热变性和热聚集对大豆分离蛋白溶解性的影响 热变性和热聚集对大豆分离蛋白溶解性的影响

热变性和热聚集对大豆分离蛋白溶解性的影响

  • 期刊名字:食品科学
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  • 论文作者:叶荣飞,杨晓泉,郑田要,郑恒光,朱建华,刘翀,司华静
  • 作者单位:华南理工大学轻工与食品学院食物蛋白工程研究中心
  • 更新时间:2020-03-24
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106 2008, VoL 29, No. 07食品科字※基础研究热变性和热聚集对大豆分离蛋白溶解性的影响叶荣飞,杨晓泉*,郑田要,郑恒光,朱建华,刘翀,司华静(华南理工大学轻工与食品学院食物蛋白工程研究中心,广东广州510640)摘要:研究了温度和浓度对大豆分离蛋白(SPI)溶解性的影响,并用SDS-PAGE电泳分析了其可溶部分中亚基的组成及聚集方式。结果表明,热诱导大豆蛋白聚集生成了可溶聚集体,使得低浓度热处理后完全变性的SPI具有良好的溶解性。关键词:大豆分离蛋白:热处理;溶解性;变性;聚集Effcts of Thermal Denaturation and Aggregation on Solubility of Soy Protein lsolatesYE Rong-fei, YANG Xiao-quan*, ZHENG Tian yao, ZHENG Heng guang, ZHU Jian-hua, LIU Chong, SI Huajing(Research and Development Center of Food Proteins, College of Light Industry and Food,South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)Abstract: The effects of tempetrature and concentration on the solubility of soy protein isolates (SPD) were studied, and thenthe subunit compositions and form of aggregation of soluble fractions obtained from trcated SPI were analyzed by SDS-PAGE.The results showed that the tally denatured SPI after thermnal treatment at low concentration bave good solubility due to formationof heatinduced soluble protein aggregates.Key words: soy protein isolates (SPD); thermal treatment; solubility; denaturation; aggregation中图分类号: TS201.7文献标识码: A文章编号: 1002-6630(2008)07-0106-03大豆分离蛋白不仅是一种蛋白含量高的大豆产品,脱脂豆粕山东新嘉华有限公司。.而且还因具有多种功能特性而广泛应用于各类食品。但所用化学试剂均为分析纯。是,在大豆分离蛋白的生产中,热杀菌、高温喷雾干ECP3000三恒电泳仪北京六- -仪器厂; 600E 蛋白燥等生产环节都会导致大豆蛋白发生不可逆的热变性。纯化系统美国 Waters公司; ALPHA-4冷冻F燥机日热变性导致蛋白质的解离,卷曲紧密结构的展开和疏水本东京理化公司; TAQ100差示量热分析仪美国 PE公基团的暴露。由于展开分子的大量聚集,蛋白质的变司: CS501超级恒温水浴锅.上海浦 东跃欣科学仪器性通常会引起溶解度的下降,从而影响其功能特性,限厂; CR22G高速冷冻离心机日本日立公司;压力灭制其应用"。但是,蛋白质的变性不一定导致溶解性下菌锅.上海博迅公司。降,国外已有研究表明(2],在一定的条件下,大豆分.2 方法离蛋白即使是完全热变性,也能具有高溶解性。.1.2.1SPI的制备)1热处理条件下,大豆蛋白的热变性、聚集与溶解低温脱脂豆粕粉碎后过60目筛。豆粕粉按1:10的性之间关系的研究,对提高大豆分离蛋白的溶解性具有料液比加水搅拌,用1mol/L NaOH调pH至7.5,浸提重要的理论和实用价值。本实验研究温度和浓度对溶解2h后离心(8000X g, 20min, 4'C), 取上清液用1mol/L性及大豆蛋白亚基组成的影响,并选取2%的溶液研究HCI调pH至4.5,静置0.5h后再次离心(5000 X g, 20min,了可溶部分的热变性情况和聚集物的生成,以期为大豆4C),弃去上清液,加水并用1mol/L NaOH调蛋白凝乳分离蛋白生产中的热加工提供一定的理论指导。的pH至7.0,经冷冻干燥后即得SPI.凯氏定氮法测得SPI的蛋白含量为88.6%。1材料与方法1.2.2SPI的热处理SPI分散于蒸馏水中使其浓度(W/V)分别为2%、1.1材料、试剂与设备4%、6%、8%和10%,每个样制备三份,磁力搅拌2h,然后分别在80^C(水浴)、100C(水浴)和120C(灭菌收稿日期: 2007-10-01基金项目:国家自然科学基金项目(20776050);广东省自然科学基金项目(07006508)作者简介:叶荣飞(1983-), 男,硕士研究生,研究方向为粮食油脂及植物蛋白。