葡萄糖接枝改性對(duì)米渣分離蛋白乳化性及結(jié)構(gòu)的影響

王治平 何榮海 丁文慧 邢 歡 侯福榮 馬海樂(lè)

(江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院；江蘇省農(nóng)產(chǎn)品物理加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；江蘇省食品智能制造工程技術(shù)研究中心，鎮(zhèn)江 212013)

葡萄糖接枝改性對(duì)米渣分離蛋白乳化性及結(jié)構(gòu)的影響

王治平 何榮海 丁文慧 邢 歡 侯福榮 馬海樂(lè)

(江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院；江蘇省農(nóng)產(chǎn)品物理加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；江蘇省食品智能制造工程技術(shù)研究中心，鎮(zhèn)江 212013)

利用濕熱法合成米渣分離蛋白-葡萄糖接枝產(chǎn)物，以研究美拉德反應(yīng)條件及反應(yīng)程度對(duì)接枝產(chǎn)物乳化性和結(jié)構(gòu)的影響。以溫度、pH值、時(shí)間、米渣分離蛋白和葡萄糖質(zhì)量比為試驗(yàn)因素，并利用響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)。結(jié)果顯示，接枝產(chǎn)物乳化性同實(shí)驗(yàn)因素之間不呈線性關(guān)系。在溫度79.13 ℃，pH 10.6,時(shí)間16 min，質(zhì)量比1∶1的反應(yīng)條件下制得的接枝產(chǎn)物乳化性為7 778 m2/g，為米渣分離蛋白的1.46倍。在此條件下蛋白接枝產(chǎn)物表面疏水性降低；紅外光譜結(jié)果表明米渣分離蛋白以共價(jià)鍵的形式引入糖分子，蛋白接枝產(chǎn)物的α-螺旋結(jié)構(gòu)含量減少，β-折疊和不規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)含量增加。電鏡掃描結(jié)果顯示蛋白改性后表面結(jié)構(gòu)分散，聚集體之間的界限分明。

米渣蛋白 糖接枝改性 乳化性

米渣是大米生產(chǎn)淀粉糖或味精后的副產(chǎn)物，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)60% 以上，原料來(lái)源廣、價(jià)格低，是一種提取大米蛋白的理想原料。大米蛋白氨基酸組成合理[1]，低抗原性[2]的特點(diǎn)使其深受歡迎。但大米蛋白屬于高疏水性植物蛋白，具有溶解性小，乳化性、起泡性等[3]功能性質(zhì)弱的特點(diǎn)。

美拉德反應(yīng)又稱(chēng)為羰氨反應(yīng)[4]。其原理是食品中的羰基化合物(還原糖類(lèi))和氨基化合物(氨基酸和蛋白質(zhì))之間的反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物蛋白質(zhì)-糖共價(jià)復(fù)合物中多糖的引入是對(duì)蛋白質(zhì)的改性和功能性質(zhì)的強(qiáng)化。此共價(jià)復(fù)合物可以提高油-水乳化系統(tǒng)中水相的黏度，降低油-水界面張力，因而達(dá)到提高蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的作用[5]，在此反應(yīng)中蛋白質(zhì)與糖共價(jià)結(jié)合不需要化學(xué)試劑作為催化劑，僅通過(guò)加熱可使反應(yīng)自發(fā)地進(jìn)行，并且接枝產(chǎn)物是一種相對(duì)安全的食品配料，符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)食品配料的要求。陸鈁[6]、紀(jì)崴[7]、華靜嫻[8]等分別用大米蛋白和還原糖進(jìn)行美拉德反應(yīng)，結(jié)果表明反應(yīng)后蛋白改性產(chǎn)物的乳化性、乳化穩(wěn)定性、溶解性等功能性質(zhì)均得到不同程度的改善。不過(guò)關(guān)于接枝反應(yīng)條件對(duì)大米蛋白改性產(chǎn)物功能性的影響規(guī)律的較深入研究報(bào)道還比較少，而了解這一規(guī)律可以為該技術(shù)的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)，是目前該領(lǐng)域研究的迫切需要解決的問(wèn)題。

