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超声复合碱处理对大豆分离蛋白乳化性影响及 [复制链接]

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大豆分离蛋白(SPI)主要是由7S(β-伴球蛋白)和11S(球蛋白)两种球形蛋白组成,可以提供包括赖氨酸在内的必需氨基酸,其具有较高的营养价值。然而,未改性的SPI其功能特性如乳化特性、凝胶特性及其他加工特性等的应用常常受限。SPI相对较低的乳化性可能是由7S和11S球蛋白三级和四级结构的复杂性、紧密堆积的球形构象以及低分子柔韧性引起的。因此,需要对SPI进行修饰处理以获得更优的乳化特性,这对其作为功能性和营养性成分在食品和药品中的应用有着重要的意义。

表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是绿茶多酚的主要成分。EGCG富含酚羟基,具有强抗氧化活性,并可在预防癌症、心血管疾病以及其他慢性疾病方面发挥作用。但是,EGCG在中性和碱性溶液中非常不稳定,随着pH值、氧气浓度或温度的升高,EGCG降解速度加快。因此,寻找理想的方法防止EGCG降解迫在眉睫,然而,关于超声复合碱处理SPI对EGCG的保护作用目前鲜见报道。因此,东北农业大学食品学院的闫世长、齐宝坤*、李杨*等人旨在研究超声复合碱处理对SPI分子结构及功能特性的影响及其对EGCG的保护作用,以期为SPI作为生物活性成分载体的设计提供理论和方法指导。

1、SPI的傅里叶变换红外光谱分析结果

由图1可知,经过不同条件处理后,各样品酰胺I带的半峰宽变窄、强度减弱及峰位(SPI:.73cm-1;HSPI:.81cm-1;USPI:.02cm-1;UHSPI:.48cm-1)发生改变,由此可知SPI二级结构发生变化。SPI二级结构相对含量分析如表1所示,与对照组相比,碱处理可以使蛋白的α-螺旋与β-折叠相对含量降低,这可能是碱处理提高静电斥力导致的。

2、SPI的荧光光谱分析结果

本研究利用荧光光谱来表征蛋白三级结构的变化,如图2所示,与对照蛋白相比,碱处理的SPI没有发生明显的红移或蓝移现象,但是其荧光强度明显增加,这是由于碱诱导促使蛋白分子结构展开,使内部的发色基团暴露。超声处理的SPI荧光强度增加并发生明显的红移现象,这是由于超声产生的空化作用或机械剪切应力导致蛋白结构变得松散,内部的芳香族氨基酸暴露出来,造成荧光强度增加。

3、SPI的表面疏水性分析结果

如图3所示,与对照蛋白相比,超声处理的SPI表面疏水性显著增加(P<0.05),可能是因为超声波产生的空化作用破坏了蛋白质分子空间结构,暴露出分子内部的疏水性氨基酸残基,这些疏水性基团吸附在蛋白质表面,导致蛋白质的表面疏水性增加。碱处理的SPI表面疏水性也发生显著的变化(P<0.05),这是因为碱诱导使蛋白质二硫键遭到破坏,亚基发生解离,造成包埋在分子内部的疏水基团暴露在分子表面,进而导致表面疏水性增加。

4、SPI的巯基含量分析结果

蛋白质巯基含量的变化也表征着蛋白质结构的改变,巯基含量的测定结果如图4所示,与对照组相比,超声处理的SPI巯基含量增多,可能的原因是超声处理后蛋白质空间结构被破坏,蛋白内部的巯基基团暴露出来。碱处理的SPI巯基含量也增加,可能是碱处理使蛋白质二硫键遭到破坏,亚基发生解离,进而使巯基含量增加。

5、SPI的乳化性分析结果

由图5可知,与对照SPI相比,单独碱处理的SPI乳化活性与乳化稳定性显著增加,可能是由于pH12距离蛋白的等电点较远,产生较高的静电斥力,蛋白分子间的相互作用减弱,粒径分布均匀,表面疏水性增加,从而改善其乳化特性。单独超声处理的SPI乳化活性与乳化稳定性也呈现显著增加趋势,可能是由于超声处理破坏蛋白质分子的空间结构,使SPI分子展开,暴露出埋藏在分子内部的疏水性基团,促进了SPI在油-水界面上的展开,有利于形成稳定的网络结构。

6、SPI的荧光猝灭分析结果

蛋白质荧光图被认为是研究多酚与蛋白质相互作用和结合的实用工具。本实验采用荧光猝灭光谱法评价EGCG与SPI在pH7.0下的相互作用,结果如图6所示。随着EGCG浓度的增加,SPI、HSPI、USPI、UHSPI的荧光强度降低,并发生轻微红移,这一结果表明EGCG的加入改变了蛋白的结构,使疏水性基团进一步暴露。其中,超声辅助碱处理的SPI与EGCG相互作用,其荧光损失率最大。

7、EGCG的稳定性分析结果

图8显示了在室温下贮存7d期间对照组、HSPI、USPI和UHSPI对EGCG降解的保护情况。可以看出,随着贮藏时间的延长,游离EGCG的吸光度迅速上升,这表示EGCG发生了氧化降解。SPI与EGCG复合后,其吸光度轻微降低,表明SPI对EGCG有较弱的保护能力,可能与蛋白的结构及与EGCG的结合强度有关,EGCG与超声处理、碱处理以及超声辅助碱处理的SPI复合之后,其吸光度与对照组相比均进一步降低;其中,超声辅助碱处理展现出最好的保护作用,这可能与UHSPI具有较高的巯基含量及与EGCG较强的结合能力有关。

结论

本研究探究了超声复合碱处理SPI结构、功能的变化及其对EGCG的保护作用,结果发现,超声复合碱处理中碱处理可以诱导蛋白分子展开,同时超声提供的机械剪切及空化作用使蛋白分子结构变得更松散,暴露出更多的疏水性基团,比单一处理的方式更有效;碱处理、超声处理、超声复合碱处理均可以提高蛋白的乳化特性,超声复合碱处理的效果最佳;荧光猝灭光谱分析结果表明,超声复合碱处理的SPI与EGCG具有最强的结合能力,结合位点数最多(1.43);碱处理、超声处理、超声复合碱处理均可以防止EGCG氧化,超声复合碱处理的保护效果最优。本研究可为SPI在食品工业中作为乳化剂和功能性活性物质载体的应用提供理论参考。

本文《超声复合碱处理对大豆分离蛋白乳化性影响及其对表没食子儿茶素没食子酸酯保护作用》来源于《食品科学》年42卷7期-页,作者:闫世长,徐静雯,武利春,孙禹凡,齐宝坤,李杨。DOI:10./spkx---。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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