周迎雪，劉連杰，張琳琳，譚亦成，李曉娟，彭開鋒，劉志偉*，龔德力

1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128 2.株洲千金藥業(yè)股份有限公司，湖南 株洲 412000 3.中國(guó)檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)湖南有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410128

蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞的基本物質(zhì)和生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，在人們攝入的蛋白質(zhì)中，大豆蛋白占20%以上，其所含氨基酸組分齊全，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1]。除營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，大豆蛋白具有多種功能特性，如凝膠性、乳化性、起泡性等，被廣泛應(yīng)用于食品加工中[2]。食品中蛋白的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)直接決定其加工特性，進(jìn)而影響食品的功能和品質(zhì)。天然蛋白特定的分子結(jié)構(gòu)使其在食品加工普適性方面具有一定的局限性[3]。借助不同技術(shù)手段改善天然蛋白的功能性是目前研究的熱點(diǎn)，物理手段主要包括超高壓、超聲波、脈沖電場(chǎng)、輻照等，通過(guò)改變蛋白二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)，使肽鏈展開、疏水基團(tuán)暴露，表面巰基含量增加，在疏水作用力和分子間二硫鍵共同作用下，促使蛋白質(zhì)分子交聯(lián)、聚集，進(jìn)而改善蛋白的功能性[4]。

冷等離子體(cold plasma，CP)技術(shù)作為一種利用高能活性氧氮粒子(RONS)實(shí)現(xiàn)處理基質(zhì)物性修飾的手段，已廣泛應(yīng)用于消毒殺菌、環(huán)境保護(hù)、材料改性等領(lǐng)域[5-6]。室溫條件下，氣體經(jīng)高能電場(chǎng)電離產(chǎn)生多種活性粒子(O、O3、OH-、HO2、O2-、NO和ONOO)，形成復(fù)雜的RONS等離子體氧化體系，RONS在氣-水界面進(jìn)一步反應(yīng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的活性粒子(OH-、O3、NxOy、H2O2等)[7]。由一系列活性粒子介導(dǎo)的氧化，作用于食品基質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)殺菌保鮮、大分子(蛋白、淀粉等)改性修飾和有害物質(zhì)(重金屬、農(nóng)殘和生物毒素等)消減等，因具有綠色、非熱、快速、無(wú)化學(xué)殘留等優(yōu)點(diǎn)，使CP在食品加工領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。

近年來(lái)，研究者從結(jié)構(gòu)修飾的角度研究了CP對(duì)蛋白功能性的改善，Bu等[8]報(bào)道通過(guò)CP(14.5 W±0.1 W，20 kHz)處理12 s使豌豆分離蛋白溶解性從23.9%增加到78.1%，乳化性從229.4 m2/g增加到685.1 m2/g；Liu等[9]研究發(fā)現(xiàn)，CP(40 kV，10～20 kHz)處理2 min使大豆球蛋白溶解性由(10.78±0.35)%增加至(65.96±1.86)%，乳化性由(21.08±2.64) m2/g增加至(160.29±4.12) m2/g；Qian等[10]發(fā)現(xiàn)使用等離子活化水(處理100 s)制備雞肌纖維蛋白凝膠，其持水性從48.78%(未處理)增加到54.95%。這些研究表明CP能顯著改善豌豆、大豆分離蛋白的凝膠性、乳化性及乳化穩(wěn)定性。介質(zhì)阻擋放電(dielectric barrier discharge，DBD)是一種常見的低溫等離子體發(fā)生方式，由介電材料覆蓋在兩個(gè)金屬電極上，通過(guò)外部供給能源使電極間的氣體電離形成等離子體。作者以大豆分離蛋白(soybean protein isolated，SPI)為原料，以DBD等離子體技術(shù)處理SPI為切入點(diǎn)，對(duì)SPI的pH值、游離巰基和羰基含量進(jìn)行分析，采用凝膠電泳、光譜、質(zhì)構(gòu)及掃描電鏡等方法，探究BDB等離子體處理對(duì)SPI 結(jié)構(gòu)及凝膠特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆：長(zhǎng)沙當(dāng)?shù)爻?；SDS-PAGE凝膠配制試劑盒：上海碧云天生物技術(shù)有限公司；8-苯胺-1-萘、磺酸、5，5-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)：阿拉丁化工有限公司(中國(guó)上海)；2，4-二硝基苯肼、鹽酸胍、甘氨酸、乙酸乙酯：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；分子量指示Marker：索萊寶科技(中國(guó)上海)；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

