蛋白质谷氨酰胺酶对米谷蛋白的分子结构及功能性质的影响

目的:研究蛋白质谷氨酰胺酶(PG酶)对米谷蛋白的分子结构及功能性质的影响。方法:采用zeta电位仪、体积排阻色谱(SEC-HPLC)及傅里叶红外光谱(FT-IR)研究米谷蛋白及其酶法脱酰胺样品的zeta电位、相对分子质量分布和二级结构变化。研究不同pH值条件下酶法脱酰胺样品溶解度的变化。结果:随着酶解时间的延长,米谷蛋白的脱酰胺度逐渐增大,当反应时间48 h时,DD值为52.29%;zeta电位逐渐增加,体系中蛋白质聚合体部分逐渐减少,α-螺旋结构有所降低;米谷蛋白在中性溶液中溶解度显著提高(达96.99%)。结论:酶法脱酰胺使蛋白质分子所带负电荷增加,分子间静电排斥作用增大;在中性pH条件下米谷蛋白的溶解度上升。     

酶法脱酰胺对米谷蛋白分子微观结构的影响

大米蛋白经酶法脱酰胺后功能性质的显著改善与其分子微观结构的变化有关。通过扫描电镜(SEM)分析、二硫键含量测定和差示扫描量热分析(DSC)研究脱酰胺后米谷蛋白分子超微结构、分子间作用力和聚合度的变化。结果表明：米谷蛋白颗粒超微结构随着脱酰胺度的增加逐渐松散;脱酰胺后分子内部分二硫键被迅速还原,但酶法脱酰胺不会影响到其肽链内二硫键;DSC图谱分析表明脱酰胺后蛋白质热稳定性和聚合度均有降低。     

不同pH条件下米谷蛋白的理化及结构特性研究

为探索溶解大米蛋白的最适pH值,扩大其应用范围,表征了不同pH(pH 3.0,4.0,7.0)条件下大米蛋白中主要成分——米谷蛋白的理化及结构性质。结果表明,与中性条件下相比,酸性条件下米谷蛋白的溶解度和结构性质发生了明显改变,pH 7.0时米谷蛋白分子结合紧密,形成庞大的分子聚集体,溶解度仅(6.24±1.25)%;而在酸性条件下,米谷蛋白逐渐分散,分子间二硫键断裂,呈现分散疏松的小分子体状态,pH 3.0时其溶解度最高,达到(72.47±2.36)%。     

大米谷蛋白的碱致变性和结构表征

为探究强碱处理大米谷蛋白结构和性质的变化规律,利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)、差示扫描量热法、表面疏水性分析、扫描电子显微镜观察、脱酰胺分析等方法表征碱处理大米谷蛋白的结构变化,以溶解性、乳化性、起泡性为指标表征其性质变化。SDS-PAGE和差示扫描量热分析结果表明,当NaOH溶液浓度大于等于0.08 mol/L时,谷蛋白发生完全变性,亚基明显降解,并且形成大分子聚集物;当pH≥12.0时,谷蛋白溶解度显著提高,pH值为13.0时溶解度达到80%;NaOH溶液浓度大于等于0.1 mol/L时造成大米谷蛋白脱酰胺,分子中谷氨酸含量明显增加,并且溶解性、表面疏水性和脱酰胺度具有相关性;扫描电子显微镜观察结果表明碱处理导致大米谷蛋白解聚,结构变松散;碱处理改善了大米谷蛋白乳化性和起泡性,以0.5 mol/L NaOH溶液处理120 min为最佳,过度碱处理会破坏谷蛋白乳化能力和起泡能力。碱处理改变了谷蛋白结构,从而改善了谷蛋白溶解性、乳化性和起泡性,使其有望在食品或相关领域中得到有效利用。     

