酸碱法处理对花生分离蛋白的结构和热诱导凝胶特性的影响

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　　花生在压榨花生油后产生大量的花生粕，花生粕中花生分离蛋白（PPI）含有47-55%的低过敏性蛋白质以及人体必需氨基酸，由于PPI的溶解性有限，乳化性和凝胶性较差，因此需要进一步研究，以改善其功能性质。近年来，报道了多种处理来改善PPI的凝胶性质，例如高压、转谷氨酰胺酶和高温高压蒸煮的组合、冷等离子体处理。由于这些方法需要复杂的设备，因此应该提出更方便、经济的方法。

 

　　酸碱法作为一种方便的方法，在极端的酸碱环境中展开蛋白质结构，导致球状蛋白质构象的改变，然后在中性环境中重新折叠。因此，酸碱法的引入对改善花生分离蛋白的凝胶特性具有重要意义。

 

 

　　本文研究了酸碱法处理对PPI结构和热诱导凝胶性能的影响。PPI经过一系列酸碱处理（pH 2、pH 4、pH 10、pH 12）后，调节pH至7.0。对几种PPI的溶解度、平均粒径、ζ电位、游离巯基和表面疏水性以及凝胶性能进行了分析，并从结构变化的角度初步揭示了相关机理。

 

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　　如图1A所示，PPI2和PPI12没有形成凝胶，是因为在pH 2或pH 12下的处理过程中，蛋白质发生不可逆的构象变化，失去形成凝胶的能力。与对照组PPI凝胶相比，PPI4的断裂力（BF）无显著差异，而PPI10的BF显著增加，这可能是因为在pH 10下的处理使蛋白质完全展开，暴露出更多的活性位点。如图1B所示，PPI10凝胶显著高于对照PPI凝胶的持水性（WHC），这也可能是由于PPI10良好的凝胶性质，其溶解度增加，暴露更多的活性位点，而PPI4凝胶的WHC明显降低。

　　图1 热诱导PPI凝胶的BF （A）和持水性（B）

 

　　图2A所示，与对照组相比，PPI2的ζ电位显著降低，而PPI10和PPI12的ζ电位略有升高，表明PPI表面基团的电离程度发生了变化；图2B所示，只有PPI10的粒度向小粒径范围移动，蛋白质颗粒尺寸的减小使蛋白质凝胶性质得到改善。图2C显示，经pH处理PPI4的巯基含量降低，这可能是因为在蛋白质的等电点附近，蛋白质之间的静电排斥力相对较小，蛋白质颗粒倾向于聚集，从而阻碍了巯基的暴露。PPI10的游离巯基含量和溶解度增加的综合促使了更致密的蛋白质凝胶的形成，从而导致PPI10凝胶更大的BF和WHC。

　　图2 不同酸碱处理下PPI的平均粒径和ζ电位（A）、粒径分布（B）、游离巯基（C）和表面疏水性（D）

 

　　如图3所示，pH处理改变了PPI的二、三级结构，导致球状PPI的展开，暴露了蛋白质分子中埋藏的游离巯基和疏水基。但PPI的凝胶化也与PPI的溶解度和粒径有关。与对照PPI相比，PPI10具有更多暴露的游离巯基、增加的表面疏水性、增加的溶解度和减小的粒径，因此形成了具有更致密网络、高断裂力和多截留水的凝胶。而对于PPI2，虽然在处理过程中暴露了更多的游离巯基，表面疏水性增加，但PPI的溶解度降低，因此加热不能得到致密的凝胶。

　　图3 pH值变化引起PPI胶凝变化的机理示意图

 

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　　结果表明，pH值为10时，PPI的溶解度显著增加，粒径减小，游离巯基含量、表面疏水性、断裂力和凝胶持水能力增强。这一结果表明，PPI10在凝胶食品中具有良好的应用前景。而在pH值为2或pH值为12时，蛋白质失去凝胶能力，这证明在极酸或极碱条件下处理显著改变了PPI的游离巯基含量和表面疏水性，改变了PPI的二、二级结构。本研究表明，酸碱法处理是一种很有前景的用来调整PPI的结构和凝胶性质的方法。