CTP-2000 K等離子體裝置：南京蘇門電子有限公司；LeiCiPHS-3C pH儀：中國(guó)東夷有限公司；Wix-multipro 2垂直凝膠電泳裝置：威克斯科技有限公司；UV-1800紫外分光光度計(jì)、F-7000熒光分光光度計(jì)：日本島津；Nano-zs 90納米粒度儀、Kinexus旋轉(zhuǎn)流變儀：英國(guó)Malvern 儀器有限公司；EM-30 plus掃描電子顯微鏡平臺(tái)：韓國(guó)COXEM。

1.3 方法

1.3.1 SPI提取與純化

大豆超微粉碎，過(guò)70目篩，用正己烷脫脂。脫脂豆粕以料液比1∶ 10(g/mL)分散于去離子水中，用2 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值至8.0，室溫下磁力攪拌2～4 h，離心(10 000g，30 min，4 ℃)，得到的上清液用2 mol/L HCl調(diào)節(jié)pH值至4.5，離心(4 500 r/min，15 min，4 ℃)，去離子水洗滌沉淀3次，少量去離子水溶解沉淀，用2 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值至7.0，離心后將上清液置于培養(yǎng)皿中冷凍24 h，真空冷凍干燥12 h，得到SPI成品。

1.3.2 DBD等離子體處理

將SPI按質(zhì)量比1∶ 10分散于去離子水中，室溫?cái)嚢?0 min，充分水化。將SPI樣品(5 mL)裝入石英容器，40 kV、12 kHz下DBD等離子體處理20、40、60、120 s，然后用2 mol/L NaOH調(diào)pH值至7.0，4 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆谩Ｓ肂radford法測(cè)定蛋白質(zhì)濃度(y=7.18x-0.002 5，R2=0.999)，用蒸餾水將樣品稀釋至2 mg/mL。

1.3.3 制備凝膠

取10 mL SPI 樣品溶液(質(zhì)量比10%，pH 7.0)，置于20 mL玻璃瓶中(dm=30 mm)，瓶蓋密封，在90 ℃水浴鍋中加熱30 min，冷卻至室溫，在4 ℃冰箱中儲(chǔ)存24 h，測(cè)試前在室溫環(huán)境中靜置1 h平衡溫度。

1.3.4 大豆分離蛋白理化特性及結(jié)構(gòu)分析

1.3.4.1 羰基含量、游離巰基含量、內(nèi)源熒光光譜、紫外/可見光譜

羰基含量測(cè)定：0.5 mL SPI溶液(2 mg/mL)與 0.5 mL 2 mol/L HCl(含有10 mmol/L 2，4-二硝基苯肼)混合，25 ℃水浴40 min。另取0.5 mL SPI溶液(2 mg/mL)與0.5 mL 2 mol/L HCl(不含2，4-二硝基苯肼)混合，25 ℃水浴40 min，作為空白對(duì)照。每個(gè)試管中加入0.5 mL 20%的三氯乙酸，振蕩混勻后靜置 10 min，離心(12 000 r/min，5 min，10 ℃)。棄去上清液，用1.0 mL乙醇-乙酸乙酯溶液(1∶ 1，V/V)洗滌沉淀3次后，用1.0 mL 6 mol/L鹽酸胍溶液溶解蛋白，37 ℃水浴30 min。用分光光度計(jì)于370 nm測(cè)定吸光度，用鹽酸胍溶液調(diào)零。

羰基含量(μmol/g)=(A1-A2)×V2/(εdC1V1)，

式中：A1為樣品吸光度；A2為空白對(duì)照吸光度；V2為最終體積，1 mL；ε為消光系數(shù)，22 000(mol/L)-1cm-1；d為比色皿厚度，1 cm；C1為蛋白質(zhì)量濃度，2 mg/mL；V1為樣品體積，0.5 mL。

游離巰基含量測(cè)定：試管中加入0.5 mL SPI溶液(2 mg/mL)，加入2 mL Tris-glycine緩沖液(86 mmol/L Tris、90 mmol/L 甘氨酸、4 mmol/L EDTA，pH 8.0)，加入0.02 mL Ellman試劑(含有4 mg/mL DTNB的Tris-glycine緩沖液)。另取試管加入0.5 mL SPI溶液(2 mg/mL)，加入2.0 mL Tris-glycine緩沖液，做空白對(duì)照。振蕩混勻后于25 ℃水浴30 min。用Tris-glycine緩沖液在412 nm調(diào)零。

