葡萄糖糖基化大豆分離蛋白的凝膠抗凍性研究

杜昱蒙 陳振家 施小迪 徐婧婷 郭順堂

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 100083)

葡萄糖糖基化大豆分離蛋白的凝膠抗凍性研究

杜昱蒙 陳振家 施小迪 徐婧婷 郭順堂

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 100083)

為解決大豆蛋白在冷凍食品中因冷凍變性導(dǎo)致功能性下降的問(wèn)題，本研究對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行了葡萄糖糖基化改性，并分析了改性大豆分離蛋白凝膠的抗凍性變化。結(jié)果表明，葡萄糖改性可以提高大豆分離蛋白凝膠的抗凍性，糖基化改性反應(yīng)條件為蛋白∶葡萄糖=2∶1、反應(yīng)pH 7、蛋白含量為40 mg/g。糖基化改性蛋白制備的凝膠在凍藏過(guò)程中的蛋白溶解性、亞基及凝膠水分分布等結(jié)果顯示，改性大豆蛋白凝膠抗凍性的提高是由于糖基化蛋白中葡萄糖分子增強(qiáng)了對(duì)水分子的束縛作用從而減少蛋白質(zhì)的脫水變性，同時(shí)，接枝在蛋白鏈上糖分子的空間位阻作用，阻止了蛋白分子間聚集和新鍵的形成，維持凝膠的均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

糖基化 大豆分離蛋白 抗凍性

大豆分離蛋白(soybean protein isolate，SPI)具有很好的凝膠形成性，因而常被用作食品配料來(lái)提高產(chǎn)品的保水性和彈性等質(zhì)構(gòu)性質(zhì)，改善產(chǎn)品的品質(zhì)。然而，蛋白凝膠在冷凍條件下會(huì)發(fā)生冷凍變性，產(chǎn)生收縮、析水、硬度增加等現(xiàn)象，蛋白質(zhì)的凝膠特性大大降低。導(dǎo)致蛋白冷凍變性的機(jī)理主要有三種學(xué)說(shuō)[1]，一是結(jié)合水的脫離學(xué)說(shuō)。蛋白在凍結(jié)過(guò)程中，尤其是緩慢凍結(jié)時(shí)，冰晶的形成會(huì)導(dǎo)致水分子的重新分布，解凍時(shí)游離的水分子不能返回到原來(lái)的位點(diǎn)(尤其是與蛋白質(zhì)結(jié)合的水)而離開(kāi)組織，即凍藏過(guò)程阻止了蛋白質(zhì)的復(fù)水能力引起蛋白質(zhì)的變性[2]。二是有關(guān)組織細(xì)胞中蛋白凍結(jié)變性學(xué)說(shuō)，該學(xué)說(shuō)認(rèn)為凍結(jié)導(dǎo)致細(xì)胞液的離子濃度上升，pH發(fā)生變化而引起蛋白質(zhì)的鹽析變性。當(dāng)細(xì)胞中水分被凍結(jié)時(shí)，在凍結(jié)相中金屬鹽和有機(jī)物的濃度相對(duì)增大，相應(yīng)的pH和離子強(qiáng)度也發(fā)生很大的變化，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性[3]。三是水和水合水的相互作用引起蛋白質(zhì)變性的水化作用學(xué)說(shuō)。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為凍結(jié)時(shí)冰晶的形成會(huì)破壞結(jié)合水與蛋白質(zhì)分子的結(jié)合狀態(tài)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子內(nèi)部某些鍵的變化，包括舊鍵斷裂和新鍵(包括氫鍵、離子鍵、疏水作用和二硫鍵)的形成，這些變化都會(huì)改變蛋白質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性。因此，可通過(guò)向蛋白或組織中添加具有阻止水結(jié)晶或促進(jìn)與蛋白質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)作為抗凍劑才能夠改善蛋白質(zhì)的抗凍性能。糖類(lèi)是主要應(yīng)用于海產(chǎn)品中的抗凍劑，工業(yè)上常用蔗糖和山梨醇混合物為抗凍劑。曲楠[4]等對(duì)羅非魚(yú)糜的研究發(fā)現(xiàn)，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，添加10 %海藻糖對(duì)魚(yú)糜蛋白鹽溶性ATPase活性及巰基含量的下降趨勢(shì)有抑制作用，同時(shí)也阻止了魚(yú)糜的保水性、彈性和凝膠強(qiáng)度下降。

