微波糖基化改性提高蛋清起泡性研究

胡潔芳

（江西工業(yè)貿易職業(yè)技術學院，南昌 330038）

0 引言

雞蛋中含有豐富的蛋白質成分，作為一種食品的主要成分，雞蛋被廣泛應用于食品中，它不僅具有提高營養(yǎng)價值的功能，并且具有改善食品品質、質構的功效。蛋清蛋白具有很強的乳化性與起泡性，在蛋糕、冰淇淋等泡沫型食品中的應用相當普遍[1-2]。與植物蛋白相比，蛋清蛋白具有發(fā)泡性能好，無異味，使用范圍廣等諸多優(yōu)勢[3]。

泡沫通常是指氣泡分散在含有表面活性劑的連續(xù)液相或半固體的分散體系。蛋清的起泡性是應用于食品加工的一項重要功能性質，是影響許多糖食制品質量好壞的關鍵因素[4]。蛋白質能作為起泡劑主要取決于蛋白質的表面活性和成膜性，例如雞蛋清中的水溶性蛋白質在雞蛋攪打過程中導致蛋白質變性，使蛋白質逐漸凝固在氣液界面間形成有一定剛性和彈性的薄膜，從而使泡沫穩(wěn)定[5]。

蛋清作為食品中重要的配料，起泡性是其重要的功能特性之一，蛋清起泡性越好，相同質量的蛋清液在制備蛋糕的過程中得到的蛋糕體積越大，因此蛋清起泡性的好壞程度將直接影響蛋清粉在市場上的競爭力[6]。然而影響起泡性的因素多且不易控制，其在實際生產中還沒有統(tǒng)一的檢測方法[7]。

本實驗主要進行了微波糖基化對美拉德反應來提高蛋清起泡性的研究。美拉德反應是一種在食品工業(yè)中常見的蛋白質糖基化反應，是醛糖對蛋白質氨基（主要為Lys 的氨基）的改性反應[8]。蛋白糖基化是蛋白質在糖或活性二羰基化合物的作用下，蛋白質中的氨基酸殘基與活性羰基作用引起的蛋白質結構及生物學功能改變的反應[9]。通過四個單因素試驗，并測定蛋清起泡后泡沫高度，最終選出最佳糖添加量及最佳微波條件。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

1.1.1 試驗材料

新鮮雞蛋，購于農貿市場；葡萄糖、蔗糖、D-（+）-木糖均為分析純（成都市科龍化工試劑廠）。

1.1.2 試驗儀器

IKA?T25digital 分散機、XH-100B 型祥鵠電腦微波催化合成萃取儀、海爾立式超低溫保存箱、FD-1A-80型真空冷凍干燥機、紅外光譜分析儀等。

1.2 試驗方法

1.2.1 技術路線

將蛋清與水按照體積比1:1于燒杯中攪拌均勻→蛋清液→添加糖→微波糖基化→測定蛋清的起泡性。

1.2.2 空白實驗

本試驗選擇了不添加糖、添加糖且糖添加量為1.0%（相對于蛋清質量比），在不微波固定條件下進行糖基化反應，以探討微波糖基化對美拉德反應提高蛋清起泡性的影響。

1.2.3 糖的選擇

本試驗選擇了葡萄糖、木糖、蔗糖三種還原性糖，在糖添加量1.0%、微波條件（40s、50℃、800 W）下進行糖基化反應，篩選出效果最好的糖作為工具糖。

1.2.4 糖添加量單因素試驗

本試驗選擇了0.5%、0.75%、1.0%、1.25%、1.5%五個糖添加量，在微波條件（40s、600W、50℃）下進行糖基化反應，以探討糖添加量對提高蛋清起泡性的影響。

1.2.5 微波功率單因素試驗

本試驗選擇了300W、400W、500W、600W、700W五個微波功率，在糖添加量1.25%、40s、50℃下進行糖基化反應，以探討微波功率對提高蛋清起泡性的影響。

1.2.6 微波溫度單因素試驗

本試驗選擇了30℃、40℃、50℃、60℃、70℃五個微波時間，在糖添加量1.25%、40s、600W條件下進行糖基化反應，以探討微波溫度對提高蛋清起泡性的影響。

1.2.7 微波時間單因素試驗

本試驗選擇了30s、40s、50s、60s、70s 五個微波時間，在糖添加量1.25%、600W、50℃下進行糖基化反應，以探討微波時間對提高蛋清起泡性的影響。

三是明確監(jiān)管職責，規(guī)范資金管理流程。根據省政府確定的資金、項目、責任、管理、招投標“五到縣”的管理機制和《財政扶貧資金管理辦法》，按照權責對等的原則落實各部門監(jiān)管責任，對工作推進緩慢、責任落實不到位的進行問責追責，發(fā)現問題及時通報，限期整改。

1.2.8 紅外光譜試驗

稱取適量樣品，加入一定量的溴化鉀，研磨成均勻的粉末，壓成薄片，在紅外光譜儀中進行掃描并得出光譜圖。

1.3 起泡性的測定

取20ml樣品溶液于離心管中，在高速分散機中攪拌1.5min，轉速16400r/min，迅速用直尺測出攪拌結束時泡沫高度并記錄，靜置30min 后再測泡沫高度并記錄，其起泡性和泡沫穩(wěn)定性按照下列公式計算[11]：

1.4 數據分析方法

以上試驗均重復3 次，采用SPSS19.0 專業(yè)版對數據進行方差顯著性分析，各數據取平均值。

2 結果與分析

2.1 糖的選擇結果

不同處理條件（含空白試驗）對糖基化反應提高蛋清起泡性的影響（見圖1）。

圖1 七個不同處理條件對蛋清起泡性的影響

在圖1 中，比較1、2、3、4 實驗組的起泡高度可以得出：添加糖能夠顯著提高蛋清的起泡性。再將2 與5、3 與6、4 與7 進行比較，可以得出：經過微波加熱的蛋清起泡高度明顯高于前者，即微波處理對提高蛋清起泡性有極顯著的影響。最后，將5、6、7 實驗組間作對比，可以得出：三種糖作用于蛋清后的起泡高度差異性極顯著，且葡萄糖為最優(yōu)工具糖。