E-mail: yeyunfei1314@ tom.com※基础研究食品科字2008, VoL 29, No. 07107锅中进行)加热30min,迅速用冰浴冷却5min,再经高亚基(a'、a及β )通过非共价作用构成的三聚体(1。速分散均质机分散后冷冻干燥。因为β -巯基乙醇可还原而断开二硫键,所以通过1.2.3溶解度的测定[41对比还原和非还原电泳图可判断亚基间是否有二硫键交.称取0.5g各干燥样品(经热处理的SPI),用蒸馏水联。图2显示不同浓度的SPI溶液在80C下加热30min定容至50ml,磁力搅拌2h后离心(12000 X g, 20min,后,其可溶部分的亚基没有明显变化,其中图2(b)表明20C)。用凯氏定氮法测上清液(可溶部分)的蛋白含量。AB(分子量约为58kD)仍明显存在。说明AB之间的二硫上清液的蛋白含量与样品蛋白含量的比值即为溶解度。键仍未断开。此现象与Petrucelli S的研究结果致1。综合图2(a)和图2(b)分析,构成小聚集物和大聚集物的1.2.4SDS-PAGE电泳根据Laemmli U K的方法间,在不连续缓冲系统上亚基相互作用力以-硫键为主。-人聚集物进行SDS-PAGE电泳分析,浓缩胶和分离胶的浓度分别为4%和12%,考马斯亮蓝R-250染色。还原电泳样品]小聚集物缓冲液中含10mmol/L β . 巯基乙醇,其他成分与非还原97kD67kDSDS-PAGE电泳缓冲液相同。参照1.2.3制备上清液,冷43kD-AB冻干燥后用于电泳分析。30kD) .1.25凝胶过滤|15参照1.2.3制备上清液,上样量为5m1。采用14.4kD .Sepharose CL-6B 凝胶柱,洗脱液用Tris-HCl缓冲液1234567891011(pH7.5,含有0.1molL NaCI)。流速为1m/min,每3ml收集一管,收集的组分在280nm检测。a.还原SDS-PAGE图谱(添加β .巯基乙醇); b.非还原SDS-PAGE團谱1.2.6差示量热扫描(DSC)(未添加β -巯基乙醇)。1 为Marker: 2为未热处理的SPI: 3~7为参照1.2.3制备上清液,冷冻干燥后用于DSC分析。2%、4%、6%、8%和10%的SPI溶液在80C加热30min后可溶部分称取2mg样品放入铝盘中,加入10 μ I磷酸盐缓冲液(H7.0)的还原电冰图谱: 8~11为2%、4%、6%和8%的SPI溶液在80C加使样品混和均匀,参考盘为空铝盘,扫描温度范围为热30min后可溶部分的非还原电泳图谱。到2 不同浓度的SPI溶液在80C加热30nin后可溶部分的SOS PACE图谱20~ 120C,升温速率为10'C/min .Fig.2 SDS-PAGE pattems of soluble fractions obtained from2结果与分析different concentrations SPI themally treated at 80Cfor 30 min图3(b)显示,SPI 溶液在100C下加热30min后,AB2溶解度测定已经解离,表明在此热处理条件下,AB之间的二硫键已断开。图3(a)还显示,当浓度在6%以上时,上清液即可100「溶部分中的B和β已不存在,但A、a' 和a还明显存在。305100根据Yamagishi T等P用11S和7S来做的模型实验结论可推s0 t测,此热处理条件下A、a' 和a通过二硫键相互作用形基40成可溶性聚集物,而B和β形成了不溶聚集物。20 t10浓度(%,W/V)图1不同浓度的 SPI经不同温度热处理后的溶解度曲线Fig.1 Solubility profiles of dfferent concentrations SPI atterthermal treatments of dfferent temperatures图1显示不同浓度的SPI经不同温度热处理后的溶解度曲线。在不同热处理温度下,溶解度随着浓度的增加而明显下降。低浓度时显示较好的溶解性,特别是78210112%的SPI分别经80、100和120C热处理30min后溶解度都在80%以上。a.还康SDS-PAGE图谱: b.非还原 SDS-PAGE图谱: 1 为未热处理的2.2 SDS-PAGE 分析SPI: 2~6为2%、4%、6%、8%和10%的SPI溶液在100C加热大豆蛋白主要由大豆11S球蛋白(lycinin)和7S球蛋白30min后可溶部分的还原电泳图谱: 7~11 为2%、4%、6%、8%和(β -conglycinin)组成。11S 是一一个六聚体,它由六个酸性10%的SPI溶液在100C加热30min后可溶部分的非还原电泳阳谱。图3 不同浓度的SPI溶液在10C加热30min后可溶部分的SDS-PAGE图谱亚基(A)和六个碱性业基(B)通过二硫键连接组成,这两种Fig.3 SDS-PAGE patterns of soluble fractions obtained from亚基的分子量大约分别为38kD和20kD.7S是一类由三种difterent concentratins SPI thermally treated at 100C for 30 min108 2008, VoL. 29 No. 07食品科字※基础研究度相差不大,又因为上样量相同,因此可确认热处理后的SPI的第一个洗脱峰增加的主要原因是分子量较大的可溶聚集体的增加。.4 t第1.6-0.8 I0 60120180240300360420时间(min)a.还原SDS-PAGE图贈: b.非还原 SD8-PAGE图谱: 1~5 为2%、4%、6%、8%和10%的SPI溶液在120C加热30min后可溶部分的还a.未加热; .80C下热处理: c.100C下热处理: d.120C下热处理。