糖基化是制備功能性大豆分離蛋白常用的改性方法。大豆球蛋白(11S)與葡萄糖發(fā)生糖基化反應(yīng)后，在一定時(shí)間內(nèi)其產(chǎn)物溶解性隨時(shí)間增加逐漸變大。其主要原因可能是糖類(lèi)含有多個(gè)親水羥基，糖基化的蛋白會(huì)由于引入羥基而使得其溶解性增加[5]。許彩虹[6]研究發(fā)現(xiàn)，葡聚糖以非共價(jià)鍵接入蛋白質(zhì)肽鏈中，其空間位阻效應(yīng)有利于提高蛋白熱致凝膠性質(zhì)，以共價(jià)鍵結(jié)合的葡聚糖的空間位阻效應(yīng)有利于保護(hù)蛋白質(zhì)而使其不易發(fā)生熱變性而形成凝膠。但是，大豆蛋白經(jīng)糖基化后是否能提高大豆蛋白的凝膠抗凍性卻鮮有報(bào)道。

為此，本研究以葡萄糖為原料對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行糖基化改性，分析了大豆蛋白凝膠經(jīng)冷凍、凍藏、解凍后凝膠特性的變化，提出了凝膠抗凍性評(píng)價(jià)方法，同時(shí)對(duì)糖基化條件進(jìn)行了優(yōu)化，以期為工業(yè)化進(jìn)行抗凍型大豆分離蛋白的生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

低溫脫脂豆粕：安陽(yáng)漫天雪食品制造公司，蛋白質(zhì)(干基)> 50 %，大豆分離蛋白：實(shí)驗(yàn)室自制，干基粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%，賴(lài)氨酸，十二烷基硫酸鈉，考馬斯亮藍(lán)G250：分析純，北京化學(xué)試劑公司，磷酸，乙醇，N,N’-甲叉雙丙烯酰胺：西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司，三氯乙酸，葡萄糖，鄰苯二甲醛(OPA)：國(guó)藥化學(xué)試劑有限公司，牛血清白蛋白(BSA)：北京天來(lái)生物醫(yī)學(xué)科技有限公司，β-巰基乙醇(2-ME)：西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司。

1.2 主要儀器及設(shè)備

LXJ-IIB低速離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；噴霧干燥塔：東京理化儀器株式會(huì)社；TSK-941L機(jī)械攪拌器：上海燦坤實(shí)業(yè)有限公司； CT 3質(zhì)構(gòu)儀：美國(guó)博勒飛儀器設(shè)備有限公司；電泳槽：日本BIO-CRAFT；Spectrum SP-2100UV紫外分光光度計(jì)：上海安亭儀器有限公司；358039型(10 mL)槌頭式組織研磨器：美國(guó)惠頓波特公司； NM120-Angiyst低場(chǎng)核磁共振分析成像儀：上海紐邁電子科技有限公司。

