κ-卡拉胶与蛋清蛋白通过静电相互作用增强凝胶化和对其流变学性质的影响
导 读
2022年7月29日，新加坡国立大学食品科学与工程系：毛宇珠（一作）、黄敏、毕家沛、孙多文、杨宏顺*（通讯）；工业界合作者Hongliang Li在国际食品TOP期刊Food Hydrocolloids（Q1，IF：11.50）（点击查询分区及即时IF）上发表题为“Effects of kappa-carrageenan on egg white ovalbumin for enhancing the gelation and rheological properties via electrostatic interactions” 的研究性论文（点击查阅本刊投稿指南）。
作为天然的体系，蛋白质-多糖近年来在食品生产中得到了广泛的应用。然而，该体系中的相互作用十分复杂且可能受到多种因素的影响。本研究探讨了κ-卡拉胶(κ-C)在加热前后对蛋清卵白蛋白(OVA)结构、相互作用和流变学特性的影响。采用zeta电位表征混合物表面电荷，并结合浊度测试探讨κ-C: OVA体系产生最大相互结合作用的临界混合比。
结果表明，蛋清卵白蛋白与κ-C之间存在静电相互作用，且OVA: κ-C (w/w)临界比为92:8时，净电荷最小(−0.5 ± 0.3 mV)，浊度最大(0.122 ± 0.001 cm-1)。在加入κ-C后，所有混合物在流变性质方面均表现为剪切稀化行为。在加热和降温过程中，混合比为92:8的混合物η最高，G*最大。共聚焦扫描激光显微镜(CLSM)观察到κ-C与OVA形成复合物网络结构强于纯κ-C或OVA。在临界比例92:8下，混合物的流变测试结果支持了最强静电相互作用，对应于CLSM图像中最大的聚集结构。通过傅里叶变换红外光谱对蛋清卵白蛋白的二级结构进行了进一步的验证。本研究结果有助于进一步设计含κ-C和蛋清卵白蛋白的创新食品体系。
研究亮点
卵白蛋白(OVA)与κ-C通过静电作用结合。
κ-C诱导了聚集体的形成，最大的聚集体在比例为92:8处形成。
比例为92:8混合物的表观粘度(η)最高。
比例为92:8混合物的复合模量(G*)在热凝胶过程中最高。
OVA/κ-C混合物的临界混合比为92:8。
研究结论
本研究旨在研究κ-卡拉胶加热前后对卵白蛋白相互作用、结构和流变学性质的影响。zeta电位和浊度表明体系中存在静电相互作用，当体系在临界比为92:8时，净电荷最小，浊度最大。在热循环过程中，在92:8时混合物表观粘度最高。共聚焦扫描激光显微镜扫描结果表明，最大的不溶性络合物存在于92:8，这与zeta电位和浊度的结果一致。提出了一个模型来解释临界混合比例和加热过程对体系的影响，并且傅里叶变换红外光谱结果证实了卵白蛋白与κ-卡拉胶的相互作用。本研究有助于我们了解κ-卡拉胶对蛋清卵白蛋白在加热前后的影响，并具有很大的潜力应用于开发含该体系的新型食品。
图文赏析
图1. κ-卡拉胶和卵白蛋白混合物不同混合比例对zeta电位(A)和浊度(B)的影响。
图2. 不同OVA/κ-C混合物剪切速率-表观粘度的流动曲线(A);纯OVA和κ-C在热循环中复合模量(G*)的变化(B);不同OVA/κ-C复合物在整个热循环(C)和加热阶段（放大版）(D)的G*。OVA: κ-C: ■, 0:100; ◆, 90:10; ●, 92:8; ▲, 94:6; ▼, 96:4; ○, 98:2; ★, 100:0。
图3. OVA: κ-C混合比例0:100 (A)、90:10 (B)、92:8 (C)、94:6 (D)、96:4 (E)、98:2 (F)、100:0 (G)加热前的CLSM图像;合并通道的图像(A1-G1);κ-C通道(A2-G2)图像;OVA (A3-G3)通道图像。
图4. OVA: κ-C混合比例在0:100 (H)、90:10 (I)、92:8 (J)、94:6 (K)、96:4 (L)、98:2 (M)、100:0 (N)加热后的CLSM图像;合并通道(H1-N1)图像;κ-C (H2-N2)通道图像;OVA通道图像(H3-N3)。
图5. κ-卡拉胶对卵白蛋白影响的模型示意图。
图6. 不同OVA/κ-C样品的FTIR光谱。(A) OVA/κ-C混合物加热前960-800 cm-1区域的光谱;(B) OVA/κ-C混合物加热后960 ~ 800 cm-1区域的光谱;(C) OVA/κ-C混合物在酰胺I区加热前的光谱;(D) OVA/κ-C混合物在酰胺i区加热后的光谱:OVA: κ-C:黑线，0:100;橙线:90:10;蓝线:92:8;绿线:94:6;紫线:96:4;棕线:98:2;红线:100:0。
毛宇珠
毛宇珠，目前就读于新加坡国立大学食品科学与工程专业，研究方向为食品蛋白和多糖，烘焙食品，食品流变等。硕士毕业于新加坡国立大学食品科学与人类营养专业，本科毕业于江苏大学食品科学与工程专业。
杨宏顺
杨宏顺，新加坡国立大学食品科学与工程系副教授、博士生导师；兼任新国大苏州研究院高级研究员。国际食品科技杂志LWT-Food Science and Technology副主编 (Editor)，Journal of Food Science副主编 (Associate Editor)，International Journal of Agricultural and Biological Engineering分组编辑 (Section Editor), Food Quality and Safety分组总编(Section Editor-in-Chief). Foods等杂志编委。研究方向是食品加工、安全工程与组学，获2018和 2019年度Publons同行评审奖，2021年度美国食品科技学会IFT Tanner奖，2019和2020年度IFT水产食品分会研究生竞赛评委会主席，2021-2022年度IFT水产食品分会主席。2022国际食品科学技术联盟IUFoST竞赛和学生/年轻科学家事务委员会(Competitions & Students/Young Scientists Event)主席。主持百事全球营养基金、新加坡国家研究基金、金龙鱼营养与安全基金等，发表SCI论文160多篇。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.108031
2022年9月30日前免费全文链接:
https://authors.elsevier.com/c/1fZQ0,65-xc0m9
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