pH對(duì)豌豆蛋白-高酯果膠復(fù)合物理化和結(jié)構(gòu)特性的影響

馬開(kāi)元,孫曉洋,陳復(fù)生,張麗芬*,朱婷偉

1(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,河南 鄭州,450001)2(河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院,河南 鄭州,450046)

豌豆蛋白(pea protein,PP)是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白,其氨基酸組成較平衡,并且賴氨酸含量豐富[1-2]。作為一種未被充分利用的蛋白,PP不僅具有來(lái)源廣泛、致敏性低、非轉(zhuǎn)基因的特點(diǎn),而且具有降低膽固醇、血壓等獨(dú)特的生理活性[3]。由于PP表面疏水性較強(qiáng)且電荷量低,使其溶解性和乳化性較差[4],在以植物蛋白為體系的酸奶和飲料中應(yīng)用時(shí)乳化穩(wěn)定性不佳,體系通常發(fā)生脂肪上浮、油滴絮凝及聚集等失穩(wěn)現(xiàn)象,嚴(yán)重影響食品品質(zhì)和貨架期[5]。

研究表明多糖可以與蛋白質(zhì)分子間產(chǎn)生相互作用,從而提高蛋白質(zhì)乳液的穩(wěn)定性[6]。果膠是一種應(yīng)用廣泛的天然陰離子多糖,由于其來(lái)源豐富、價(jià)格低廉成為食品工業(yè)中常用的添加劑,根據(jù)甲酯化程度(degree of esterification,DE)的不同可分為高脂果膠(high methoxyl pectin,HMP)和低脂果膠(low methoxyl pectin,LMP),與HMP相比,LMP電荷密度較高,與蛋白的結(jié)合達(dá)到一定量后,游離在水相中的LMP和蛋白之間容易產(chǎn)生靜電排斥作用,不利于酸性乳飲料等的穩(wěn)定[7]。HMP因電荷量較少在蛋白表面吸附較多,可通過(guò)疏水以及靜電相互作用和蛋白進(jìn)行復(fù)合,提供空間位阻效應(yīng)維持酸性蛋白體系的穩(wěn)定性,在食品的結(jié)構(gòu)、理化和功能特性中起到增稠劑、穩(wěn)定劑、膠凝劑和乳化劑的作用[8]。ALBANO等[9]研究發(fā)現(xiàn)大豆蛋白和高甲氧基果膠在pH 3.5時(shí)相互作用最強(qiáng),具有較高的絡(luò)合性,復(fù)合物穩(wěn)定的乳液具有牛頓力學(xué)行為,液滴尺寸較小,可顯著提高乳化液的穩(wěn)定性。GHARSALLAOUI等[10]通過(guò)研究高甲氧基果膠對(duì)豌豆分離蛋白乳液穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)在一定條件下添加果膠后,由于果膠吸附產(chǎn)生空間排斥作用以及油水界面膜硬度的提高,可以使乳液更加穩(wěn)定。

蛋白質(zhì)和多糖在溶液中受pH、濃度、離子強(qiáng)度等影響,形成共溶體系、離散型相分離體系和靜電復(fù)合(可溶、不可溶)體系,其中pH是影響蛋白-多糖相互作用的重要因素[11]。薛麗瑩等[12]通過(guò)研究表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯[(-)-epigallocatechin-3-gallate,EGCG]與大豆分離蛋白(soy protein isolate,SPI)在pH 3.0、7.0、9.0條件下的相互作用,發(fā)現(xiàn)不同pH值下EGCG與SPI的結(jié)合力不同,兩者之間的相互作用可能會(huì)導(dǎo)致氨基酸殘基微環(huán)境發(fā)生改變,使得SPI二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

綜上所述,本研究以PP和HMP為原料,通過(guò)分析pH對(duì)PP-HMP復(fù)合物濁度、粒徑、多分散性指數(shù)(polydispersity index,PDI)、電位、乳化活性和穩(wěn)定性以及復(fù)合物結(jié)構(gòu)特性的影響規(guī)律,闡明不同pH下PP-HMP復(fù)合物形成規(guī)律,探究PP-HMP復(fù)合物乳化特性與其理化和結(jié)構(gòu)特性之間的關(guān)系,研究結(jié)果為擴(kuò)大PP-HMP復(fù)合物在食品中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

