超声处理对蛋清蛋白结构性质及蛋清液起泡性的影响

　　蛋清液中蛋白质的氨基酸组成模式最接近合成人体组织蛋白质所需的氨基酸模式，吸收利用率高达99.6%，是食品中最理想的蛋白质资源。为拓展蛋清液在食品工业中的应用范围并提高含蛋清产品的品质，常用一些方法来改善其起泡性，但蛋清液具有热敏性较强、易受外来添加物质的污染且不易去除等特点，制约了其发展。因此，采用适宜的物理方法如超声波、高压脉冲和超高压等改性蛋清液的研究受到了国内外学者的青睐。其中超声波处理以环保及耗能低的优点而被广泛关注。目前，国内外对于超声作用于蛋清液改善其起泡性的研究多停留在工艺与现象上，而对于不同超声作用下起泡性质与结构理化性质变化关系的研究却鲜有报道。目前，国内外对超声作用改变蛋白质起泡性质已有一定的研究，为进一步揭示超声作用下蛋清液的起泡性质与结构理化性质的变化关系。

　　来自东北农业大学食品学院的李弓中、赵英、王俊彤、迟玉杰*等人采用脉冲式超声处理（脉冲式超声处理可以降低超声作用期间产热致使蛋清蛋白直接变性或聚集而带来的不利影响）蛋清液，探讨不同超声时间对蛋清液的起泡性、泡沫微观结构、静态流变学、热力学及结构性质的变化及其关系，以期为超声技术在蛋清液上的应用提供一定的理论依据，从而促进中国蛋品行业的发展。

　　1、超声时间对蛋清蛋白的拉曼光谱分析

　　1.1 蛋清蛋白主链构象分析

　　随着超声时间的延长，蛋清蛋白质的α-螺旋结构含量先降低后增加，β-折叠结构含量持续减少，而无规卷曲和β-转角结构含量的变化相对不规律。

　　1.2 蛋清蛋白侧链构象分析

　　1.2.1 二硫键含量分析

　　超声时间在5 min时，在500～550 cm-1处谱线主要在520 cm-1以内，与未超声处理的蛋清蛋白的二硫键构象相同，均为g-g-g构象。而随着超声时间的延长，二硫键逐渐向g-g-t构象转变。因此，5～30 min超声处理能够改变蛋清蛋白质的二硫键构象。

　　1.2.2 酪氨酸残基与色氨酸残基分析

　　随着超声时间的延长，I850/I830变化规律不明显，均处于0.90～1.20范围之内，表明酪氨酸残基暴露在极性环境中或者作为弱氢键的供体和受体。经过超声处理后，I850/I830均高于未超声处理的样品，说明超声作用可能使酪氨酸残基暴露，或作为弱氢键的受体增加。I1363/I1338随超声时间的延长呈先升高后降低的趋势，表明在超声15 min之内色氨酸残基趋向于“暴露的”展开形式，导致周围环境疏水性增加；而20 min后色氨酸残基趋向于“埋藏的”微环境，因而疏水性降低。

　　2、超声时间对蛋清蛋白内源性荧光强度影响的分析

　　超声处理蛋清液的内源性荧光光谱的峰位并没有发生明显的红移或者蓝移现象，均在355 nm左右，而荧光强度因超声作用时间不同而改变。荧光强度随超声时间的延长而增强，并在超声处理15 min时达到最高；随着超声时间继续延长，蛋清液的荧光开始猝灭，并在25 min和30 min的超声处理中较未超声处理组荧光强度更弱。

　　3、超声时间对蛋清液静态流变学性质的影响

　　R2＞0.98，表示结果能较好地反映表观黏度和剪切应力的变化关系。所有样品的n＜1，表示超声处理并没有改变蛋清液的流体性质，均表现出了剪切稀释的现象，且呈现出假塑性流体的性质。经超声处理的蛋清液的黏度降低，且随着超声时间的延长，蛋清液黏度呈逐渐下降趋势，在超声处理30 min时，蛋清液的K值与未超声处理组相比降低了75.7%。