原电泳图谱: 6~10为2%、4%、6%、8%和10%的SPI溶液在120图6 SPI溶液(2%)在不同温度下加热30min后可溶部分的凝胶过滤图谱C加热30min后可幣部分的非还原电泳图语。Fig.6 Gel fltration chromatograms of soluble fractions obtained團4不同浓度的 SPI溶液在120C加热30min后可溶部分的SDS PAGEfrom SPI (2%) themally treated at dfferent temperatures for 30 min圉谱Fig.4 SDS-PAGE pattems of soluble fractins obtalned from3结论dfflerent concentations SPI themally treated at 120C for 30 min3.1 SPI 的溶解性随着热处理时浓度的降低而明显升如图4所示,分离胶中各亚基带颜色明显变浅,而高。2%浓度的SPI经不同温度热处理后,其溶解度均在浓缩胶项部有很明显的聚合物形成。说明该可溶部分能达到80%以上。主要由聚集物组成,构成聚集物的作用力不是疏水相互3.2 80C下热处理时,SPI部分变性,11S中的AB未作用和二硫键,可能是蛋白质与蛋白质发生了反应而通解离; 100C热处理时,11S完全变性,AB解离,亚过共价键相连接[9]。基A可能与a'和a通过二硫键交联形成了可溶聚集体,2热变性分析.而B与B形成了不溶聚集体: 120C热处理时,蛋白质与蛋白质可能发生了某种反应而共价连接。分析表明,热诱导大豆蛋白聚集生成了可溶聚集体,使得低浓度热77.4处理后完全变性的SPI具有良好的溶解性。95.1参考文献:1] 王凤翼,钱方大豆蛋白质生产与应用[M].北京:中国轻工业出版社, 2004,0 7-81.405030100122 WAGNERJ R, SORGENTINI D A. Relaion between sobilill and温度(C)surface hydrophobicity as an indicator of modifcaions during preparn-tion processes of commercial and lbonatory-prpared soy protin isolatcsa.未加热; b.80C下热处理; c.100C下热处理: d.120C下热处理。0 I Agric Food Chem, 2000 48: 3159-3165.團5 SPI 溶液(2%)在不同温度下加热30min后可溶部分的DSC图谱31 王显生不同亚基变异类型的大豆分离蛋白凝胶质构特性的研究办FIg.5DSC thermograms of soluble fractions obtained from SPI中国粮油学报,2006, 21(3): 116-120.(2%) thermally treated at dfferent temperatures for 30 minsolbility and functional properties of commercial Boy protein isolatces如图5所示,在未经热处理的SPI中,7S和11S的[D].J Agric Food Chem, 1991, 39: 1029-1032.LAEMMLIU KClavage of stuctural protcins during the ascmbly of变性温度分别为77.4C和95.1C.2%浓度的溶液在80Cthe bead of beceriophage T4I], Neature. 1970, 227: 680-685.下热处理30min后,其可溶部分的7S没有吸热峰,说6 THANH v H, SHIBASAKI K. Major proteins of soybean seds.A明7S已完全变性,但11S的吸收峰还很明显。而2%浓strightforward fractionation and their chansteriztio[n. J Agnic FoodChem, 1976, 24: 1111度的溶液在100C和120C下热处理30min后,其曲线为[7] PETRUCCELI s. Thermal aggregation of soy protein iolntete[J.J一条直线,说明此时蛋白质已完全变性。Agric Food Chem, 1995. 43: 3035-3041.8 YAMAGISHT, MTYAKAWA A, NODAN,eal. Ioluaioo and electo24 凝胶过滤色谱分析pboreic analysis of hea-induced products of mixes soybean 7S and 11S如图6所示,与未加热的SPI对照,热处理后的globulins(J]. Agric Biol Chem, 1983, 47: 1229-1237.SPI的第一个洗脱峰显著增高。实验测得未经加热的SPI9 WANG H, WANG T, JOHNSON L A. Effet of alkali on therefunctionalizatio of soy protein by hydrotbermal coking[]. J Am0il的溶解度为81.3%,与经不同热处理的2%的SPI的溶解Cbem Soc, 2005, 82: 451-456.

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