Pflanzliche Gefrierschutzproteine
\nAFPs sind funktionelle Proteine, die von Pflanzen produziert werden, um ihre Zellen vor dem Einfrieren zu sch\u00fctzen, wenn sich die \u00e4u\u00dfere Umgebung \u00e4ndert. AFPs sind in verschiedenen Pflanzen unterschiedlich verteilt, und alle haben eine bestimmte Frostschutzaktivit\u00e4t, ein allgemeiner Begriff f\u00fcr eine Gruppe von Proteinen, die die F\u00e4higkeit haben, die Frostschutzaktivit\u00e4t von Pflanzenzellen zu verbessern.
\nAFPs haben drei Eigenschaften, n\u00e4mlich thermische Hystereseaktivit\u00e4t (THA), Ver\u00e4nderung der Morphologie des Eiskristallwachstums und Hemmung der Rekristallisation von Eiskristallen. Aus Pflanzen gewonnene AFPs haben eine geringere thermische Hystereseaktivit\u00e4t als aus Fischen und Insekten gewonnene AFPs, aber eine st\u00e4rkere F\u00e4higkeit, die Rekristallisation von Eiskristallen zu verhindern. Daher wird angenommen, dass der Hauptweg der pflanzlichen AFPs zur Regulierung der Gefrierbest\u00e4ndigkeit darin besteht, das Wachstum extrazellul\u00e4rer Eiskristalle zu hemmen und die Rekristallisation von Eis zu verhindern.
\nDurch die Hemmung der Rekristallisation von Eiskristallen in L\u00f6sung k\u00f6nnen pflanzliche AFP die mechanischen Sch\u00e4den, die durch die Schwankungen der Umgebungstemperatur unter Null verursacht werden, verringern und die Qualit\u00e4tsverschlechterung von Lebensmitteln durch wiederholtes Einfrieren und Auftauen w\u00e4hrend der K\u00fchlung verhindern, was sie f\u00fcr den Zusatz zu gek\u00fchlten Lebensmitteln geeigneter macht als andere AFP-Quellen.
\nCharakterisierung von Gefrierschutzproteinen
\n2.1 Thermische Hystereseaktivit\u00e4t (THA) Der Gefrierpunkt einer allgemeinen L\u00f6sung (z. B. NaCl, Saccharosel\u00f6sung usw.) ist die Temperatur, bei der die Dampfdr\u00fccke der festen und der fl\u00fcssigen Phase im Gleichgewicht sind, und daher sollte der Gefrierpunkt gleich dem Schmelzpunkt sein. Da AFPs nur den Vereisungsprozess und kaum den Schmelzprozess beeinflussen, so dass der Gefrierpunkt niedriger ist als der Schmelzpunkt, wird der Unterschied zwischen dem Gefrierpunkt und dem Schmelzpunkt als thermische Hysteresedifferenz bezeichnet, und diese Aktivit\u00e4t der AFPs wird THA genannt.
\n2.2 Ver\u00e4nderung der Morphologie des Eiskristallwachstums bei niedrigen Temperaturen, Eiskristalle durch den Einfluss von AFPs, so dass das Wachstum von Eiskristallen Morphologie Ver\u00e4nderung von der normalen Eiskristall der flachen runden Art Wachstum zu hexagonal prismatischen Kegel. Mit der Konzentration von AFPs und der Verl\u00e4ngerung der Zeit, die Morphologie der Eiskristalle neigt dazu, nadelartig sein.
\n2.3 Hemmung der Eiskristallrekristallrekristallisation in der L\u00f6sung bei Gefriertemperatur, die kleinen Eiskristalle in der L\u00f6sung verschwinden allm\u00e4hlich und aggregieren zu gro\u00dfen Eiskristallen, was zu Sch\u00e4den an der Organisationsstruktur des Produkts f\u00fchrt. Die L\u00f6sung mit AFPs kann die Rekristallisation der Eiskristalle hemmen und die kleinen Eiskristalle gleichm\u00e4\u00dfig verteilen.
\nAnwendung von pflanzlichen AFPs im Lebensmittelbereich
\nDas Einfrieren ist eine der wichtigsten Phasen in der K\u00fchlkette von Lebensmitteln, und die K\u00fchlung ist eine im Lebensmittelbereich h\u00e4ufig verwendete Lagerungsmethode. Bei der Bef\u00f6rderung von Lebensmitteln in der K\u00fchlkette sind Temperaturschwankungen sehr wahrscheinlich, was zum Gefrier-Auftau-Zyklus von Lebensmitteln f\u00fchrt. Daher ist es unvermeidlich, dass das Ph\u00e4nomen der Eiskristallrekristallisation auftritt, was wiederum zu einer Sch\u00e4digung des Zellgewebes und damit zu Ver\u00e4nderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Lebensmitteln und der Gewebemorphologie f\u00fchrt.