以美拉德反應(yīng)為手段，以提高米渣分離蛋白乳化性為目的，研究蛋白和糖接枝產(chǎn)物的接枝度和其乳化性的關(guān)系，以及糖接枝后米渣蛋白的結(jié)構(gòu)變化，以期在此基礎(chǔ)上揭示不同接枝條件對(duì)米渣分離蛋白乳化性影響，為擴(kuò)大米渣蛋白應(yīng)用范圍提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 原料

米渣(蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.32%)：安徽錦泰糖業(yè)有限公司；大豆油：中糧集團(tuán)。

1-苯胺基-8-萘磺酸(ANS)、2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS)：Sigma公司；透析袋(阻截分子質(zhì)量8 000～14 000)：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

ATAVAR型傅里葉變換紅外光譜儀：美國(guó)Nicolet公司；S-4800電鏡掃描儀：日本電子株式會(huì)社；Cary Eclipse熒光分光光度計(jì)：美國(guó)Varian公司；IKA ULTRA-TURRAX 分散儀：金壇市富華儀器有限公司；微量紫外分光光度計(jì)：北京瑞利實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 米渣分離蛋白的制備

將一定量的米渣粉碎，過(guò)篩后置于磁力攪拌水浴鍋中，在溫度35 ℃，時(shí)間2 h，料液比1∶15(m/m)的條件下用濃度為0.03 mol/L的堿液提取米渣分離蛋白。原料液經(jīng)5 000 r/min離心15 min后，取上清液調(diào)至等電點(diǎn)pI 4.0，靜置2 h，沉淀用蒸餾水溶解，用NaOH溶液將pH調(diào)到7.0，在4 ℃條件下透析24 h，冷凍干燥備用，制得樣品蛋白純度為89%。

1.3.2 米渣分離蛋白-糖共價(jià)復(fù)合物的制備

將米渣分離蛋白配制成濃度為1.2%(m/V)的溶液，用NaOH溶液調(diào)至pH 12，在50 ℃水浴鍋中磁力攪拌1 h使蛋白溶解，冷卻至室溫。按一定質(zhì)量比加入葡萄糖，磁力攪拌20 min，使蛋白與葡萄糖混合均勻，常溫下調(diào)節(jié)pH至恒定值。取蛋白-葡萄糖混合液于具塞試管中水浴加熱。待反應(yīng)結(jié)束后在冰浴中迅速冷卻終止反應(yīng)。取部分反應(yīng)溶液用于接枝度分析，褐變分析。其余反應(yīng)溶液在4 ℃條件下透析24 h。透析液冷凍干燥后備用。

1.3.3 改性產(chǎn)物乳化性測(cè)定

乳化性的測(cè)定采用濁度法[9]，略有改動(dòng)。

米渣分離蛋白改性產(chǎn)物溶解于磷酸緩沖液(10 mmol/L, pH 7.0)制成1 mg/mL的蛋白溶液，取15 mL蛋白溶液和5 mL大豆油混合后在10 000 r/min高速分散儀中均質(zhì)1 min，迅速?gòu)脑嚬艿撞咳〕?0 μL乳液，按1∶100的比例加入0.1 mg/mL SDS溶液中，用分光光度計(jì)在500 nm下測(cè)定吸光值，得乳化性指標(biāo)EAI。

(1)

式中：A0為吸光值；DF為稀釋倍數(shù)(100)；C為蛋白質(zhì)量濃度/g/mL；φ為光程(1 cm)；θ為油相所占的體積(0.25)。

1.3.4 米渣分離蛋白-糖共價(jià)復(fù)合物接枝度的測(cè)定

采用TNBS法[10]，取樣品液1 mL，加入5 mL 0.1% SDS溶液配制成0.2%(m/V)的蛋白溶液，磁力攪拌15 min。取0.4 mL樣品液，依次加入2 mL的磷酸鹽溶液(pH 8.2)和1 mL 0.1% (m/V)TNBS試劑，混合均勻。50 ℃水浴鍋中避光反應(yīng)1 h后加入2 mL HCL(0.1 mol/L)終止反應(yīng)。室溫下放置30 min，以蒸餾水代替樣品按上述相同過(guò)程處理作為空白調(diào)零，在340 nm下測(cè)量吸光值。用賴(lài)氨酸做標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算自由氨基的含量。