PP(蛋白含量為81.2%),雙塔食品貿(mào)易有限公司;HMP[CAS:9000-69-5,來(lái)源于蘋果,酯化度61%,半乳糖醛酸(干基計(jì))75.1%],上海麥克林生化科技有限公司;大豆油,益海(周口)糧油工業(yè)有限公司;KBr(光譜純)、無(wú)水乙醇、NaOH,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;HCl,洛陽(yáng)昊華化學(xué)試劑有限公司;實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SCIENTZ-IID超聲波破碎儀、DC-2030低溫恒溫槽,寧波新芝生物科技股份有限公司;FJS-6恒溫?cái)?shù)顯磁力攪拌水浴鍋,常州市頂新實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;722S可見(jiàn)分光光度計(jì),上海儀電公司;BT-納米粒度儀(Zeta電位分析儀),丹東百特儀器有限公司;FM200高速剪切分散乳化機(jī),上海弗魯克科技發(fā)展有限公司;Cary Eclipse熒光光譜儀,安捷倫科技(中國(guó))有限公司;IRAffinity-1S傅里葉變換紅外光譜儀,日本島津株式會(huì)社;HT-7700透射電子顯微鏡,日立(中國(guó))有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 PP-HMP復(fù)合物的制備

將PP和果膠用蒸餾水溶解,制備質(zhì)量濃度為8 mg/mL 的PP和HMP溶液,于25 ℃恒溫?cái)嚢杷线^(guò)夜。然后將所制備的PP和HMP溶液以1∶1(質(zhì)量比)混合,攪拌均勻后用0.1～2 mol/L 的HCl和NaOH溶液將混合溶液的pH值分別調(diào)至3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0,然后恒溫?cái)嚢? h,超聲處理(5.43 W/cm3,15 min,25 ℃)后備用。

1.3.2 PP-HMP復(fù)合物理化特性分析

1.3.2.1 濁度的測(cè)定

將不同pH值的PP-HMP復(fù)合物用分光光度計(jì)在600 nm下測(cè)定透光率,將待測(cè)樣品放置于比色皿中,在常溫下測(cè)定濁度,每組樣品重復(fù)測(cè)定3次[13]。

1.3.2.2 粒徑和電位的測(cè)定

將顆粒分散液用蒸餾水稀釋100倍后,利用納米粒度儀測(cè)定其粒徑、PDI和Zeta-電位。平衡時(shí)間120 s,測(cè)定溫度25 ℃,為避免多重光散射,每次循環(huán)掃描60次。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次[14]。

1.3.2.3 乳化活性和穩(wěn)定性的測(cè)定

取5 mL大豆油加入10 mL PP-HMP混合溶液,在室溫下用高速剪切機(jī)以13 000 r/min的轉(zhuǎn)速剪切2 min,在第0 min和第40 min于樣品底部吸取50 μL乳狀液放入裝有10 mL 0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))SDS溶液的離心管中,混勻后立即在500 nm處進(jìn)行吸光值的測(cè)定[15]。乳化活性(emulsifying activty index,EAI)和乳化穩(wěn)定性(emulsifying stability index,ESI)計(jì)算公式如公式(1)、公式(2)所示:

式中:ρ,復(fù)合物質(zhì)量濃度,g/mL,A0,乳狀液在第0 min的吸光值,A40,乳狀液在放置40 min的吸光值;t,間隔時(shí)間,40 min;φ,乳狀液中的油相體積分?jǐn)?shù);T=2.303。

1.3.2.4 穩(wěn)定性分析

將制備好的PP-HMP復(fù)合溶液放置于4 ℃冰箱中,定期觀察樣品是否出現(xiàn)沉淀,并用納米粒度儀檢測(cè)粒徑大小和分布。

1.3.3 PP-HMP復(fù)合物結(jié)構(gòu)特性分析

1.3.3.1 傅里葉紅外光譜

將1.3.1節(jié)制備的PP和PP-HMP復(fù)合溶液冷凍干燥后取約2 mg與100 mg烘干后的KBr研磨混勻,然后使用壓片機(jī)壓制成薄片后掃描分析,設(shè)置波數(shù)范圍4 000～400 cm-1,掃描次數(shù)32次,分辨率4 cm-1,采用Peakt軟件分析蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)含量的變化[16]。

1.3.3.2 熒光光譜

將PP和PP-HMP復(fù)合溶液稀釋10倍后使用熒光分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定,固定激發(fā)波長(zhǎng)λex為280 nm,激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度分別為2.5 nm和5 nm,掃描范圍300～500 nm[17]。