\nGleichzeitig f\u00fchrt das Ph\u00e4nomen der Rekristallisation von Wasser zu Ver\u00e4nderungen in den inneren Bestandteilen der Zellen, zur Denaturierung von Proteinen, zur Regeneration von St\u00e4rke und anderen Ph\u00e4nomenen. Aus Pflanzen gewonnene AFPs k\u00f6nnen als Zusatzstoffe f\u00fcr Tiefk\u00fchlkost die Qualit\u00e4t von Tiefk\u00fchlkost wirksam verbessern.
\n3.1 Anwendung in Speiseeis Die Bildung und Rekristallisation von Eiskristallen in gefrorenen s\u00fc\u00dfen Milchprodukten spielt eine entscheidende Rolle f\u00fcr die Qualit\u00e4t der Produkte. Der Prozess der Eiskristallbildung bestimmt das Wachstum der Eiskristalle w\u00e4hrend der Aush\u00e4rtung und Lagerung von gefrorenen Milchprodukten und beeinflusst die sensorischen Eigenschaften wie die Cremigkeit des Eises, die Rauheit und Hydratation, die H\u00e4rte und das eisige Mundgef\u00fchl usw.; und die Rekristallisation bestimmt die Stabilit\u00e4t der Textur und der Struktur des Eises nach dem gesamten Gefriervorgang.
\nDer Zusatz von AFPs kann die Gr\u00f6\u00dfe von Eiskristallkernen mechanisch kontrollieren, das Wachstum von Eiskristallen in einer Saccharosel\u00f6sung hemmen und die Stabilit\u00e4t unter statischen Lagerbedingungen verbessern.
\nLillford et al. extrahierten AFPs aus Winterweizengras und f\u00fcgten sie zu Speiseeis hinzu und beobachteten durch experimentelle Studien, dass die durchschnittliche Gr\u00f6\u00dfe der Eiskristalle abnahm, wenn die AFP-Konzentration 0,05%~0,1% erreichte.
\nRegand et al. f\u00fcgten AFPs aus Winterweizengras zu Eiscreme hinzu und beobachteten, dass AFPs aus Winterweizengras signifikante Frostschutzeigenschaften zeigten, wenn 0,003% des Rohproteins hinzugef\u00fcgt wurden.
\nDie sensorische Bewertung von Speiseeis nach einem Monat Lagerung bei niedrigen Temperaturen (-18 \u2103) zeigte, dass das Speiseeis der Blindgruppe bei -18 \u2103 und schwankenden Bedingungen (-20 \u2103~-10 \u2103) sehr rau war und die Eiskristalle des Speiseeises die Form von Flocken hatten, wohingegen die Eiscreme mit dem Zusatz von Wintergras AFPs eine glatte Textur hatte und die Eiskristalle fein und homogen waren, was best\u00e4tigte, dass die Eiscreme mit dem Zusatz von Wintergras AFPs in der Lage war, die Wachstumsmorphologie der Eiskristalle zu modifizieren und die Rekristallisation zu verhindern.
\nDar\u00fcber hinaus wurde die Aktivit\u00e4t von Wintergras-AFP durch W\u00e4rmebehandlung verifiziert, und die Aktivit\u00e4t von Wintergras-AFP wurde durch Pasteurisierung nicht beeintr\u00e4chtigt, und die Aktivit\u00e4tswirkung von Wintergras-AFP erreichte ein Gleichgewicht bei einer Zugabemenge von 0,13%.
\nZhang et al. extrahierten AFPs aus kaltem, domestiziertem Hafer und modifizierten Speiseeis mit 0,1% AFPs, die die Glas\u00fcbergangstemperatur von -29,14 \u2103 auf -27,74 \u2103 erh\u00f6hten, die Schmelzbest\u00e4ndigkeit von Speiseeis verbesserten und seine Rekristallisation wirksam verhinderten. Der Zusatz von pflanzlichen AFPs milderte die durch Gefrieren und Temperaturschwankungen verursachten Sch\u00e4den an Speiseeis und f\u00fchrte zu einem gefrorenen Lebensmittelprodukt mit hoher Qualit\u00e4t und gutem Geschmack.
\n3.2 Anwendung in gefrorenem Teig St\u00e4rke ist ein unverzichtbarer Rohstoff in vielen Bereichen der Lebensmittelverarbeitung, und die Anwendung von pflanzlichen AFPs in gefrorenem Teig ist relativ gro\u00df.
