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基于红外光谱分析热处理对牛乳蛋白质二级结构的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-04-07
核心提示:热处理是乳品加工的重要环节,能保证产品保质期和安全性,影响乳制品加工性能。牛乳蛋白是人体优质的食物蛋白来源,不仅能为生命成长和维持提供物质基础,还由于其理化性质的独特性赋予乳品各种功能特性。
   热处理是乳品加工的重要环节,能保证产品保质期和安全性,影响乳制品加工性能。牛乳蛋白是人体优质的食物蛋白来源,不仅能为生命成长和维持提供物质基础,还由于其理化性质的独特性赋予乳品各种功能特性。但热处理导致乳蛋白空间结构变化是造成牛乳理化和功能特性改变的内在原因。因此,研究不同程度热处理导致的乳蛋白二级结构变化,对明确热处理时乳蛋白间热聚合反应的过程及机理具有重要意义。比较而言FT-IR具有分辨率高、测定所需样品少、操作简便、测量速度快等优点。
 
  目前,关于热处理对乳蛋白结构影响的研究鲜有报道。来自大连工业大学食品学院的孙佳悦、钱方、姜淑娟等人基于FT-IR法,研究不同热处理程度导致的牛乳中蛋白质二级结构的差异性,旨在探讨不同热处理方式对乳蛋白结构的影响,为进一步研究热处理乳品质的变化提供理论参考。
 
  1.不同热处理的乳蛋白FT-IR谱图
 
  与原料乳的乳蛋白(未处理)相比,不同程度热处理乳蛋白FT-IR谱图谱型无较大差异。将137 ℃/5 s热处理的1.00、0.10、0.01 mg/mL的乳蛋白溶液与10.0 mg/mL乳蛋白溶液的FT-IR谱图进行对比分析。热处理乳蛋白的O—H吸收峰的峰位不受溶液质量浓度改变的影响,保持在3425 cm-1附近。并随着热处理程度的增加该峰位向高波数移动,即从3418.72 cm-1位移至3425.28 cm-1。
 
  乳蛋白的酰胺Ⅰ带(1700~1600 cm-1)信号较强,其峰型受蛋白质特定二级结构影响。并且热处理强度增强,峰形由尖锐趋于平缓。从峰位变化分析,原料乳中乳蛋白(未处理)酰胺Ⅰ带为1655.82 cm-1。热处理后其酰胺Ⅰ带向低波数方向发生了不同程度的位移:65 ℃/30 min和80 ℃/15 s热处理乳蛋白质的酰胺Ⅰ带向低波数方向红移约1 cm-1,即从1655.82 cm-1分别移至1654.43 cm-1和1654.16 cm-1;137 ℃/5 s热处理乳蛋白的酰胺Ⅰ带向低波数方向红移约7 cm-1,即从1655.82 cm-1位移至1648.66 cm-1。
 
  2.不同热处理乳蛋白酰胺Ⅰ带的拟合
 
  对比原料乳的乳蛋白,4 种热处理牛乳中乳蛋白二级结构发生如下变化:1)原料乳的乳蛋白二级结构主要组成为α-螺旋,占总量34.3%。α-螺旋经137 ℃/5 s热处理后含量显着降低(P<0.05);2)随着温度的升高,无规卷曲含量逐渐升高,137 ℃/5 s热处理的乳蛋白中无规卷曲含量为30.5%,明显高于原料乳蛋白的14.8%(P<0.05);3)相比于原料乳的乳蛋白,热处理的乳蛋白中β-折叠和β-转角含量在加热过程中呈先增加后降低趋势。对于137 ℃/5 s热处理乳蛋白,其β-折叠结构显着降低(P<0.05)。
 
  结 论
 
  热处理会导致乳蛋白间发生相互作用,乳蛋白原空间结构受到破坏,导致分子内氢键被破坏。不同热处理程度的乳蛋白酰胺Ⅰ带均向低波数方向发生了不同程度的红移,表明乳蛋白变性过程中疏水氨基酸残基暴露形成分子间氢键。同时热处理后乳蛋白各二级结构比例发生明显改变。α-螺旋含量显着降低(P<0.05),无规卷曲含量显着升高(P<0.05),β-转角及β-折叠含量在加热过程均呈先增加后减少变化趋势,表明热处理程度增强导致部分有序结构向无规卷曲结构转化,蛋白质热变性后会发生热聚集现象,且β-折叠、β-转角结构在热聚集体的形成过程中具有重要作用。
 
 
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