(2)

式中：C0為未反應(yīng)時(shí)樣品中自由氨基含量/mol/L；Ct為反應(yīng)th后樣品中自由氨基含量/mol/L。

1.3.5 米渣分離蛋白-糖共價(jià)復(fù)合物褐變程度的測(cè)定

取樣品液1 mL，加入5 mL 0.1% SDS溶液配制成0.2%(m/V)的蛋白溶液，磁力攪拌20 min。以0.1% SDS溶液為對(duì)照，于420 nm下測(cè)量吸光值。

1.3.6 米渣分離蛋白糖接枝復(fù)合物表面疏水性研究

根據(jù)Kato等[11]的方法將米渣分離蛋白和透析后的接枝產(chǎn)物用0.01 mol/L Na2HPO4-NaOH緩沖液稀釋至0.001 25、0.002 5、0.005、0.01、0.02 mg/mL。取20 μL ANS溶液(8 mmol/L)溶于0.0l mol/L磷酸鹽緩沖液)加入4 mL稀釋蛋白溶液后立即搖勻。于激發(fā)波長(zhǎng)為390 nm、發(fā)射波長(zhǎng)為470 nm檢測(cè)熒光強(qiáng)度。激發(fā)和發(fā)射縫寬2.5 nm。用熒光強(qiáng)度對(duì)蛋白溶液濃度作圖并進(jìn)行線性回歸，以線性回歸斜率做蛋白表面疏水性曲線。

1.3.7 米渣分離蛋白糖接枝復(fù)合物傅里葉紅外光譜研究

測(cè)定條件：KBr于200 ℃烘箱內(nèi)烘干。樣品充分干燥后，以1∶100～1∶200的比例與KBr混合于研磨中研磨至顆粒大小為2～3 μm后壓片，紅外光譜儀全波段掃描(400～4 000 cm-1)，掃描次數(shù)128次。室溫敞開(kāi)狀態(tài)下以KBr薄片為背景，相同條件下測(cè)量樣品。

譜圖處理：用OMNIC軟件校正水汽和二氧化碳，減差KBr背景譜圖，選擇酰胺Ⅰ帶范圍(1 600～1 700 cm-1)。利用Peakfit 4.12軟件進(jìn)行兩點(diǎn)基線校正、平滑、Deconvolve Gaussian IRF峰形擬合、二階求導(dǎo)后得到各子峰相對(duì)面積，根據(jù)其積分面積累加計(jì)算各二級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)百分含量。

1.3.8 米渣分離蛋白糖接枝復(fù)合物掃描電子顯微鏡研究

樣品冷凍干燥后涂于雙面導(dǎo)電膠上。于原料涂層噴金厚度約10 nm，15 kV電壓下掃描。

1.3.9 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 米渣分離蛋白葡萄糖接枝改性試驗(yàn)

分別以反應(yīng)溫度、時(shí)間、蛋白(g) /糖(g)質(zhì)量比及反應(yīng)pH值為試驗(yàn)因素，以糖接枝復(fù)合物乳化性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化米渣分離蛋白的最佳改性條件。

2.1.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)糖接枝米渣分離蛋白乳化性、接枝度與褐變程度的影響

