葡聚糖改善卵黄高磷蛋白乳化特性的机理研究

The most important factor affecting the application of natural proteins as the emulsifier in the industry is the stability of proteins under different processing conditions. Forming a protein- polysaccharide complex system could effectively improve their stability. However, the emulsifying behaviors are different among the proteins as their different compositions and structures. As a result, the improving mechanism has not been clarified clearly. In this project, the covalent binding law between phosvitin and dextran with different molecular weight and branch structure in different conditions is studied. Based on the result, the relationship between the physicochemical and emulsifying properties of phosvitin-dextran complex during the different processing is analyzed to understand their essential contact. Combined the molecular model of phosvitin-dextran complex and the absorption behavior in the air/water or oil/water interfacial layer, the improving mechanism of dextran on the emulsion stability of phosvitin is clarified. This project will provide some scientific basis for developing the emulsion theory of proteins and breaking through the technological bottleneck of proteins in the application with different process requirements.

影响纯天然蛋白质作为乳化剂在工业化生产中应用的最为重要的因素是不同加工条件下蛋白质的乳化稳定性。通过多糖与蛋白质形成复合体系可以有效改善蛋白质的乳化稳定性，但是，由于不同蛋白质的组成与结构存在差异，葡聚糖对其稳定性的改善效果各异，其作用机理尚无明确阐述。本项目旨在研究不同分子量和分枝结构的葡聚糖在不同的结合条件下与卵黄高磷蛋白的结合规律，在此基础上，分析在不同的加工条件下，卵黄高磷蛋白-葡聚糖复合物的乳化特性与理化特性之间的相互关联，构建卵黄高磷蛋白-葡聚糖复合物分子模型并对其在气液/油水界面层的动态吸附行为进行模拟，阐述葡聚糖对卵黄高磷蛋白乳化稳定性改善机理。通过本项目的实施，以期为蛋白质乳化基础理论的完善创新及其在实际生产应用中技术瓶颈的突破提供一定的科学依据。

卵黄高磷蛋白（Phosvitin，简称 Pv），自然界中磷酸化程度最高的糖蛋白，是鸡蛋蛋黄优良乳化功效的主要成分之一。Pv具有独特的分子组成与结构，赋予 Pv 优良的乳化特性，使得Pv 具备作为纯天然生物表面活性剂的应用潜能。特别的是，Pv 还具备优良的金属离子螯合能力、热稳定性、抗氧化性、抑菌能力等， 在食品、医药、化妆品、化工等领域具有广泛的应用前景。本项目以鸡蛋蛋黄为原料，分别采用盐溶法和PEG法实现了Pv零有机溶剂的分离提取。盐溶法工艺的Pv得率为91.05%，氮/磷比为3.45，极性氨基酸占总氨基酸含量的70.7%，疏水性氨基酸占19%左右。同时，Pv的二级结构比较松散，不规则展开占91%。Pv具有比酪蛋白酸钠(Sc)更高的乳化特性，但是起泡特性远不如大豆分离蛋白。PEG法工艺的Pv得率为49.28%，N/P为2.89，极性氨基酸占总氨基酸含量的80.2%，疏水性氨基酸占13.5%左右。PEG6000的使用屏蔽了Pv的疏水特性，还引起了部分的二级结构的变化，不规则展开只占35.8%。.Pv与葡聚糖（Dex）混合体系在高温液态体系下美拉德反应初级阶段实现了Pv的糖基化反应，Pv的自由氨基含量下降到77.4%。Pv糖基化反应后，不规则展开结构下降到72.1%，α-螺旋增加到20.8%。Pv与Dex共价交联后在pH5.0～8.0之间的溶解度保持恒定，但显著地将Pv在pH4.0处的溶解度从53.0%提升到79.3%。Dex的共价结合还降低了Pv的疏水特性，对Pv表面电荷有轻微的屏蔽效应。结果都证实，Dex与Pv交联是提高Pv乳化稳定性及对极端pH环境抗性的有效手段。.相比普通鸡蛋， 鸡胚蛋来源的磷酸肽具有更高的持钙能力与抗氧化性。孵化 12 天后， Pv的磷含量从孵化前的 10.84%下降至 7.22%。 蛋白构象与热力学实验一致证明，孵化会导致 Pv分子结构变得松散。这些变化导致Pv对蛋白酶敏感性明显增加，使其对胰蛋白酶的水解度由孵化前的 4.25%提高至 12.22%。 相应地，孵化12天鸡胚蛋来源的卵黄高磷蛋白磷酸肽（ PPP）在 600 mg/L 浓度下持钙能力由孵化前的 1.3 ppm 增加至 18.4 ppm，并且对 DPPH 自由基、羟基自由基、亚油酸自氧化有更高的抑制作用。