酶处理对大豆蛋白凝胶性的影响研究

发布时间：2020-10-26 18:40

　　 本文将大豆分离蛋白(SPI)作为研究的对象,研究木瓜蛋白酶(Papain)适度水解SPI对其结构及功能性质有何影响,以及对谷氨酰胺转氨酶(MTG)交联SPI凝胶的影响,阐述其凝胶化机理,在此基础上研究了木瓜蛋白酶处理豆浆对MTG和硫酸钙诱导豆腐凝胶特性的影响。研究得出如下结论:Papain水解对MTG交联SPI凝胶特性的影响研究发现,Papain水解SPI在一定添加量的范围内(0-50U/g蛋白)可以促进MTG交联SPI形成高凝胶强度和高持水率的凝胶,当Papain添加量为50U/g蛋白时分别达到最高值164.15g和88.03%,继续增加Papain酶量时开始降低。通过流变学分析观察到类似的趋势。通过SDS-PAGE电泳发现Papain水解使SPI水解为小分子片段而经MTG交联后形成分子量更大的亚基条带。游离巯基和表面疏水性的测定结果表明木瓜蛋白酶适度酶解有利于SPI暴露出内部的疏水性基团和巯基。微观结构分析表明Papain的适度酶水解通过MTG交联SPI促进了致密凝胶网络结构的形成。Papain酶解对MTG交联豆腐凝胶特性的影响研究表明,Papain水解豆浆随着酶解程度的加大,蛋白被酶解为低于43kDa的小分子肽段,游离巯基含量的测定结果表明Papain水解使豆浆中游离巯基含量增加,当Papain添加量为50U/100mL豆浆时含量达最高10.98μmol/g。TPA和凝胶持水率的测定结果表明,木瓜蛋白酶适度水解豆浆有利于MTG交联形成质构和持水性好的豆腐凝胶。非冻结水和流变学特性的测定结果也表明木瓜蛋白酶酶解有利于MTG酶交联豆腐凝胶的形成。通过扫描电镜观察也发现其形成致密的网络结构。Papain水解对硫酸钙诱导豆腐凝胶特性的影响研究发现:Papain适度水解豆浆有利于硫酸钙诱导形成质构和持水率更好的豆腐凝胶。当Papain添加的量是180U/mL豆浆时硬度为最大值246g,持水率也最高为67.27%。SDS-PAGE电泳显示,随着Papain添加量的增加蛋白逐渐被酶解为低分子量的小肽段,而经硫酸钙诱导形成豆腐凝胶后出现分子量更高的条带。流变学结果表明,经木瓜蛋白酶水解后的豆浆在硫酸钙的作用下形成的豆腐凝胶的储能模量更大。分子间作用力的分析表明,疏水作用和氢键是CaSO_4诱导豆腐凝胶的重要作用力。微观结构观察发现,经木瓜蛋白酶适度酶解的豆浆有利于硫酸钙诱导形成更加致密的网络结构。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS201.21
【部分图文】：

图 1. 1 蛋白质水解的机制Fig 1.1 Mechanism of protein hydrolysis从上式可知，亲水基团被内切核酸酶或外切核酸酶暴露，或疏水性基团（RN）被降解为氨基氮或小肽。酶水解后，蛋白的部分肽键被破坏，产生以下三种效应：（1）增加了蛋白分子上的极性基团，进而增强其亲水性；（2）使蛋白质的分子质量发生降解，肽链变短；（3）展现蛋白分子里面的疏水性基团。这些效应改变了蛋白质的组成和结构，影响了它们的溶解性，凝胶化和表面性质[25]。根据酶解过后的分子量范围及酶水解的程度，将酶解蛋白分成轻度酶解、适度酶解及深度酶解。氨基酸和小肽是深度酶解的产物，产物中是分子量小于 5000Da 的肽，其中 90％的肽的分子量都小于 500 Da，主要在调味品和营养配方中应用[26]；轻度及适度的酶水解是限制性的酶水解，可以使酶解产物实现多样性，主要用于生产有特异生理活性的肽或具有优良功能性的蛋白。在大豆蛋白水解过后，会产生苦味物质（疏水性的肽类），如果用胰凝乳蛋白酶或 Pepsin 来水解 SPI，可以降低其苦味。钱方等人[27]采用胃蛋白酶处理大豆蛋白，发现其在最优条件下其水解度为 68.45％，此时其苦味最淡。Zhang 等人[28]

