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pH偏移结合热处理对大豆蛋白柔性与乳化性的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-08-27
核心提示:大豆分离蛋白(SPI)因其良好的功能性质、营养价值及潜在的健康益处而成为国内外的研究热点并被广泛应用于食品的多个领域。蛋白质的柔性可以理解为蛋白质所处外部环境变化时,其结构能够发生改变的能力,反映出蛋白质结构对环境变化的敏感性。因其在决定蛋白功能性质尤其是界面性质中的关键作用而受到越来越多学者的关注。
   大豆分离蛋白(SPI)因其良好的功能性质、营养价值及潜在的健康益处而成为国内外的研究热点并被广泛应用于食品的多个领域。蛋白质的柔性可以理解为蛋白质所处外部环境变化时,其结构能够发生改变的能力,反映出蛋白质结构对环境变化的敏感性。因其在决定蛋白功能性质尤其是界面性质中的关键作用而受到越来越多学者的关注。
 
  东北农业大学食品学院王健、徐晔晔、于洁等人以SPI对胰蛋白酶的敏感性表征量化柔性,研究pH偏移结合热处理对SPI柔性的影响,并探索SPI柔性与乳化性质的相关性,为进一步探索柔性在蛋白结构和功能性质中的作用提供理论依据。
 
  SPI的组成
 
  实验所制得的SPI蛋白质、水分、灰分和粗脂肪质量分数分别为(90.22±0.44)%、(3.24 ±0.67)%、(3.39 ±0.53)%和(0.47±0.06)%,符合实验要求。
 
  不同pH偏移结合热处理对SPI柔性影响
 
  在各个pH偏移处理条件下,SPI柔性随着处理温度的升高而增大,在处理温度为90 ℃时,pH 2.0 和pH 7.0 偏移处理条件下柔性无显着性差异,而pH 11.0处理条件下,柔性则显着上升。处理温度为120 ℃时,pH 11.0偏移处理条件下SPI柔性最高,其次分别为pH 2.0和pH 7.0。pH 2.0和pH 11.0偏移处理结合热处理促进了SPI在加热过程中柔性的增加,其中pH 11.0偏移处理结合热处理对柔性影响更为强烈。单独的pH 2.0和pH 11.0偏移处理会导致柔性轻微的上升。
 
  不同pH偏移结合热处理对SPI表面疏水性影响
 
  在各个pH偏移处理条件下,处理温度为90 ℃时,SPI表面疏水性显着上升,随后当处理温度为120 ℃时,表面疏水性却显着降低。与其他处理条件相比,SPI在pH 7.0、90 ℃处理条件时表面疏水性最高。而单独pH 2.0和pH 11.0偏移处理会导致SPI表面疏水性的增加,其中pH 2.0偏移处理增加幅度更大,原因可能是酸碱偏移处理可以使SPI蛋白结构舒展,蛋白不能完全恢复最初的天然状态,从而暴露出分子内部部分疏水性基团,导致表面疏水性的增加。
 
  不同pH偏移结合热处理对SPI游离巯基含量影响
 
  在pH 7.0条件下,热处理温度的上升会导致SPI游离巯基含量的上升,相反,在pH 2.0和pH 11.0偏移处理条件下热处理温度的升高会导致SPI游离巯基含量的降低,可能的解释是由于热处理,SPI分子内或分子间形成二硫键,同时还可能伴随有氧化反应的发生,从而使得巯基含量下降。而单独pH 2.0和pH 11.0偏移处理会导致SPI游离巯基含量的下降。
 
  在pH 2.0和pH 11.0偏移处理条件下,120 ℃热处理使SPI蛋白拥有柔性更高的构象,而表面疏水性和游离巯基含量却下降,可能的解释是由于120 ℃热处理导致SPI发生疏水相互作用形成聚集体,此过程使部分游离巯基内卷于聚集体内部,而非形成新的二硫键,维持了蛋白的柔性构象。
 
  不同pH偏移结合热处理对SPI浊度影响
 
  在pH 7.0条件下,热处理温度的上升会导致SPI浊度的上升。在pH 2.0偏移处理条件下,处理温度为90 ℃时,SPI浊度达到最大,在120 ℃时又略有下降。在pH 11.0偏移处理条件下,热处理温度的上升会导致SPI浊度的下降。在pH 7.0条件下,热处理导致蛋白分子之间形成聚集体,故浊度上升。
 
