谷氨酸介导热应激液态蛋清结构重构:解耦胶体聚集实现界面协同稳定与发泡性能提升

【字体: 时间:2025年06月27日 来源:Food Chemistry 8.5

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  针对热灭菌导致液态蛋清蛋白聚集、黏度上升及发泡性能劣化问题,研究人员通过添加谷氨酸(Glu)调控热应激下蛋清蛋白结构,发现Glu可降低体系黏度2.4倍、提升凝固温度至61.07°C,并使泡沫高度与重量分别提升3.48倍和2.50倍。该研究为开发高热稳定性液态蛋清产品提供了新策略。

  

论文解读
液态蛋清因其优异的发泡性能被广泛应用于烘焙食品,但热灭菌过程中蛋白质易受热应激(thermal stress)引发聚集,导致黏度上升、功能特性劣化。传统解决方案如添加NaCl或糖类虽能缓解问题,却与健康饮食趋势相悖。如何在不依赖高盐/高糖的条件下维持蛋清热稳定性,成为产业痛点。中国的研究团队通过引入小分子酸性氨基酸——谷氨酸(Glu),系统探究了其对热应激蛋清结构及功能的影响,成果发表于《Food Chemistry》。

研究采用流变仪、动态光散射(DLS)、低场核磁(LF-NMR)等技术,以市售鲜蛋制备的液态蛋清为样本,对比分析不同Glu浓度(0-3%)处理下热应激(68°C/6min)蛋清的理化特性。

泡沫高度与重量分析
Glu显著逆转热应激导致的发泡能力下降。未添加Glu的样品(G0%)几乎丧失发泡性,而0.5% Glu组泡沫高度接近新鲜蛋清(C组),3% Glu组泡沫高度达C组的3.48倍。表明Glu通过抑制蛋白聚集维持了气液界面稳定。

流变特性与水分分布
Glu使热应激蛋清表观黏度降低至对照组的1/2.4,且粒径<100 nm。LF-NMR显示>1% Glu可阻止结合水形成,延缓液-固相变。凝固温度从56.75°C升至61.07°C,证实Glu延缓了蛋白网络交联。

蛋白结构解析
SDS-PAGE与ANS荧光探针实验表明,>3% Glu通过增强静电斥力改变蛋白三级结构,表面疏水性降低。圆二色谱(CD)进一步揭示α-螺旋与β-折叠比例重构,说明Glu通过分子间相互作用稳定蛋白构象。

结论与意义
该研究首次阐明Glu通过三重机制协同增效:①解耦热致胶体聚集,维持纳米级分散;②调控水分子状态,延缓相变;③重构蛋白高级结构,降低界面能。这不仅为液态蛋清产业提供了符合健康理念的加工助剂,更为食品蛋白热稳定性研究开辟了新思路——利用同源小分子氨基酸实现“结构-功能”精准调控。技术推广后,可延长产品货架期并拓展其在低盐/低糖食品中的应用场景。

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