張根生，徐旖夢，劉欣慈，孫立瑞，趙金娜

（哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院，黑龍江哈爾濱 150028）

蛋清蛋白質(zhì)（Egg White Protein，EWP）不僅具有較高的營養(yǎng)價值，還具有改善食品風味、質(zhì)地和功能的特性，尤其是蛋清蛋白的凝膠性能，是一種重要的功能特性，被廣泛地應用到食品加工的各種領域，在魚糜肉糜、焙烤制品及蛋糕的制作中起到關鍵作用[1?2]。但天然蛋白質(zhì)的功能特性尚不突出，不能完全滿足實際生產(chǎn)應用的需要，通常要用特定的手段提高它的功能特性，使其應用領域更加廣泛[3]。

近年來，利用蛋清蛋白與糖相互作用（共價相互作用和非共價相互作用）形成蛋清蛋白-糖類復合凝聚物提高蛋清蛋白凝膠性能的研究非常多，其產(chǎn)物主要為美拉德耦合物及蛋白質(zhì)-糖靜電復合物[4?8]。蛋白質(zhì)與糖類的共價相互作用也稱為糖基化交聯(lián)作用，蛋白質(zhì)的糖基化改性僅通過加熱就能使糖基化反應自發(fā)進行，且接枝產(chǎn)物具有一定的安全性及可操控性。主要分為濕法糖基化和干法糖基化，這兩種反應的主要區(qū)別就是反應體系的相對濕度和加熱溫度不同[9?10]。濕法糖基化是將蛋白質(zhì)與糖的混合溶液在較高溫度下直接加熱，反應結(jié)束后迅速冷卻，得到蛋白質(zhì)-糖復合物，具有反應時間短、速度快、反應過程較干法糖基化易控制等優(yōu)點[11?12]。劉建華等[13]采用3%的刺槐豆膠對卵白蛋白進行濕法糖基化改性，研究糖基化凝膠對魚糜凝膠強度的影響，結(jié)果顯示添加改性蛋清凝膠的魚糜制品凝膠強度提高64%。魏晨[14]以卵白蛋白與D-木糖作為反應物，采用濕法糖基化進行反應，發(fā)現(xiàn)時間118.2 min，溫度55.6 ℃，實際接枝率可達28.27%。目前，濕法糖基化改性蛋清蛋白凝膠特性主要集中在糖基化反應條件上，糖基化作用機理還需進一步深入研究。

低聚半乳糖（Galactooligosaccharides，GOS）是一種具有天然屬性的功能性低聚糖，也是母乳中的重要益生元，具有較強的耐酸性、耐熱性，不會因為在加工過程中的高溫殺菌及人體內(nèi)胃酸分解而失去其本來應有的特性，且與蛋白質(zhì)發(fā)生反應需要很少或不需要其它化學試劑，避免了化學物質(zhì)修飾的潛在安全風險[15]。低聚半乳糖特殊的功能特性使其被廣泛地應用于各類食品加工中，如飲料、烘焙食品以及保健品[14]。近年來，低聚半乳糖也被用于糖基化改性乳清蛋白及大豆蛋白的功能特性，但糖基化改性蛋清蛋白功能特性未見探討[16?17]。

本實驗采用濕法糖基化制備蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠，探究低聚半乳糖改性對蛋清蛋白凝膠性能的影響及蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠形成機理，為拓寬蛋清蛋白凝膠的應用范圍提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞蛋 市售；低聚半乳糖 食品級，云浮市新金山生物科技有限公司；檸檬酸 分析純，天津市大陸化學試劑廠；尿素 分析級，天津市登封化學試劑廠；二硫蘇糖醇 分析級，合肥博美生物有限公司；鹽酸胍 分析級，上海國藥化學試劑有限公司。

HH 511-4恒溫水浴鍋 上海躍進醫(yī)療器械廠；CL-200型集熱式恒溫磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責任公司；Spectrum Two傅里葉紅外光譜 美國珀金埃爾默股份有限公司；SU8010掃描電子顯微鏡 日本日立公司；TA.new plus質(zhì)構(gòu)儀 上海瑞玢智能科技有限公司；CS-800分光測色儀 杭州彩譜科技有限公司；BS 224S電子分析天平 賽多利斯貿(mào)易有限公司；TG16-WS型臺式高速離心機 上海盧湘儀離心機儀器有限公司；Anton-Paar MCR 302動態(tài)流變儀 奧地利安東帕有限公司；KDY-9820型凱氏定氮儀 蘇州江東精密科學儀器有限公司；7LG-10型真空冷凍干燥機 中國寧夏亞康設備有限公司；PHS-25雷磁pH計 上海儀電科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理 新鮮雞蛋脫殼后分離蛋黃、蛋清膜及系帶，剔除蛋清液中雜質(zhì)過濾，用《食品中蛋白質(zhì)的測定》即GB 5009.5-2016中凱氏定氮法測定樣品中蛋白質(zhì)含量，再將蛋白液稀釋至蛋白濃度8%，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH至7，4 ℃儲藏備用。

