商业β-乳球蛋白溶液中蛋白质变性及聚集温度，反应热检测方案(差示扫描量热)

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SetaramKEP TECHNOLOGIESKEPTechnologles法国凯璞科技集团Tel： +862136368319Fax：+8621 3636 8094E-mail： info@setaram.cnwww.setaram.com www.setaram.cn 塞塔拉姆仪器 食品研究新视界-扫描式微量热仪 New Vision into Food Science -Scanning Micro-Calorimeter 热分析法(如 DSC/DTA，TGA)， 已成为当今研究食品性质最为有效的手段之一，在确定食品成分/优化原材料选择/确定生产加工、贮存及运输条件/保障产品质量及食用安全等方面均发挥着无可替代的重要作用。 食品中成分的物理化学变化所产生的热效应通常比较微弱，因此测试时需要较大的样品量或要求仪器具有较高的灵敏度。另外，很多食品的成分及状态通常比较复杂，如固体、液体、胶体等，并且在生产加工过程中，经常需要进行液体或固体等多相混合，这些都是传统DSC 难以满足的条件。基于传承数十年的三维卡尔维式量热传感器的独有优势， Setaram 公司的3D微量热仪已成为国际食品研究领域的理想工具，并得到了广泛的应用。 最具任务弹性的微量热仪-uSC 作为经典的Setaram Calvet 3D 微量热仪的代表， uSC 继承具有数十年历史的 uDSC系列衣钵，并将其进一步发扬光大，在提供无与伦比的灵敏度与准确性的同时，更提供业内独一无二的灵活性，可作为食品研究领域的通用型全功能量热平台： 工作模式： 扫描→恒温 样品形态： 稀溶液←→固体，胶体 反应类型： 间歇←→原位混合 高通量：双通道，可以同时测量两组样品 性能参数： 温度范围：-20~170℃ 升/降温扫描速率： 1K/min 样品池：C276材质，双通道，可进行固液、液液、气液/气固等多项间歇或连续混合 压力范围：真空~1000bar 以下介绍一些在食品研究的各个细分领域的典型应用案例： 蛋白质研究：测定蛋白质变性及聚集温度，反应热，评估稳定性及相容性 β-乳球蛋白在不同环境下的变性温度：通过改变环境参数，评价蛋白质在不同 pH、盐度及浓度条件下的变性行为。 塞塔拉姆仪器 样品：商业β-乳球蛋白溶液 浓度： 25g/L 标准池扫描模式 温度程序：30°C->160°C @ 0.5K/min 缓冲液：4.01或7.00 盐： NaCl，0 或 0.5M 结果：不同测试环境下的蛋白变性温度如附表所示 pH4.0 pH 盐度：0 盐度：0.5M 4.0 76.89℃ 82.36℃ 7.0 68.93℃ 77.68℃ 免疫球蛋白的热稳定性： 样品：5mg/mL IgG 25℃~100℃@ 1K/min 标准池扫描模式 结果：升温过程中出现叠加的吸-放热峰，通过去卷积可以将总的热效应(a)分为两部分： (b)变性的吸热峰 (c)聚集的放热峰 塞塔拉姆仪器 蛋白质变性：反应热及温度的再现性 样品：海参肉肉，约100mg， 直接置入样品池 标准池扫描模式 温度程序：5°C~80°C@1K/min 49℃度附近出现的明显吸热峰为对应蛋白质的变性，通过对比两次实验结果课件 uSC 在反应温度及量热测试方面的优异再现性，不同实验的反应热再现性测试误差优于1%。 