酶诱导蛋白质的交联反应主要在降温阶段。最后，温度降到 25 ℃时，在 Papain度为 50U/g 时，SPI 凝胶具有最高的 G'值（1795.87 Pa），随后是 Papain 浓度 75 U/g 的凝胶（1599.36 Pa），Papain 浓度为 25U/g 的凝胶（1428.38 Pa），apain 浓度为 100 U/g 的凝胶（1139.17 Pa）和 Papain 浓度为 0 U/g 的凝胶（472.627a），这与前面的凝胶强度的测定的结果一致。.2.4 SDS-PAGE 电泳SDS-PAGE 电泳技术用来研究蛋白亚基条带的变化。图 2.3 反映了 Papain 限性酶水解和 MTG 交联成凝胶后 SPI 亚基的变化。经木瓜蛋白酶酶解后 SPI 被解为 31.0 KDa 以下的肽段，而加入 MTG 交联成凝胶后在 P1 和 P2 处新增了个条带。这种现象的原因是在添加 MTG 后，通过木瓜蛋白酶水解暴露的蛋白侧链的赖氨酸残基和谷氨酰胺交联形成赖氨酸异肽键[55]，通过交联的 SPI 形成大的分子量的条带。由于在电泳时不能通过浓缩胶和分离胶，这些大分子条带 P1 和 P2 处累积，这个结论与 Damodaran 等人[72]研究 MTG 交联乳清蛋白的点一致。当过度水解（DH≥0.496）时 SPI 被酶解为过多的小分子多肽（KDa31.0），进而不利于 MTG 交联 SPI 形成高分子聚集体。

则卷曲的含量上升，这与本研究的结果趋势一致。β-折叠含量的增加，改变了蛋白间相互作用并暴露了蛋白质的疏水位点，导致 SPI 表面疏水性的增加[80]。这些结果与本研究的其他性质测定的结果变化趋势相符合。将 β-转角结构转换成无规则卷曲结构导致无规则卷曲结构的量上升[81]。添加 MTG 交联成凝胶后，β-折叠和无规则卷曲含量增加， -螺旋和 β-转角含量降低。β-折叠结构含量的减少可能是木瓜蛋白酶酶解暴露的 SPI 分子内部的疏水基团被 MTG 交联成致密的凝胶网络结构。这与先前测量的凝胶强度的趋势一致。因此，可以得出结论，木瓜蛋白酶酶解可以改变 SPI 的二级结构，这有利于 MTG 交联成致密的凝胶网络结构。2.2.8 微观结构分析通过 SEM 研究木瓜蛋白酶限制性酶解后用 MTG 交联成凝胶的三维网络结构。图 3.8 为不同木瓜蛋白酶酶解程度的 SPI 用 MTG 交联的凝胶所观察的微观结构图像。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张明成;刘骞;孔保华;韩建春;;酶解结合酶交联对大豆蛋白分散性及结构特性的影响[J];食品工业;2015年03期

2 田琨;管娟;邵正中;陈新;;大豆分离蛋白结构与性能[J];化学进展;2008年04期

3 孙冰玉;石彦国;朱会芳;;木瓜蛋白酶提高醇法大豆浓缩蛋白乳化性的研究[J];食品科学;2006年12期

4 唐传核,姜燕,杨晓泉,陈中;超声处理对商用大豆分离蛋白凝胶性能的影响[J];中国粮油学报;2005年05期

5 宋宏哲,张飞,张博坤,田娟娟,白志明;木瓜蛋白酶水解大豆浓缩蛋白实验研究[J];大豆通报;2005年04期

6 张梅,周瑞宝,马智刚;醇法大豆浓缩蛋白酶法改性研究[J];中国油脂;2003年12期

7 郭永,张春红;大豆蛋白改性的研究现状及发展趋势[J];粮油加工与食品机械;2003年07期

8 刘志同,裴静,石冬冬;酶改性技术在大豆分离蛋白生产中的应用[J];粮油食品科技;2003年03期

9 赵威祺;大豆蛋白质的构造和功能特性(上)[J];粮食与食品工业;2003年02期

10 张亚丽,徐忠;碱性蛋白酶提取变性脱脂豆粕中蛋白质[J];生物技术;2002年03期

相关博士学位论文 前3条

1 赵海波;硫酸钙诱导热变性大豆蛋白凝胶的影响因素及应用研究[D];江南大学;2017年

2 姜梅;超高压均质和热处理对豆乳、豆腐和豆腐皮特性的影响[D];南京农业大学;2013年

3 吴伟;蛋白质氧化对大豆蛋白结构和凝胶性质的影响[D];江南大学;2010年

相关硕士学位论文 前2条

1 王凯强;小麦面筋蛋白的酶法改性、应用及凝胶化机理研究[D];合肥工业大学;2016年

2 陈靓;大豆分离蛋白酶解程度与功能性关系及分散型蛋白开发[D];东北农业大学;2011年

本文编号：2857370