚糖結(jié)合到SPI分子側(cè)鏈，其較強(qiáng)的親水性使得SPI的親水基團(tuán)增多，親水性增大，同時(shí)多糖鏈帶來的空間位阻抑制了油相的聚集，因此含有許多支鏈基團(tuán)的大分子SPI-葡聚糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物更容易在油/水界面上分散排列，使得蛋白界面不會(huì)輕易聚集到一起，從而提高了兩相界面之間的蛋白膜穩(wěn)定性，使得油滴之間不易聚合，形成緊密的穩(wěn)定層，改善了其乳化活性和乳化穩(wěn)定性[31]。但當(dāng)射流空化壓力超過1.5 MPa時(shí)，SPI及SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物的乳化活性和乳化穩(wěn)定性呈現(xiàn)出下降的趨勢。這主要是由于伸展的SPI分子通過氫鍵和二硫鍵等作用力重新聚合到一起，表面疏水性及水-油界面平衡力減弱，同時(shí)蛋白分子聚集導(dǎo)致美拉德反應(yīng)速率降低，使得乳化活性和乳化穩(wěn)定性下降[17]。這與2.2節(jié)中SPI-葡聚糖反應(yīng)產(chǎn)物的接枝度變化趨勢相一致。

3 結(jié)束語

以大豆分離蛋白和葡聚糖為原料，研究了射流空化壓力對SPI的美拉德反應(yīng)進(jìn)程的影響，并進(jìn)一步研究了射流空化壓力對結(jié)合物結(jié)構(gòu)及乳化特性的影響。研究顯示：射流空化壓力可增加美拉德反應(yīng)的褐變程度、中間產(chǎn)物含量及接枝度，且當(dāng)空化壓力為1.5 MPa時(shí)，SPI與葡聚糖美拉德反應(yīng)速度最快；射流空化處理可顯著改善SPI的空間結(jié)構(gòu)，蛋白分子伸展，使得包埋在分子內(nèi)部的疏水性基團(tuán)暴露出來，促進(jìn)了美拉德反應(yīng)進(jìn)程；射流空化處理SPI-葡聚糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物乳化特性優(yōu)于單一的美拉德反應(yīng)改性。本研究可為射流空化提高美拉德反應(yīng)效率以及控制反應(yīng)進(jìn)程提供理論指導(dǎo)。