圖1為米渣分離蛋白和葡萄糖混合溶液在pH 10、溫度80 ℃、質(zhì)量比1∶1條件下反應(yīng)不同時(shí)間后產(chǎn)物乳化性，接枝度和褐變程度的變化。從圖1可以看出，隨反應(yīng)時(shí)間的增加，蛋白-糖復(fù)合產(chǎn)物乳化性呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。在反應(yīng)15 min時(shí)有顯著性變化，復(fù)合產(chǎn)物乳化性最好。隨反應(yīng)時(shí)間的增加，增加了葡萄糖與米渣分離蛋白的接觸機(jī)會(huì)，使復(fù)合產(chǎn)物乳化性增加，待反應(yīng)完全時(shí)復(fù)合產(chǎn)物乳化性不再增加甚至有所降低。糖接枝復(fù)合物的接枝度隨時(shí)間的增長(zhǎng)呈先增加再保持不變的趨勢(shì)。當(dāng)糖接枝反應(yīng)進(jìn)行到20 min時(shí)，接枝度為18.67%，基本達(dá)到飽和。顏色變化是美拉德反應(yīng)進(jìn)入高級(jí)階段的重要和極其顯著特征，顏色的變化與食品的種類(lèi)和反應(yīng)程度有關(guān)。由圖可知隨著反應(yīng)時(shí)間的不斷增加褐變程度也不斷增加。糖接枝復(fù)合物的乳化性和接枝度，褐變程度在不同反應(yīng)時(shí)間條件下并非呈正相關(guān)的趨勢(shì)，原因是隨著反應(yīng)前期葡萄糖和米渣蛋白反應(yīng)結(jié)合，蛋白表面的羥基增多從而增加產(chǎn)物的親水性，從而增加了蛋白的乳化性。但隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，蛋白接枝產(chǎn)物的接枝度升高，葡萄糖通過(guò)共價(jià)鍵的形式鍵合到蛋白上的數(shù)量越來(lái)越多使蛋白更偏于親水，從而使接枝產(chǎn)物的乳化性降低。這種現(xiàn)象在陸鈁[6]的研究中也有體現(xiàn)。

圖1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)糖接枝米渣分離蛋白乳化性、接枝度及褐變程度的影響

2.1.2 反應(yīng)溫度對(duì)糖接枝米渣分離蛋白乳化性, 接枝度與褐變程度的影響

圖2為米渣分離蛋白和葡萄糖混合溶液在pH 10，質(zhì)量比1∶1，不同反應(yīng)溫度條件下反應(yīng)15 min后產(chǎn)物乳化性，接枝度和褐變程度的變化。從圖2可以看出，隨溫度的升高，復(fù)合產(chǎn)物乳化性呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。在80 ℃和90 ℃改性效果顯著。在溫度為80 ℃時(shí)，復(fù)合產(chǎn)物乳化性最好。這是由于熱處理使蛋白分子變性展開(kāi)，使原來(lái)隱藏在分子內(nèi)的疏水基團(tuán)暴露出來(lái)，親油性增強(qiáng)、電荷數(shù)量增加，阻止了油滴的相互靠近，表現(xiàn)為復(fù)合產(chǎn)物的乳化性增強(qiáng)。但隨著溫度的升高，過(guò)熱處理一方面破壞了蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，另一方面蛋白質(zhì)分子的伸展增加了分子間的相互作用力，使蛋白分子凝聚和沉淀，表現(xiàn)為乳化性降低[13]。接枝復(fù)合物的接枝度和褐變程度隨反應(yīng)溫度的升高有顯著的增加。這是因?yàn)閴A性環(huán)境、高溫利于糖接枝反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)有利于類(lèi)黑素的生成。在不同溫度條件下蛋白和糖的復(fù)合產(chǎn)物的乳化性和接枝度并非成正相關(guān)。隨溫度升高蛋白質(zhì)分子展開(kāi)疏水性集團(tuán)暴露，以及蛋白和糖反應(yīng)接枝產(chǎn)物表面羥基含量增多，從而增加了蛋白的乳化性。隨著溫度升高，糖接枝產(chǎn)物接枝度升高，復(fù)合物表面羥基含量增多，從而使其親水性增加，同時(shí)反應(yīng)溫度升高蛋白分子容易產(chǎn)生聚集等現(xiàn)象降低親油性。從而使蛋白復(fù)合產(chǎn)物的乳化性降低。