分子链修饰改善玉米谷蛋白的功能性质

为了改善玉米谷蛋白的功能性质,研究了碱性蛋白酶酶解及转谷氨酰胺酶(TGase)催化交联协同作用对玉米谷蛋白功能性质的影响。首先利用碱性蛋白酶酶解玉米谷蛋白制备水解度为5%的酶解产物,随后控制TGase催化交联反应程度（反应时间分别为1、2、3 h）得到3种交联产物(GAT1,GAT2,GAT3),测定了酶解产物和交联产物的结构、功能性质和苦味值,并与玉米谷蛋白进行了对比。结果表明：相对于玉米谷蛋白,其酶解产物（GA）及交联产物具有更加疏松的结构;酶解产物及交联产物溶解性显著增强,起泡能力、持水性显著增加,而泡沫稳定性没有显著变化, GA和GAT1的持油性没有显著变化,而GAT2和GAT3的持油性显著增加;玉米谷蛋白本身没有苦味,酶解后苦味值显著增加,但随着蛋白交联程度的加深,苦味值显著降低。研究表明结合碱性蛋白酶酶解和TGase催化交联两种修饰反应能够改善玉米谷蛋白的功能性质,同时一定程度上克服酶解带来的苦味。     

小米谷蛋白及醇溶蛋白结构特征

采用碱提酸沉法提取小米谷蛋白,乙醇浸提小米醇溶蛋白,对2种蛋白的结构特征进行研究。结果表明,小米醇溶蛋白的组成较为简单,且分子量较小,而小米谷蛋白在高分子量和低分子量都有分布。XRD分析发现二者皆为无定型结构。圆二色光谱测定结果表明,小米醇溶蛋白属于全α型结构,有序性优于小米谷蛋白。另外,通过原子力显微镜观测发现,小米醇溶蛋白呈球状结构,分散状态,而小米谷蛋白分布较为密集。     

酶法改性对玉米粉中蛋白结构变化的研究

本文采用SDS-PAGE凝胶电泳比较了3种酶改性玉米粉及未处理玉米粉中醇溶蛋白和谷蛋白亚基组成的差异,并对谷蛋白亚基分子量进行了分析;采用傅里叶红外光谱(FT-IR)研究了酶改性过程中谷蛋白二级结构的变化。结果表明:酶法改性对玉米谷蛋白的结构产生了较大影响,而对醇溶蛋白的影响较小;α-淀粉酶与碱性蛋白酶复合处理会产生协同效应,促进玉米谷蛋白的水解,产生大量低分子量亚基;单一酶改性会使玉米谷蛋白结构变得无序,经复合酶处理后,α-螺旋比例最高,结构趋于稳定。以上结果说明,酶法改性过程中,谷蛋白结构的变化可能是玉米粉面团成团性改良的一个重要因素。本研究揭示了玉米粉酶法改性工艺的部分作用机理,为玉米面粉面团改性研究及产品研发提供了科学依据。     

干莲子及其磨皮粉中蛋白质的组成特性比较

以凯氏定氮法、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamidegelelectrophoresis,SDS-PAGE）和体积排阻高效液相色谱（size exclusion chromatography-high performance liquidchromatography,SEC-HPLC）法对比了干莲子与其磨皮粉中蛋白质含量及其亚基组成和分子质量分布。结果表明：干莲子与其磨皮粉蛋白含量分别为188.10、186.54 mg/g;二者水溶性、盐溶性蛋白质组分含量均超过总蛋白的60%,酸溶性、碱溶性蛋白质组分含量均不足总蛋白的23%。干莲子与其磨皮粉蛋白质的SDS-PAGE图谱几乎一致,含量较多的蛋白质亚基分子质量主要集中在15～20 kD和30～50 kD;蛋白质的分子质量分布也高度相似,各组分的HPLC洗脱峰基本一致,但莲子蛋白质中酸溶性蛋白的种类较多、碱溶性蛋白的含量较大。本研究表明莲子磨皮粉蛋白质的组成特性与莲子蛋白质基本一致,可以替代莲子用于生产莲子蛋白粉或其他含莲蛋白食品。     

