东北农业大学食品学院的崔 强、王 琳、王喜波*等人以SPI-WPI混合蛋白体系为对象,以SPI和WPI为对照,研究不同超声波功率处理对混合蛋白乳化性与凝胶性的影响,并分析混合蛋白相互作用的机理,为开发新型双蛋白食品提供理论和技术支持。
1、乳化性及乳化稳定性分析结果
SPI-WPI与WPI的乳化活性先升高后下降,在300 W时分别达到最大值(76.46 m2/g和71.31 m2/g),而SPI的乳化活性随着超声功率的升高而增加,在450 W时达到最大值59.08 m2/g。SPI-WPI与SPI的乳化稳定性先上升后下降,在300 W时分别达到最大值22.83 min和14.98 min。WPI的乳化稳定性随着超声功率的升高而增加,在450 W时达到最大值21.68 min。超声的空穴效应会破坏蛋白质的结构,使蛋白质释放出小分子亚基与肽,导致蛋白液乳化活性升高。
2、凝胶强度分析结果
SPI与WPI的凝胶强度随着超声功率的升高明显增加,SPI-WPI混合体系的凝胶强度随着超声功率的增加先升高后降低。这可能是因为随着超声功率的增加,蛋白质充分变性,蛋白之间弱键占主导地位,有利于混合蛋白之间二硫键的形成,使凝胶三维网络结构更致密、规则。另外,TG对蛋白结构的影响是通过改变蛋白质侧链上的疏水相互作用而实现的,形成孔洞微小且均匀的微观凝胶网络结构,在TG作用下有助于凝胶强度升高。
3、WHC分析结果
SPI-WPI混合体系的凝胶WHC先上升后下降。在300 W时达到最大值87.11%。SPI与WPI的凝胶WHC在450 W时达到最大值,分别为80.18%和78.96%。超声处理显着改善了蛋白质凝胶的WHC。
4、紫外光谱分析结果
随着超声功率的增加,SPI-WPI、WPI和SPI的紫外光谱强度增加,说明SPI与WPI分子内部多肽链部分展开,发色基团与芳杂环疏水基团更加暴露。混合蛋白体系与SPI紫外光谱强度远大于WPI,说明超声处理对混合蛋白与SPI作用效果更明显,这与SDS-PAGE结果一致。
5、蛋白的亚基变化
SPI的蛋白条带主要分布在48、35 kDa与17 kDa。WPI的蛋白条带分子质量主要分布在11 kDa。经超声处理的SPI-WPI混合蛋白条带主要分布在63~75、25~35、11~17 kDa以及小于11 kDa处,且随着超声功率的增加,条带灰度变浅,说明超声处理会影响大豆蛋白亚基的组成,可能是因为超声使蛋白分子解聚。一般的改性手段可以形成暂时可溶性聚集体,然后解聚成酸性和碱性多肽,而高强超声处理后在TG作用下形成了致密的凝胶网络结构,大豆蛋白亚基在蛋白体系和SPI-WPI混合体系中变性聚集,很可能超过凝胶检测分子质量的上限,造成条带的缺失。
6、扫描电子显微镜观察结果
未经超声处理的蛋白凝胶结构粗糙、表面不平整,且未形成致密的凝胶网络结构。与之相比,经过超声处理的蛋白凝胶结构均一、致密、空间结构分布均匀。这可能是因为超声处理后蛋白分子舒展,形成小分子物质,在TG催化作用下,两种蛋白之间互相作用形成共价交联。
结 论
SDS-PAGE结果显示有新的条带出现,说明超声处理后在TG作用下SPI-WPI混合蛋白之间形成复合物。本研究为SPI-WPI混合蛋白的实际加工利用提供了理论参考。