1.3 糖基化大豆分離蛋白的制備

按照豆粕與水的質(zhì)量為1∶15的比例混合，于50 ℃、pH 8.0條件下攪拌1.5 h。然后將豆粕水溶液進(jìn)行漿渣分離，4 000 r/min離心20 min，棄去沉淀，將上清液調(diào)pH 4.5靜置沉淀30 min，離心收集沉淀并加水復(fù)溶至指定pH值(pH 7, 8, 9)。將葡萄糖與大豆分離蛋白按一定比例(干基)混合成溶液(4∶1,2∶1, 4∶3, 1∶1, 1∶2)，邊攪拌邊加熱90～100 ℃，反應(yīng)1.5 h；反應(yīng)后迅速冷卻至室溫，終止反應(yīng)，用HCl將溶液調(diào)至pH 4.5、靜置30 min，1 000 r/min離心5 min，收集蛋白沉淀。沉淀經(jīng)復(fù)溶至蛋白含量分別為20、40、60 mg/g，用NaOH將溶液調(diào)至pH 7.0，剪切均質(zhì)后噴霧干燥得到糖基化蛋白粉。噴霧干燥塔的噴霧干燥參數(shù)：進(jìn)風(fēng)口溫度為170～180 ℃，出風(fēng)口溫度為70～80 ℃。

1.4 凝膠的制備

將自制的糖基化蛋白粉配成干物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%(m/m)的溶液，攪拌1.5 h，確保完全溶解，無(wú)結(jié)塊；攪拌后的溶液放入離心機(jī)中1 500 r/min離心5 min，去除氣泡，將溶液灌入直徑1 cm、長(zhǎng)10 cm的注射器中，用保鮮膜封口；95 ℃水浴加熱處理1 h，放入10 ℃以下冰水中冷卻15 min，將樣品-18 ℃凍藏10 d后取樣品解凍5 h 再進(jìn)行分析。未經(jīng)過(guò)冷凍、凍藏、解凍處理的記為凍藏0 d。

1.5 自由氨基含量分析

參考了Brand C M J,2003[7]的方法。

試劑1∶40 mg OPA(鄰苯二甲醛)溶解于1 mL甲醇中(該試劑現(xiàn)用現(xiàn)配，并避光保存)；試劑2∶20%(m/m)的SDS 2.5 mL，0.1 mol/L的硼砂25 mL及100 μL β-巰基乙醇，最后用蒸餾水定容到50 mL，配成OPA試劑(棕色瓶避光保存)。測(cè)定時(shí)取200 μL樣品液和4 mL OPA試劑于試管中，充分震蕩，反應(yīng)2 min后在340 nm下測(cè)其吸光值A(chǔ)340，以加入200 μL水代替樣品液為空白，以賴(lài)氨酸做出標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品中自由氨基的含量C。

式中：C0為糖基化反應(yīng)前自由氨基含量/mmol/L；C1為糖基化反應(yīng)后自由氨基含量/mmol/L。

1.6 凝膠持水性測(cè)定

將濾紙放入雙層離心管內(nèi)管的底部，切取1.5 g左右的凝膠放入內(nèi)管，記錄凝膠質(zhì)量m及內(nèi)管和凝膠總質(zhì)量m1；4 000 r/min離心20 min，測(cè)內(nèi)管及凝膠質(zhì)量m2；

1.7 凝膠質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的測(cè)定

將凝膠切成直徑1 cm、高度1 cm的小塊，采用TPA質(zhì)構(gòu)分析，下壓距離：4 mm，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載：1.0 g，測(cè)試速度：0.50 mm/s，探頭為T(mén)A41。

1.8 可溶性蛋白含量測(cè)定

稱(chēng)取1.5 g左右的凝膠，記錄質(zhì)量M，將凝膠充分研磨，溶于80 mL蒸餾水中，磁力攪拌30 min。以牛血清白蛋白(BAS)為標(biāo)樣，采用Bradford的方法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量[8]。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線查得樣品中蛋白的含量X(μg/mL)。用樣品中可溶蛋白與總蛋白的質(zhì)量比(m/m)表示樣品的可溶蛋白含量。

1.9 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)