燕麦麸蛋白的组成及功能性质研究

以燕麦麸为原料制备了燕麦麸浓缩蛋白（OBPC）。同时，也按照Osborne蛋白分级提取方法对燕麦麸蛋白进行了精细的分类，分别得到了燕麦麸清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。球蛋白和谷蛋白是燕麦麸蛋白的主要组分。清蛋白提取液中含有高含量的可溶性碳水化合物，可以通过（NH4）2S04分级沉淀的方法将其纯度由6．5％提高到67．2％。SDS-PAGE的结果表明OBPC及各蛋白组分有不同的分子组成。OBPC及各蛋白组分的功能性质，包括溶解性、持水持油性、乳化活性、泡沫性质也分别进行了测定，以评价燕麦蛋白作为一种潜在的配料在食品中的应用价值。     

小米蛋白提取、测定以及SDS-PAGE电泳

依照Osborne法对小米清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白进行分离提取,通过单因素试验确定小米蛋白提取时的最佳条件,并通过SDS-PAGE对小米蛋白组分进行了亚基分析。结果表明,小米清蛋白提取的最佳温度为40℃,球蛋白提取的最佳氯化钠质量分数为2%,醇溶蛋白提取的最佳醇体积分数为80%,谷蛋白提取的最佳氢氧化钠浓度为0.05 mol/L。小米蛋白各组分SDS-PAGE凝胶电泳图谱显示,小米清蛋白的亚基主要分布在(97.4~22)ku范围内且含有二硫键;小米球蛋白的亚基主要分布在(66.2~10)ku范围内;小米醇溶蛋白的亚基条带分布广泛且含有二硫键;小米谷蛋白的亚基条带分布在(66.2~10)ku范围内。不同提取条件不仅会影响提取率,同时也会影响蛋白组分的亚基组成。     

大米镉结合蛋白的分离纯化及纯度鉴定

采用石墨炉原子吸收光谱法（graphite furnace atomic absorption spectrometry,GFAAS）测定不同品种、不同加工精度大米及大米4 种蛋白质中的镉含量。选用镉含量较高的大米为实验原料,采用Osborne分级法提取大米中的4 种蛋白质（清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白）,以及超滤、离子交换色谱从镉含量较高的大米蛋白中分离纯化出均一纯度的大米镉结合蛋白（rice Cd-binding protein,RCBP）,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE）鉴定RCBP的纯度及测定分子质量。结果表明：籼米中镉含量高于糯米及粳米;随着加工精度的增加,同种大米中的镉含量依次降低。4 种大米蛋白中的镉含量分别为0.66、0.31、0.63、0.23 μg/g,清蛋白中镉含量最高。超滤分离大米清蛋白（rice albumin,RA）得到大米超滤清蛋白（rice ultrafiltration albumin,RUA）,离子交换色谱纯化RUA得到目标镉结合蛋白（组分c）,SDS-PAGE鉴定组分c为单一条带,分子质量为14 kD。     

基于不同提取方法的鮰鱼皮胶原蛋白理化性质的比较研究

本实验以鮰鱼皮为原料,将碱法、盐法、热水法、酸法与酶法提取的胶原蛋白进行理化性质的比较,通过对不同胶原蛋白的氨基酸组成、紫外光谱、傅里叶红外光谱、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodiumdodecyl sulfate-polyacrylamide gelelectrophoresis,SDS-PAGE）、热变性温度、扫描电子显微镜图像以及流变学特性的研究,从分子结构到微观结构对胶原蛋白进行全面解析和比较。结果表明：5 种方法提取的胶原蛋白的紫外光谱与红外光谱都较为相似,为典型的胶原蛋白;碱法、热水法、盐法、酸法和酶法提取的胶原蛋白热变性温度分别为63.21、71.70、49.49、29.8、22 ℃;SDS-PAGE结果显示酸法、酶法、热水法提取的胶原蛋白均属于Ⅰ型胶原蛋白,且较好地保留了蛋白的结构;高效液相色谱显示碱法与盐法提取的胶原蛋白为多肽的形式;通过流变学特性研究发现,热水法提取的胶原蛋白凝胶稳定性最高。由此可见,不同的提取方法对胶原蛋白的氨基酸组成、流变性质、热变性温度以及微观结构均有不同的影响。     

