剪切流場(chǎng)對(duì)溶菌酶溶液特性及蛋白結(jié)構(gòu)變化的影響.pdf

1、剪切流場(chǎng)（Shearing field）是一種垂直于流體流動(dòng)方向且具有速度梯度的流場(chǎng)，廣泛存在于半流體或流體食品的加工過(guò)程中，剪切流場(chǎng)條件的控制直接影響到食品的物化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)，對(duì)提高食品品質(zhì)、風(fēng)味及特性等具有重要作用。然而食品是一個(gè)非常復(fù)雜的體系，其大分子物質(zhì)間存在很強(qiáng)的相互作用，使得剪切流場(chǎng)對(duì)食品物化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)的影響分析變得比較困難，同時(shí)又使得它在剪切流場(chǎng)下的流速分布及傳質(zhì)、傳熱等問(wèn)題難以獲得數(shù)值解釋?zhuān)斐稍谑称芳庸み^(guò)程中缺乏理論模型

2、。本文選擇蛋白質(zhì)作為食品模型，以結(jié)構(gòu)性質(zhì)清楚、常被用于蛋白模型的溶菌酶為研究對(duì)象，研究剪切流場(chǎng)對(duì)其溶液特性及蛋白構(gòu)象的影響，為優(yōu)化食品加工過(guò)程、提高食品質(zhì)量提供理論指導(dǎo)。
　　本研究借助旋轉(zhuǎn)流變儀在給溶菌酶溶液施加剪切流場(chǎng)的同時(shí)測(cè)得了其粘度的變化。濃度一定時(shí)，當(dāng)剪切速率分別為50、200、500和1000 s-1時(shí)，溶菌酶溶液的粘度都呈現(xiàn)出先快速增大后緩慢增加的趨勢(shì)，剪切時(shí)間相同時(shí)，剪切速率越大，溶液粘度越小;濃度越大，經(jīng)過(guò)剪切流

3、場(chǎng)作用后，溶液粘度也越大;間歇式剪切流場(chǎng)對(duì)溶菌酶溶液粘度的影響結(jié)果表明粘度的變化是不可逆的。
　　利用差示掃描量熱儀測(cè)定了剪切流場(chǎng)對(duì)溶菌酶溶液熱穩(wěn)定性的影響，濃度和剪切時(shí)間一定時(shí)，500 s-1和1000 s-1的剪切作用后，溶菌酶的變性溫度從84.55℃分別降低至81.56℃和79.85℃，變性焓變值從1.68 J/g分別降低至1.51 J/g和1.43 J/g，剪切速率為50 s-1和200s-1時(shí)，其穩(wěn)定性變化不顯著;濃度和

4、剪切速率一定時(shí)，經(jīng)過(guò)1.5、2.5和3.5h的剪切處理后，溶菌酶的變性溫度由84.55℃分別降低至83.11、81.56和78.94℃，變性焓變值從1.68 J/g分別降低至1.60、1.51和1.42J/g，0.5 h的剪切處理對(duì)其溶液的穩(wěn)定性影響不顯著;10、50和100mg/mL的溶菌酶溶液分別經(jīng)過(guò)剪切流場(chǎng)作用后，其變性溫度由84.55℃分別降低至76.89、81.56和83.26℃，變性焓變值由1.68 J/g分別降低至1.39

5、、1.51和1.63 J/g;貯存時(shí)間對(duì)剪切處理后的溶菌酶溶液穩(wěn)定性影響不顯著(p＞0.05)。
　　采用濁度法測(cè)定了剪切流場(chǎng)對(duì)溶菌酶活性的影響，濃度和剪切速率固定時(shí)，溶菌酶的相對(duì)活力隨剪切時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減小，如200s-1分別剪切處理0.5、1.5、2.5和3.5 h后，相對(duì)活力分別下降6.7％、10.6％、16.1％和24.0％;濃度和剪切時(shí)間固定時(shí)，剪切速率越大，相對(duì)活力減少的越多，如50、200、500和1000 s-1

6、分別剪切處理3.5 h后，溶菌酶的相對(duì)活力分別下降17.3％、24.0％、27.4％和39.7％;濃度越低，經(jīng)過(guò)剪切流場(chǎng)作用后，溶菌酶的相對(duì)活力降低的越多，如10、50和100 mg/mL的溶菌酶溶液在500 s-1的剪切速率下分別經(jīng)過(guò)3.5h的剪切處理后，其對(duì)應(yīng)的相對(duì)活力分別下降30.7％、24.0％和18.9％;剪切處理后的溶菌酶溶液貯存不同的時(shí)間后其活力沒(méi)有發(fā)生顯著變化(p＞0.05)。
　　剪切流場(chǎng)對(duì)溶菌酶二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響結(jié)

7、果表明:濃度和剪切時(shí)間恒定時(shí)，50、200、500和1000 s-1剪切處理后，其圓二色譜都發(fā)生了明顯變化，表現(xiàn)出α-螺旋的減少，且經(jīng)過(guò)1000 s-1的剪切作用后，還伴隨著無(wú)序結(jié)構(gòu)的增加;濃度和剪切速率一定時(shí)，分別經(jīng)過(guò)0.5、1.5、2.5和3.5h的剪切處理后，溶菌酶中的α-螺旋含量逐漸降低;濃度分別為10、50和100 mg/mL的溶菌酶溶液經(jīng)過(guò)剪切流場(chǎng)處理后，其α-螺旋含量都有所降低，且濃度為10 mg/mL時(shí)，無(wú)序結(jié)構(gòu)含量增加

8、;剪切處理后的溶菌酶溶液經(jīng)過(guò)不同的貯存時(shí)間后，其二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生顯著變化(p＞0.05);溶菌酶活性的降低與其喪失有序的二級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)。
　　剪切流場(chǎng)對(duì)溶菌酶三級(jí)結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果表明:濃度和剪切時(shí)間一定時(shí)，200、500和1000 s-1剪切處理后，溶菌酶中的酪氨酸和色氨酸殘基發(fā)生移動(dòng)，剪切速率為50 s-1時(shí)，未能檢測(cè)出芳香族氨基酸殘基的移動(dòng)，不同的剪切速率作用后，溶菌酶分子的平均粒徑逐漸增大;濃度和剪切速率一定時(shí)，經(jīng)過(guò)1.5、2.