金针菇多糖对大豆分离蛋白凝胶的增强作用及其结构表征

通过将金针菇多糖（Flammulina velutipes polysaccharide，FVP）添加到大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）水凝胶中并进行热处理以提高SPI水凝胶强度、持水性和热稳定性。通过对二三级结构及分子间作用力的检测，进一步分析FVP-SPI水凝胶的稳定性。结果显示：热处理及添加FVP显著提高SPI水凝胶的持水能力，热变性焓ΔH提高了25.46%，水凝胶稳定性显著提高。疏水相互作用、二硫键和静电相互作用是形成热处理FVP-SPI水凝胶的主要作用力。FVP的加入提高了静电相互作用，使水凝胶中α-螺旋向β-折叠转变，SPI中色氨酸暴露于表面，疏水性增强。FVP对SPI水凝胶的增强作用为SPI水凝胶的开发应用提供一定参考。     

不同水解度下的大豆分离蛋白的结构表征

利用中性蛋白酶水解大豆分离蛋白(SPI),并通过荧光探针法、SGS-PAGE凝胶电泳及扫描电镜技术对不同水解度(DH)下的SPI的疏水性进行分析,且对其二级结构和微观结构变化进行表征。结果表明:随着水解度的增加,SPI的表面疏水性呈增长趋势。通过不同DH下制备的SPI的电泳分析,随着DH的增大,SPI被逐渐水解形成更多的低分子量多肽,且不同DH下的SPI的多肽与亚基分布相似,随着DH的增大,SPI的低分子量多肽含量先增大后降低,新增的聚集肽含量增多。不同DH下的SPI,皆呈单个球状蛋白分布,分布较为松散,每个球状蛋白上皆有亚基分布,大部分球蛋白球体表面呈塌陷状态,随SPI的DH增大,SPI的球蛋白表面塌陷越明显,且亚基未被解离。     

大豆蛋白纳米纤维对铁纳米颗粒的稳态化作用

为明确大豆蛋白纳米纤维的结构形成和扩宽铁强化剂的食品工业应用，以大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）为原料，通过5 h的酸热处理制备纳米纤维（soy protein isolate fibrils，Fib SPI），系统研究纤维形成前后蛋白结构的变化，并进一步制备铁纳米颗粒（iron nanoparticles，Fe NPs），探究Fib SPI对铁的稳态化作用。研究结果表明：在酸热处理过程中，SPI产生大量的β-折叠结构，其与硫磺素T结合，显示出增强的荧光强度；此外，7S组分先发生降解，利于纤维成核形成，随后11S逐渐被水解，促进纤维生长；同时水解产生大量的小肽组分，提高了产物的还原力。研究进一步利用Fib SPI递送铁纳米颗粒（Fe NPs），发现与原始SPI相比，铁纳米颗粒可在Fib SPI原位形成胶体稳定的铁-大豆蛋白纳米纤维复合物（Fe FibSPI），并以Fe（II）形式存在，其对乳液体系色泽及稳定性的影响较硫酸亚铁或氯化铁小。该研究可为构建新型植物基铁强化剂递送体系提供理论和方法指导。     

转谷氨酰胺酶交联大豆分离蛋白结构表征

为研究转谷氨酰胺酶（transglutaminase,TGase）交联大豆分离蛋白（soy protein isolate,SPI）对SPI分子结构的影响,采用差示扫描量热仪、扫描电镜、X-射线衍射、红外光谱、圆二色谱等对TGase交联SPI前后二级结构的变化进行分析。结果表明：交联后SPI表面疏水性增强,自由氨基含量降低,结构和微观晶体结构均发生变化,结构由球形结构变成凹陷孔状,多肽链充分伸展,空间结构改变,结晶度降低;β-折叠含量升高,有序度更高,无规卷曲结构含量相对较低;利用氨基酸全自动分析仪测定氨基酸含量,交联后必需氨基酸含量提高了5.5%,疏水性氨基酸含量提高了14.5%,表明交联后提高了SPI营养价值,改善SPI的表面疏水性。     

