酸堿法處理對花生分離蛋白的結(jié)構(gòu)和熱誘導(dǎo)凝膠特性的影響

　　01

 

　　花生在壓榨花生油后產(chǎn)生大量的花生粕，花生粕中花生分離蛋白（PPI）含有47-55%的低過敏性蛋白質(zhì)以及人體必需氨基酸，由于PPI的溶解性有限，乳化性和凝膠性較差，因此需要進(jìn)一步研究，以改善其功能性質(zhì)。近年來，報道了多種處理來改善PPI的凝膠性質(zhì)，例如高壓、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶和高溫高壓蒸煮的組合、冷等離子體處理。由于這些方法需要復(fù)雜的設(shè)備，因此應(yīng)該提出更方便、經(jīng)濟(jì)的方法。

 

　　酸堿法作為一種方便的方法，在極端的酸堿環(huán)境中展開蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致球狀蛋白質(zhì)構(gòu)象的改變，然后在中性環(huán)境中重新折疊。因此，酸堿法的引入對改善花生分離蛋白的凝膠特性具有重要意義。

 

 

　　本文研究了酸堿法處理對PPI結(jié)構(gòu)和熱誘導(dǎo)凝膠性能的影響。PPI經(jīng)過一系列酸堿處理（pH 2、pH 4、pH 10、pH 12）后，調(diào)節(jié)pH至7.0。對幾種PPI的溶解度、平均粒徑、ζ電位、游離巰基和表面疏水性以及凝膠性能進(jìn)行了分析，并從結(jié)構(gòu)變化的角度初步揭示了相關(guān)機理。

 

　　03

 

　　如圖1A所示，PPI2和PPI12沒有形成凝膠，是因為在pH 2或pH 12下的處理過程中，蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆的構(gòu)象變化，失去形成凝膠的能力。與對照組PPI凝膠相比，PPI4的斷裂力（BF）無顯著差異，而PPI10的BF顯著增加，這可能是因為在pH 10下的處理使蛋白質(zhì)完全展開，暴露出更多的活性位點。如圖1B所示，PPI10凝膠顯著高于對照PPI凝膠的持水性（WHC），這也可能是由于PPI10良好的凝膠性質(zhì)，其溶解度增加，暴露更多的活性位點，而PPI4凝膠的WHC明顯降低。

　　圖1 熱誘導(dǎo)PPI凝膠的BF （A）和持水性（B）

 

　　圖2A所示，與對照組相比，PPI2的ζ電位顯著降低，而PPI10和PPI12的ζ電位略有升高，表明PPI表面基團(tuán)的電離程度發(fā)生了變化；圖2B所示，只有PPI10的粒度向小粒徑范圍移動，蛋白質(zhì)顆粒尺寸的減小使蛋白質(zhì)凝膠性質(zhì)得到改善。圖2C顯示，經(jīng)pH處理PPI4的巰基含量降低，這可能是因為在蛋白質(zhì)的等電點附近，蛋白質(zhì)之間的靜電排斥力相對較小，蛋白質(zhì)顆粒傾向于聚集，從而阻礙了巰基的暴露。PPI10的游離巰基含量和溶解度增加的綜合促使了更致密的蛋白質(zhì)凝膠的形成，從而導(dǎo)致PPI10凝膠更大的BF和WHC。

　　圖2 不同酸堿處理下PPI的平均粒徑和ζ電位（A）、粒徑分布（B）、游離巰基（C）和表面疏水性（D）

 

　　如圖3所示，pH處理改變了PPI的二、三級結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致球狀PPI的展開，暴露了蛋白質(zhì)分子中埋藏的游離巰基和疏水基。但PPI的凝膠化也與PPI的溶解度和粒徑有關(guān)。與對照PPI相比，PPI10具有更多暴露的游離巰基、增加的表面疏水性、增加的溶解度和減小的粒徑，因此形成了具有更致密網(wǎng)絡(luò)、高斷裂力和多截留水的凝膠。而對于PPI2，雖然在處理過程中暴露了更多的游離巰基，表面疏水性增加，但PPI的溶解度降低，因此加熱不能得到致密的凝膠。

　　圖3 pH值變化引起PPI膠凝變化的機理示意圖

 

　　04

 

　　結(jié)果表明，pH值為10時，PPI的溶解度顯著增加，粒徑減小，游離巰基含量、表面疏水性、斷裂力和凝膠持水能力增強。這一結(jié)果表明，PPI10在凝膠食品中具有良好的應(yīng)用前景。而在pH值為2或pH值為12時，蛋白質(zhì)失去凝膠能力，這證明在極酸或極堿條件下處理顯著改變了PPI的游離巰基含量和表面疏水性，改變了PPI的二、二級結(jié)構(gòu)。本研究表明，酸堿法處理是一種很有前景的用來調(diào)整PPI的結(jié)構(gòu)和凝膠性質(zhì)的方法。