华中农业大学蔡朝霞教授团队发表论文：为用于潜在的吞咽障碍食品，通过构建蛋白聚集体来设计蛋清蛋白的结构特性的水凝胶泡沫
时间：2024-09-27 来源： 点击数：479 分享到：
近期，华中农业大学蔡朝霞教授团队在国际知名学术期刊Food Hydrocolloids ( IF 11.0 ) 发表了题为“Hydrogel foam with designed structural properties of egg white protein through building aggregates as potential dysphagia food”的论文。
为了满足吞咽困难患者对质地改良食品 (TMF) 日益增长的需求，研究了碱热处理蛋清蛋白聚集体 (AHEWP) 的结构特性，以开发水凝胶泡沫作为合适的软凝胶。结果表明，AHEWP呈现部分未折叠且较高含量的β-折叠结构。碱性转变抑制了热变性分子展开（暴露芳香族和疏水性氨基酸）并阻断氢键，导致小尺寸 AHEWP 的生成。在pH 值为10.5–11.25 的范围内，提高温度会促进共价键的形成，从而产生结构致密的聚集体。与 EWP 相比，AHEWP 表现出显著稳定的泡沫（FS 的 85.62-91.99%），并且可以形成 Ca2+ 交联冷凝胶，这有助于水凝胶泡沫的形成。高强度碱热处理使表面张力增加较少，界面蛋白更丰富。SEM和微观流变学表明，碱性转变将AHEWP的水凝胶网络转变为“片状”堆叠结构，并伴随着宏观粘度指数的上升和凝胶化速率的变化。pH值为11.0和11.25时，温度越高，孔隙越致密，弹性指数越低。随着 pH 值和/或温度的升高，AHEWP 水凝胶泡沫的自支撑性能和失水量降低，且时间稳定性增强。根据 IDDSI，AHEWP 水凝胶和水凝胶泡沫分别属于 4-7 级和 4-5 级。总体而言，AHEWP 有潜力建立水凝胶泡沫系统，为设计用于吞咽困难饮食的基于蛋白质的软凝胶 TMF 提供有价值的参考。
图1 不同碱热处理获得的样品溶液的浊度值（A）和外观（B）。
图2 经不同碱热处理的样品溶液的非还原性（A）和还原性（B）SDS-PAGE。
图3 不同碱热处理下样品的本征荧光光谱（A）、FTIR光谱（B）、二级结构含量（C）和表面疏水性（D）。
图4 经各种碱热处理的样品的发泡性能（A）和泡沫微观结构（B）。
图5 样品溶液的表面张力（A）、可溶性蛋白质含量（B）、非还原性（C）和还原性（D）样品稳定的新鲜泡沫的SDS-PAGE。
图6 添加10mM CaCl2 后样品溶液的外观和SEM图像。
图7 加入10mM CaCl2 后样品溶液的弹性指数（A）、宏观粘度指数（B）、流动性指数（C）和固液平衡（D）。
图8 AHEWP凝胶（A）和AHEWP水凝胶泡沫（B）的IDDSI测试。AHEWP是通过EWP的碱热处理获得的，可以开发用于靶向吞咽困难的TMF。随着pH值向碱性转变，EWP的展开、内部暴露和聚集在热变性过程中受到阻碍。碱性pH下加热温度升高促进了EWP组分参与疏水聚集和二硫键紧密连接结构的形成。β-折叠比例的增加（25.73→29.83-33.41%）是AHEWP二级结构转变的关键。由于界面蛋白和反应基团的上调，AHEWP表现出优异的泡沫稳定性（FS的85.62-91.99%），并分别形成Ca2+诱导的冷凝胶。随着pH值和/或温度的升高，小尺寸的部分未折叠的AHEWP倾向于在空气-水界面上密集稳定地吸附。碱位移使凝胶网络变成更粘稠的“片状”堆叠结构，强碱下温度的升高导致凝胶网络更致密但弹性更低。与EWP相比，AHEWP的结构特性为构建水凝胶泡沫提供了可能性。较高强度的碱热阻止了AHEWP水凝胶泡沫的排水和坍塌，但削弱了自支撑性能。AHEWP水凝胶和AHEWP凝胶泡沫分别被归类为IDDSI等级4-6和4-5。后者适用于吞咽困难更严重的患者。对于AHEWP水凝胶泡沫，碱热处理强度的增强避免了过度粘附，有助于制备合适的TMF。这项工作将为基于蛋白质的水凝胶泡沫形成和开发用于吞咽困难的软凝胶型TMF提供理论支持。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0268005X24008580?via%3Dihub
