1. 研究问题:这篇文章研究了利用磁感应电场(MIEF)技术对大豆分离蛋白(SPI)进行糖基化修饰的方法,重点考察了修饰后的结构和凝胶特性。
2. 研究难点:传统糖基化反应效率低、可控性差,容易产生过多的高级糖基化产物,影响食品质量和风味。此外,复杂的副反应可能影响活性氨基酸残基的参与,从而对食品质量产生不利影响。
3. 相关工作:MIEF技术是一种新型的电化学技术,基于变压器和法拉第电磁感应定律。与其他电场技术(如欧姆加热和脉冲电场)不同,MIEF技术无电极设计,完全由食品级材料构成,适用于食品加工应用。
研究方法
这篇论文提出了利用磁感应电场(MIEF)技术对大豆分离蛋白(SPI)进行糖基化修饰的方法。具体来说,
1. 糖基化修饰:通过将三种不同分子量的糖(麦芽糖、DE为16的麦芽糊精和DE为11的麦芽糊精)嵌入SPI中,制备SPI糖基化共轭物。MIEF系统的工作电压为700 V,流量为6 L/h,处理两个周期,每个周期处理500 mL蛋白质和糖混合物,每个周期处理时间为150秒。
2. 结构表征:通过接枝度(DG)分析、光谱分析和SDS-PAGE来表征SPI的结构变化。
3. 物理化学性质测定:包括粒径分布、Zeta电位、表面疏水性(Ho)、溶解度和自由巯基(-SH)含量。
4. 凝胶特性分析:通过质地分析、流变学特性和分子间相互作用力分析来评估糖基化共轭物的凝胶特性。
结果与分析
1. 接枝度(DG):MIEF处理5分钟后,SPI-M的接枝度达到16.18%。随着糖分子量的增加,接枝度下降,表明MIEF技术促进了SPI的部分展开,增强了蛋白质与糖分子之间的碰撞和结合。
2. 中间产物和褐变指数(BI):麦芽糖由于分子量小,反应活性高,形成的中间产物和有色化合物较多,褐变指数较高。随着糖分子量的增加,褐变指数降低,表明MIEF处理主要处于糖基化反应初期,抑制了高级褐变产物的生成。
3. UV光谱分析:糖基化共轭物的UV吸收强度增加,吸收峰发生轻微红移,表明SPI结构展开,暴露了芳香族氨基酸,增强了UV吸收。
4. 荧光光谱分析:糖基化共轭物的荧光强度降低,最大强度略有红移,表明SPI结构展开,色氨酸等芳香族氨基酸暴露,荧光被淬灭。
5. FTIR分析:糖基化共轭物的红外光谱显示,氨基与糖分子形成共价键,酰胺I带和酰胺II带的吸收峰强度增加,α-螺旋含量显著降低,表明SPI结构从有序变为无序,柔性增加。
6. SDS-PAGE分析:MIEF处理后,SPI与糖分子形成共价键,形成糖基化共轭物,接枝度越高,条带颜色越深,表明更多的糖分子结合到SPI上。
7. 物理化学性质:糖基化共轭物的粒径减小,分布均匀,这可能是由于MIEF处理导致的SPI结构展开和糖分子的空间位阻效应。其次,糖基化共轭物的Zeta电位绝对值增加,表明更多的带电氨基酸残基暴露在蛋白质表面,增强了蛋白质分子的电荷排斥力,减少了蛋白质聚集。此外,糖基化共轭物的表面疏水性增强,溶解度显著提高,自由巯基含量增加,这些变化都与SPI结构的展开和糖分子的共价结合有关。
8. 凝胶特性:糖基化共轭物的凝胶硬度增加62.12%,持水能力提高23.39%,这些改进主要是由于MIEF处理导致的SPI结构展开和糖分子的共价结合,增强了蛋白质分子间的相互作用,形成了更加有序和稳定的凝胶网络结构。此外,糖基化共轭物的流变学特性显示,其凝胶网络结构更加有序,氢键显著增加,稳定性增强,这些都有助于提高凝胶的整体性能。
结论
这篇论文证明了MIEF技术在促进SPI糖基化反应中的可行性。通过MIEF处理,SPI的结构发生显著变化,表面疏水性和共价结合效率增强,糖基化共轭物的凝胶硬度和持水能力显著提高。研究表明,MIEF技术是一种高效、无电极的糖基化处理方法,适用于食品加工应用。未来的研究可以进一步探讨MIEF技术的应用范围和优化处理条件。
