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化学改性对核桃谷蛋白结构表征及功能特性的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-12-05
核心提示:核桃中的优质植物蛋白,是促进大脑活性和减缓衰老的健康蛋白。目前,核桃的食用性,一般为榨油或直接食用。但对核桃榨油后副产物的综合性利用,以及占核桃蛋白总量70%以上的谷蛋白的研究还鲜有报道,对产业化生产脱脂、分离、浓缩核桃粉,都缺乏规模化、科研化、技术化、集约化的深加工。
   核桃中的优质植物蛋白,是促进大脑活性和减缓衰老的健康蛋白。目前,核桃的食用性,一般为榨油或直接食用。但对核桃榨油后副产物的综合性利用,以及占核桃蛋白总量70%以上的谷蛋白的研究还鲜有报道,对产业化生产脱脂、分离、浓缩核桃粉,都缺乏规模化、科研化、技术化、集约化的深加工。
 
  核桃供应量持续增长,开发率依然较低,初加工耗时费力,附加值始终不高。因此,为更加有利于核桃资源的开发,新疆农业大学食品科学与药学学院的孙 乾、张爱琴、孔令明*等人采用化学方法对核桃蛋白进行改性处理,以此使核桃饼粕中的优质蛋白得以更加全面的综合性利用,对核桃产业的精深加工意义深远。
 
  1、酰化度的测定结果
 
  经琥珀酸酐(丁二酸酐)改性的AP其酰化度为(77.26±0.49)%。吸光度的百分数表示游离氨基与茚三酮溶液的反应程度,吸光度越高,反应程度越高,酰化度越低。因此经琥珀酸酐改性后的WG其被酰化的程度较高,说明酰化较充分。
 
  2、荧光光谱分析
 
  使用荧光分光光度计对WG、AP和PP进行扫描测定。在310 nm的激发波长处所产生的荧光光谱主要是由于谷蛋白中存在一定量的色氨酸所造成的,谱图上显示的荧光峰实质为色氨酸基团由于光激发产生的电子跃迁所导致,峰的位置在428~431 nm波长范围内。
 
  3、紫外光谱分析
 
  当进行酰基化和磷酸化处理时,AP与PP的紫外吸收明显增强,且这种增强极显着(P<0.05);WG的最高紫外吸收峰出现在280 nm波长处的0.44,而AP与PP的最高紫外吸收峰分别出现在282 nm与283 nm波长处,且吸光度分别为1.69和1.44。经AP与PP处理的蛋白,其两者之间的差异并不显着(P>0.05)。
 
  4、红外光谱分析
 
  经过化学改性处理的蛋白,其波形均向高波数蓝移了约0.5~1 cm-1 。这说明蛋白在受到化学剂的影响下,其结构变得不稳定,原本的结构开始逐渐解离。当氢键作用较弱化时,C=O的电子云密度逐渐升高,导致吸收峰位向高波数方向蓝移。在改性后的蛋白中,α-螺旋结构的含量有一定的升高;相应的无规卷曲与β-转角结构,基本没有变化;β-折叠结构含量有一定的上升,这些都表明了核桃蛋白在受到化学改性后,其疏水性的基团逐渐减少,而亲水性的基团逐渐增多。
 
  5、圆二色光谱分析
 
  未改性的WG其二级结构主要为β-折叠,且α-螺旋结构占17.62%,平均是改性蛋白的1.27 倍。经化学改性的AP、PP与未经改性的WG相比,其α-螺旋结构呈现明显的下降,而β-折叠结构呈现上升趋势;β-转角结构在整体上变化不明显,无规卷曲结构在一定程度上有所变化。
 
  6、扫描电子显微镜对WG与改性蛋白的观察
 
  未经任何改性处理的WG呈现出圆球状的小颗粒,并相互呈散落状,即使有较大块的颗粒也比较少见;AP与PP,已不见松散的圆形小颗粒,取而代之的是有空隙的、大片或是块状的结构。从前后2?种结构可以得出,经酰基化与磷酸化改性处理会使原本球聚的蛋白结构转向片状或块状的结构。
 
  7、功能指标分析
 
  未改性WG溶解度为17.43%,而改性后AP与PP的溶解度分别为80.29%和95.60%,改性后的AP与PP溶解度分别提升了3.61 倍和4.49 倍;未改性的WG其持水性和持油性分别为4.27 g/g和4.81 g/g;而AP与PP的持水性和持油性分别为12.68、10.90和4.71、3.87,经过改性处理的WG其持水性显着高于未改性的,持水性提升了1.97 倍和1.55 倍;通过数据表明,谷蛋白的溶解度与持水性有较明显的相关性,且较高的溶解度对应较高的持水性。
 
  结 论
 
  荧光强度被影响发生较大变化,且吸收峰出现红移现象,说明蛋白的亲水性与疏水性发生了一定的变化,疏水性快速下降;紫外光谱的最大吸收波长为284 nm,且出现蓝移现象,表明了色氨酸以及酪氨酸残基极性状态有一定改变;红外光谱分析疏水性的基团逐渐减少,而亲水性的基团逐渐增多;圆二色光谱显示蛋白的二级结构中,α-螺旋、β-折叠、β-转角以及无规卷曲结构都有不同程度的变化,表明了蛋白的高级结构发生变化,因而影响到蛋白的溶解度与持水能力有明显提高;在扫描电子显微镜下清晰发现,蛋白的微观结构以及分布特征发生明显变化,这也对蛋白的功能特性有相应的影响。
 
 
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