圖2 反應(yīng)溫度對(duì)糖接枝米渣分離蛋白乳化性、接枝度及褐變程度的影響

2.1.3 葡萄糖添加量對(duì)糖接枝米渣分離蛋白乳化性、接枝度與褐變程度的影響

圖3為米渣分離蛋白和葡萄糖混合溶液在pH 10，溫度80 ℃，不同質(zhì)量比條件下反應(yīng)15 min后產(chǎn)物乳化性，接枝度和褐變程度的變化。如圖3可知，蛋白(g) /糖(g)的質(zhì)量比變化對(duì)復(fù)合產(chǎn)物乳化性的影響不大，在蛋白(g) /糖(g)的質(zhì)量比為1∶1和2∶1處有較顯著變化，主要是由于葡萄糖分子質(zhì)量較小，接枝程度高，所以蛋白(g) /糖(g)的質(zhì)量比對(duì)乳化性影響不明顯。蛋白(g) /糖(g)的質(zhì)量比對(duì)糖接枝復(fù)合物接枝度的影響基本保持不變，在蛋白(g) /糖(g)質(zhì)量比為2∶1和4∶1時(shí)有較顯著的降低。對(duì)復(fù)合產(chǎn)物的褐變程度有顯著性影響，隨著蛋白(g) /糖(g)的質(zhì)量比的增加褐變程度顯著性的增加。隨著蛋白和糖的比例變化，蛋白接枝產(chǎn)物的乳化性和接枝度幾乎都沒(méi)有發(fā)生變化。原因是葡萄糖是小分子糖較易和蛋白發(fā)生接枝反應(yīng)。在較低糖濃度條件下接枝反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到飽和。

圖3 蛋白(g)/糖(g)質(zhì)量比對(duì)糖接枝米渣分離蛋白乳化性、接枝度及褐變程度的影響

2.1.4 反應(yīng)pH對(duì)糖接枝米渣分離蛋白乳化性、接枝度與褐變程度的影響

圖4 反應(yīng)pH對(duì)糖接枝米渣分離蛋白乳化性、接枝度及褐變程度的影響

圖4為米渣分離蛋白和葡萄糖混合溶液在溫度80 ℃，質(zhì)量比1∶1，不同pH值條件下反應(yīng)15 min后產(chǎn)物乳化性，接枝度和褐變程度的變化。由圖4可知，伴隨pH的升高，復(fù)合產(chǎn)物乳化性得到顯著改善，當(dāng)溶液pH為11時(shí)產(chǎn)物的乳化性最大。當(dāng)pH再增加時(shí)，乳化性又降低。主要是由于米渣分離蛋白為堿溶性蛋白，隨著pH值的增加蛋白更好的溶解于溶液中增加了蛋白分子與葡萄糖分子的接觸機(jī)會(huì)，有利于接枝反應(yīng)的進(jìn)行表現(xiàn)在接枝度增加，復(fù)合產(chǎn)物的乳化能力增強(qiáng)，但高堿液濃度導(dǎo)致蛋白質(zhì)的嚴(yán)重變性，這也是復(fù)合產(chǎn)物乳化性降低的原因。反應(yīng)產(chǎn)物的接枝度也是隨著pH值的增加有顯著性的升高，當(dāng)pH為11時(shí)接枝度最大，隨著pH值繼續(xù)增加，接枝度下降，高堿濃度會(huì)導(dǎo)致蛋白變性，同時(shí)發(fā)生蛋白質(zhì)交聯(lián)反應(yīng)，使接枝復(fù)合物的接枝度降低。但接枝產(chǎn)物的褐變程度隨著pH值的增加不斷升高。原因是高堿濃度有利于糖接枝反應(yīng)生成褐色色素-類(lèi)黑精。 糖接枝產(chǎn)物的乳化性和接枝度一樣隨反應(yīng)溶液的pH增加先升高后降低。原因是隨pH升高蛋白溶解度增加接枝反應(yīng)加劇，接枝度升高，乳化性加強(qiáng)。但在強(qiáng)堿性條件下蛋白變性嚴(yán)重，不利于接枝反應(yīng)進(jìn)行，產(chǎn)物的乳化性降低。同時(shí)強(qiáng)堿性條件下美拉德反應(yīng)容易從高級(jí)階段開(kāi)始易產(chǎn)生類(lèi)黑素等物質(zhì)，所以強(qiáng)堿性條件下接枝產(chǎn)物的褐變程度較大。

2.2 對(duì)米渣分離蛋白糖接枝復(fù)合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)性質(zhì)的研究

