糖基化卵清蛋白的凝胶性与凝胶稳定性

胥 伟，迟玉杰*，孙 强

(东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

糖基化卵清蛋白的凝胶性与凝胶稳定性

胥 伟，迟玉杰*，孙 强

(东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

以卵清蛋白为对照，以糖基化卵清蛋白为研究对象，研究二者所成凝胶在贮藏期间质构、持水性以及微观结构的变化。结果表明：糖基化卵清蛋白的凝胶硬度、弹性、凝聚性与持水性比卵清蛋白高146%、7%、24%和61%。4℃条件下贮藏180d时，糖基化卵清蛋白的凝胶硬度与凝聚性均降低2%，凝胶弹性与持水性增加1.3%、0.6%，卵清蛋白的凝胶硬度降低9%，凝胶弹性、凝聚性与持水性增加0.6%、3%和5.2%。在500倍扫描电子显微镜(SEM)下观察，糖基化卵清蛋白所成凝胶的结构较紧密、均匀，且随贮藏时间的延长无明显变化，而卵清蛋白所成凝胶的间隙较大，随贮藏时间的延长其空间结构变得更加疏松。研究结果证明，糖基化可以明显提高卵清蛋白的凝胶性与凝胶稳定性。

卵清蛋白；糖基化；凝胶性；凝胶结构

卵清蛋白因具有多种功能性质，如凝胶性、起泡性等，而成为食品工业中重要的成分配料[1]，其中，凝胶性多用于鱼糜制品、肉制品中[2]。为提高卵清蛋白的凝胶性，降低生产成本，国内外采用多种方法对卵清蛋白进行改性[3-5]，其中，糖基化反应被证实是一种较为实用、有效的方法[6-8]，此反应使卵清蛋白与糖以共价键结合，不需要催化剂，仅加热就可自发进行，具有成本低、可控性强等优点。

在生产加工过程中，卵清蛋白需在一定条件下贮藏备用，关于贮藏期间卵清蛋白凝胶性的变化情况前人已有报道，研究表明，卵清蛋白的凝胶性随贮藏期的延长明显降低[9-10]，但是经糖基化改性后，卵清蛋白在贮藏期间凝胶性的变化目前国内外还未见研究，因此，本研究对贮藏期间糖基化卵清蛋白的凝胶质构、持水能力以及微观结构的变化进行分析，以期为糖基化技术在卵清蛋白加工中的广泛应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

卵清蛋白 大连韩伟食品有限公司；D-阿洛酮糖上海安谱科学仪器有限公司；KI、Na2HPO4、NaH2PO4、乙醇均为分析纯 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

SHD型恒温恒湿实验箱 上海一实仪器设备厂；FDU-1100冷冻干燥机 日本Eyela公司；PHS-3C型酸度计 上海精密仪器有限公司； TA-XTplus2质构仪 英国SMS公司；LD4-2A离心机 北京医用离心机厂；S-3400N扫描电子显微镜、E-1010(Giko)型离子溅射镀膜仪 日本日立公司。

1.3 方法

1.3.1 糖基化卵清蛋白的制备

参照Sun Yuanxia等[11]的方法并稍作改动，将卵清蛋白与D-阿洛酮糖按质量比100:8混合、溶解，经冷冻干燥制得卵清蛋白-阿洛酮糖混合粉，然后将混合粉置于含有饱和KI溶液(相对湿度65%)的封闭容器中，55℃条件下反应48h，即得糖基化卵清蛋白。

1.3.2 贮藏实验与凝胶的制备

由于温度对糖基化卵清蛋白的色泽有较大影响[11]，所以将卵清蛋白与糖基化卵清蛋白于4℃条件下贮藏，贮藏期为180d，每间隔30d取样用于凝胶的制备，每组设5个平行样，取样后将蛋白样品配制成质量浓度为10g/100mL的溶液，用0.1mmol/L NaOH或0.1mmol/L HCl调pH值至7.0，取20mL溶液放入直径32mm容积25mL的烧杯中，用保鲜膜封口，90℃条件下水浴20min，取出后快速冷却，在4℃条件下静置24h待测[8]。

1.3.3 凝胶性的测定

用质构仪在25℃条件下测定蛋白的凝胶性。质构仪操作条件：采用P0.5探头，测试前速率：5.0mm/s；测试速率：2.0mm/s；测试后速率：2.0mm/s。下压凝胶10mm所需力定义为凝胶硬度；凝聚性为第2次压缩的面积与第1次压缩的面积之比；弹性为第2次测得的压缩高度与第1次压缩高度的比值[12]。