游離巰基含量(μmol/g)=75.53(A1-A2)×n/C，

式中：A1為樣品吸光度；A2為空白對(duì)照吸光度；n為稀釋倍數(shù)；C為樣品質(zhì)量濃度，2 mg/mL。

內(nèi)源熒光光譜測(cè)定：使用0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH 7.0)將SPI樣品(2 mg/mL)稀釋至0.1 mg/mL。激發(fā)波長(zhǎng)280 nm，激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度2.5 nm，發(fā)射波長(zhǎng)300～400 nm。

紫外/可見光譜測(cè)定：使用0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH 7.0)將SPI樣品(2 mg/mL)稀釋至0.1 mg/mL。在190～400 nm進(jìn)行掃描(用磷酸緩沖液掃描基線并調(diào)零)。

1.3.4.2 SDS-PAGE凝膠電泳

于0.5 mL離心管中加入80 μL SPI樣品(1 mg/mL)和20 μL還原型上樣緩沖液，振蕩混勻后，在 90 ℃金屬加熱器中加熱10 min。凝膠電泳參數(shù)：上樣量10 μL，電壓75 V，時(shí)間1 h，染色40 min。過(guò)夜脫色，拍照。

1.3.4.3 傅里葉紅外光譜

將制備的SPI凝膠冷凍干燥24 h得樣品粉末，溴化鉀于烘箱105 ℃烘3 d，樣品粉末與溴化鉀粉末按質(zhì)量比1∶ 100加入坩堝研磨，壓片。使用傅里葉紅外光譜儀進(jìn)行全波段掃描(400～4 000 cm-1)，分辨率4 cm-1。采用Peakfit 4.12軟件，高斯曲線擬合方法擬合二級(jí)結(jié)構(gòu)特征峰，分析SPI各二級(jí)結(jié)構(gòu)的含量。

1.3.5 大豆分離蛋白凝膠特性表征

1.3.5.1 動(dòng)態(tài)流變學(xué)分析

采用動(dòng)態(tài)流變儀測(cè)定，平板直徑60 mm，間距1 mm，頻率1 Hz，應(yīng)變1%，溫度以5 ℃/min從25 ℃升至90 ℃，保持30 min，然后以5 ℃/min降至25 ℃，測(cè)量時(shí)樣品表面覆蓋3-甲基硅油，防止測(cè)試過(guò)程中水分蒸發(fā)，記錄彈性模量(G′)和損耗模量(G″)。

1.3.5.2 質(zhì)構(gòu)分析

采用TPA模式對(duì)制備的SPI凝膠進(jìn)行測(cè)定，具體參數(shù)：P/0.5型號(hào)探頭；測(cè)前速度1.0 mm/s，測(cè)試速度0.5 mm/s，測(cè)后速度1 mm/s；壓縮深度5 mm；觸發(fā)力5.0 g。

1.3.5.3 掃描電鏡

取制備的SPI凝膠，先用2.5%戊二醛固定5 h，然后使用30%、50%、70%、80%、95%、100%的乙醇分別梯度洗脫15 min后，用醋酸異戊酯溶液(V(乙醇)∶V(醋酸異戊酯)=1∶ 1)洗脫20 min，冷凍干燥24 h，干燥后的樣品噴金處理，觀察。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有數(shù)據(jù)采用單因素方差分析法(ANOAN)進(jìn)行顯著性分析，并以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用Origin 2019作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 DBD等離子體處理對(duì)SPI的pH值、羰基和游離巰基含量的影響

DBD等離子體不同處理時(shí)間對(duì)SPI的pH值、羰基和游離巰基含量的影響見圖1。由圖1a可知，DBD等離子體處理20 s后，SPI的pH值從6.80±0.09下降為6.60±0.06，該結(jié)果與Ekezie等[11]的研究結(jié)果一致，其發(fā)現(xiàn)經(jīng)大氣壓等離子處理10 min后的肌纖維蛋白溶液pH值從6.77±0.02下降至6.07±0.02。DBD等離子體處理過(guò)程中溶液pH值的降低是由于等離子體電離空氣產(chǎn)生的高能活性粒子(·OH(羥基自由基)、·O2-(超氧陰離子)、O3和H2O2等)與水發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致。具體包括：(1)O3、·O、HO2·將NO氧化成·NO2，接著·OH和·NO2反應(yīng)生成HNO3和HNO2；(2)H2O與H2O2反應(yīng)產(chǎn)生酸性H3O+[12]。