谷物·淀粉类食品的表征： 基于高灵敏度及良好的样品相容性， uSC非常适宜模拟及评估淀粉类食品生产加工及贮存过程中的糊化、回生等变化 淀粉制品的糊化 样品：小麦粉+水(50%w/w)，共980 mg温度程序：5°C~120°C@ 1K/min； 120°C~5°C@1K/min 标准池扫描模式 结果：升温时出现两组吸热峰，分别对应直链淀粉的糊化及支链淀粉缔合物的降解；降温时的放热峰对应部分支链淀粉支链淀粉的重结晶 塞塔拉姆仪器 贮存时间对面包品质的影响 样品：玉米及小麦淀粉(110℃加热1小时)、新鲜的面包芯400 mg 标准池扫描模式 温度：10℃~180、0.7℃/min 室温储存在密闭容器中，每日取样进行量热测试 结果：(1)小麦淀粉升温扫描过程中观察到两组吸热峰，分别对应结晶的支链淀粉的融化(40~80℃间)，及支链淀粉脂类缔合物的降解(120℃附近) (2)随着老化时间的延长，小麦支链淀粉发生糊化时的熔融热增加，说明其回生程度不断增加；贮存时间超过2天后，吸热峰增速明显放缓，说明回生程度趋于稳定 (3)玉米淀粉：在150℃-160℃温度范围内的吸热对应结晶的支链淀粉的熔融；随老化时间的延长，这组吸热峰发生“分裂”，源于淀粉结晶体结构的异化。 凝胶：溶胶-凝胶过程 在保证超高灵敏的同时，得益于易于清洗的活动式样品池设计，Setaram Clavet 3D 微量热仪系列尤为适合测试高浓度、高粘度类型样品，如各类凝胶等。 塞塔拉姆仪器 Mass： 857mg 标准池扫描模式 温度：10℃~90℃@ 1K /min 90℃~10℃@ 1K /min 结果： 升温时观察到一个吸热峰，降温时的两个放热峰对应凝胶过程 (iota at 56.2， kappa at50.1℃)。 发酵：酸奶制作 Sample： 20 mg酸奶+200mg牛奶 样品池：间歇混合池 (酸奶在上，牛奶在下) 实验温度：37℃恒温 酸奶及牛奶混合后，探测乳酸菌生长的放热效应，放热最大值出现在约2.5小时处 *Setaram 仪器配套的 Calisto 热分析软件。内置多种基线计算方式，，可以根据需要选择合适的积分模型 酶促反应-原位混合 Sample： 真菌葡萄糖淀粉酶(1%水溶液)+麦芽糖(1%水溶液) 流速：各0.3ml/min 样品池：流动混合池恒温模式 温度：25℃恒温 实验方法及结果：两种溶液的流速为各0.3 ml/min，实验开始时两路液体均为麦芽糖溶液，待基线稳定后，将其中一路切换为酶溶液，则两种溶液在样品池内原位混合后从出口流出，即可观察到明显放热，源于麦芽糖在酶作用下的水解反应； 塞塔拉姆仪器 而后再将酶溶液通道切换回麦芽糖溶液，基线再次回复到零位。由基线位移的高度可定量测定酶促反应热并评估反应效率。 食品研究新视界-扫描式微量热仪New Vision into Food Science – Scanning Micro-Calorimeter 热分析法(如DSC/DTA,TGA)，已成为当今研究食品性质最为有效的手段之一,在确定食品成分/优化原材料选择/确定生产加工、贮存及运输条件/保障产品质量及食用安全等方面均发挥着无可替代的重要作用。食品中成分的物理化学变化所产生的热效应通常比较微弱，因此测试时需要较大的样品量或要求仪器具有较高的灵敏度。另外，很多食品的成分及状态通常比较复杂，如固体、液体、胶体等，并且在生产加工过程中，经常需要进行液体或固体等多相混合，这些都是传统DSC难以满足的条件。基于传承数十年的三维卡尔维式量热传感器的独有优势，Setaram公司的3D微量热仪已成为国际食品研究领域的理想工具，并得到了广泛的应用。最 具任务弹性的微量热仪-uSC作为经典的Setaram Calvet 3D微量热仪的代表，μSC继承具有数十年历史的μDSC系列衣钵，并将其进一步发扬光大，在提供无与伦比的灵敏度与准确性的同时，更提供业内独 一无二的灵活性，可作为食品研究领域的通用型全功能量热平台：工作模式： 扫描 ←→ 恒温样品形态： 稀溶液←→固体，胶体反应类型： 间歇←→原位混合 高通量：双通道，可以同时测量两组样品     性能参数：温度范围：-20~170℃升/降温扫描速率：1K/min 样品池：C276材质，双通道，可进行固液、液液、气液/气固等多项间歇或连续混合压力范围：真空~1000bar  以下介绍一些在食品研究的各个细分领域的典型应用案例：蛋白质研究：测定蛋白质变性及聚集温度，反应热，评估稳定性及相容性β -乳球蛋白在不同环境下的变性温度： 通过改变环境参数，评价蛋白质在不同pH、盐度及浓度条件下的变性行为。