方法參考Blakesley等[9]的方法。

1.10 凝膠凍藏前后水分分布情況

分別取凍藏前后的凝膠約2 g放入核磁管中，將核磁共振管放入低場(chǎng)核磁共振分析成像儀內(nèi)，通過(guò)信號(hào)收集和反演，最后以弛豫時(shí)間(T2)為橫坐標(biāo)，以弛豫時(shí)間對(duì)應(yīng)的信號(hào)分量(Ai)為縱坐標(biāo)作圖，由于樣品中水分的分布情況不同，因此在測(cè)試中表現(xiàn)的弛豫時(shí)間也不同。弛豫時(shí)間越小說(shuō)明水分在凝膠中越不易流動(dòng)。參數(shù)設(shè)置：磁場(chǎng)強(qiáng)度：0.5 T，共振頻率：21 ～23 MHz，線圈直徑：15 mm，磁場(chǎng)均勻度：2.5 × 10-6(12 mm×12 mm×12 mm)，磁體溫：32 ℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 糖基化反應(yīng)接枝度分析

糖基化反應(yīng)也被稱(chēng)為羰氨反應(yīng)，即葡萄糖的羰基末端和蛋白質(zhì)的氨基末端之間的反應(yīng)，因此，通過(guò)測(cè)量糖基化反應(yīng)前后自由氨基含量的變化，也就是接枝度，可以反映糖基化反應(yīng)的程度。

如圖1a所示，不同底物比例(蛋白∶葡萄糖)對(duì)糖基化反應(yīng)接枝度的影響，結(jié)果表明，隨著葡萄糖添加量的增加，接枝度不斷增加，蛋白∶糖=2∶1～1∶1時(shí)，接枝度變化不大，在13%左右；而蛋白∶糖=4∶1時(shí)，接枝度僅為5%左右；蛋白∶糖=1∶2時(shí)，接枝度達(dá)到21%。但糖基化反應(yīng)pH對(duì)接枝度的影響不大，如圖1b。

反應(yīng)底物濃度對(duì)接枝度有較大影響，如圖1c，當(dāng)?shù)鞍缀繛?0 mg/g時(shí)，反應(yīng)底物濃度不足，糖基化接枝度較低；為60 mg/g時(shí)，由于蛋白濃度過(guò)高，在加熱過(guò)程中出現(xiàn)了絮凝，影響了糖基化反應(yīng)的進(jìn)行，因此，蛋白含量為40 mg/g的接枝效果最好。

2.2 糖基化反應(yīng)條件對(duì)大豆蛋白凝膠特性的影響

糖基化反應(yīng)中，葡萄糖的添加量不同對(duì)糖基化反應(yīng)的程度和凝膠形成的影響見(jiàn)表1。大豆分離蛋白凝膠凍藏前持水性均在90 %左右，而經(jīng)凍藏后為70 %，凝膠持水性均明顯下降。糖基化的蛋白凝膠經(jīng)凍藏后持水性可以達(dá)到85 %以上。其中，蛋白∶葡萄糖=2∶1時(shí)，凝膠凍藏后的持水性降低較少。凝膠在凍藏過(guò)程中，水分不斷形成冰晶，從蛋白的持水結(jié)構(gòu)中脫離，從而導(dǎo)致蛋白分子間發(fā)生聚集，形成分子質(zhì)量更大的蛋白鏈，造成凝膠硬度增加，無(wú)論是否經(jīng)過(guò)糖基化反應(yīng)，凝膠凍藏后硬度都有明顯的上升，但經(jīng)過(guò)糖基化改性處理的蛋白凝膠硬度較未改性的蛋白凝膠在凍藏后硬度增加較小。另外，葡萄糖添加比例并不對(duì)蛋白凝膠的硬度產(chǎn)生影響。

內(nèi)聚性表示測(cè)試樣品經(jīng)過(guò)第1次壓縮變形后所表現(xiàn)出來(lái)的對(duì)第2次壓縮的相對(duì)抵抗能力，可以用來(lái)描述凝膠的可恢復(fù)性和凝膠內(nèi)部的組織強(qiáng)度[10]。表1顯示，凝膠凍藏后內(nèi)聚性有所下降，說(shuō)明凍藏過(guò)程中凝膠強(qiáng)度減弱，在經(jīng)過(guò)第1次壓縮后恢復(fù)性變差。主要是因?yàn)樵趦霾剡^(guò)程中蛋白變性、聚集，凝膠原有的均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞。糖基化反應(yīng)后，大豆分離蛋白內(nèi)聚性與未經(jīng)過(guò)處理的大豆分離蛋白間沒(méi)有明顯差異。說(shuō)明糖基化反應(yīng)并沒(méi)有對(duì)蛋白凝膠強(qiáng)度造成較大影響。

