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热加工对鸡蛋中4种主要过敏原结构的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-04-07
核心提示:鸡蛋富含优质蛋白、碳水化合物、脂肪及微量元素,营养价值丰富,且价格相对低廉,适用人群广泛,颇受人们喜爱。鸡蛋蛋清中的主要过敏原有4 种,分别是卵类黏蛋白(OVM)、卵白蛋白(OVA)、卵转铁蛋白(OVT)和溶菌酶(Lys)。
   鸡蛋富含优质蛋白、碳水化合物、脂肪及微量元素,营养价值丰富,且价格相对低廉,适用人群广泛,颇受人们喜爱。鸡蛋蛋清中的主要过敏原有4 种,分别是卵类黏蛋白(OVM)、卵白蛋白(OVA)、卵转铁蛋白(OVT)和溶菌酶(Lys)。过敏原的致敏性与结构密切相关,加热作为一种最常见的加工方式,能够改变过敏原蛋白的结构,暴露或隐藏过敏原蛋白的表位,从而使其致敏性发生变化。因此,对过敏原结构的研究显得十分必要。
 
  目前常采用光谱分析技术对蛋白质的空间结构进行表征。来自南昌大学食品科学与技术国家重点实验室的刘珂、熊丽姬和南昌大学食品学院的高金燕等人采用离子层析方法对OVT、OVA和Lys进行分离纯化,并利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对分离得到的3 种过敏原以及购买的OVM的纯度和性质进行鉴定,采用不同的加热条件对鸡蛋4 种主要过敏原进行加热处理,并通过CD、UV-Vis光谱、荧光光谱来表征热加工对鸡蛋过敏原结构的影响。
 
  1
 
  主要过敏原分离纯化与鉴定
 
  利用SDS-PAGE对实验室分离纯化的OVT、OVA和Lys以及购买的OVM的纯度及分子质量进行分析,结果显示,OVT分子质量约为76 kD,OVA分子质量约为43 kD,OVM分子质量约为28 kD,Lys分子质量约为14.3 kD。经Quantity One软件对电泳图进行分析,OVT、OVA、OVM和Lys的纯度均达到98%以上。
 
  2
 
  热加工后二级结构变化
 
  未加热处理的OVT的光谱曲线,在192 nm处有一个正峰,208 nm和222 nm处呈负峰,这表明具有典型的α-螺旋结构;同时在195 nm有一个正峰,215 nm处有一个负峰,这是β-折叠的典型结构,说明未加热OVT具有α-螺旋和β-折叠结构。加热处理后,在208 nm和222 nm处的负峰峰值降低,在192 nm和195 nm处的正峰峰值也降低,且曲线波动较大。
 
  与未处理的OVT相比,不同加热温度下的α-螺旋和β-转角含量之间均存在显着性差异(P<0.05),加热破坏了OVT的二级结构。加热后α-螺旋含量降低,β-折叠含量增加,β-转角和无规卷曲发生不同程度的变化,进一步证实了OVT受热不稳定。
 
  OVA热处理前后二级结构的变化:与未加热蛋白相比,100 ℃下加热不同时间,α-螺旋向其他二级结构形式转化;随时间的延长α-螺旋含量逐渐下降,但β-折叠的含量并无显着差异(P>0.05),25 min时无规卷曲含量最多,说明此条件下蛋白质分子最为无序。在80 ℃下加热25 min,与未加热OVA相比,无规卷曲含量略有下降,分子的有序性增加。
 
  OVM热处理前后二级结构的变化:80 ℃加热25 min、100 ℃加热20 min的二级结构含量与未加热的差别较大,但当条件达到100 ℃加热25 min时,结构含量又与未加工OVM相似,说明加热对OVM二级结构的改变是可逆的,OVM耐热性较强。
 
  未加热Lys存在典型的α-螺旋和β-折叠结构,说明Lys为α+β型蛋白质。与未加热Lys相比,加热均会使其二级结构发生显着变化(P<0.05),α-螺旋和β-折叠含量降低,β-转角和无规卷曲含量升高。在100 ℃下,随着加热时间的延长,α-螺旋和β-折叠比例先升高后降低,β-转角和无规卷曲先降低后升高;而在相同加热时间下,除了α-螺旋的含量外,80、90 ℃的处理并没有造成其他二级结构含量有显着差异(P<0.05)。加热能不同程度地改变Lys的二级结构,其中100 ℃加热25 min时变化最大,无规卷曲含量最高,二级结构遭到破坏的程度最大。
 