經(jīng)過(guò)接枝反應(yīng)響應(yīng)面分析優(yōu)化試驗(yàn)(限于篇幅，本文中不詳細(xì)報(bào)告)，得到了反應(yīng)溫度為79 ℃、體系pH 10.6及時(shí)間16 min、蛋白(g) /糖(g)比例為1∶1的最佳反應(yīng)條件，在此條件下制備米渣分離蛋白接枝產(chǎn)物，測(cè)得其乳化性為7 677 m2/g，是米渣分離蛋白乳化性(5 258 m2/g)的1.46倍，并分析接枝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的變化。

2.2.1 米渣分離蛋白糖接枝復(fù)合產(chǎn)物表面疏水性研究

米渣分離蛋白的表面疏水性為1 196.3，在溫度79 ℃、pH 10.6、反應(yīng)時(shí)間16 min、蛋白(g) /糖(g)比例為1∶1的條件下制取的糖接枝復(fù)合物的表面疏水性為1 064.6。糖接枝反應(yīng)是羰基化合物(還原糖類(lèi))和氨基化合物(氨基酸和蛋白質(zhì))間的反應(yīng)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的反應(yīng)后蛋白質(zhì)接上攜帶羰基的糖分子，使蛋白接枝產(chǎn)物表面親水性基團(tuán)增加，蛋白的表面疏水環(huán)境在相對(duì)減少，使其疏水性降低[13]。另外一些親水基團(tuán)的暴露也會(huì)增加蛋白接枝產(chǎn)物的親水性，這也是蛋白接枝產(chǎn)物疏水性降低的原因。

2.2.2 米渣分離蛋白糖接枝復(fù)合產(chǎn)物傅里葉紅外光譜研究

如圖5為米渣分離蛋白以及蛋白糖接枝反應(yīng)產(chǎn)物的傅里葉紅外圖譜。在波長(zhǎng)3 700～3 000 cm-1處接枝復(fù)合物的峰寬增大，峰的吸收強(qiáng)度增加。表明產(chǎn)物分子中新形成的 C-N 共價(jià)鍵伸縮振動(dòng)吸收強(qiáng)度增大，說(shuō)明葡萄糖通過(guò)共價(jià)鍵的形式接入蛋白質(zhì)分子中，使蛋白分子中羥基數(shù)量增加[14]。1 500～1 350 cm-1波段的吸收峰強(qiáng)度增加，這說(shuō)明接枝反應(yīng)能引起 C-H 的變角振動(dòng)及 C-OH 振動(dòng)的增加。根據(jù)這兩組峰可以進(jìn)一步確認(rèn)接枝物中糖類(lèi)化合物的存在。表1是對(duì)葡萄糖接枝米渣分離蛋白酰胺Ⅰ帶峰形擬合、面積計(jì)算后的結(jié)果。表1中結(jié)果表明，糖接枝復(fù)合物的α-螺旋結(jié)構(gòu)數(shù)量減少，β-結(jié)構(gòu)(β-折疊、β-轉(zhuǎn)角)和無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)數(shù)量呈上升趨勢(shì)。說(shuō)明接枝后米渣分離蛋白的結(jié)構(gòu)由有序變?yōu)闊o(wú)序。蛋白質(zhì)的α-螺旋結(jié)構(gòu)是緊密的無(wú)空腔結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)過(guò)于穩(wěn)定不利于蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)。β-結(jié)構(gòu)(β-折疊、β-轉(zhuǎn)角)和無(wú)規(guī)卷曲在結(jié)構(gòu)上要比α-螺旋結(jié)構(gòu)差很多。因此，糖接枝改性使α-螺旋結(jié)構(gòu)含量降低，使蛋白的柔韌性增加，乳化性質(zhì)得到改善[13]。

圖5 糖接枝改性對(duì)米渣分離蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

表1 糖接枝改性對(duì)米渣分離蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

樣品α-螺旋/%1645～1662/cm-1β-折疊/%1615～1638/cm-1β-轉(zhuǎn)角/%1662～1682/cm-1不規(guī)則卷曲/%1638～1645/cm-1米渣分離蛋白27.9830.0718.8014.23糖接枝復(fù)合物22.6432.0120.1516.02