表1還顯示，糖基化改性的大豆蛋白凝膠經(jīng)凍藏后，可溶性蛋白含量較未改性的大豆蛋白明顯上升，也就是說(shuō)參與凝膠形成的蛋白含量減少，形成了弱凝膠。這是由于糖分子占據(jù)了蛋白間的結(jié)合位點(diǎn)，導(dǎo)致蛋白聚集程度下降；另一方面糖分子結(jié)合到蛋白上會(huì)產(chǎn)生一定的空間位阻，也在一定程度上減少了蛋白的聚集。而這種效果并不受糖添加量的影響，而蛋白的糖基化位點(diǎn)的結(jié)合程度是影響的蛋白凝膠凍結(jié)特性的主要因素。這種弱凝膠的形成會(huì)使糖基化后凝膠的硬度下降，但凝膠內(nèi)聚性顯示糖基化反應(yīng)并沒(méi)有對(duì)凝膠的強(qiáng)度產(chǎn)生太大的影響。

表2顯示了反應(yīng)pH對(duì)凝膠凍藏前后特性的影響。反應(yīng)pH對(duì)凝膠持水性和硬度影響不大；凍藏前，反應(yīng)pH對(duì)凝膠的內(nèi)聚性沒(méi)有影響，而凍藏后，pH 8處理的凝膠內(nèi)聚性最大，說(shuō)明適當(dāng)?shù)膲A性條件會(huì)降低糖基化改性蛋白凍藏過(guò)程中凝膠強(qiáng)度的下降程度。反應(yīng)pH對(duì)可溶蛋白的影響較大，隨著反應(yīng)pH的升高，可溶性蛋白含量也有所上升，這可能和堿性條件下蛋白遠(yuǎn)離等電點(diǎn)，蛋白與水的親和能力更強(qiáng)，減少了蛋白間的聚集有關(guān)。

注：反應(yīng)pH: 7、蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)：40 mg/g。

注：反應(yīng)pH∶ 7、蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)：40 mg/g。

注：底物比例：2∶1、反應(yīng)pH∶7。圖1 不同反應(yīng)條件對(duì)蛋白接枝度的影響

樣品(比例)持水性/%硬度/g內(nèi)聚性可溶蛋白比例/%凍前凍后凍前凍后凍前凍后凍前凍后SPI90.44a±0.5073.93c±0.8023.13a±0.3432.7c±0.510.87ab±0.050.79de±0.0121.34a±0.8916.58e±1.004∶190.83a±0.8584.82de±0.366.87b±1.218.67d±0.830.83bc±0.020.77de±0.0336.66b±0.7628.95f±0.852∶190.78a±0.2387.65f±0.577.13b±0.319.60d±0.350.90a±0.040.82d±0.0334.46cd±0.8428.00f±1.304∶390.40a±0.4386.04e±1.147.33b±0.619.87d±0.310.86ab±0.030.81de±0.0536.90b±1.1427.83f±0.891∶190.77a±1.0484.29d±0.677.07b±0.2511.60d±0.870.84b±0.010.80de±0.0335.64bc±0.1322.59g±0.421∶290.77a±0.4385.76e±0.206.57b±0.218.40d±0.690.78c±0.040.75e±0.0433.60d±0.9726.16h±0.70