1.3.3.3 透射電鏡觀察

將PP和PP-HMP溶液進(jìn)行適當(dāng)稀釋,取約20 μL滴到覆有聚乙烯醇縮甲醛脂膜的銅網(wǎng)上,水平放置2 min使分子聚集體沉積到網(wǎng)面上,用濾紙吸去表面多余溶液,之后滴加2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))磷鎢酸溶液約20 μL放置2 min使顆粒充分染色,再用濾紙將銅網(wǎng)上多余染液進(jìn)行吸取,置于紅外燈下干燥后用透射電子顯微鏡觀察并拍照[18]。

1.3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次,試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS 26.0軟件Ducan檢驗(yàn)法對(duì)數(shù)值進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05),Origin 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH對(duì)PP-HMP復(fù)合物理化特性的影響

2.1.1 濁度

濁度是因樣品的吸收或顆粒的散射而造成透射光的衰減,可以反映粒子的大小,表征溶液體系中顆粒的聚集程度和穩(wěn)定性。圖1表示PP、HMP和PP-HMP復(fù)合物的濁度隨pH的變化。單一HMP溶液在不同pH下呈澄清透明狀態(tài),濁度值均低于0.1且無(wú)顯著差異,PP由于在等電點(diǎn)附近會(huì)聚集沉淀,因此單一的PP在pH 4.0～6.0的范圍內(nèi)均發(fā)生不同程度的沉淀,pH 5時(shí)濁度最大,為1.203。而在PP-HMP復(fù)合體系中,隨著pH的升高,復(fù)合物濁度呈現(xiàn)顯著降低的趨勢(shì),與PP溶液相比,其濁度最大值向酸性pH值偏移。pH 3.0時(shí)PP-HMP復(fù)合體系出現(xiàn)明顯的相分離現(xiàn)象,濁度呈現(xiàn)最大值1.276,此時(shí)形成不可溶復(fù)合物,顆粒分子相對(duì)較大,溶液顆粒聚集并形成沉淀;當(dāng)pH值升高至6.0的過(guò)程中PP-HMP復(fù)合體系濁度急劇下降,顆粒分散液的透明度增大,這可能是由于HMP加入后產(chǎn)生的靜電排斥和空間位阻效應(yīng)抑制蛋白的聚集,聚合物開(kāi)始解離,同時(shí)PP與HMP電荷相反部分實(shí)現(xiàn)絡(luò)合,并增強(qiáng)HMP與PP之間的相互作用形成可溶性復(fù)合物,均勻分散在溶液中[19];pH值繼續(xù)增大至8.0時(shí),由于PP和HMP均帶負(fù)電荷,兩者因靜電排斥作用而各自以單分子形態(tài)共存于溶液中[20]。

2.1.2 粒徑和PDI

表1顯示了pH對(duì)PP-HMP復(fù)合物的粒徑和PDI的影響。pH對(duì)單獨(dú)HMP的粒徑和PDI影響不顯著,在不同pH條件下無(wú)顯著差異,而單獨(dú)PP和PP-HMP復(fù)合物的粒徑和PDI在不同pH條件下呈現(xiàn)顯著差異。pH值為3.0時(shí),PP溶液粒徑和PDI都較小,而PP-HMP復(fù)合物的粒徑較大為1.8 μm時(shí),此時(shí)復(fù)合物不穩(wěn)定容易形成沉淀,意味著不可溶復(fù)合物的形成;在pH 4.0～6.0時(shí),單獨(dú)PP分子間的聚集,粒徑和PDI均較大,且粒徑分布較為分散,在此條件下加入HMP可抑制蛋白的自聚集,并通過(guò)疏水和靜電相互作用與蛋白發(fā)生絡(luò)合,形成可溶性復(fù)合物,使其獲得較小的粒徑和更窄的分布[21];當(dāng)pH值增大至7.0～8.0時(shí)得到的復(fù)合物粒徑較小,這是由于蛋白質(zhì)分子帶凈負(fù)電荷,與果膠分子之間發(fā)生靜電排斥,導(dǎo)致果膠分子從顆粒表面解吸而發(fā)生共溶現(xiàn)象,得到的粒徑也偏小。

a-PP和PP-HMP復(fù)合物的濁度;b-PP和PP-HMP復(fù)合物的外觀圖圖1 pH對(duì)PP和PP-HMP復(fù)合物濁度的影響Fig.1 Turbidity of PP and PP-HMP complex by pH 注:不同小寫字母表示同一樣品不同pH差異顯著(P<0.05)(下同)。