2.2.3 米渣分離蛋白糖接枝復(fù)合產(chǎn)物掃描電子顯微鏡研究

蛋白質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)反應(yīng)了蛋白分子狀態(tài)，影響著蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)。由圖6可知，糖接枝改性后復(fù)合產(chǎn)物表面結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，產(chǎn)物表面較為分散，聚集體之間的界限分明。這可能是由于米渣分離蛋白分子結(jié)構(gòu)上引入了糖分子,使分子擴(kuò)散伸展減少了分子的聚集[15]。

注：均放大1 000倍。圖6 糖接枝改性對(duì)米渣分離蛋白顯微結(jié)構(gòu)的影響

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明反應(yīng)溫度、pH值、時(shí)間以及蛋白和糖的比例對(duì)糖接枝復(fù)合產(chǎn)物乳化性的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。在不同的溫度、時(shí)間、pH條件下接枝蛋白的乳化性都是先升高后降低的趨勢(shì)，但隨著蛋白和糖的比例變化，蛋白接枝產(chǎn)物的乳化性幾乎沒(méi)有發(fā)生變化。米渣分離蛋白在蛋白/糖質(zhì)量比為1∶1、反應(yīng)溫度79 ℃、體系pH 10.6及反應(yīng)時(shí)間16 min條件下經(jīng)接枝改性后，表面疏水性由1 196.3降低至1 064.6。通過(guò)對(duì)接枝前后蛋白樣品酰胺Ⅰ帶峰形擬合、面積計(jì)算表明，糖接枝作用使米渣分離蛋白的α-螺旋結(jié)構(gòu)向β-結(jié)構(gòu)(β-折疊、β-轉(zhuǎn)角)和無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)由有序變?yōu)闊o(wú)序，柔韌性增強(qiáng)，功能性得到改善。復(fù)合產(chǎn)物表面結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，產(chǎn)物表面較為分散，聚集體之間的界限分明，形成相對(duì)均勻的小顆粒物。這可能是由于米渣分離蛋白分子中引入了糖分子，使分子伸展減少了蛋白的聚集。

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Effects of Glycosylation on Emulsification Property and Structure of Rice Residue Protein Isolate

Wang Zhiping He Ronghai Ding Wenhui Xing Huan Hou Furong Ma Haile

(School of Food and Biological Engineering, Jiangsu University Key Laboratory for Physical Processing of Agricultural Products of Jiangsu Province Food Intelligent Manufacturing Engineering Technology Research Center of Jiangsu Province, Zhenjiang 212013)

In order to investigate the effect of maillard reaction condition and degree on the emulsifying activity index and structural properties of Rice residue protein isolate (RRPI)-glucose conjugates. The RRPI was glycated with glucose through classical heating in this work. The reaction temperature, pH, time and RRPI/ glucose mass ratio (w/w) were the control conditions of maillard reaction, and the response surface methodology was used to optimize the test. Results indicated that the emulsifying activity index of the grafted products was not a linear relationship with the experimental factors，and the optimal reaction conditions were 79.13 ℃, pH 10.6, 16 min, RRPI/ glucose mass ratio (w/w) 1∶1. Under this reaction conditions the emulsifying activity index of RRPI-glucose conjugates was 7 778 m2/g, 1.46 times of RRPI. The surface hydrophobicity of RRPI-glucose conjugates were less than the RRPI. The result of fourier transform infrared spectroscopy indicated that the RRPI introduced glucose in the form of covalent bonds, and the structural feature analyses suggested that the contents of α-helical structure of RRPI-glucose conjugates reduced, while the contents of β-sheet and random coil structure increased. The scanning electron microscope results suggested that surface structural feature of RRPI-glucose conjugates was more dispersive than RRPI.

rice residue protein, glycosylation, emulsifying activity index

863計(jì)劃(2013AA100203)，國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科技專(zhuān)項(xiàng)(201303071)，江蘇省自然科學(xué)基金(BK2012708)，國(guó)家星火計(jì)劃(2014GA690262)，鎮(zhèn)江市科技支撐(NY2013012)

2015-06-26

王治平，女，1989年出生，碩士，植物蛋白加工技術(shù)

何榮海，男，1971年出生，教授，食品蛋白質(zhì)、多肽加工技術(shù)

TS210.9

A

1003-0174(2017)02-0043-06