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壳寡糖酶法糖基化修饰对玉米醇溶蛋白功能性质的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-06-28
核心提示:玉米蛋白的主要组分是玉米醇溶蛋白(65%~68%)和谷蛋白(22%~33%)。玉米醇溶蛋白的氨基酸组成和结构特点导致其水溶性差、疏水性较强,限制了其在食品工业中的应用。转谷氨酰胺酶(EC 2,3,2,13)属于酰基转移酶,已有研究表明,TGase催化的蛋白质糖基化反应能够增强蛋白质的热稳定性,改善蛋白质的溶解性、乳化性、起泡性、流变学性质等功能性质。
   玉米蛋白的主要组分是玉米醇溶蛋白(65%~68%)和谷蛋白(22%~33%)。玉米醇溶蛋白的氨基酸组成和结构特点导致其水溶性差、疏水性较强,限制了其在食品工业中的应用。转谷氨酰胺酶(EC 2,3,2,13)属于酰基转移酶,已有研究表明,TGase催化的蛋白质糖基化反应能够增强蛋白质的热稳定性,改善蛋白质的溶解性、乳化性、起泡性、流变学性质等功能性质。
 
  目前为止,鲜见壳寡糖酶法糖基化修饰玉米醇溶蛋白的相关文献报道。在该课题组的前期工作中,已经确定了TGase催化壳寡糖与玉米醇溶蛋白分子共价结合的糖基化反应条件。来自哈尔滨商业大学食品工程学院的王晓杰、刘晓兰和丛万锁等人在前期工作基础上,研究糖基化反应对玉米醇溶蛋白功能性质的影响,为糖基化修饰玉米醇溶蛋白在食品工业中的应用提供参考依据。
 
  1. 玉米醇溶蛋白及其糖基化修饰产物的物化性质
 
  1.1 表面疏水性
 
  与玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白相比,糖基化玉米醇溶蛋白的表面疏水性显着降低。壳寡糖分子中含有较多的羟基,所以糖基的导入会降低玉米醇溶蛋白的表面疏水性。
 
  1.2 乳化性和乳化稳定性
 
  玉米醇溶蛋白的乳化性最高,而糖基化玉米醇溶蛋白的乳化性最低。3 种样品的乳化稳定性之间无显着性差异(P>0.05)。
 
  1.3 持水性和吸油性
 
  玉米醇溶蛋白的持水性最高,其次是交联玉米醇溶蛋白,糖基化玉米醇溶蛋白的持水性最低。原玉米醇溶蛋白的吸油性最大,而糖基化玉米醇溶蛋白的吸油性最低。
 
  1.4 起泡性和泡沫稳定性
 
  玉米醇溶蛋白本身没有起泡能力,交联玉米醇溶蛋白的起泡性最高,为42.60%,糖基化玉米醇溶蛋白的起泡性为28.16%。
 
  2. 玉米醇溶蛋白及其糖基化修饰产物的红外光谱分析
 
  与玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白相比,糖基化玉米醇溶蛋白在波数1140~1023 cm?1范围内明显不同,而在此范围内,玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白基本没有差异,说明交联没有显着影响玉米醇溶蛋白基团的振动。
 
  3. 玉米醇溶蛋白及其糖基化修饰产物的抗氧化活性
 
  3.1 DPPH自由基清除活性
 
  随着质量浓度的增加,3 种蛋白样品对DPPH自由基的清除能力均呈逐渐增加的变化趋势。在相同质量浓度下,壳寡糖糖基化修饰玉米醇溶蛋白的DPPH自由基清除率均高于玉米醇溶蛋白,而玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白的DPPH自由基清除能力无显着差异。通过EC50值的计算,玉米醇溶蛋白的EC50值为1.776 mg/mL,交联玉米醇溶蛋白的EC50值为2.317 mg/mL,糖基化玉米醇溶蛋白的EC50值为0.945 mg/mL。
 
  3.2 还原力
 
  3 种玉米醇溶蛋白样品的还原力均随着质量浓度的增加而增加。在相同的质量浓度下,壳寡糖糖基化修饰玉米醇溶蛋白的还原力均显着高于玉米醇溶蛋白,而玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白的还原能力无显着差异。在质量浓度为2 mg/mL时,糖基化玉米醇溶蛋白的还原力为0.448,比玉米醇溶蛋白高0.294,可能是因为糖蛋白上的糖基提供电子给铁离子,将其还原成亚铁离子形式,使A700 nm升高,糖基化样品的还原力增强,即糖基化修饰改善了玉米醇溶蛋白的还原力。
 
  3.3 亚铁离子螯合能力
 
  玉米醇溶蛋白本身不具有螯合亚铁离子的能力,经壳寡糖糖基化修饰后玉米醇溶蛋白的亚铁离子螯合率随着质量浓度的增加而增加,在质量浓度为2 mg/mL时,亚铁离子螯合率最大,达46.27%。而交联玉米醇溶蛋白仅在质量浓度为2 mg/mL时才表现出螯合亚铁离子的能力。
 
  3.4 羟自由基清除能力
 
  玉米醇溶蛋白及其糖基化修饰产物的羟自由基清除率均随着质量浓度的增加呈现出递增的变化趋势。在相同的质量浓度条件下,糖基化玉米醇溶蛋白的羟自由基清除率均显着高于玉米醇溶蛋白,而交联玉米醇溶蛋白对羟自由基的清除能力略低于原玉米醇溶蛋白。在质量浓度为2 mg/mL时,糖基化玉米醇溶蛋白的羟自由基清除率为19.39%,比玉米醇溶蛋白高9.47%。
 
  3.5 超氧阴离子自由基清除能力
 
  玉米醇溶蛋白及其糖基化修饰产物均具有超氧阴离子自由基的清除能力,且清除能力随着质量浓度的增加均呈递增的变化趋势。在每一个相同的质量浓度下,糖基化玉米醇溶蛋白对超氧阴离子自由基的清除能力均高于玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白。在质量浓度为2 mg/mL时,壳寡糖修饰玉米醇溶蛋白的超氧阴离子自由基清除率为17.01%,比玉米醇溶蛋白高6.29%。
 
  4. 玉米醇溶蛋白及其糖基化修饰产物的游离氨基含量和Zeta电位
 
  糖基化玉米醇溶蛋白的游离氨基含量显着高于玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白,说明壳寡糖的共价结合使玉米醇溶蛋白具有较高的游离氨基含量,也证实了糖基化玉米醇溶蛋白抗氧化活性的改善与游离氨基有关。
 
  玉米醇溶蛋白的Zeta电位为-43.5 mV,说明玉米醇溶蛋白表面带负电荷。通过糖基化修饰后,糖基化玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白Zeta电位的绝对值均显着变小。
 
  红外光谱和游离氨基含量的测定结果表明,在转谷氨酰胺酶的催化下,玉米醇溶蛋白与壳寡糖发生了共价结合。与玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白相比,糖基化玉米醇溶蛋白的表面疏水性显着降低,表明其水溶性显着改善;糖基化玉米醇溶蛋白的抗氧化活性(包括1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、超氧阴离子自由基和羟自由基清除活性,还原力和亚铁离子螯合能力)显着提高,尤其是DPPH自由基清除活性,其EC50值为0.945 mg/mL;糖基化玉米醇溶蛋白的持水性、吸油性、乳化性和Zeta电位的绝对值均显着降低。实验结果可为糖基化玉米醇溶蛋白在食品工业的应用提供参考。
 
 
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