表1 pH對(duì)PP和PP-HMP復(fù)合物粒徑和PDI的影響Table 1 Particle size, PDI of PP and PP-HMP complex by pH

2.1.3 Zeta-電位

Zeta-電位反映了在水溶性遞送系統(tǒng)中分散體的穩(wěn)定性,一定條件下,體系電位值越高,溶液粒子間的斥力位能越大,體系的穩(wěn)定性越好[22]。PP-HMP復(fù)合物的Zeta-電位隨pH的變化如圖2所示。PP的Zeta-電位隨pH的增加呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì),pH值接近5.0時(shí)約為0 mV,表明此時(shí)溶解的蛋白靜電荷為0,即為PP的等電點(diǎn)。HMP和PP-HMP復(fù)合物的Zeta-電位都呈現(xiàn)出先下降后升高的趨勢(shì)。pH 3.0時(shí),單獨(dú)PP帶較多正電荷,與陰離子多糖HMP之間存在強(qiáng)烈的靜電作用,出現(xiàn)大范圍聚集并形成不溶性復(fù)合物,此時(shí)pH<果膠的pKa(3.5左右),果膠分子的電離過(guò)程受到抑制,所攜帶的電荷量會(huì)明顯降低,復(fù)合物電位絕對(duì)值也較低,體系較不穩(wěn)定;隨著pH升高至PP等電點(diǎn)附近時(shí),PP的正靜電荷顯著減少,可通過(guò)靜電相互作用有效地與果膠的陰離子基團(tuán)發(fā)生結(jié)合形成穩(wěn)定的可溶性復(fù)合物;當(dāng)pH>PP等電點(diǎn)至6.0時(shí),PP和HMP溶液負(fù)電荷都增多,兩者之間的靜電排斥作用增大,研究表明PP中11S組分的等電點(diǎn)在6.4左右,因此pH 6.0時(shí)不僅存在PP局部正電荷區(qū)域與HMP之間的靜電相互作用,同時(shí)存在11S組分與HMP的靜電相互作用[20],此時(shí)復(fù)合物的Zeta-電位絕對(duì)值達(dá)到最大,形成可溶性復(fù)合物,與濁度、外觀以及粒徑的測(cè)定結(jié)果一致(圖1、表1);pH值繼續(xù)升高至7.0～8.0時(shí),過(guò)量陰離子基團(tuán)的存在使兩者之間存在強(qiáng)烈的靜電相斥作用,使蛋白和果膠分子以獨(dú)立高分子存在,HMP所帶負(fù)電荷顯著減少,溶液水相中的HMP分子減少,導(dǎo)致復(fù)合物Zeta電位的絕對(duì)值向更小的方向移動(dòng)。

圖2 pH對(duì)PP和PP-HMP復(fù)合物Zeta電位的影響Fig.2 Zeta-potential of PP and PP-HMP complex by pH

2.1.4 乳化活性和乳化穩(wěn)定性

圖3是pH對(duì)PP-HMP復(fù)合物乳化活性和穩(wěn)定性的影響以及乳液放置1 d后的外觀圖。pH 3.0時(shí)PP-HMP復(fù)合體系的乳化活性和穩(wěn)定性均較差,制備的乳液很快出現(xiàn)絮凝并在10 min左右開(kāi)始分層,此時(shí)PP-HMP復(fù)合體系形成大顆粒不溶性復(fù)合物,乳化后分子之間的橋連作用促進(jìn)了被包裹的液滴的聚集,而且不溶性聚集體在油水界面上的吸附速度較慢[23],說(shuō)明pH 3不適合用作乳液制備的條件;隨著pH的增大,復(fù)合物的乳化活性和穩(wěn)定性顯著增大,放置1 d后分層現(xiàn)象明顯改善,當(dāng)pH值高于6時(shí),帶負(fù)電的果膠分子從乳液油滴的表面解吸,和液滴表面之間的相互作用也變?nèi)?可能更容易從一個(gè)液滴上分離并與另一液滴結(jié)合,從而促進(jìn)橋聯(lián)絮凝,并且水相中未吸附的果膠也會(huì)誘導(dǎo)蛋白包裹的乳液液滴發(fā)生絮凝[10]。

a-PP-HMP復(fù)合物的乳化活性和穩(wěn)定性;b-PP-HMP乳狀液的外觀圖圖3 pH對(duì)PP-HMP復(fù)合物乳化活性和穩(wěn)定性的影響Fig.3 Emulsifying activity and stability of PP-HMP complex by pH