2.2 糖添加量對蛋清起泡性的影響

在其他反應因素固定的情況下，不同糖添加量對蛋清起泡性的影響分析見圖2。

圖2 不同糖添加量對蛋清起泡高度的影響

從上述實驗得出最佳效果糖是葡萄糖，因此對其添加量進行了實驗分析。由圖2 可以看出，糖添加量在0.50%到1.00%之間的起泡高度差異不明顯，增加到1.25%時起泡高度最高，之后隨著添加量的增加，起泡高度反而呈現下降趨勢。由圖還可以看出，總體泡沫穩(wěn)定性很好，只有在糖添加量1.00%時稍微低點但也達到了73.17%。

2.3 微波功率對蛋清起泡性的影響

在其他反應因素固定的情況下，不同微波加熱功率對蛋清起泡性的影響分析見圖3。

圖3 不同微波功率對蛋清起泡高度的影響

由圖3實驗結果得出，蛋白質糖基化以后，蛋白質結構發(fā)生變化而部分展開，提高了大分子的表面活性，從而使起泡性得以提高。微波功率在300W到600W之間時，泡沫高度隨加熱功率的增加而增加，泡沫高度達到了5.8cm，之后又開始下降。而泡沫穩(wěn)定性沒有太大差異，整個曲線波動起伏平緩，主要在74.00%左右波動。綜合可知，微波功率為600W時，對提高蛋清起泡性最明顯。

2.4 微波溫度對蛋清起泡性的影響

在其他反應因素固定的情況下，不同微波加熱溫度對蛋清起泡性的影響分析見圖4。

圖4 不同微波溫度對蛋清起泡高度的影響

由圖4實驗結果看出，溫度處于50℃時，泡沫高度最大，達到5.23cm。當溫度小于50℃，糖基化復合物的起泡性明顯升高，這是因為分子中親水基團數量增加使蛋清起泡性得到了改善。當溫度超過60℃后，實驗中發(fā)現蛋清部分變性。但是此時泡沫穩(wěn)定性卻沒有降低是因為泡沫穩(wěn)定性是以百分比計的，不一定呈下降趨勢。綜合可知，溫度為50℃時，蛋清起泡性最好。

2.5 微波時間對蛋清起泡性的影響

在其他反應因素固定的情況下，不同微波加熱時間對蛋清起泡性的影響分析見圖5。

圖5 不同微波時間對蛋清起泡高度的影響

由圖5 可知，加熱時間越短，泡沫高度越小，3.76cm 接近于沒有微波加熱的泡沫高度值。隨著時間的增加，泡沫高度也在增加，在50s時達到最大值。隨后又抑制了蛋清的起泡，泡沫高度開始下降。但是微波時間在50s～70s 之間時，泡沫穩(wěn)定性沒有太大影響，均在67.5%上下波動?？芍?，微波時間為50s時，糖基化產物起泡性改善最明顯。

2.6 改性蛋清粉結構的分析

為了探究微波糖基化蛋清粉與未改性蛋清粉結構上的差異，及其糖基化結構與功能之間的關系，作出了產品的紅外光譜分析圖，見圖6。

圖6 改性蛋清粉與未改性蛋清粉的紅外光譜對比

由圖6 可知，當蛋清蛋白與葡萄糖進行糖基化反應后，最直觀的表現是蛋白質的多肽鏈上引入了多糖的羰基，在紅外光譜上表現為在波數在1156～900cm-1處出現吸收峰。在波數3700～3500cm-1處是N-H 的吸收峰，氨基脫去了一個氫，說明這里基團發(fā)生了反應。在波數1600～1850cm-1處C=O 的伸縮振動減弱，說明此處基團發(fā)生了反應，同時波數在1276.65cm-1處出現了較強的吸收，這是O-H面內變形振動造成的。因為當蛋白與糖反應時糖末端的羰基與蛋白的氨基以化學共價鍵結合，從而引起糖末端羰基產生變形振動。

蛋白質的特征吸收譜帶酰胺區(qū)1600～1700cm-1波數范圍可以反應蛋白質二級結構的變化，1656.9cm-1峰來自于α-螺旋或無規(guī)則卷曲結構。而糖基化的吸收峰發(fā)生移動，說明α-螺旋或無規(guī)則卷曲結構有很大的提高。也就是蛋白質二級結構的β-折疊有部分轉化成了α-螺旋或無規(guī)則卷曲結構[12]。這可能是因為蛋白分子與鄰近的分子形成分子內β-折疊，沒有參與反應的多糖分子與蛋白分子形成氫鍵，這樣也許會減少蛋白質分子內或分子間的相互作用，從而導致β-折疊含量減少，α-螺旋或無規(guī)則卷曲結構增加[12]。

3 結論

3.1 本實驗以葡萄糖為糖基供體，對雞蛋清進行了微波糖基化改性，分析了葡萄糖添加量、微波時間、功率、溫度對蛋清起泡性的影響，確定了最佳糖基化改性條件為葡萄糖添加量1.25%、微波糖基化條件為50℃、600W、50s。蛋清的起泡高度由最初的2.0cm 增加到5.4cm，其起泡性提高了170%。

3.2 紅外光譜分析證明了蛋清中的蛋白質以共價鍵的結合方式成功接入了糖分子，即糖末端的羰基與蛋白的氨基相連，生成了糖基化產物。