加热联合酶解大豆7S蛋白的分子结构及抗原性研究

选用不同加热预处理条件、不同蛋白酶处理大豆7S蛋白,SDS-PAGE考察酶解后大豆7S蛋白的降解情况,间接竞争ELISA法考察酶解物的抗原性。结果表明:加热预处理联合酶解可显著增大β-伴大豆球蛋白的降解程度,β亚基消化程度得到极大提升,α亚基、α'亚基几乎完全被降解,在相同酶解时间下,胰蛋白酶的酶解速度快于胃蛋白酶;加热预处理联合酶解大幅降低了β-伴大豆球蛋白的抗原性,胰蛋白酶的效果优于胃蛋白酶,经80℃加热10 min预处理再经胰蛋白酶处理,大豆7S蛋白的抗原性降低了79.99%,而胃蛋白酶最优条件下最多仅降低50.4%; SDSPAGE结果表明,胃蛋白酶、胰蛋白酶酶解物中出现了抗消化肽段,经过质谱鉴定,均来自于β-伴大豆球蛋白的α亚基。     

大豆分离蛋白酶促聚集行为的表征

研究Quambalaria cyanescens天冬氨酸蛋白酶处理后大豆分离蛋白（soybean protein isolate,SPI）的水解度、浊度、组分及分子质量变化,利用激光扫描共聚焦显微镜（laser scanning confocal microscopy,LSCM）和原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）表征酶处理后大豆分离蛋白聚集行为。结果表明：SPI水解度、浊度在一定范围内随酶解时间的延长而增加,随后保持不变;酶处理使SPI的亚基解离,水解为较小分子质量的组分,并使SPI表面疏水性增强;内源荧光光谱与圆二色光谱结果表明酶解改变了SPI的天然结构,导致SPI内部氨基酸残基及疏水基团的暴露。通过LSCM观察酶诱导的SPI聚集过程,结合AFM的观察结果表明：随处理时间的延长,SPI发生了更广泛的聚集行为,并产生了更大的不规则、不连续聚集体。     

低温冷冻条件对大豆分离蛋白分散液表面疏水性及二硫键的影响

通过大豆分离蛋白（soybean protein isolate,SPI）冷冻前后结构的变化,研究了低温冷冻条件（SPI添加量、冷冻温度、冷冻时间）对SPI结构（巯基、二硫键及表面疏水性）的影响。实验发现在冷冻条件下随着SPI添加量的降低,游离巯基和二硫键逐渐减少、暴露巯基与表面疏水性先增加后减小;随着冷冻温度降低和冷冻时间延长,SPI的游离巯基、二硫键含量及表面疏水性逐渐减少。经过冷冻处理的SPI会有一定程度的变性,在不太低的冷冻温度下游离巯基含量明显大于未冷冻SPI,且在冷冻过程中SPI大部分的分子内二硫键转化为分子间二硫键。     

温度和大豆分离蛋白质量浓度对其亚基的影响

用差示量热扫描（DSC）和SDS—PAGE电泳分析研究了温度和大豆分离蛋白（SPI）质量浓度对其亚基的影响。结果表明：SPI经80℃热处理后,其上清液中11S的A—B亚基间的二硫键未断开;100℃热处理后,A—BN因二硫键断开而解离。SPI热处理时,当质量浓度达到60g／L以上,B和卢亚基几乎完全沉淀,而A、α’和α亚基通过二硫键相互作用形成可溶性聚集物。该研究结果可为SPI生产中的热处理提供一定的理论指导。     