2.1.5 穩(wěn)定性

圖4表示PP-HMP復(fù)合物在pH值為3、6、8時(shí)的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。PP-HMP復(fù)合物在pH 3時(shí)放置1 d即出現(xiàn)明顯沉淀,隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加,24 d時(shí)復(fù)合物粒徑顯著增大;pH 8下放置6 d時(shí)出現(xiàn)輕微沉淀,儲(chǔ)藏時(shí)間越長(zhǎng)粒徑越大;而pH 6下放置24 d粒徑顯著增大但未出現(xiàn)明顯沉淀,表明PP-HMP復(fù)合物在pH 6時(shí)具有相對(duì)良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性,顯示了此時(shí)復(fù)合物較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.2 pH對(duì)PP-HMP復(fù)合物結(jié)構(gòu)特性的影響

2.2.1 內(nèi)源熒光光譜

蛋白質(zhì)的內(nèi)源熒光主要來(lái)源于色氨酸(Trp)殘基,可以反映蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)和極性變化。圖5為PP-HMP復(fù)合物的熒光光譜圖。與單獨(dú)的PP溶液相比,PP-HMP復(fù)合物在pH 6的最大發(fā)射波長(zhǎng)發(fā)生明顯紅移,說(shuō)明復(fù)合物的形成改變了Trp殘基的微環(huán)境,表明疏水相互作用參與了復(fù)合物的形成,降低了蛋白分子中氨基酸殘基的暴露程度,使其形成了更緊密的三級(jí)構(gòu)象[24];相對(duì)于pH 6,PP-HMP復(fù)合物在pH 3和pH 8的最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生明顯藍(lán)移,且隨著pH的減小,最大熒光強(qiáng)度明顯降低,可能是由于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的重排和解折疊使得Trp等氨基酸殘基由于分子內(nèi)相互作用力處于更為疏水的環(huán)境,從而減弱了復(fù)合物的猝滅效率[25]。

a-PP-HMP復(fù)合物的粒徑;b-PP-HMP復(fù)合物儲(chǔ)藏不同時(shí)間的外觀圖圖4 不同pH下PP-HMP復(fù)合物的粒徑隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化Fig.4 Change of particle size of PP-HMP complexes with storage time at different pH 注:不同字母表示同一pH樣品在不同儲(chǔ)存條件差異顯著(P<0.05)。

圖5 PP-HMP復(fù)合物的熒光光譜圖Fig.5 Fluorescence spectra of PP-HMP complex

2.2.2 紅外光譜特性

圖6-a為PP-HMP的FTIR圖譜,加入HMP之后,PP-HMP復(fù)合物與單獨(dú)PP相比在1 103～1 020 cm-1和1 747 cm-1處出現(xiàn)新的吸收峰,其中1 103～1 020 cm-1處吸收峰是由羧基形成的—COOR(C—O)和—COO—伸縮振動(dòng)引起,是HMP中的半乳糖醛酸在指紋區(qū)(1 473～1 000 cm-1)的特征吸收峰[26],表明PP和HMP之間存在相互作用,而不同pH的PP-HMP復(fù)合物在不同波段的吸收峰出現(xiàn)不同程度的藍(lán)移或者紅移。PP-HMP復(fù)合物在pH 3.0條件下酰胺A帶和B帶紅移,說(shuō)明N—H、O—H、C—H發(fā)生伸縮振動(dòng),兩者之間存在氫鍵相互作用,酰胺Ⅱ帶出現(xiàn)紅移,酰胺Ⅲ帶出現(xiàn)大幅藍(lán)移說(shuō)明PP和HMP之間的相互作用可能涉及C—N共價(jià)鍵的相互作用;復(fù)合物在pH 6.0時(shí)的光譜圖酰胺Ⅱ帶和酰胺A帶發(fā)生紅移,代表N—H發(fā)生彎曲振動(dòng)、C—N、N—H及C—C鍵發(fā)生伸縮振動(dòng),而且O—H伸縮振動(dòng)帶發(fā)生明顯紅移,這說(shuō)明HMP通過(guò)氫鍵和疏水相互作用與PP發(fā)生結(jié)合[12];此外,pH 8.0時(shí)—OH發(fā)生伸縮振動(dòng),這可能是由于HMP上的羥基在堿性條件下被氧化,C—N共價(jià)鍵的伸縮引起振動(dòng)酰胺Ⅲ帶出現(xiàn)輕微藍(lán)移[27]。傅里葉紅外光譜圖表明pH值會(huì)影響PP和HMP之間的相互作用。

a-紅外光譜圖;b-二級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)含量圖6 PP-HMP復(fù)合物的紅外光譜圖和二級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)含量Fig.6 FTIR and secondary structure fractions of PP-HMP complex

蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的定量信息如圖6-b所示。與PP相比,PP-HMP可溶復(fù)合物的β-折疊和無(wú)規(guī)卷曲相對(duì)含量減少,β-轉(zhuǎn)角和α-螺旋相對(duì)含量增大,表明在pH 6條件下HMP能夠抑制PP的聚集,可以使PP的結(jié)構(gòu)更加有序,剛性結(jié)構(gòu)增強(qiáng),同時(shí)更易于形成界面吸附,提高PP-HMP復(fù)合物的乳化活性和乳化穩(wěn)定性[28]。不同pH會(huì)影響PP-HMP復(fù)合物二級(jí)結(jié)構(gòu)的相對(duì)含量,與pH 6相比,pH 3和pH 8時(shí)復(fù)合物的無(wú)規(guī)卷曲結(jié)相對(duì)含量增加,而α-螺旋相對(duì)含量減少,復(fù)合物在這2種pH條件下形成較多無(wú)序的分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致乳化活性和穩(wěn)定性較低,不利于乳液的制備。

2.2.3 透射電鏡觀察

圖7為PP-HMP復(fù)合物的透射電鏡圖,淺灰色為HMP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),黑色部分為PP的顯色,單獨(dú)PP在pH 6.0時(shí)呈現(xiàn)出形態(tài)規(guī)則的球狀結(jié)構(gòu)(圖7-a),加入果膠后,從圖7-c中可以看出果膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)嵌入蛋白的球狀結(jié)構(gòu)中,復(fù)合顆粒形成形態(tài)統(tǒng)一并且規(guī)則有序的花蕾狀結(jié)構(gòu),且粒徑較小并分散均勻,說(shuō)明pH 6時(shí)的PP和HMP通過(guò)復(fù)合形成了具有核-殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒,有利于乳液的穩(wěn)定。而pH 3狀態(tài)下PP結(jié)構(gòu)展開(kāi)和果膠相互作用被果膠大量覆蓋,導(dǎo)致聚合物橋聯(lián)絮凝,乳液不穩(wěn)定而快速分層,跟上述乳化活性和穩(wěn)定性的結(jié)果一致。在pH 8條件下蛋白和果膠分別以各自獨(dú)立的形態(tài)存在,呈現(xiàn)出形態(tài)大小均不太規(guī)則的類似球形結(jié)構(gòu)。

a-PP-pH 6;b-PP-HMP pH 3;c-PP-HMP pH 6; d-PP-HMP pH 8圖7 PP-HMP復(fù)合物的透射電鏡圖Fig.7 Transmission electron micrographs of PP and PP-HMP complex

3 結(jié)論

本文研究了不同pH對(duì)PP-HMP復(fù)合物理化和結(jié)構(gòu)特性的影響,得出以下結(jié)論:PP和HMP在pH 3.0、6.0和8.0時(shí)分別以不可溶復(fù)合物、可溶性復(fù)合物和共溶狀態(tài)存在;與pH 3.0和8.0相比,PP-HMP復(fù)合物在pH 6.0時(shí)Zeta-電位絕對(duì)值、乳化活性和穩(wěn)定性較高,放置24 d未發(fā)生分層現(xiàn)象,并且與單獨(dú)PP相比,PP-HMP復(fù)合物的β-轉(zhuǎn)角和α-螺旋相對(duì)含量增大,色氨酸殘基的暴露程度降低,結(jié)構(gòu)更加有序緊密。透射電鏡結(jié)果顯示,pH 3.0、8.0時(shí),PP-HMP復(fù)合物呈現(xiàn)出形態(tài)大小不規(guī)則的結(jié)構(gòu);pH 6.0時(shí)PP-HMP復(fù)合物呈現(xiàn)分散均勻且形態(tài)規(guī)則有序的結(jié)構(gòu),適合乳液的制備。研究結(jié)果表明,pH可以改善PP-HMP復(fù)合物的理化和功能特性,為蛋白-多糖復(fù)合物在食品中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。