1.2.2 樣品的制備 取20 g蛋清液置于50 mL小燒杯中，邊攪拌邊加入4% （w/w）即0.8 g低聚半乳糖，將蛋清蛋白-低聚半乳糖混合物90 ℃水浴加熱40 min誘導形成凝膠，停止加熱后立即冰水浴降溫，燒杯用保鮮膜封口，置于4 ℃下24 h后測定樣品的凝膠性能。

1.2.3 低聚半乳糖添加量對復合凝膠質(zhì)構(gòu)性能的影響 蛋清液中加入0%、1%、2%、4%、6%、8%、10%（w/w）低聚半乳糖，90 ℃水浴加熱40 min誘導形成復合凝膠，置于4 ℃下24 h后測定樣品的硬度和彈性。

1.2.4 熱誘導時間對復合凝膠質(zhì)構(gòu)性能的影響 蛋清蛋白與4%（w/w）低聚半乳糖混合于90 ℃水浴加熱20、25、30、35、40、45、50、55 min誘導形成凝膠，置于4 ℃下24 h后測定樣品的硬度和彈性。

1.2.5 熱誘導溫度對復合凝膠質(zhì)構(gòu)性能的影響 蛋清蛋白與4%（w/w）低聚半乳糖混合于65、70、75、80、85、90、95 ℃水浴加熱40 min誘導形成凝膠，置于4 ℃下24 h后測定樣品的硬度和彈性。

1.2.6 質(zhì)構(gòu)性能測定 參照曲超[18]的方法稍作修改，分析凝膠樣品的質(zhì)構(gòu)特性。將蛋清蛋白、蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠切成10 mm×10 mm×10 mm大小，使用裝有探頭P/36R的質(zhì)構(gòu)分析儀進行質(zhì)構(gòu)分析，測定凝膠的硬度及彈性。設置參數(shù)為：測前速2 mm/s；測試速度1 mm/s；測后速度2 mm/s；壓縮比例50%；觸發(fā)點負載5 g；兩個壓縮循環(huán)間隔5 s，每個樣品平行測3次。

1.2.7 色差的測定 凝膠色度參考Xia等[19]的方法略有修改，將蛋清蛋白及蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠切成10 mm×10 mm×10 mm方塊，用標準黑白背景板校準分光測色儀后，凝膠將出光口完全覆蓋，測量樣品的L*、a*和b*值。每個樣品上取正面、側(cè)面、上面三個方向測定，并獲得每個樣品的平均值，以EWP凝膠為參考對照[20]。計算凝膠樣品的白度（W），計算公式如下。

式中：W為白度；L*為亮度；a*為紅藍度；b*為黃綠度。

1.2.8 保水性的測定 凝膠保水性的測定參考杜文琪等[21]的方法稍作修改。取一定質(zhì)量的蛋清蛋白及蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠，稱量后以濾紙包裹并轉(zhuǎn)移至離心管中，稱重配平，于10000 r/min下在離心機中充分離心15 min，離心后的凝膠用濾紙吸干樣品表面水分后稱重。每個樣品平行測定5次。保水性計算公式如下：

式中：W：凝膠保水性，%；W0：離心前稱取的凝膠質(zhì)量，g；W1：離心后測定的凝膠質(zhì)量，g。

1.2.9 低場核磁分析 凝膠水分分布測定參考王晨瑩[22]的方法稍作修改。取5 mm×5 mm×20 mm凝膠樣品，包裹保鮮膜后置于低場核磁專用玻璃管中，將玻璃管置于射頻線圈中心。采用CPMG程序?qū)悠愤M行測定，設置參數(shù)如下：重復采樣時間間隔TW=5000.0 ms，累加掃描次數(shù)NS=2，前置放大倍數(shù)PRG=1，回波個數(shù)NECH=12000。采樣結(jié)束后采用紐邁核磁共振反演軟件對得到的CPMG指數(shù)衰減曲線進行反演，得到低場核磁弛豫時間譜圖，得到樣品的橫向弛豫時間（T2），對弛豫峰進行積分得到峰面積（A2），每個樣品平行測定3次。