稻米蛋白提取工艺及其特性研究

以粳稻米为原料,分析其糙米、白米和米糠的营养成分及蛋白组成特点,研究提取条件对糙米、白米和米糠蛋白提取量的影响,并对这三种蛋白的溶解性及分子量分布特征进行比较。结果表明：糙米、白米中的蛋白均以谷蛋白为主,但糙米中谷蛋白含量比白米低4.78%,而清蛋白含量比白米高55.93%;糙米中清蛋白和球蛋白含量分别比米糠低77.22%、44.59%,但谷蛋白含量比米糠高47.00%。提取时间、温度及液料比对三种原料的蛋白提取量均有不同程度的影响,其中液料比是提取三种蛋白时最显著的影响因素 (p ＜ 0.01);温度对白米蛋白提取影响显著(p ＜ 0.05)、对米糠蛋白极显著(p ＜ 0.01),而对糙米蛋白不显著;时间仅对提取白米蛋白有显著影响(p ＜ 0.05),对其他两种蛋白的提取没有明显作用。采用响应面法对提取条件进行优化,得到三个回归模型,经验证,用该模型可以预测稻米蛋白的提取量。稻米蛋白溶解性与SDS-PAGE 电泳分析表明,糙米蛋白的溶解性及其蛋白分子量分布介于白米蛋白与米糠蛋白之间。     

低温花生粕蛋白制备及其饮料稳定性分析

以低温花生粕为原料,利用碱溶酸沉法提取花生分离蛋白,继而制备花生蛋白饮料,考察自制花生蛋白饮料的稳定性,并研究其氮溶指数、乳化活性及乳化稳定性等功能特性。结果表明,最佳工艺条件为pH 9.5、碱提温度55℃、料液比1∶11(g/mL)、提取时间2.5 h,此条件下花生分离蛋白提取率可达90.25%。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析显示,其中包含花生蛋白所有特征条带。花生蛋白饮料的平均粒径(D[4,3])为4.31μm,稳定性分析仪测出粒子动态变化斜率(Slope)值为26.66%/h。低温花生粕制备的花生蛋白饮料具有良好的稳定性,这为花生粕高值化利用提供了新方向。     

紫米蛋白-多酚复合物的结构组成及分子形貌

为研究紫米中蛋白-多酚复合物的分离纯化及其结构组成与分子形貌,采取Osborne分级提取从紫米中得到紫米蛋白-多酚复合物,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析其分子质量,邻苯二甲醛柱后衍生法分析比较紫米蛋白-多酚复合物以及大米蛋白的氨基酸组成,高效液相色谱-二极管阵列检测器-质谱联用技术分析鉴定紫米蛋白-多酚复合物中花色苷聚合物的基本单体组成,并利用原子力显微镜观察紫米蛋白-多酚复合物的表面形貌特征。结果表明,紫米蛋白-多酚复合物的蛋白质质量分数为（94.3±2.7）%,多酚含量为（10.1±4.0） mg/g;紫米蛋白-多酚复合物与大米蛋白在37 ku以上分子质量处亚基组成存在明显差异;复合物的氨基酸组成更加丰富,有更优的必需氨基酸组成;复合物中花色苷单体组成为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和芍药素-3-O-葡萄糖苷;紫米蛋白-多酚复合物以不规则球形结构为主,其结合单元的粒径大约为4.7 nm左右。本实验对后续探索有色谷物多酚复合物的功能特性、多酚-蛋白质相互作用与生物活性等提供了科学依据。     

不同预处理方式对碱法提取米渣蛋白得率的影响

研究不同的预处理方式对碱法提取米渣蛋白得率的影响。结果表明：分别用质量分数0.5%柠檬酸或稀释20倍的醋酸（0.875 mol/L）对米渣在25 ℃处理180 min,再用0.1 mol/L NaOH溶液提取,温度50 ℃,提取时间27 h,则蛋白提取率有较大提高;蛋白质提取率分别为84.60%和80.1%,高于未经过酸处理的米渣蛋白提取率。质量分数为0.5%柠檬酸和稀释20 倍（0.875 mol/L）的醋酸预处理的大米渣蛋白质经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明,用体积分数18%分离胶有利于蛋白质电泳的分离;蛋白质在提取过程中分解成小的片段,主要集中在9.5 kD和4.1 kD附近,其中4.1 kD蛋白含量较多,且用质量分数0.5%柠檬酸预处理后碱法提取的蛋白质颜色纯白鲜亮,质地细腻润滑。     