酸热诱导大豆分离蛋白纳米颗粒形成及其荷载姜黄素的特性

以大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)为原料,在特定pH值条件下(pH 7.0、5.9)静态加热处理(95℃、30 min)诱导SPI自组装形成纳米颗粒,分别记作HSPI及HSPI(pH 5.9)。进一步以姜黄素为模型疏水性活性物质,较系统地比较均质及超声处理对不同结构的蛋白颗粒荷载姜黄素的影响。荧光光谱结果表明,SPI、HSPI和HSPI(pH 5.9)均可与姜黄素发生疏水相互作用,使蛋白发生荧光猝灭并提高姜黄素的水分散性。热处理可显著提高蛋白颗粒的表面疏水性,其中HSPI(pH 5.9)的粒径分布更均一(多相分散系数0.2),且较SPI与姜黄素有更高的结合力。通过均质或超声处理,SPI、HSPI和HSPI(pH 5.9)可进一步通过疏水驱动作用荷载姜黄素形成富载姜黄素的纳米颗粒。与SPI及HSPI相比,HSPI(pH 5.9)的核-壳结构有利于蛋白与姜黄素在超声过程中发生共组装,形成形态均一且性质稳定的纳米颗粒,显著提高了姜黄素的水溶性及贮藏稳定性。     

高温变性豆粕酶改性过程中蛋白质结构的变化

研究了高温变性豆粕(HDDSF)酶改性过程中蛋白质的结构变化,分析了高温变性豆粕蛋白质溶解性提高与结构的关系。在不同水解度(DH)下,检测酶改性处理前后的可溶性蛋白质的的表面巯基(SSH)、自由巯基(FSH)、总巯基(TSH)、二硫键(-S-S-)和表面疏水性(H0),通过SDS-PAGE图谱分析蛋白亚基变化。随着DH的提高,高温变性豆粕蛋白质溶解性增加,自由巯基和表面疏水性下降,总巯基和二硫键先上升后下降。经酶改性后蛋白质溶解性明显提高,酶解促使高温变性豆粕的不溶性蛋白质生成了以二硫键为主要化学键连接的可溶性聚合物,在酶继续作用下,生成的聚合物被最终酶解。     

天然大豆蛋白的选择性酶解

研究了几种微生物蛋白酶水解天然大豆蛋白的选择性。用 DDD-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析酶解过程中大豆蛋白各组分的变化,电泳结果显示β-conglycinin 比 glycinin 容易被蛋白酶水解,βconglycinin 的α’亚基比α亚基更容易水解,β-conglycinin的β亚基比α’亚基和α亚基更难水解；glycinin 的酸性亚基比其碱性亚基更容易被水解。     

天然大豆蛋白的选择性酶解

研究了几种微生物蛋白酶水解天然大豆蛋白的选择性。用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析酶解过程中大豆蛋白各组分的变化,电泳结果显示-βconglycinin比glycinin容易被蛋白酶水解,-βconglycinin的α’亚基比α亚基更容易水解,-βconglycinin的β亚基比α’亚基和α亚基更难水解;glycinin的酸性亚基比其碱性亚基更容易被水解。     

Physicochemical and Functional Properties of Soy Protein Substrates Modified by Low Levels of Protease Hydrolysis

ABSTRACT: Endo-protease treatments achieving low degrees of hydrolysis (DH 2% and 4%) were used to improve functional properties of hexane-extracted soy flour (HESF), extruded-expelled partially defatted soy flour (EESF), ethanol-washed soy protein concentrate (SPC), and soy protein isolate (SPI). These substrates had protein dispersibility indices ranging from 11% to 89%. Functional properties, including solubility profile (pH 3 to 7), emul-sification capacity and stability, foaming capacity and stability, and apparent viscosity were determined and related to surface hydrophobicity and peptide profiles of the hydrolysates. Protein solubilities of all substrates increased as DH increased. Emulsification capacity and hydrophobicity values of the enzyme-modified HESF and EESF decreased after hydrolysis, whereas these values increased for SPC and SPI. Emulsion stability was improved for all 4% DH hydrolysates. Hydrolyzed SPC had lower foaming capacity and stability. For substrates other than SPC, foaming properties were different depending on DH. Hydrolysis significantly decreased the apparent viscosities regardless of substrate. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) indicated differences in the molecular weight profiles of the hydrolysates. HESF and EESF, which had high proportions of native-state proteins, showed minor changes in the peptide profile due to hydrolysis compared with SPC and SPI.     