注：圖中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖1 DBD等離子體不同處理時(shí)間對(duì)SPI的pH值、羰基和游離巰基含量的影響Fig.1 Effect of DBD plasma treatment on pH value, carbonyls and free sulfhydryl (—SH) content of SPI with different treatment time

羰基是氨基酸氧化中間產(chǎn)物，也是衡量蛋白氧化程度的重要指標(biāo)。由圖1b可知，羰基含量呈階段性增加，首先從(2.39±0.09) μmol/g(未處理)增加到(3.41±0.50) μmol/g(40 s)，最后增加到(4.36±0.16) μmol/g(120 s)，并且20～60 s羰基含量變化不顯著，表明DBD等離子體處理對(duì)蛋白產(chǎn)生弱氧化作用，處理時(shí)間延長(zhǎng)(120 s)，對(duì)蛋白產(chǎn)生強(qiáng)氧化作用，該結(jié)果與趙冰等[13]探究H2O2氧化作用對(duì)肌原纖維蛋白羰基的影響結(jié)論一致。

由圖1c可知，游離巰基含量從(4.49±0.13) μmol/g(未處理)下降到(3.86±0.09) μmol/g(20 s)，隨后下降到(3. 25±0.04) μmol/g(40 s)，與沈鵬輝等[14]探究不同濃度丙二醛逐級(jí)氧化對(duì)大豆分離蛋白巰基影響的結(jié)果相一致。另外，隨著DBD等離子體處理時(shí)間延長(zhǎng)，游離巰基含量在 40～120 s下降不顯著，表明弱氧化作用對(duì)游離巰基的影響在處理40 s時(shí)已達(dá)到最大，進(jìn)一步延長(zhǎng)處理時(shí)間不對(duì)其含量產(chǎn)生影響。

2.2 DBD等離子體處理對(duì)SPI結(jié)構(gòu)的影響

2.2.1 對(duì)SPI一級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

SPI的主要成分為β-伴大豆球蛋白(7 S)和大豆球蛋白(11 S)，其中7 S由α′(71 kDa)、α(67 kDa)和β(50 kDa)亞基組成，11 S 由酸性亞基(37 kDa)和堿性亞基(20 kDa)組成[15]。通過(guò)聚丙烯蛋白凝膠電泳研究DBD等離子體處理對(duì)SPI一級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果如圖2所示，處理與未處理樣品都顯示了SPI的5個(gè)特征條帶，且條帶強(qiáng)度無(wú)明顯差異，表明DBD等離子體處理對(duì)SPI一級(jí)結(jié)構(gòu)未造成顯著影響。

圖2 DBD等離子體不同處理時(shí)間SPI 凝膠的電泳圖譜Fig.2 SDS-PAGE of SPI gel with different treatment time of DBD plasma

2.2.2 對(duì)SPI二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

通過(guò)傅里葉紅外光譜(酰胺Ⅰ帶(1 600～1 700 cm-1))研究了DBD等離子體處理對(duì)SPI二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響。如圖3a所示，未處理樣品與處理不同時(shí)間的樣品峰值無(wú)顯著差異。如圖3b所示，未處理樣品的α-螺旋25.74%、β-轉(zhuǎn)角18.17%、β-折疊30.65%、無(wú)規(guī)卷曲25.44%，處理20～60 s的樣品各結(jié)構(gòu)含量無(wú)顯著變化，表明DBD等離子體弱氧化作用下未對(duì)SPI的二級(jí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。與未處理樣品相比，處理120 s后的SPI樣品α-螺旋含量減少至20.41%，β-折疊相應(yīng)地增加至41.07%，β-轉(zhuǎn)角與無(wú)規(guī)卷曲無(wú)顯著變化。該結(jié)果與Ji等[16]研究DBD等離子體處理4 min花生分離蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)一致。本研究中SPI二級(jí)結(jié)構(gòu)改變可能是由于CP強(qiáng)氧化作用下形成的活性粒子將氨基酸側(cè)鏈的NH—和NH2—氧化，導(dǎo)致氨基酸殘基間氫鍵被破壞，最終影響二級(jí)結(jié)構(gòu)含量。