3 种方法提取的雨声红球藻多糖的理化性质及抗氧化活性比较

以雨声红球藻（Haematococcus pluvialis）为原料,研究超声辅助酸提取、超声辅助碱提取、超声辅助水提取3 种不同提取工艺对雨声红球藻多糖提取效率和产品理化特性的影响,在此基础上对3 种多糖抗氧化活性进行比较分析。结果表明,3 种提取方法所得多糖提取率大小依次为：超声辅助碱提法（9.52%）＞超声辅助酸提法（1.50%）＞超声辅助水提法（1.29%）。傅里叶红外变换光谱分析结果表明,3 种多糖的组成单糖中均包含吡喃糖,成苷的半缩醛羟基主要为α构型,其中以酸提多糖的吸收峰最强。扫描电子显微镜证实了超声辅助碱提法对雨声红球藻细胞壁的破坏程度最大,胞内多糖溶出最多。通过对还原力、1,1-二苯基-2-苦基肼自由基清除能力和·OH清除能力等抗氧化活性的测定,表明3 种多糖均具有一定的抗氧化能力,其中以碱提多糖的综合抗氧化能力最优。由此可见,超声辅助碱提法是一种提取藻多糖较好的方法。     

腰果蛋白的提取工艺条件优化

以腰果为原料,分析腰果仁的主要成分,比较研究不同提取方法对蛋白质提取率的影响;以料液比、提取液pH值、提取温度、提取时间为单因素,运用单因素和正交试验设计,优化腰果蛋白提取的最佳工艺条件。结果表明：腰果仁中粗脂肪含量最高,达44.13%,其他组分含量为：碳水化合物22.91%、蛋白质19.41%、水分3.07%、灰分2.45%;研究发现碱提法提取效果最佳,并确定其最佳工艺条件为料液比1∶40（g/mL）、提取液pH 9、提取温度35 ℃、提取时间1.5 h,此条件下获得的腰果蛋白提取率可达79.0%,腰果蛋白质的纯度为86.62%。腰果蛋白聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明：腰果蛋白主要含有22、26.2 kD的亚基,其次是14.1、16 kD,少量亚基为67.5、88 kD。     

碱提残余蛋白对籼米糊化特性的影响

通过碱处理籼米粉(蛋白含量为7.85%)分离得到蛋白含量分别为2.36%,4.23%,0.38%的籼米淀粉、黄淀粉和白淀粉,并对3种淀粉的糊化与结构特性进行研究。RVA分析结果表明,籼米粉的糊化峰值粘度、热糊粘度和最终粘度均极显著低于籼米淀粉、黄淀粉与白淀粉(P0.01),与DSC对样品糊化温度的分析结果一致;RVA分析发现籼米淀粉和黄淀粉的粘度值没有显著差异(P0.05),而DSC结果表明黄淀粉和白淀粉的糊化温度最为接近。对样品的结构进行分析发现:碱处理籼米粉后3种淀粉的透光率均降低;平均链长白淀粉最长、籼米粉最短,聚合度白淀粉最大、籼米粉最小,黄淀粉和籼米淀粉的聚合度和直、支链淀粉的链长接近;蛋白亚基籼米粉和籼米淀粉主要含60,33,22,13ku亚基,黄淀粉主要含60,22,13ku亚基,白淀粉中主要含60,33ku亚基。显微结构分析发现不同的淀粉中,存在少量的蛋白质和纤维素。说明淀粉以外,蛋白质的含量与组成及其与纤维素的相互作用对籼米粉的糊化特性也有一定的影响。