\nPflanzliche AFPs k\u00f6nnen die Menge des aus dem Teig ausgefallenen kristallinen Wassers regulieren, so dass das Wasser und das Gluten im Teig in dem Zustand vor dem Einfrieren gehalten werden k\u00f6nnen und somit die Gel-Stabilit\u00e4t des Teigs, die Porengr\u00f6\u00dfe und die Gleichm\u00e4\u00dfigkeit des fermentierten Teigs sowie die Textur und das Aroma des Teigs nach der Reifung nicht beeintr\u00e4chtigt werden.
\nJia Chunli et al. f\u00fcgten Ligustrum officinale AFPs zu Weizenst\u00e4rke hinzu, um die Stabilit\u00e4t des St\u00e4rkegels nach dem Einfrieren und Auftauen zu untersuchen, und stellten fest, dass mit der Erh\u00f6hung der Konzentration von Ligustrum officinale AFPs die Ausf\u00e4llungsrate der einfrierenden und auftauenden St\u00e4rke und der gefrierbare Wassergehalt deutlich reduziert wurden, Durch die Ver\u00e4nderung der Ultrastruktur des Gels wurde die Zunahme der Porengr\u00f6\u00dfe der St\u00e4rke gehemmt, die Homogenit\u00e4t der St\u00e4rke wurde verbessert, die Zunahme der Gelh\u00e4rte und die Abnahme der Gel-Elastizit\u00e4t wurden verz\u00f6gert, was die Textur des Gels nach dem Einfrieren und Auftauen verbesserte.
\nKontogiorgos et al. isolierten eine Art hitzestabiler AFPs aus Winterweizengras und f\u00fcgten sie dem Teig hinzu. Sie stellten fest, dass sich die Glutenstruktur des Rohlings ver\u00e4nderte, wenn er 30 Tage lang unter Temperaturschwankungen (-20 \u2103 bis -10 \u2103) gelagert wurde, w\u00e4hrend die Rekristallisierung von Eiskristallen im Teig mit dem Zusatz von 0,1% Winterweizengras-AFPs reduziert wurde und die Glutenmaschenstruktur des Teigs kleiner und einheitlich war.
\nDar\u00fcber hinaus f\u00fcgten Liu Mei et al. dem Teig Karotten-AFP hinzu und stellten fest, dass der Zusatz von Karotten-AFP den Anstieg des Wassergehalts des Teigs w\u00e4hrend des Gefrier-Tau-Zyklus reduzierte, die durch den Gefrier-Tau-Zyklus verursachten Sch\u00e4den an den Lagereigenschaften und der Ultrastruktur des gefrorenen Teigs abschw\u00e4chte und somit das charakteristische Volumen und die Textureigenschaften des Teigs nach der Reifung verbesserte.
\nXia Lu et al. verwendeten AFPs, die aus Winterweizenkleie extrahiert wurden, als Zusatzstoff f\u00fcr die Zubereitung von tiefgefrorenen Suppenkn\u00f6deln mit 1%, 2%, 2,5% und 3% im Vergleich zu Klebreismehl. Die Versuchsergebnisse zeigten, dass die Zugabe von 2,5% AFPs die Qualit\u00e4t der Kn\u00f6del deutlich verbesserte, und die gekochten Kn\u00f6del hatten ein glattes Aussehen, gute Elastizit\u00e4t und eine klare und transparente Br\u00fche.
\n3.3 Anwendung in frischen Fr\u00fcchten Gefrorene Fr\u00fcchte haben einen hohen Wassergehalt und sind anf\u00e4llig f\u00fcr Saftverlust und weiche Verformung w\u00e4hrend des Einfrierens und der K\u00fchlung. Alginat und Winterweizen AFPs in frische Erdbeeren gemischt, dann durch fl\u00fcssigen Stickstoff eingefroren, nach dem Auftauen, um seine Zellaktivit\u00e4t und Saftverlustrate zu bestimmen, die Ergebnisse zeigen, dass AFPs deutlich die Gefrierbest\u00e4ndigkeit von Erdbeeren zu verbessern, und kann seine urspr\u00fcngliche Form und die Textur der Frucht selbst zu erhalten, die sensorische und Geschmack der Frucht zu erhalten.
\nRui et al. wendeten die Vakuumimpr\u00e4gnierungsmethode an, um die Bohnenquarkbl\u00e4tter in einem geschlossenen Lagertank mit AFPs reagieren zu lassen. Nach einer kurzen Zeit des Vakuumdruck- und Atmosph\u00e4rendruck-R\u00fcckgewinnungsprozesses standen die AFPs in direktem Kontakt mit den Poren der Bohnenquarkbl\u00e4tter, um eine Besch\u00e4digung des Blattgewebes zu vermeiden und den Verlust von Blattsaft zu reduzieren.