1.3.4 凝胶持水性的测定

取一定质量(m1，g)的凝胶，切成大小均一的小粒，4000r/min离心10min，取出凝胶后用滤纸将表面水分吸干、称质量(m2，g)，凝胶持水性按照下列公式计算[3]。

1.4 扫描电子显微镜(SEM)分析

参照芦鑫等[13]的方法并稍作改动，取待测凝胶样品，切成约2mm×5mm的小条，用质量浓度2.5g/100mL pH6.8的戊二醛浸泡过夜，再用0.1mol/L磷酸缓冲液(pH6.8)洗涤3次，每次10min。

然后分别用体积分数为60%、70%、80%、90%、100%的乙醇溶液进行脱水，每次15min。倒掉乙醇溶液，用叔丁醇浸泡样品。真空干燥后，将凝胶样品观察面向上黏贴在扫描电子显微镜样品台上，用E-1010(Giko)型离子溅射镀膜仪进行离子溅射喷金，将处理好的样品放入样品盒中待检。

1.5 数据处理

采用SPSS 17.0中的Duncan,s multiple range test对实验结果进行分析[14]，显著性水平为α＝0.05，平行样本数为5，实验结果为±s。

2 结果与分析

2.1 糖基化对卵清蛋白凝胶硬度的影响

图1 卵清蛋白凝胶硬度随时间的变化Fig.1 Hardness change of EWP and GWP gels with storage time

由图1可知，糖基化反应使卵清蛋白的凝胶硬度提高了1.5倍，4℃条件下贮藏90d，卵清蛋白与糖基化卵清蛋白的凝胶硬度都达到最大值，分别为414.428g和867.843g，此时卵清蛋白的凝胶硬度与贮藏初期相比差异性显著(P＜0.05)，而糖基化卵清蛋白的凝胶硬度与贮藏初期相比，无显著性变化(P＞0.05)。4℃条件下贮藏180d时，卵清蛋白的凝胶硬度较贮藏初期下降9%，而糖基化卵清蛋白的凝胶硬度较贮藏初期仅下降2%，并且在贮藏期间糖基化卵清蛋白的凝胶硬度始终高于卵清蛋白。前人研究表明，糖基化反应改变了卵清蛋白的电荷、溶剂化程度与二级结构，尤其是糖基化反应增加了蛋白的表面巯基数，而蛋白表面巯基数是影响凝胶硬度的重要因素，Handa[15]、Margoshes[16]等发现卵清蛋白表面巯基数与凝胶硬度成正相关(r＝0.97)，表面巯基数增加易于卵清蛋白分子之间以二硫键结合从而增大其凝胶硬度。

2.2 糖基化对卵清蛋白凝胶弹性的影响

由图2可知，糖基化使卵清蛋白的凝胶弹性增加了7%，贮藏期间糖基化卵清蛋白的凝胶弹性始终高于卵清蛋白。4℃条件下贮藏180d时，二者的凝胶弹性较贮藏初期均未发生明显变化(P＞0.05)，此时，糖基化卵清蛋白的凝胶弹性较贮藏初期增加1.3%，卵清蛋白的凝胶弹性较贮藏初期增加0.6%，糖基化卵清蛋白的凝胶弹性是卵清蛋白的1.1倍。

图2 卵清蛋白凝胶弹性随时间的变化Fig.2 Springiness change of EWP and GWP gels with storage time

图3 卵清蛋白凝胶凝聚性随时间的变化Fig.3 Cohesiveness change of EWP and GWP gels with storage time

2.3 糖基化对卵清蛋白凝胶凝聚性的影响由图3可知，糖基化使卵清蛋白的凝胶凝聚性增加了24%，贮藏期间糖基化卵清蛋白的凝胶凝聚性始终高于卵清蛋白，随贮藏时间的延长，糖基化卵清蛋白的凝胶凝聚性呈波浪式变化。4℃条件下贮藏180d时，糖基化卵清蛋白的凝胶凝聚性下降2%，卵清蛋白的凝胶凝聚性增加3%，此时，糖基化卵清蛋白的凝胶凝聚性是卵清蛋白的1.2倍。

2.4 糖基化对卵清蛋白凝胶持水性随时间的影响

由图4可知，糖基化使卵清蛋白的凝胶持水性增加了61%。贮藏期间糖基化卵清蛋白的凝胶持水性始终高于卵清蛋白，并且随贮藏时间的延长无明显变化，而卵清蛋白的凝胶持水性随贮藏时间的延长呈波浪式变化。4℃条件下贮藏180d时，糖基化卵清蛋白的凝胶持水性增加0.6%，卵清蛋白的凝胶持水性增加5.2%，糖基化卵清蛋白的凝胶持水性是卵清蛋白的1.5倍。