  3
 
  热加工后三级结构变化
 
  未加热OVT的UV-Vis光谱在280 nm左右有特征吸收峰。随着加热时间的延长和加热温度的升高,OVT的UV最大吸收峰的吸光度逐渐升高,OVT分子逐渐展开,使得Trp和Tyr残基暴露在蛋白质分子表面。但值得注意的是,加热15 min和20 min的结果基本无差别,表明当OVT结构展开到一定程度后,从15 min到20 min的时间间隔并不影响其展开,当继续加热至25 min时,结构进一步展开。因此,OVT结构的展开程度与加热程度有关。
 
  OVA的UV-Vis光谱图在280 nm处有特征吸收峰,与未加热样品相比,加热后最大吸收峰的吸光度降低。在100 ℃下,随时间的延长,最大吸收峰的吸光度先降低,超过15 min后又略微升高,但变化幅度并不大。加热时间相同,UV最大吸收峰的吸光度随温度的升高而呈现极显着性降低(P<0.01),80 ℃时天然构象逐渐转变为S-构象,因为有序的二级结构增多,具有UV吸收的芳香族氨基酸残基部分由分子表面被包埋至分子内部;而随着温度升高到90 ℃甚至100 ℃,S-OVA变性,蛋白质分子发生聚集,可能掩盖了部分暴露于分子表面的Trp和Tyr残基,使得吸光度大幅度降低。
 
  OVM的UV-Vis光谱在280 nm处出现特征吸收峰。加热后的样品在280 nm波长处特征峰的吸光度均增加,但持续加热后,吸光度略升高后又有所降低,说明加热使分子展开,后又发生部分聚集;同样加热25 min,90 ℃和100 ℃的条件对样品没有显着差异(P>0.05),但比80 ℃更能引起三级结构的变化,使芳香族残基暴露于分子表面。
 
  在280 nm处出现特征吸收峰。加热后Lys的最大吸收峰的吸光度比未加热的大,表明加热会使其结构展开。但是100 ℃加热15 min其吸光度与未加热基本相同,而继续加热至20 min,吸光度又升高,然后25 min后又略降低;80 ℃和90 ℃加热25 min后样品的吸光度都升高,且几乎完全重合,而当升高到100 ℃时,吸光度下降,表明加热使其结构展开,后又发生部分聚集,造成Trp和Tyr残基的部分包埋。
 
  4
 
  热加工后疏水性变化
 
  与未加热相比,加热后OVT的荧光强度极显着增加(P<0.01),且随着加热温度的升高和加热时间的延长,荧光强度逐渐增加,但100 ℃加热15 min和20 min的光谱曲线几乎重合,并没有明显变化(P>0.05),这与UV-Vis光谱趋势一致。
 
  与未加工OVA相比,加热后的荧光强度极显着增加(P<0.01),λmax发生了不同程度的蓝移。随时间的增加,荧光强度的变化无明显规律。相同加热时间下,80 ℃比90 ℃和100 ℃所引起荧光强度变化更大。
 
  OVM加热前后的外源性荧光光谱图:与未加热样品相比,加热后的OVM的荧光强度增加,这表明加热使蛋白分子展开,暴露出分子内部的疏水基团。100 ℃下,加热10 min时荧光强度变化最大,而随着时间的延长,荧光强度又有所降低,但15 min与25 min热处理后蛋白的光谱图并无明显差别(P>0.05),且与天然OVM相近;同样地,80 ℃加热后荧光强度变化最大,随着温度的升高,荧光强度又有所降低,且90 ℃和100 ℃所引起的图谱变化并无显着区别(P>0.05),这表明热处理达到一定的强度时,蛋白分子可能发生聚集,暴露出的部分疏水基团被掩埋。
 
  从溶菌酶加热前后的外源性荧光光谱图中可看出,加热后样品的荧光强度增加,且λmax发生了不同程度的蓝移,这表明加热使溶菌酶的三级结构发生变化,分子变得松散,内部的疏水基团暴露。一般情况下,随着温度的升高和加热时间的延长,Lys的荧光强度增强,表面疏水性越大。
 
  结 论
 
  结果表明,卵转铁蛋白对热不稳定,随加热时间的延长和温度的升高,分子结构逐渐展开,芳香族残基和疏水基团暴露于分子表面;轻微加热使卵白蛋白分子的二级结构更加有序,吸光度减小,表面疏水性增大,随着加热程度的增大,其二级结构变得无序,分子发生聚集;加热后卵类黏蛋白的二级结构较为稳定,轻微加热其分子展开,吸光度和荧光强度增大,继续加热使蛋白分子部分聚集;热处理使溶菌酶分子的有序性下降,芳香族残基和疏水基团逐渐暴露,但随着加热程度的增加,蛋白分子发生部分聚集。
 
 
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