2.2.3 對(duì)SPI三級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

熒光和紫外/可見光譜可用于表征SPI的三級(jí)結(jié)構(gòu)變化。激發(fā)波長(zhǎng)為290 nm時(shí)，熒光由蛋白內(nèi)源色氨酸殘基發(fā)射，蛋白質(zhì)發(fā)生折疊或展開，熒光強(qiáng)度隨之變化[17]。如圖4a可知，未處理和處理后樣品熒光發(fā)射峰最大吸收波長(zhǎng)(λmax)均為335 nm，樣品熒光強(qiáng)度隨處理時(shí)間延長(zhǎng)而下降，120 s時(shí)下降最為顯著，熒光強(qiáng)度下降未伴隨λmax藍(lán)移紅移等現(xiàn)象，是由于DBD等離子體處理破壞了蛋白結(jié)構(gòu)，色氨酸微環(huán)境極性改變。由圖4b可知，天然SPI在260～280 nm有色氨酸和酪氨酸殘基的強(qiáng)吸收峰，該范圍內(nèi)樣品紫外吸收強(qiáng)度隨處理時(shí)間延長(zhǎng)而增加，同樣表明氨基酸微環(huán)境極性改變[18]。這些變化表明DBD等離子體處理對(duì)蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，且與Liu等[9]研究等離子體處理對(duì)大豆球蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)影響變化趨勢(shì)相同。

圖3 DBD等離子體不同處理時(shí)間對(duì)SPI樣品二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of DBD plasma treatment on secondary structure of SPI samples with different treatment time

圖4 DBD等離子體不同處理時(shí)間對(duì)SPI樣品三級(jí)結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of DBD plasma treatment on tertiary structure of SPI samples with different treatment time

蛋白的功能特性取決于蛋白結(jié)構(gòu)。Deutsch等[19]研究表明，二硫鍵是影響蛋白質(zhì)膠凝能力的主要因素，蛋白分子間二硫鍵所形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以改善蛋白的凝膠強(qiáng)度及保水性。Dong等[20]發(fā)現(xiàn)玉米醇溶蛋白經(jīng)等離子體處理2 min后二硫鍵含量增加0.78倍，游離巰基含量下降50%，其內(nèi)在原因?yàn)镃P活性粒子將游離巰基(—SH)氧化為硫自由基(—S·)，高能硫自由基(—S·)不穩(wěn)定易形成分子間/分子內(nèi)的二硫鍵(—S—S—)，從而導(dǎo)致—SH減少，—S—S—增加。本研究中DBD等離子體處理40 s游離巰基含量顯著下降，凝膠性能達(dá)到最佳，并且SPI一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)顯著變化，因此可以推測(cè)在弱氧化作用下，SPI凝膠特性的改善主要由于DBD等離子體活性粒子氧化游離巰基為硫自由基，促進(jìn)分子間二硫鍵的生成，從而使SPI凝膠強(qiáng)度顯著增加。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)(120 s)，DBD等離子體的強(qiáng)氧化作用導(dǎo)致二硫鍵進(jìn)一步氧化為亞磺酸和磺酸，從而導(dǎo)致SPI凝膠微觀結(jié)構(gòu)的改變和強(qiáng)度的下降。

2.3 凝膠性能表征

2.3.1 DBD等離子體處理對(duì)SPI凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

通過(guò)掃描電鏡(SEM)觀察SPI凝膠的微觀結(jié)構(gòu)，如圖5所示，未處理SPI凝膠三維立體結(jié)構(gòu)不連續(xù)、孔洞不均勻；DBD等離子體處理20～60 s，SPI凝膠均呈現(xiàn)連續(xù)、規(guī)整的片狀三維立體結(jié)構(gòu)；處理120 s，SPI凝膠片狀結(jié)構(gòu)消失，孔隙較為規(guī)整。表明DBD等離子體處理20～60 s對(duì)SPI凝膠性能改良效果最顯著，處理時(shí)間超過(guò)60 s凝膠性能有所提升但效果不明顯。結(jié)合DBD等離子體處理對(duì)SPI溶液羰基影響可知，DBD等離子體弱氧化作用可改善SPI凝膠性，強(qiáng)氧化作用使改良效果下降。

注：a為未處理；b—e分別是DBD等離子體處理20、40、60、120 s制備的SPI凝膠。圖5 SPI凝膠的掃描電鏡圖Fig.5 SEM characterization of SPI gel

