华南农业大学蒋爱民团队：磷酸化修饰影响碱性鸭蛋白的凝胶行为
Food Chemistry
蛋清是一种富含蛋白质的食品，具有良好的胶凝性能，在食品加工中有着广泛的应用。蛋白可以在酸、碱和加热等多种条件下形成凝胶。如氢氧化钠(NaOH)常用于诱导蛋清形成凝胶，凝胶的形成主要受蛋白质浓度、碱浓度、蛋新鲜度的影响。然而，当NaOH加入量较少时，无法形成蛋清凝胶，而NaOH加入量过高时，蛋清的凝胶化速度较快，形成的凝胶后期容易水化，因此，采用适当的物理或化学方法来改善碱诱导的凝胶特性是很有意义的。
磷酸化是一种的优良的食品蛋白改性方法之一，常被用来制备结构均匀的奶酪、重组碎肉制品，另外,碱性磷酸盐，例如三聚磷酸钠(STP)和焦磷酸四钠(TSPP)，在鲜肉产品中被有效利用以改善保水性，增加离子强度，调节pH，螯合金属离子并电离球蛋白以改善凝胶特性。
近日，华南农业大学蒋爱民团队利用三聚磷酸钠(STP)和焦磷酸四钠(TSPP)对鸭蛋白蛋白(EWP)进行改性并利用碱诱导改性蛋白形成凝胶。相关成果以为题，发表在国际期刊Food Chemistry上。”
三聚磷酸钠(STP)和焦磷酸四钠(TSPP)的加入促进了蛋清蛋白粒径增大，且随着磷酸化时间的增加，表面疏水性和磷酸化程度明显增加，其二级结构显示，磷酸化降低了蛋清凝胶的随机结构和α- 螺旋结构，增加了β- 折叠和β-转角 的含量。同时，磷酸化作用降低了蛋清凝胶的流变性能和组织性能，形成了三维多孔的微观结构。在三聚磷酸钠(STP)和焦磷酸四钠(TSPP)的影响下，形成的蛋清对盐和其他溶剂的敏感性较弱。利用磷酸化后蛋清制备凝胶具有较好的完整性，为EWG的进一步开发和应用提供了方向。
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● 成果介绍
研究方法
采用三聚磷酸钠(STP)和焦磷酸四钠(TSPP)在不同的加工时间对蛋清蛋白进行了改性。研究了磷酸化EW的物理化学性质，包括磷酸化程度、粒径、zeta电位、表面疏水性、蛋白图谱和XRD分析，然后将氢氧化钠溶液加入磷酸化改性后的EW中制备碱诱导蛋清凝胶（EWG），并考察了其力学、流变学特性、溶胀能力、微观结构,并对EWG的红外光谱进行了研究，研究结果为蛋白质改性后凝胶性能的研究提供了一个方向。
研究结果
原蛋清蛋白和不同程度磷酸化蛋白磷酸化磷含量粒径分布（A）天然蛋清蛋白和磷酸化蛋白的SDS-PAGE蛋白图谱（B）、磷酸化后的蛋清蛋白粒径分布，平均粒径和zeta电势如图1C、1D和1E所示。结果表明随着时间推移，磷酸化程度提高；随着反应的进行，小粒径弥散峰逐渐消失，粒径增大。TSPP和STP组在1-2 h后小峰消失，出现4个相似的峰，说明蛋白聚集物形成并逐渐稳定。磷酸化程度增加，表面负载电荷的绝对值提高(图1F)，这也表明EW聚集体逐渐变得更加稳定；蛋白质的表面疏水性随磷酸化时间显著增加，说明EWP中隐藏的疏水基暴露，疏水基含量增加。利用FT-IR对其二级结构分析可知，磷酸化作用降低了EWG的三重螺旋含量，磷酸化降低了蛋清凝胶的的随机结构和α-螺旋结构，增加了β-折叠和β-转角的含量。同时，添加磷酸盐影响了蛋白质的聚集特性。
微观结构观察发现STP-N和TSPP - N组较对照组混浊，通过对荧光显微组织观察发现 STP-N和TSPP - N组在形成的凝胶中也显示出不同的斑块，可能是变性蛋白聚集形成的斑块。
图1 原蛋清蛋白和不同程度磷酸化蛋白磷酸化磷含量粒径分布（A）天然蛋清蛋白和磷酸化蛋白的SDS-PAGE蛋白图谱（B）、磷酸化后的蛋清蛋白粒径分布(C,D)，平均粒径(E)和zeta电位（F）
图2 STP和TSPP处理后凝胶的表面形态和蛋清凝胶的微观结构变化:外形特征(A);800倍扫描电镜下的结果(B);在3000倍下的结果(C);D20倍的荧光显微结构(D);比例尺为100微米
结论
利用三聚磷酸钠(STP)和焦磷酸四钠(TSPP)对蛋清蛋白进行改性，磷酸化后蛋清凝胶的力学性能和流变性能明显下降。加入TSPP的凝胶形成了三维多孔网络微观结构，且凝胶具有较大的孔隙。利用三聚磷酸钠(STP)和焦磷酸四钠(TSPP)改性后的蛋白制备的凝胶对盐和溶剂的敏感性低。磷酸化的蛋白经碱性诱导可形成具有较好完整性的凝胶，为解决碱诱导条件下凝胶难形成与凝胶易水化等问题提供了研究基础，研究结果为蛋白质修饰后凝胶性质的探索提供了方向。
● 创新性/应用前景
蛋白质磷酸化后发生聚集且粒径增大
STP和TSPP的添加降低了蛋清的胶凝特性
磷酸化的蛋白凝胶具有较大的孔隙和网状的微观结构
STP/TSPP的加入降低了蛋清凝胶的盐和溶剂敏感性
参考文献
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128185
文章来源“食品加 智食科技”微信公众号，点击下方“阅读原文”获取文章信息。