表2 反應(yīng)pH對(duì)凝膠凍藏特性影響

表3 蛋白含量對(duì)凝膠凍藏特性影響

糖基化反應(yīng)時(shí)的蛋白含量對(duì)凝膠凍藏后的持水性影響較大，蛋白含量過(guò)低會(huì)造成反應(yīng)不充分，過(guò)高造成蛋白絮凝，而蛋白含量為40 mg/g時(shí)能獲得較好的凝膠持水性(表3)；同樣，蛋白含量對(duì)凝膠的硬度和內(nèi)聚性影響比較大，這和接枝度的變化情況是一致的，其中蛋白含量40 mg/g時(shí)硬度最小，20 mg/g時(shí)其次，60 mg/g時(shí)最大；其中，蛋白含量40 mg/g，凝膠內(nèi)聚性最大，而蛋白含量20 mg/g和60 mg/g時(shí)內(nèi)聚性最小。凝膠凍藏前，糖基化反應(yīng)時(shí)的蛋白含量的變化對(duì)凝膠中可溶蛋白含量的影響不大，而凍藏后，蛋白含量40 mg/g，凝膠中可溶性蛋白含量最大，而糖基化反應(yīng)時(shí)蛋白含量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致凝膠中可溶性蛋白含量處于較低水平。

通過(guò)綜合比較發(fā)現(xiàn)，糖基化反應(yīng)中糖的添加量不宜過(guò)高，蛋白與糖的比例為2∶1時(shí)比較合適，反應(yīng)pH對(duì)凝膠形成的影響不是很顯著，因此選擇pH為7，方便操作，而蛋白含量40 mg/g時(shí)凝膠有較好持水性和內(nèi)聚性，表現(xiàn)出較好的抗凍特性。

2.3 蛋白凝膠SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳結(jié)果分析

如圖2所示，糖基化后SPI的組成變化不大，但是，在泳道的上端，圖譜上出現(xiàn)了分子質(zhì)量增大的擴(kuò)散現(xiàn)象，尤其是在α’亞基上部有比較明顯的深色部分，說(shuō)明葡萄糖糖基化反應(yīng)后有某種分子質(zhì)量較大的聚集體產(chǎn)生。這和蘇志光[11]的研究結(jié)果相似，也說(shuō)明部分亞基與糖分子發(fā)生結(jié)合，分子質(zhì)量有不同程度的增加。

注：從左數(shù)，泳道1～2(SPI)、泳道3～ 4(糖基化后SPI)分別為凍前和凍后的電泳圖譜。

圖2 不同反應(yīng)條件對(duì)大豆分離蛋白亞基的影響

2.4 蛋白凝膠凍藏前后水分分布

如圖3所示，大豆分離蛋白(SPI)凝膠水分的弛豫時(shí)間主要分布在100 ms左右，且主要呈單一峰，主要表現(xiàn)為不易流動(dòng)水[12]；而凍藏后，水分分布更加分散，并出現(xiàn)2個(gè)峰，一部分弛豫時(shí)間增大，說(shuō)明凍藏后凝膠中的一部分水分變得更易流動(dòng)，另一部分弛豫時(shí)間減小，由于和蛋白等物質(zhì)作用更加緊密而表現(xiàn)出更不易流動(dòng)的結(jié)合水的特征。而糖基化大豆蛋白凝膠(GLU)凍藏前水分的分布峰較未糖基化的大豆分離蛋白凝膠整體向弛豫時(shí)間長(zhǎng)的方向略有遷移，說(shuō)明糖基化大豆蛋白凝膠中易流動(dòng)水較多，而凍藏后凝膠的水分分布情況幾乎沒(méi)有改變，說(shuō)明蛋白通過(guò)糖基化反應(yīng)，可以有效的維持凍藏過(guò)程中大豆分離蛋白在的持水性結(jié)構(gòu)，提高了大豆蛋白的凝膠抗凍性。