2.3.2 DBD等離子體處理對(duì)SPI凝膠性能參數(shù)的影響

使用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)SPI凝膠的硬度、黏附度、內(nèi)聚性和回復(fù)性等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表1。與未處理樣品相比，DBD等離子體處理40 s SPI凝膠的硬度、內(nèi)聚性和回復(fù)性達(dá)到最大，分別為(441.37±15.59) g、0.540±0.001、0.046±0.002，黏附度降至最小，為-482.91±17.91，其中硬度、黏附度較未處理樣品增加2.63倍和5.98倍；DBD等離子體處理120 s凝膠各參數(shù)的變化幅度小于40 s的，與掃描電鏡結(jié)果一致，表明DBD等離子體處理時(shí)間大于40 s，強(qiáng)氧化作用使SPI凝膠的強(qiáng)度降低。

表1 DBD等離子體不同處理時(shí)間對(duì)SPI凝膠參數(shù)的影響Table 1 Effect of DBD plasama treatment on textural properties of SPI gel with different treatment time

注：a為彈性模量(G′)；b為黏性模量(G″)；c為未處理SPI溶液的流變特性；d為DBD等離子體處理40 s SPI溶液的流變特性。圖6 DBD等離子體不同處理時(shí)間對(duì)SPI樣品流變特性影響Fig.6 Effect of DBD plasma treatment on rheological characteristics of SPI samples with different treatment time

2.3.3 DBD等離子體處理對(duì)SPI流變性能的影響

由圖6a、6b可知，不同處理?xiàng)l件下SPI樣品的G′與G″變化趨勢(shì)相同，先緩慢下降后急劇上升，900 s以后上升幅度減緩。這是因?yàn)樯郎爻跗诘鞍踪|(zhì)分子的氫鍵和靜電相互作用減少，溶液黏度降低；進(jìn)一步升溫樣品發(fā)生相變，溶液轉(zhuǎn)變?yōu)槿跄z，G′與G″顯著增加[21]。恒溫與降溫階段，凝膠三維立體結(jié)構(gòu)初步形成，G′與G″緩慢增加[22]。升溫、恒溫階段經(jīng)CP處理樣品的G′與G″均高于未處理樣品的，表明CP處理可增加樣品彈性與黏性，處理40 s的SPI樣品相同時(shí)間點(diǎn)數(shù)值最高，說(shuō)明DBD等離子體處理40 s對(duì)凝膠性改良效果最佳，該結(jié)果與DBD等離子體處理對(duì)SPI凝膠性能參數(shù)影響的結(jié)果一致。圖6c、6d中，G′與G″曲線交點(diǎn)為凝膠相變點(diǎn)，其所對(duì)應(yīng)的溫度為凝膠形成溫度。比較未處理和處理40 s樣品相變點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度，發(fā)現(xiàn)CP處理降低了SPI溶液相變最低溫度，該現(xiàn)象與Zhang等[23]的研究結(jié)果一致，CP處理顯著改善豌豆分離蛋白凝膠性的同時(shí)降低了其熱凝膠形成溫度。處理120 s的SPI樣品G′與G″曲線低于其余處理樣品，高于未處理樣品，表明DBD等離子體處理帶來(lái)的強(qiáng)氧化作用可改善SPI凝膠性能，但改良效果小于弱氧化作用的影響。

3 結(jié)論

本研究表明，DBD等離子體活性粒子介導(dǎo)的氧化作用對(duì)SPI結(jié)構(gòu)的修飾顯著改善了SPI的凝膠特性。在弱氧化作用下(處理40 s)，自由巰基氧化為硫自由基，分子間二硫鍵的生成使凝膠形成穩(wěn)固的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這是SPI凝膠性改善的主要原因。進(jìn)一步延長(zhǎng)處理時(shí)間(強(qiáng)氧化)，導(dǎo)致二硫鍵的部分氧化，從而使SPI凝膠強(qiáng)度降低。關(guān)于低溫等離子體在蛋白功能性改善方面所涉及的活性離子對(duì)蛋白關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵基團(tuán)的修飾，以及在處理過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化還有待深入研究。另外，控制低溫等離子體處理參數(shù)和條件，避免蛋白的過(guò)度氧化對(duì)其功能特性產(chǎn)生不利影響也十分關(guān)鍵。