华中农业大学蔡朝霞教授团队：不同加热时间调节蛋清蛋白原纤维结构提高乳化性能
2022年10月4日，华中农业大学蔡朝霞教授团队在国际食品期刊Food Hydrocolloids（IF: 11.504）发表题为“Enhancement of emulsification properties by modulation of egg white protein fibril structure with different heating times”的论文。
蛋清蛋白（EWP）由于埋藏在分子结构中的疏水基团，乳化能力较差。相比之下，通过酸性热处理产生的蛋白质原纤维能够暴露疏水基团并牢固地吸附在油滴表面。因此，蛋清蛋白原纤维（EWPF）的制备可以拓宽EWP的应用范围，例如低脂乳状食品。因为加热时间会影响原纤维的生长条件，从而影响其稳定乳液的性质。研究了处理时间对EWP在原纤化过程中的结构性质和乳化性能的影响，以及不同环境对EWPF乳液稳定性的影响。EWPF含量随加热时间增加。在酸性条件下加热 EWP 的过程中，蛋白质被水解成肽，随后肽在低pH下由于静电排斥力单向聚集形成原纤维。与EWP相比，EWPF具有更大的粒径、更高的ζ电位、更高的β-折叠含量和更大的表面疏水性。此外，与EWP乳液相比，EWPF乳液的乳化活性和乳化稳定性提高了近2倍。并且它具有更小的液滴、更高的 ζ 电位以及更好的热稳定性和离子稳定性。本研究可以为改善EWP 乳化性能和原纤维改性EWP 作为乳化食品的稳定成分提供见解。
富含酸性氨基酸的 EWP 是制备原纤维的优良材料。
EWPF 形态随加热时间的延长而逐渐聚集。
EWPF 的精细卷曲结构可以更好地封装油滴。
加热8小时，EWPF的乳化性能最好。
提高了 EWPF 乳液的热稳定性和离子稳定性。
EWP 乳化性能和原纤维改性EWP 作为乳化食品的稳定成分提供见解。
图1 不同加热时间下EWPF 的荧光光谱(A)、SDS-PAGE 图谱(B)、CD 光谱(C)和二级结构(D)，不同字母表示差异有统计学意义(P < 0.05)
图2 EWPF 在不同加热时间的 TEM 图像(A)、粒度分布(B)和浊度(C)，不同字母表示差异有统计学意义(P < 0.05)
图3 不同加热时间下 EWPF 的接触角(A)、表面疏水性(B)和ζ电位(C)，不同字母表示差异有统计学意义(P < 0.05)
图4 EWPF 的 EAI 和 ESI (A) ，ζ 电位和粒径(B) ，宏观(在室温下保持2小时后测量)和 CLSM 图像(C)在不同加热时间，不同字母表示差异有统计学意义(P < 0.05)
图5 在90 °C 保温30分钟后，测量了 EWPF 稳定的乳剂在不同加热时间下的粒径(A) ，乳化指数(B) ，宏观和显微图像(C)，不同字母表示差异有统计学意义(P < 0.05)
图6 在室温下保持1d 后测量的不同量的 NaCl 下 EWPF (不同加热时间)稳定的乳剂的粒度(A) ，宏观和显微镜图像(B)不同的字母表示显着差异(P < 0.05)
图7 在室温保持1天后测量的在 pH4，pH7，pH10下通过 EWPF (不同加热时间)稳定的乳剂的粒度(A) ，宏观和显微图像(B)不同的字母表示显着差异(P < 0.05)
本文研究了原纤化改性对 EWP 乳液结构、乳化性能及在不同环境下的稳定性的影响，并对 EWPF 的形成过程进行了探讨。结果表明，pH 值、蛋白质浓度、处理时间等条件对 EWPF 的形成有一定的影响。在 pH2.0、2% (w/v)蛋白质浓度下，蛋白质原纤维含量随加热时间的延长而增加。EWP 水解并膨胀，形成多肽，进一步聚集成原纤维。在此过程中，暴露出带电基团和疏水基团，同时多肽通过相互作用结合形成大量的β-折叠结构。然后纤维变得更大，系统变得更混浊。与 EWPF-0相比，EWPF 的 EAI 和 ESI 增加了近两倍。乳液液滴尺寸较小，表面电位较大，稳定性较好。最后，对EWPF 在不同环境下的乳液稳定性进行了研究，结果表明，与 EWPF-0相比，EWPF 具有良好的热稳定性和离子稳定性。然而，乳液的水相在 pH 7.0时被分离，因此需要进一步的研究来提高 EWPF 的 pH 稳定性。研究结果丰富了 EWP 的改性方法，提高了其乳化性能，拓宽了其应用领域。这种改性过程也不涉及其他化学试剂和其他添加组分的残留，因此具有良好的应用前景。