琥珀酰化和棕榈酰化对大豆蛋白界面特性的影响

以琥珀酸酐和棕榈酸N-羟琥珀酰亚胺酯为酰化剂,使琥珀酰基和棕榈酰基与大豆分离蛋白(SPI)共价结合,主要检测了改性程度对SPI溶解性、表面疏水性、乳化性、在油-水界面上的吸附动力学及其界面膨胀流变特性的影响,分析了溶解性和表面疏水性与其界面特性的关系,比较了亲水和疏水改性对大豆蛋白界面特性的影响。研究显示,随着琥珀酰化程度的增加,SPI的水溶性增加,表面疏水性下降,蛋白分子在油-水界面上的吸附速率增加,吸附膜的界面膨胀模量增大,体系的乳化性能得到有效改善;适度的棕榈酰化(酰化程度为30.21%)使SPI的表面疏水性增加,溶解性没有明显降低,蛋白分子在油-水界面上的吸附加快,吸附膜的膨胀模量增大,乳化性能得到一定的改善;而当棕榈酰化程度达50%左右时,溶解性下降到近40%,吸附速率明显降低,乳化体系无法形成;比较而言,亲水的琥珀酰化比疏水的棕榈酰化对SPI界面特性的影响更为明显。因此,共价结合疏水基团使大豆蛋白表面疏水性增加对其界面特性的改善是有限的。     

生物解离大豆乳状液中蛋白质结构特征分析

以不同酶解时间（1、2、3 h）、不同酶添加量（1%、2%）生物解离大豆过程中形成的乳状液蛋白质为研究对象,采用扫描电子显微镜、乳化活性指数（emulsion activity index,EAI）和乳化稳定性指数（emulsion stability index,ESI）、表面疏水性、氨基酸分析及傅里叶变换红外光谱等表征乳状液蛋白质/多肽表面性质及结构特征。结果显示：随着酶解的进行,乳状液中蛋白质由致密有序的网状结构变为疏松、多孔结构,EAI和ESI呈逐渐降低趋势;同时,疏水性氨基酸比例增多,表面疏水性指数（S0）下降,由于疏水性残基之间通过疏水相互作用发生聚集,对蛋白质的疏水区域产生屏蔽作用,导致S0下降;傅里叶变换红外光谱结果显示,随着酶解程度的增加,α-螺旋、β-折叠结构减少,无规则卷曲结构增加,表明酶解过程中引起了分子间作用力变化,导致乳状液蛋白质的构象变化。上述结果是酶解过程中乳状液失稳的主要原因之一,为生物解离乳状液破乳机制提供理论支持。     

Interaction of mulberry anthocyanins with soybean protein isolate: effect on the stability of anthocyanins and protein in vitro digestion characteristics

The interactions of anthocyanins and proteins might mutually influence each other on the physicochemical and functional properties. In this study, the interaction mechanism of soybean protein isolate (SPI) with mulberry anthocyanins (MA), and its effect on the thermal stability of anthocyanins and protein subunits’ digestibility were investigated through multiple spectroscopies and in vitro gastrointestinal models. Results showed that cyanidin-3-O-glucoside (C3G), the main anthocyanin monomer in MA, could bind to SPI through hydrophobic interactions, resulting in static fluorescence quenching of SPI. The secondary structure of SPI changed by binding to C3G, with an increase of β-sheet and a decrease of α-helix and random coil. The formation of the SPI-MA complexes improved the thermal stability of MA at 353 K, while, no significant protection occurred during heating at 368 K. Complexation with MA promoted the digestibility of SPI by pepsin, especially the α′ and α subunits of β-conglycinin and the basic subunit of glycinin, and slightly delayed the digestibility of SPI under intestinal fluid. These results provide an in-depth understanding of the influence of the protein-anthocyanin interactions on the stability of anthocyanins and protein digestibility.     