1.2.10 流變特性測定 采用流變儀（選用直徑40 mm的平板）對復合蛋清液的流變性能進行測定。實驗時取適量蛋清蛋白與蛋清蛋白-低聚半乳糖混合溶液置于測試臺中央，設置平板與測試臺間距為1.0 mm，去除多余的樣品后在樣品周圍涂抹一圈液體硅油以防止水分的蒸發(fā)。對樣品進行溫度掃描，樣品從25 ℃開始升溫，設置參數(shù)：固定頻率為1 Hz，應變?yōu)?.5%，設置溫度以10 ℃/min的變化速率從25 ℃上升至80 ℃，恒溫10 min后再下降至25 ℃，以觀察不同樣品的儲能模量G'與溫度的相關性；最后對樣品進行頻率掃描，在25 ℃下，固定形變?yōu)?.5%，設置角頻率變化范圍為0.1～100 rad/s，測定樣品的儲能模量G'與損失模量G"[23]。

采用冪律定律模型對頻率掃描曲線進行擬合，以分析儲能模量G'對頻率的依賴性。冪律模型計算公式如下所示：

式中：ω表示角頻率；G'是樣品的儲能模量；K'、n'分別表示冪律模型的常數(shù)和指數(shù)。指數(shù)n'反映了G'對頻率的依賴程度，常數(shù)K'是每個正弦剪切變形循環(huán)所儲存和恢復的能量，它的增加表明樣品的剛性與彈性凝膠結(jié)構(gòu)的形成有關[24]。

1.2.11 分子力分析 參考Abdelhedi等[23]和Li等[24]的研究方法并稍作修改。稱取20 g蛋清液，加入具有破壞不同作用力的試劑，然后90 ℃加熱40 min制備熱凝膠，使用質(zhì)構(gòu)儀進行數(shù)據(jù)的采集與分析。選擇2 mol/L尿素溶液破壞溶液中的氫鍵；選擇2 mol/L鹽酸胍溶液破壞溶液中的氫鍵和疏水相互作用；選擇0.5%（w/w）二硫蘇糖醇溶液破壞溶液中的二硫鍵。硬度損失比例計算公式如下所示：

式中：H為添加了蛋白變性劑的凝膠硬度；H0為空白對照的凝膠硬度。

1.2.12 傅里葉紅外光譜（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，F(xiàn)TIR）分析 蛋清蛋白和蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠經(jīng)冷凍干燥處理后，取少量樣品粉末與KBr粉末混合，研磨均勻，壓片機壓片。掃描范圍4000～400 cm?1，分辨率4 cm?1，掃描次數(shù)32次，譜圖經(jīng)標準化后采用Peakfit 4.12軟件進行蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分析，計算各種二級結(jié)構(gòu)的相對百分含量[25]。

1.2.13 微觀結(jié)構(gòu)分析 蛋清蛋白復合凝膠切成2 mm×2 mm×2 mm立方體小塊，冷凍干燥，干燥后的樣品噴金，掃描電子顯微鏡上觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)，放大倍數(shù)為5000、10000倍。通過電子顯微鏡觀察蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠的微觀結(jié)構(gòu)[26]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2018軟件制圖，顯著性分析采用Duncan's法，數(shù)據(jù)采用平均值±標準偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 低聚半乳糖添加量對復合凝膠質(zhì)構(gòu)性能的影響

由圖1可知，EWP-GOS復合凝膠的硬度和彈性均隨低聚半乳糖添加量的增加呈先增大后減小的趨勢，在低聚半乳糖添加量4%時達到最大，硬度為1369.64 g，彈性為0.925 g，硬度和彈性較未添加低聚半乳糖的EWP凝膠比分別增加了68.30%和15.05%。低聚半乳糖添加量逐漸增加，與體系中的蛋白分子接觸面積增大，隨著溫度升高，蛋清蛋白結(jié)構(gòu)被破壞，暴露出來的結(jié)合位點可與低聚半乳糖迅速接枝，改變了復合凝膠的質(zhì)構(gòu)性能，使硬度和彈性增大。但隨著低聚半乳糖的添加量增加到一定范圍，濃度過高的低聚半乳糖與大分子蛋白同時存在時空間位阻大，結(jié)合位點不易接觸，游離氨基與低聚半乳糖羰基在接枝前蛋白凝膠就已經(jīng)形成，導致最終凝膠穩(wěn)定性下降[27]。