\nDie Mikrostrukturanalyse zeigte, dass die Eiskristalle in Bohnenquarkbl\u00e4ttern klein waren. Der Frostschutz von frischem Obst und Gem\u00fcse konzentriert sich auf die Frage, ob die Zellmorphologie nach dem Einfrieren intakt ist und ob die Lebensf\u00e4higkeit von erfrorenem Gewebe erhalten bleibt, und auch die Anwendbarkeit verschiedener AFPs im Bereich des Frostschutzes von Obst und Gem\u00fcse auf zellul\u00e4re Lebensmittel aus Obst und Gem\u00fcse bedarf weiterer Forschung.
\nSchlussfolgerung und Ausblick
\nDie Produktion von AFPs in Pflanzen ist ein komplexer Prozess, und das Vorhandensein von pflanzlichen AFPs steht in engem Zusammenhang mit der Wachstumsresistenz von Pflanzen. Ver\u00e4nderungen in der \u00e4u\u00dferen Umgebung wirken sich direkt auf die Konzentration der pflanzlichen AFPs aus, und Faktoren wie chemische Induktion stimulieren ebenfalls die Produktion von AFPs in Pflanzen, wobei im Lebensmittelbereich meist der Weg des Klonens oder der Transgenit\u00e4t gew\u00e4hlt wird, um pflanzliche AFPs zu erhalten.
\nAus Pflanzen gewonnene AFPs k\u00f6nnen die Rekristallisation w\u00e4hrend des Einfrierens und der Kryokonservierung hemmen und die durch den Saftfluss w\u00e4hrend des Auftauens verursachte Verschlechterung des N\u00e4hrwerts und der Qualit\u00e4t verringern. Dar\u00fcber hinaus sind pflanzliche AFPs nicht toxisch, und ihre Zugabe zu einer Vielzahl von Lebensmitteln wird keine negativen Auswirkungen haben, und ihre funktionellen Eigenschaften sind nicht mit toxischen Proteinen verbunden, so dass die Studie von pflanzlichen AFPs in der zuk\u00fcnftigen Anwendung des Lebensmittelbereichs sehr vielversprechend ist.
\nDie derzeitige Forschung \u00fcber den Mechanismus von AFPs hat eine neue Richtung der Frostschutztechnologie in Lebensmitteln aufgezeigt und eine theoretische Grundlage f\u00fcr die Produktionspraxis geschaffen. Allerdings sind pflanzliche AFPs in ihrer gro\u00dftechnischen Anwendung immer noch begrenzt, vor allem wegen der geringen Menge an AFPs, die aus Pflanzen extrahiert werden, was eine gro\u00dftechnische Produktion verhindert, sowie wegen der hohen Kosten und der schlechten Reproduzierbarkeit von synthetischen AFPs.
\nDaher ist es wichtig, die Eigenschaften der pflanzlichen AFPs, wie relative Molek\u00fclmasse, isoelektrischer Punkt, thermohysteretische Aktivit\u00e4t und Frostschutzmechanismus, zu nutzen, um effiziente Trennungs- und Reinigungsmethoden f\u00fcr die gro\u00dftechnische Anwendung zu entwickeln und die optimalen Bedingungen f\u00fcr die Anwendung von pflanzlichen AFPs in verschiedenen Arten von Lebensmitteln zu finden, die einen Schutz f\u00fcr die Produktion, den Transport und die Lagerung von Lebensmitteln in der K\u00fchlkette bieten k\u00f6nnen. Die Nutzung der Gentechnologie zur \u00dcbertragung von Frostschutzgenen aus Pflanzen in Empf\u00e4ngerzellen, um eine gro\u00dfe Anzahl von Molek\u00fclen mit Frostschutzaktivit\u00e4t zu erhalten, wird ebenfalls eine neue Richtung f\u00fcr die Anwendung von AFPs aus Pflanzen in Lebensmitteln sein.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Was sind die Merkmale der Wirkung von Frostschutzproteinen pflanzlichen Ursprungs und ihre Anwendung in Lebensmitteln? Pflanzliche Frostschutzproteine Pflanzliche Frostschutzproteine (AFP) sind funktionelle Proteine, die von Pflanzen produziert werden, um ihre Zellen vor dem Einfrieren zu sch\u00fctzen, wenn sich die \u00e4u\u00dfere Umgebung \u00e4ndert.<\/p>","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[46],"tags":[],"yoast_head":"\n