  不同pH偏移结合热处理对SPI粒径影响
 
  在pH 7.0条件下,SPI粒径会随着处理温度的升高而降低,这与浊度的结果相反。在pH 2.0偏移处理条件下处理温度为90 ℃会导致SPI粒径的降低,而当处理温度为120 ℃时SPI粒径明显增大,表明120 ℃处理导致SPI分子间发生了聚集,导致较大聚集体的形成。在pH 11.0偏移处理条件下,与pH 7.0未经热处理的条件相比,SPI粒径明显降低,表明在pH 11.0条件下SPI解离,蛋白粒子变小,这与体系浊度变化趋势一致。在pH 11.0偏移处理条件下,90 ℃热处理会导致SPI粒径的降低,而120 ℃热处理则导致SPI粒径略有增加,这可能是源于部分解聚的SPI蛋白质分子重新生成新的聚集体导致SPI平均粒度增大。
 
  不同pH偏移结合热处理对SPI内源性色氨酸荧光光谱分析
 
  在pH 7.0条件下,SPI内源性荧光强度随着处理温度的上升而减弱,在pH 2.0偏移处理条件下,SPI内源性荧光强度也随着处理温度的上升而减弱,但降低幅度比在pH 7.0条件下更大,推测可能是在pH 2.0偏移处理条件下,由于聚集体的形成,发色基团重新隐藏在SPI分子内部导致荧光强度的降低(1.5节和1.6节结果)。在pH 11.0偏移处理条件下,90 ℃处理温度会导致内源性荧光强度增加,但在处理温度为120 ℃时又略有下降。单独pH 2.0和pH 11.0偏移处理会导致SPI内源性色氨酸荧光强度增加。
 
  不同pH偏移结合热处理对SPI紫外扫描光谱分析
 
  在pH 7.0条件下,随着处理温度的上升,SPI紫外吸收强度也随之上升,这与柔性的变化趋势一致,紫外吸收强度的增加表明SPI分子内部发色基团暴露在外部,SPI结构变得更加舒展。在pH 2.0偏移处理条件下,未进行热处理的SPI紫外吸收强度明显上升,表明单独的pH 2.0偏移处理会造成SPI结构的改变,热处理为90 ℃和120 ℃时会导致pH 2.0偏移处理条件下SPI紫外吸收强度的降低,推测可能是由于聚集体的形成(1.5节和1.6节结果)。
 
  不同pH偏移结合热处理对SPI乳化活性和乳化稳定性影响
 
  在各个pH偏移处理条件下,SPI乳化活性和乳化稳定性随着处理温度的升高而增加,pH 2.0和pH 11.0偏移处理结合热处理有利于SPI乳化性质(乳化活性和乳化稳定性)的增加。这与柔性变化趋势一致。
 
  不同pH偏移结合热处理条件下SPI柔性与乳化性的相关关系
 
  相关性分析指出,在各个处理条件下SPI柔性与乳化活性和乳化稳定性呈显着正相关关系,相关系数分别为0.945和0.936。而相关性分析指出,各个pH偏移结合热处理条件下SPI表面疏水性与乳化活性和乳化稳定性分别呈正相关关系和显着正相关关系,相关系数分别为0.823和0.912。
 
  结 论
 
  在各个pH偏移处理条件下,SPI柔性随着处理温度的升高而增加。相比于pH 7.0条件,pH 2.0和pH 11.0偏移处理促进了SPI在加热过程中柔性的增加,其中pH 11.0条件下热处理对柔性影响更加强烈。
 
  pH 7.0条件下,游离巯基含量随热处理温度的升高而增加,SPI柔性的增加与SPI内二硫键的断裂有关。pH 11.0偏移处理条件下,SPI在加热过程中发生了解离,SPI柔性增加。紫外扫描、内源性色氨酸荧光光谱研究发现随着柔性的增加,SPI结构变的更加舒展。
 
  在实验条件下,SPI柔性与乳化活性和乳化稳定性呈显着正相关,相关系数分别为0.945和0.936。
 
 
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