圖1 低聚半乳糖添加量對復合凝膠的凝膠性影響Fig.1 Effect of galactooligosaccharide addition on gel properties of composite gels

2.2 熱誘導時間對復合凝膠質(zhì)構(gòu)性能的影響

如圖2所示，蛋清蛋白凝膠穩(wěn)定性隨熱誘導時間增加呈先增大后減小的趨勢，熱誘導時間40 min時，EWP-GOS復合凝膠的硬度及彈性達到最大，硬度為1218.03 g，彈性為0.936 g，與EWP凝膠相比均有提升。最佳凝膠強度與蛋清蛋白質(zhì)的變性程度有關，加熱時間不足，蛋清蛋白質(zhì)展開后未能與低聚半乳糖的游離羰基相結(jié)合，導致低聚半乳糖與蛋白質(zhì)結(jié)合程度低，凝膠網(wǎng)絡結(jié)合不緊密，凝膠強度下降。但加熱時間過長，會使穩(wěn)定的復合凝膠結(jié)構(gòu)在持續(xù)受熱的情況下遭到二次破壞，原本穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡向不規(guī)律的方向發(fā)展，復合凝膠硬度及彈性略有下降。

圖2 熱誘導時間對復合凝膠的凝膠性影響Fig.2 Effect of thermal induction time on the gel properties of composite gels

2.3 熱誘導溫度對復合凝膠質(zhì)構(gòu)性能的影響

圖3表明熱誘導溫度達到90 ℃前蛋清蛋白復合凝膠硬度和彈性逐漸增大，在溫度達到90 ℃后，凝膠硬度和彈性略有減小。這是由于達到蛋清蛋白質(zhì)變性溫度（65 ℃）后，升高的溫度使蛋白變性程度增大，更多蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞，疏水性基團暴露，分子間加速聚合使微觀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更致密[21]。熱誘導溫度超過90 ℃時，蛋白質(zhì)凝膠化速率增速明顯，推測蛋白分子在聚集前就已經(jīng)形成凝膠，小分子聚集物無法繼續(xù)結(jié)合形成大分子網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使硬度略有下降。

圖3 熱誘導溫度對復合凝膠的凝膠性影響Fig.3 Effect of heat-induced temperature on the gel properties of composite gels

2.4 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠色差分析

凝膠的顏色是影響凝膠產(chǎn)品外觀及其接受度的重要因素之一。從表1中可以看到，蛋清蛋白凝膠和復合凝膠在亮度上沒有顯著差異（P>0.05）；EWPGOS復合凝膠在a*值上更偏向于紅色，EWP凝膠更偏向于綠色；兩者在b*值上都明顯趨于黃色，但EWP凝膠的黃色程度明顯小于復合凝膠。經(jīng)糖基化改性的蛋清蛋白凝膠白度顯著下降23.37%（P<0.05）。蛋清色澤變化是一個復雜的過程，目前較為認可的是由于復合凝膠中的低聚半乳糖和蛋清液在受熱時產(chǎn)生輕微的美拉德褐變，這種褐變改變了凝膠的顏色[28]。

表1 蛋清蛋白凝膠和蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠的色差Table 1 Color difference between egg white protein gel and egg white protein-galactooligosaccharide composite gel

2.5 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠保水性及水分分布分析

保水性是反映凝膠性能的重要指標之一，它表征了凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的持水能力[29?30]。通過離心測定蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠的水分保持能力，如圖4顯示，添加了低聚半乳糖的蛋白質(zhì)凝膠保水性較EWP凝膠更好，保水性顯著（P<0.05）增大了27.54%。

圖4 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠的保水性Fig.4 Water retention of egg white proteingalactooligosaccharide composite gel