部分研究[16-18]表明，糖基化反应使卵清蛋白的二、三级结构与分子柔性均发生了明显变化，这些变化是造成蛋白在改性前后凝胶性差异的主要原因，蛋白凝胶的硬度、弹性、凝聚性、持水性与蛋白分子表面巯基数和总巯基数之间存在密切联系，糖基化使卵清蛋白的表面巯基数与β-折叠的含量增加，总巯基数与α-螺旋的含量降低，这一系列的变化有利于蛋白分子在加热时形成结构均匀、质地紧密的凝胶，同时，卵清蛋白凝胶的硬度、弹性与持水性之间也存在密切联系，硬度较高，弹性较强的凝胶持水性较好[17]，本研究结果与前人所得结论一致。此外，糖基化反应使卵清蛋白的结构稳定性增强[17]，这可能是糖基化卵清蛋白的凝胶性受贮藏时间影响较小的主要原因。

2.5 蛋白凝胶的微观结构观察

图5 蛋白凝胶SEM图 (×500)Fig.5 SEM images of EWP and GWP gels stored for 0 d and 180 d(×500)

由图5可知，卵清蛋白与糖基化卵清蛋白凝胶的空间网络结构之间存在明显差异，卵清蛋白所成凝胶的间隙较大，分布较松散，而糖基化卵清蛋白所成凝胶较透明，凝胶间隙较小且均匀。已有研究[17-18]表明，透明的蛋白凝胶具有良好的硬度与弹性，糖基化使蛋白分子与糖共价结合后，通过疏水基团增加蛋白分子间斥力，进而改变蛋白所成凝胶的透明度与网络结构，凝胶网络结构越致密、均匀，其凝胶性越好。4℃条件下贮藏180d后，卵清蛋白所成凝胶的间隙变大，质地变疏松；而糖基化卵清蛋白所成凝胶结构变化很小，这说明卵清蛋白所成凝胶的结构受贮藏时间的影响较大，经糖基化改性后，卵清蛋白的凝胶稳定性增强，关于糖基化提高卵清蛋白凝胶稳定性的具体原因有待于进一步研究。

3 结 论

3.1 糖基化使卵清蛋白的凝胶硬度、弹性、凝聚性与持水性分别较未改性的提高了146%、7%、24%和61%。4℃条件下贮藏180d时，糖基化卵清蛋白的凝胶硬度与凝聚性均降低2%，凝胶弹性与持水性增加1.3%、0.6%，卵清蛋白的凝胶性受贮藏时间的影响较大，且贮藏期间糖基化卵清蛋白的凝胶性始终优于卵清蛋白。

3.2 糖基化卵清蛋白所成凝胶的空间网络结构较紧密、均匀，且随贮藏时间的延长变化较小。

3.3 糖基化即可提高卵清蛋白的凝胶性，又可提高卵清蛋白的凝胶稳定性。

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Gelling Properties and Stability of Glycated Egg White Protein

XU Wei，CHI Yu-jie*，SUN Qiang
(College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

The changes of texture, water-holding capacity and microstructure of native (EWP) and glycated (GWP) egg white proteins during storage were comparatively studied. The results showed that glycation resulted in an increase in the hardness,elasticity, cohesiveness, water-holding capacity of egg white proteins by 146%, 7%, 24% and 61% respectively. After storage at 4 ℃ for 180 days, both the gel hardness and cohesiveness of GWP decreased by 2%, and the springiness and water holding capacity of GWP increased by 1.3% and 0.6%, while the gel hardness of EWP decreased by 9%, and the springiness, cohesiveness and water-holding capacity of EWP increased by 0.6%, 3% and 5.2% respectively. A compact and more uniform network with constant stability in the course of storage was observed in GWP gels under SEM (×500 ), while gaps in EWP gel network were larger and the gel texture became looser with increasing storage time. These findings demonstrate that glycation is an effective method to improve the gelling properties and stability of EWP.

egg white proteins；glycation；gelling properties；gel structure

S879.3

A

1002-6630(2012)15-0015-04

2011-06-23

国家自然科学基金项目(30871954)

胥伟(1985—)，男，博士研究生，主要从事农产品深加工研究。E-mail：xuwei1216@163.com

*通信作者：迟玉杰(1963—)，女，教授，博士，主要从事食品化学及农产品加工研究。E-mail：yjchi@126.com