样品: 商业β-乳球蛋白溶液浓度：25g/L标准池 扫描模式温度程序：30°C -> 160°C @ 0.5K/min缓冲液: 4.01 或 7.00盐：NaCl ，0 或 0.5M结果：不同测试环境下的蛋白变性温度如附表所示免疫球蛋白的热稳定性：样品：5mg/mL IgG 25°C ~100°C @ 1 K/min标准池 扫描模式结果：升温过程中出现叠加的吸-放热峰，通过去卷积可以将总的热效应（a)分为两部分：（b) 变性的吸热峰（c）聚集的放热峰蛋白质变性: 反应热及温度的再现性样品：海参肉糜，约100mg，直接置入样品池标准池 扫描模式温度程序：5°C ~80°C @ 1 K/min49℃度附近出现的明显吸热峰为对应蛋白质的变性，通过对比两次实验结果课件uSC在反应温度及量热测试方面的优异再现性，不同实验的反应热再现性测试误差优于1%。 谷物·淀粉类食品的表征：基于高灵敏度及良好的样品相容性，uSC非常适宜模拟及评估淀粉类食品生产加工及贮存过程中的糊化、回生等变化淀粉制品的糊化  样品 :  小麦粉 + 水 (50% w/w)，共980 mg温度程序 : 5°C ~120°C @ 1 K/min；   120°C ~5°C @ 1 K/min标准池 扫描模式结果：升温时出现两组吸热峰，分别对应直链淀粉的糊化及支链淀粉缔合物的降解；降温时的放热峰对应部分支链淀粉支链淀粉的重结晶贮存时间对面包品质的影响样品：玉米及小麦淀粉(110℃加热1小时)、新鲜的面包芯400 mg标准池 扫描模式温度：10℃~180℃、0.7℃/min室温储存在密闭容器中，每日取样进行量热测试结果：(1)小麦淀粉升温扫描过程中观察到两组吸热峰，分别对应结晶的支链淀粉的融化（40~80℃间），及支链淀粉脂类缔合物的降解（120℃附近）(2)随着老化时间的延长，小麦支链淀粉发生糊化时的熔融热增加，说明其回生程度不断增加；贮存时间超过2天后，吸热峰明显增速放缓，说明回生程度趋于稳定(3)玉米淀粉：在150℃-160℃温度范围内的吸热对应结晶的支链淀粉的熔融；随老化时间的延长，这组吸热峰发生“分裂”，源于淀粉结晶体结构的异化。 凝胶：溶胶-凝胶过程在保证超高灵敏的同时，得益于易于清洗的活动式样品池设计，Setaram Clavet 3D微量热仪系列尤为适合测试高浓度、高粘度类型样品，如各类凝胶等。 Sample ：卡拉胶 - 75% kappa (1%) + 25% iota (1%)  in 0.1M KCl Mass: 857 mg标准池  扫描模式      温度：10℃~90℃@ 1K /min            90℃~10℃@ 1K /min 结果： 升温时观察到一个吸热峰，降温时的两个放热峰对应凝胶过程（iota at 56.2, kappa at 50.1 °C）。发酵：酸奶制作Sample :   20 mg 酸奶 + 200mg 牛奶样品池：间歇混合池        (酸奶在上, 牛奶在下)实验温度 : 37°C恒温酸奶及牛奶混合后，探测乳酸菌生长的放热效应，放热最 大值出现在约2.5小时处*Setaram仪器配套的Calisto热分析软件。内置多种基线计算方式，可以根据需要选择合适的积分模型 酶促反应 - 原位混合  Sample : 真菌葡萄糖淀粉酶 (1%水溶液) + 麦芽糖 (1%水溶液)   流速：各0.3 ml/min样品池：流动混合池 恒温模式温度：25℃恒温实验方法及结果：两种溶液的流速为各0.3 ml/min，实验开始时两路液体均为麦芽糖溶液，待基线稳定后，将其中一路切换为酶溶液，则两种溶液在样品池内原位混合后从出口流出，即可观察到明显放热，源于麦芽糖在酶作用下的水解反应;而后再将酶溶液通道切换回麦芽糖溶液，基线再次回复到零位。由基线位移的高度可定量测定酶促反应热并评估反应效率。