通過對EWP凝膠及EWP-GOS復合凝膠橫向弛豫時間T2分布分析（圖5），可以明顯發(fā)現(xiàn)加入低聚半乳糖使蛋清凝膠的弛豫時間T2和信號強度顯著（P<0.05）減小，表明水分結(jié)合程度增加，自由度降低[31]。EWP凝膠及EWP-GOS復合凝膠對應的峰面積如表2所示，EWP凝膠在弛豫時間T21為1.52 ms處的峰面積為3.69%，而EWP-GOS復合凝膠在弛豫時間T21為1 ms處的峰面積為10.66%；EWP凝膠T22峰面積為94.02%，EWP-GOS復合凝膠T22峰面積為86.42%；EWP凝膠T23峰面積為2.29%，EWPGOS復合凝膠T23峰面積為2.92%，證明經(jīng)低聚半乳糖改性后的蛋清蛋白凝膠部分不易流動水變成結(jié)合水，復合凝膠中的水分與蛋白結(jié)合程度更高，結(jié)構(gòu)更緊密。推斷通過氫鍵、分子偶極、誘導偶極、瞬間偶極等作用力，蛋白質(zhì)結(jié)合大量水分，形成難于自由運動的巨大分子，低聚半乳糖促進蛋白質(zhì)大分子建立網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，從而增加其保水性，形成的多孔凝膠結(jié)構(gòu)也增加了對水分的束縛作用[32]。Wang等[33]用低聚異麥芽糖對蛋清蛋白進行糖基化改性，發(fā)現(xiàn)更多的水分子作為束縛水分布在凝膠網(wǎng)絡中，自由水含量減少，經(jīng)糖基化后，水與蛋清蛋白-低聚異麥芽糖復合凝膠結(jié)合得更緊密，與本實驗結(jié)論一致。

圖5 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠的水分分布狀態(tài)Fig.5 Moisture distribution of egg white proteingalactooligosaccharide composite gel

表2 復合凝膠的弛豫時間T2和峰占比R2Table 2 Relaxation time T2 and peak ratio R2 of composite gel

2.6 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠流變特性分析

為了探究糖基化改性后蛋清蛋白溶液在升溫過程中流變特性的影響，測定了溶液升溫凝膠化過程中的儲能模量（G'）和損耗模量（G"）。圖6為蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠和空白對照組的溫度掃描曲線，儲能模量（G'）和損耗模量（G"）隨溫度變化而變化的曲線屬于典型的熱致凝膠升溫曲線。圖6能夠明顯看出糖基化改性后的蛋清蛋白凝膠模量明顯大于未改性的蛋清蛋白凝膠，這可能是因為糖基化反應可以使蛋白質(zhì)分子展開，而蛋白質(zhì)間交聯(lián)可以提高模量值[34]。蛋白質(zhì)受熱變性，疏水基團暴露，體系中疏水作用增大是圖中凝膠的G'和G"都隨溫度升高而增大的原因[35]。改性與未改性的蛋清蛋白凝膠的損耗模量（G"）與彈性模量（G'）曲線變化相似，均是G'>G"，說明形成的都是彈性凝膠。當溫度升到80 ℃時，蛋清蛋白凝膠和復合凝膠的G'和G"驟然升高，表明蛋清溶液和復合溶液均開始由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變。在降溫過程中蛋清蛋白凝膠及復合凝膠的G'仍明顯增大（表3），說明蛋清凝膠及復合凝膠還在形成穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)。在升溫及降溫階段，EWP-GOS復合凝膠G'始終大于EWP凝膠G'，說明EWP-GOS復合凝膠的凝膠性能優(yōu)于EWP凝膠。

圖6 蛋清蛋白-低聚半乳糖溶液升溫過程中的流變學性質(zhì)Fig.6 Rheological properties of egg white proteinoligosaccharide solution during heating

表3 蛋清蛋白和蛋清蛋白-低聚糖溶液凝膠化過程中的儲能模量（G'）Table 3 Storage modulus (G') of egg white protein and egg white protein-oligosaccharide solution during gelation

2.7 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠分子間作用力分析

蛋清蛋白質(zhì)熱凝膠化涉及疏水相互作用、氫鍵、二硫鍵等，為考察各分子間作用力對凝膠成膠的影響，向熱凝膠化前的復合溶液中添加具有破壞相應作用力的化學試劑，通過對復合凝膠硬度測定來表征各分子間作用力在凝膠化中的貢獻度。由圖7可以看出，疏水作用、氫鍵及二硫鍵對EWP-GOS復合凝膠硬度損失的影響，加入鹽酸胍和二硫蘇糖醇后，EWPGOS復合凝膠和EWP凝膠硬度損失具有顯著差異（P<0.05）；加入尿素后，EWP-GOS復合凝膠和EWP凝膠硬度損失沒有顯著差異（P>0.05），說明糖基化改性蛋清蛋白后，參與凝膠形成的疏水相互作用及二硫鍵作用力增強，氫鍵沒有顯著變化。低聚半乳糖的加入使蛋清蛋白內(nèi)部疏水基團暴露在表面，形成疏水相互作用，因此疏水基團對復合凝膠的形成貢獻較大，這與王超穎等[36]的結(jié)論一致。蛋清蛋白經(jīng)糖基化修飾后，巰基氧化形成二硫鍵，導致蛋白交聯(lián)增加，從而改善了蛋清蛋白凝膠特性[37]。

