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蔗糖的结构式(京都大学Kyuya Nakagawa团队:冷冻后全蛋蛋白质聚集体微观结构的变化:冷冻时间和蔗糖添加的影响)

蔗糖的结构式

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京都大学Kyuya Nakagawa团队:冷冻后全蛋蛋白质聚集体微观结构的变化:冷冻时间和蔗糖添加的影响

Journal of Food Engineering

为了延长食品的保质期,冷冻是工业上最常见的保鲜技术之一,冷冻过程中水的流动性降低从而改变食物的结构和物理状态,由结冰引起的体积膨胀则会破坏食物的结构。在富含蛋白质的食物中,蛋白质在冷冻条件下并不稳定。蛋白质的展开和聚集体的形成通常会导致食品在保藏过程中质量劣变。然而适当控制蛋白质的聚集,则有利于特定的食品功能性设计:如果蛋白质浓度在合适的范围内,冷冻处理过程则会形成核壳聚集体悬浮液和微凝胶。核壳蛋白聚集体可以生产具有物质递送和释放、保护被包覆的物质不变性、不挥发和免受污染等特性的微胶囊,而微凝胶结构则具有较好的功能特性,如泡沫稳定性。

蛋白质聚集体在冷冻和解冻后会发生变化。研究发现,冷冻和融化后蛋白质丧失了功能,而冷冻保护剂可以保护蛋白质免于变性。虽然已有不少关于冷冻条件下不同蛋白质颗粒的报道,但冷冻对蛋白质聚集体的具体作业和机理还尚未阐明。

近日,京都大学Kyuya Nakagawa团队研究了液体全蛋样品经不同时间冷冻,解冻后蛋白质聚集体内外结构变化,同时还评价了不同蔗糖添加量对冷冻过程中聚集的抑制作用。相关成果以Microstructure change in whole egg protein aggregates upon freezing: Effects of freezing time and sucrose addition为题,发表在国际期刊Journal of Food Engineering上。”

(点击左下角阅读原文,直达文献页面)。

蛋白质在冷冻过程中的展开,聚集和沉淀。

成果介绍

研究方法

将全蛋样品(糖/无糖)悬浮在NaCl缓冲液中搅拌形成悬浮液,分别制备未冷冻、冷冻(-35°C)1 h,1天,3天和5天的样品。样品离心,上清液用于可调电阻脉冲感应(TRPS)和X射线小角散射(SAXS)分析,以获得有关蛋白质聚集体外部和内部结构变化的信息。收集沉淀和上清液用于蛋白质浓度测量。

研究结果

调电阻脉冲感应结果发现,冻融后蛋白质聚集体的数量增加了近6倍。蔗糖的添加降低了颗粒数的增加。全蛋蛋白质聚集体的表面特征在冷冻过程中会发生变化,添加蔗糖可减弱聚集体表面特征的变化。X射线小角散射结果表明,在冷冻过程中,全蛋蛋白质聚集体的内部结构变得不完整,但蔗糖的添加可以防止冷冻引起的蛋白质聚集体变化。

Fig. 5 Volume distribution (range: 0-10-13 L) of SNS and SWS before and after freezing for 1 hour, 1 day, 3 days, and 5 days

Fig. 6. Small-angle X-ray scattering (SAXS) profiles for SNS and SWS before and after freezing for 1 hour and 5 day.

研究结论

1.冷冻过程使蛋白质分子的溶解性降低,而添加糖将有助于蛋白质分子保持溶解性。

2. 在全蛋冷冻过程中,蔗糖可以起到保护作用。

创新性/应用前景

1. 研究了全蛋溶液冷冻后的聚集物形成。

2. 冷冻过程中颗粒数浓度增加。

3. 在冷冻过程中,聚集体变得更加多孔。

4. 蔗糖的加入减少了冻融过程中聚集体表面特性的改变和结构变化。

参考文献

https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110452

编辑:陈敏/主编:王旭/学术顾问:寇兴然

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