大豆蛋白的結(jié)構(gòu)特征與營養(yǎng)價值的關(guān)系

大豆蛋白的結(jié)構(gòu)特征與營養(yǎng)價值的關(guān)系大豆是人和動物的營養(yǎng)中最重要和使用最廣泛的植物蛋白原料。大豆加工副產(chǎn)品豆粕是全世界動物飼料中使用最多的蛋白原料。大豆中的兩種貯藏蛋白—大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白占大豆總蛋白的70%左右,由于大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的含量高,使其成為影響大豆及其蛋白產(chǎn)品功能特點的重要因素。因此,大豆球蛋白和大豆伴球蛋白的分子結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系成為廣泛研究的問題。為了闡明加工過程大豆蛋白的結(jié)構(gòu)變化對抗原蛋白免疫活性和消化率等營養(yǎng)價值的影響,本文采用了紅外光譜、差熱掃描和掃描電鏡等技術(shù)對蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)進行研究,并對提取的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與免疫活性和消化率進行相關(guān)分析,以揭示加工過程大豆蛋白的結(jié)構(gòu)特征與營養(yǎng)價值的關(guān)系。1.針對120℃干熱和濕熱處理的純化固體大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白樣品,本文采用紅外光譜、差熱掃描和掃描電鏡等技術(shù)對其分子結(jié)構(gòu)進行分析。DSC結(jié)果表明大豆球蛋白比β-伴大豆球蛋白的超分子結(jié)構(gòu)更復雜,含更高的能值,并且大豆球蛋白柔性較低;掃描電鏡結(jié)果顯示:120℃濕熱處理的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋比120℃干熱處理大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白具有更強的聚集狀態(tài),而分子聚集不利于蛋白質(zhì)的消化與吸收;紅外光譜峰強變化數(shù)據(jù)顯示:120℃濕熱處理的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的峰強出現(xiàn)顯著性變化(P<0.05),表明120℃濕熱處理引起大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白結(jié)構(gòu)顯著變化;紅外光譜酰胺Ⅰ帶解析結(jié)果顯示120℃濕熱處理引起大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白分子內(nèi)聚集A1向分子間聚集A2轉(zhuǎn)變,β-折疊顯著下降(P<0.05),α-螺旋和無規(guī)卷曲顯著增加(P<0.05);120℃干熱處理引起β-伴大豆球蛋白β-折疊顯著下降(P<0.05)和β-轉(zhuǎn)角顯著增加(P<0.05),而對大豆球蛋白的二級結(jié)構(gòu)沒有顯著變化,表明大豆球蛋白比β-伴大豆球蛋白結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性更好,結(jié)構(gòu)不易破壞。2.利用Native電泳、熒光光譜和紅外光譜方法對熱處理溶液中的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的分子結(jié)構(gòu)進行分析,運用ELISA檢測其相應的免疫活性變化。Native電泳結(jié)果顯示隨溫度升高天然結(jié)構(gòu)大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白減少同時聚集體增加,表明隨溫度升高疏水基團暴露增加分子聚集;熒光光譜結(jié)果同樣檢測到加熱引起的疏水環(huán)境升高引起的熱聚集。紅外光譜酰胺Ⅰ帶的去卷積峰位向低波數(shù)位移,表明加熱處理引起的氫鍵作用變強,這對消化吸收是不利的。ELISA結(jié)果顯示大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的β-折疊與免疫活性呈顯著正相關(guān)(r=0.897,r=0.886),而無規(guī)卷曲與免疫活性呈顯著負相關(guān)(r=-0.937,r=-0.714),表明熱變性引起的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白構(gòu)象變化顯著影響其免疫活性的變化。3.采用TNBS、ELISA、Tricine-SDS和SDS檢測不同蛋白酶酶解大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白產(chǎn)物的水解度、免疫活性和分子量變化,運用掃描電鏡、差式量熱掃描和紅外光譜等技術(shù)分析蛋白酶解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)變化。Tricine-SDS結(jié)果顯示大豆球蛋白酶解后的亞基含量變化,表明酸性亞基比堿性亞基更容易水解,SDS結(jié)果顯示酶解后β-伴大豆球蛋白的β-亞基最難降解;大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的水解度與其相應的免疫活性呈極顯著負相關(guān)(P<0.0001),線性回歸結(jié)果表明可以通過水解度預測蛋白質(zhì)的免疫活性變化;掃描電鏡顯示大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白酶解產(chǎn)物原有的聚集結(jié)構(gòu)消失和疏松程度增多,這是對消化有意義的變化;胃蛋白酶、黑曲霉酸性蛋白酶和枯草桿菌蛋白酶120min酶解大豆球蛋白產(chǎn)物的二級結(jié)構(gòu)中β-折疊顯著降低(P<0.05),表明分子由有序結(jié)構(gòu)變得無序;三種蛋白酶對β-伴大豆球蛋白酶解產(chǎn)物β-折疊均呈現(xiàn)升高變化,這意味著不利于進一步酶解。4.利用紅外光譜分析六種不同大豆蛋白的結(jié)構(gòu)特征,采用胃蛋白酶和胰蛋白酶兩步消化法測定不同大豆蛋白的體外消化率。對不同大豆蛋白紅外光譜數(shù)據(jù)進行主成分分析和聚類分析,不同大豆蛋白紅外光譜的酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶的峰面積、擬合二級結(jié)構(gòu)α-螺旋和β-折疊、酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰面積比值結(jié)果呈顯著差異(P<0.05),表明紅外光譜結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可以有效區(qū)分不同大豆蛋白。斯皮爾曼相關(guān)分析顯示酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比值和體外消化率呈顯著負相關(guān)(P<0.01),酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰面積比值和體外消化率呈顯著負相關(guān)(P<0.01);二級結(jié)構(gòu)β-折疊與體外消化率呈顯著負相關(guān)(P<0.05);表明不同大豆蛋白的結(jié)構(gòu)特征顯著影響蛋白質(zhì)的消化,中紅外光譜產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)特征數(shù)據(jù)與大豆蛋白的營養(yǎng)成分和消化性的關(guān)系可以直接反映蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值與消化利用價值?？傊?基于中紅外光譜的實驗數(shù)據(jù)沒有破壞飼料或純蛋白質(zhì)內(nèi)在結(jié)構(gòu)如α-螺旋、β-折疊、無規(guī)卷曲和β