圖7 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠中的分子作用力Fig.7 Molecular forces in egg white proteingalactooligosaccharide composite gel

2.8 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠二級結(jié)構(gòu)分析

蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠與對照組蛋清蛋白凝膠FTIR譜線如圖8所示，波長3200～3650 cm?1為-OH的伸縮振動峰，是糖鏈的特征結(jié)構(gòu)吸收帶；波長2800 cm?1為-CH鍵的伸縮振動；1650～1900 cm?1為C=O鍵的伸縮振動；1630 cm?1為氫鍵的吸收峰。糖基化改性后，EWP在3277 cm?1處的吸收峰遷移至3270 cm?1，表明有部分低聚半乳糖與蛋清蛋白產(chǎn)生共價交聯(lián)；1700～1750 cm?1為醛基吸收峰，糖基化改性后，EWP在1743 cm?1處的吸收峰遷移至1750 cm?1，說明GOS在溶液中結(jié)構(gòu)展開，糖環(huán)中的碳氧雙鍵暴露，與蛋清蛋白伯氨基共價交聯(lián)，導致蛋清蛋白二級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

圖8 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠的傅里葉紅外譜圖Fig.8 Fourier transform infrared spectra of egg white proteingalactooligosaccharide composite gel

通過對圖8中FTIR譜圖中酰胺帶的求導及積分，表4展示了糖基化改性后的蛋清蛋白凝膠中蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)占比。GOS對EWP二級結(jié)構(gòu)中的β-折疊含量有增益影響。由于β-折疊的特殊結(jié)構(gòu)，當β-折疊含量占比大時，熱誘導過程中蛋白質(zhì)展開程度也隨之增大，更多疏水基團暴露，因疏水力增大而使蛋白分子在聚集前充分結(jié)合，形成更規(guī)則致密的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，凝膠的硬度達到最大，凝膠結(jié)構(gòu)也越穩(wěn)定，這與TPA測定結(jié)論相吻合。

表4 蛋清蛋白和蛋清蛋白-低聚糖凝膠的二級結(jié)構(gòu)百分比Table 4 Percentage of egg white protein and egg white proteingalactooligosaccharide composite gel two level structure

2.9 蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠微觀結(jié)構(gòu)分析

圖9是蛋清蛋白凝膠、蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠的微觀結(jié)構(gòu)，反映了糖基化對蛋清蛋白凝膠的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)影響。從圖9中可知，添加了低聚半乳糖的復合凝膠較對照組蛋清蛋白凝膠微觀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)有明顯改善。EWP凝膠結(jié)構(gòu)孔隙大、結(jié)構(gòu)疏松，低聚半乳糖-蛋清蛋白復合凝膠的微觀凝膠結(jié)構(gòu)致密光滑，結(jié)合凝膠性能來看，致密結(jié)構(gòu)使凝膠具有較好的質(zhì)構(gòu)性能和保水性。

圖9 蛋清蛋白凝膠和蛋清蛋白-低聚半乳糖復合凝膠的微觀結(jié)構(gòu)比較Fig.9 Comparison of microstructure between egg white Gel and egg white protein- galactooligosaccharide composite gel

3 結(jié)論

經(jīng)低聚半乳糖改性后的蛋清蛋白凝膠性能具有明顯增強效果。添加4%低聚半乳糖，可以促進蛋清蛋白形成致密有序的凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，硬度和彈性分別增大68.30%和15.05%。經(jīng)低聚半乳糖改性后的蛋清蛋白凝膠中的自由水和不易流動水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水，使復合凝膠的保水性提高了27.54%。在熱誘導下，低聚半乳糖與蛋清蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應，顯著（P<0.05）降低了蛋清蛋白凝膠的白度，且熱誘導過程中低聚半乳糖結(jié)構(gòu)展開，糖環(huán)中的碳氧雙鍵暴露，與蛋清蛋白伯氨基發(fā)生共價交聯(lián)，改善了蛋清蛋白的凝膠性能，使微觀結(jié)構(gòu)更加致密。因此，低聚半乳糖改性蛋清蛋白凝膠性能是一種很有前景的方法。在后續(xù)的研究中，低聚半乳糖協(xié)同酶或其它加工方式對蛋清蛋白凝膠性能的影響需要進一步深入討論。