　　4、超声时间对蛋清液粒径的影响

　　在超声15 min内，蛋清液的粒径逐渐向小粒径方向移动且分布变窄，平均粒径显著下降（P＜0.05）。

　　5、超声时间对蛋清液理化性质的影响

　　随着超声时间的延长，蛋清液的表面疏水性呈先升高后降低的趋势，当蛋白质内部的疏水基团暴露时，蛋清液的疏水性就会提高，从蛋清液粒径的分析中可以看出超声能够改变蛋白质分子的聚集和分散，从而改变疏水基团的暴露状况，进而改变蛋清液的疏水性。

　　6、超声时间对蛋清液起泡性和泡沫稳定性的影响

　　起泡性随超声时间的延长呈先增大后减小的变化趋势（P＜0.05），且在15 min时达到最大，30 min时小于未超声处理的蛋清液，达到最低。未进行超声处理的样品泡沫较为疏散，体积大小不一。当超声15 min时，泡沫分布致密有序，体积趋向均一化，泡沫较多。而超声30 min时的泡沫体积较大，并且出现大面积空隙。这说明适当的超声作用能够提高蛋清液起泡性的原因是其使蛋清蛋白质变得更加分散，折叠蛋白打开的更多，疏水基团暴露，界面张力降低。而超声30 min时起泡性比未超声样品低的原因可能是长时间超声作用下的空穴效应过强，产生的机械效应和高压破环了蛋清液的发泡体系，使分散的蛋白质再次聚集，将疏水基团藏于蛋白质内部，同时减弱了蛋白质多肽链之间的相互作用，降低了起泡性。这与拉曼光谱中I1363/I1338的变化一致，说明色氨酸的暴露情况影响超声处理蛋清液起泡性的变化。泡沫稳定性随着超声时间的延长变化幅度不大，超声处理0 ～10 min的蛋清液泡沫稳定性显著下降（P＜0.05），15 min后泡沫稳定性呈上升趋势，但总体上超声处理降低了蛋清液泡沫稳定性。

　　7、Pearson相关性分析

　　起泡性与表面疏水性、I1363/I1338的红色块较深，说明与其正相关性较大；与α-螺旋含量、ΔH、平均粒径和表面巯基含量的绿色块较深，说明与其负相关性较大。同理，泡沫稳定性与表面疏水性负相关性较大；K值与β-折叠含量正相关性较大；表面疏水性与I1363/I1338正相关性较大，与表面巯基含量、ΔH、平均粒径和α-螺旋含量负相关较大；表面巯基含量与ΔH、平均粒径、α-螺旋含量正相关性较大，与I1363/I1338负相关性较大；ΔH与平均粒径和α-螺旋含量正相关性较大，与I1363/I1338负相关性较大；平均粒径与α-螺旋正相关性较大，与I1363/I13388负相关性较大。

　　结 论

　　研究发现，超声处理能够改变蛋清蛋白二硫键构象，降低蛋清液黏度，减少总巯基含量，对无规卷曲、β-转角含量和酪氨酸残基峰强比（I850/I830）影响较小，蛋清液依旧为假塑性流体。在超声处理15 min内，蛋清蛋白质粒径、表面巯基含量、热变性焓（ΔH）、α-螺旋和β-折叠含量逐渐减少，内源性荧光强度和表面疏水性逐渐增强，色氨酸残基趋向于“暴露的”展开形式；起泡性得到改善，且泡沫体积小，呈均匀紧密的排列，泡沫稳定性小幅降低。随着超声时间的延长，β-折叠含量继续降低，粒径、表面巯基含量、ΔH、α-螺旋含量、色氨酸残基峰强比（I1363/I1338）、内源性荧光强度和表面疏水性呈现不同的变化趋势，起泡性逐渐降低，但泡沫稳定性有所升高。相关性分析表明，起泡性与I1363/I1338、表面疏水性呈正相关，与ΔH、平均粒径、α-螺旋含量和表面巯基含量呈负相关，泡沫稳定性与表面疏水性呈负相关。

　　本文《超声处理对蛋清蛋白结构性质及蛋清液起泡性的影响》来源于《食品科学》2019年40卷9期68-75页，作者：李弓中、赵英、王俊彤、迟玉杰。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20180419-248。