圖3 大豆蛋白凝膠水分弛豫時(shí)間分布

3 討論與結(jié)論

潘錦鋒等[1]認(rèn)為，糖類(lèi)物質(zhì)的抗凍作用機(jī)理是分子中的羥基與蛋白質(zhì)分子的某些基團(tuán)結(jié)合，使蛋白質(zhì)分子的結(jié)合位點(diǎn)處于飽和狀態(tài)，從而避免蛋白質(zhì)分子之間的聚集變性。同時(shí)，糖類(lèi)物質(zhì)的游離羥基還能有效地束縛水分子，從而降低“共晶點(diǎn)”溫度，減少冰晶體的形成量，形成一個(gè)不完全凍結(jié)區(qū)域，隔離和減緩蛋白質(zhì)分子的聚集，進(jìn)而防止蛋白質(zhì)的凝聚變性。同時(shí)，糖基化蛋白分子上的羥基對(duì)水分子有一定的束縛能力，減少了蛋白質(zhì)的脫水作用，一方面阻礙了蛋白分子間由于聚集所產(chǎn)生的新鍵的形成及構(gòu)象的改變；另一方面提高了凝膠的持水性。因此，蛋白糖基化后增強(qiáng)了蛋白凝膠的抗凍能力。本研究中糖基化后的大豆分離蛋白制備的凝膠在凍藏后持水性還能維持在較高的水平，主要是保持了水分子在凝膠結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性，從而使蛋白變性聚集的程度也得到了有效的控制，維持了蛋白凝膠的均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

結(jié)果表明，糖基化改性可以提高大豆分離蛋白凝膠的抗凍性，糖基化改性反應(yīng)條件為蛋白∶葡萄糖2∶1、反應(yīng)pH 7、蛋白含量40 mg/g。糖基化改性后的大豆分離蛋白凝膠經(jīng)冷凍、凍藏、解凍后持水性較未處理的樣品提高了13%，其持水性(87.65%)幾乎接近為冷凍前(90.78%)。同時(shí)由于引入親水基團(tuán)，凝膠的可溶性蛋白含量明顯增加，致使參與凝膠形成的蛋白量減少，因此，造成了凝膠的硬度下降的問(wèn)題。但也正是由于這種作用，有效阻止了凝膠凍藏過(guò)程中由于冰晶形成而造成的蛋白分子聚集，持水性變差的問(wèn)題。并且，凝膠內(nèi)聚性的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，糖基化改性并沒(méi)有造成凝膠內(nèi)聚性的較大變化，也就是說(shuō)糖基化改性在提高蛋白凝膠持水性的同時(shí)，并沒(méi)有影響凝膠內(nèi)部鍵合作用強(qiáng)度。

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Antifreeze Capacity of Glucose Glycosylated Soybean Protein Isolate Gel

Du Yumeng Chen Zhenjia Shi Xiaodi Xu Jingting Guo Shuntang

(College of Food Sciences, China Agriculture University, Beijing 100083)

To solve the problem that the functional quality decreased caused by soy protein denaturation during frozen storage of frozen food, in this study, SPI (soybean protein isolate) was modified with glucose glycosylated modification, and the change of SPI gel antifreeze capacity was analyzed. According to the research results, the antifreeze capacity of SPI gel could be improved by glucose modification, and the glycosylated modified reaction condition was protein: glucose=2∶1, reaction pH=7, the content of protein was 40 mg/g. According to results such as protein solubility, subunits and gel water distribution of gel produced by glycosylated modified protein during frozen storage, it was concluded that the reason why the antifreeze capacity of modified soybean protein gel was improved was that glucose molecule in the glycosylated modified strengthened constraint of water molecules to reduce the dewatering denaturation of protein. Meanwhile, the steric hindrance effect of sugar molecule grafted on the protein chain could stop aggregation among protein molecules and formation of new bond to keep uniform reticular formation of gel.

glycosylation, SPI (soy protein isolate), antifreeze

TS214.2

A

1003-0174(2016)10-0045-06

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD34B04)

2015-03-06

杜昱蒙，女，1992年出生，碩士，植物蛋白加工與利用

郭順堂，男，1962年出生，教授，植物蛋白加工與利用