植物球蛋白/姜黄素纳米复合物的制备及其对O/W型Pickering乳液氧化稳定性影响

本论文以两类植物球蛋白:豌豆分离蛋白(PPI)和大豆分离蛋白(SPI)为材料制备荷载姜黄素蛋白纳米复合物,并探究荷载前后蛋白所制备乳液的物理和氧化稳定性差异。结果表明:PPI和SPI在pH 3.0和pH 7.0下荷载前后蛋白纳米颗粒粒径没有明显变化。pH 7.0时两蛋白姜黄素荷载量均高于pH 3.0,各pH下SPI荷载量要高于PPI。表面疏水性的显著降低与荧光淬灭现象发生表明形成两种蛋白纳米复合物的主要作用力为疏水相互作用,同时在两pH下,PPI比SPI荧光蓝移趋势更明显且有效淬灭常数也更大,即更易形成复合物。与原蛋白相比,荷载后各蛋白颗粒所制备乳液乳化活性有少许降低,同时pH 3.0时各蛋白颗粒乳化活性要高于pH 7.0。各乳液生成初级氧化产物脂质氢过氧化物浓度的变化趋势与生成次级氧化产物TBARS相类似,均为荷载姜黄素后各乳液氧化水平加速,同时pH 3.0时各类型乳液油滴氧化程度均高于pH 7.0。     

Surface Properties of Heat‐Induced Soluble Soy Protein Aggregates of Different Molecular Masses

Suspensions (2% and 5%, w/v) of soy protein isolate (SPI) were heated at 80, 90, or 100 °C for different time periods to produce soluble aggregates of different molecular sizes to investigate the relationship between particle size and surface properties (emulsions and foams). Soluble aggregates generated in these model systems were characterized by gel permeation chromatography and sodium dodecyl sulfate‐polyacrylamide gel electrophoresis. Heat treatment increased surface hydrophobicity, induced SPI aggregation via hydrophobic interaction and disulfide bonds, and formed soluble aggregates of different sizes. Heating of 5% SPI always promoted large‐size aggregate (LA; >1000 kDa) formation irrespective of temperature, whereas the aggregate size distribution in 2% SPI was temperature dependent: the LA fraction progressively rose with temperature (80→90→100 °C), corresponding to the attenuation of medium‐size aggregates (MA; 670 to 1000 kDa) initially abundant at 80 °C. Heated SPI with abundant LA (>50%) promoted foam stability. LA also exhibited excellent emulsifying activity and stabilized emulsions by promoting the formation of small oil droplets covered with a thick interfacial protein layer. However, despite a similar influence on emulsion stability, MA enhanced foaming capacity but were less capable of stabilizing emulsions than LA. The functionality variation between heated SPI samples is clearly related to the distribution of aggregates that differ in molecular size and surface activity. The findings may encourage further research to develop functional SPI aggregates for various commercial applications.     

Alcalase蛋白酶酶解高温豆粕制备水溶性大豆多肽

以氮溶指数为指标,应用Alcalase蛋白酶酶促降解高温豆粕,以获得高得率的水溶性大豆肽。酶促降解的优化实验结果表明:在加酶量1750U/g、底物浓度4%(w/w)、温度60℃、pH9.0的条件下酶促降解3h所得到的水解产物其氮溶指数达到了62.97%,比水解前提高了47.87%;酶解前后大豆蛋白的SDS-PAGE图谱表明:Alcalase蛋白酶可以催化大豆蛋白迅速地降解,水解1h后,7S蛋白的α-亚基,α’-亚基,β-亚基以及11S的酸性亚基已经完全消失,水解3h后,11S的碱性亚基也基本消失,且大多数的肽类分子量在20ku以下;与以大豆分离蛋白为原料制备的多肽相比,以高温豆粕为原料制备的多肽苦味值较低。