微波辅助提取美藤果蛋白工艺优化及性质研究

【目的】优化美藤果蛋白的提取工艺,并研究其加工性质,为美藤果蛋白的精深加工利用提供参考依据。【方法】以脱脂美藤果饼为原料,采用微波辅助碱溶酸沉法提取美藤果蛋白(记为MAPP),在单因素试验基础上,以液料比(A)、微波功率(B)和微波时间(C)为自变量,MAPP得率(Y)为响应值,通过响应面法优化其提取工艺,同时探究不同温度和pH对其加工性质的影响,并与碱溶酸沉法提取的美藤果蛋白(记为APP)进行比较。【结果】3个因素对MAPP得率的影响排序为微波功率>液料比>微波时间,其中微波功率影响极显著(P<0.01,下同),3个交互项影响均不显著(P>0.05),模型优化方程为Y=14.42+0.5075A+1.05B+0.4838C+0.0425AB+0.4225AC-0.1350BC-1.25A2-1.13B2-0.8725C2,得到MAPP提取的最佳工艺条件:液料比17∶1(mL/g)、微波功率645 W、微波时间62 s,在此条件下蛋白得率为14.46%,蛋白纯度为90.29%,高于APP得率(13.24%)。60℃热处理可增强美藤果蛋白的溶解性,50℃时持水率和持油率最大;当pH为2或9时,美藤果蛋白有较高的溶解性,且其起泡性及起泡稳定性、乳化性及乳化稳定性均为最高;相较于APP,在60和70℃时,MAPP的溶解性和持水性极显著提高,20~60℃范围内MAPP的持油率均高于APP,pH为4~7时MAPP溶解性极显著提高;在适当pH条件下起泡性及起泡稳定性、乳化性及乳化稳定性均得到改善。【结论】微波辅助碱溶酸沉法可提高美藤果蛋白得率,改善其加工性质。

干燥方式对三七叶主要活性成分、体外抗氧化、α-葡萄糖苷酶抑制活性、挥发性成分和代谢物的影响

为选择较好的三七叶干燥方式,分别采用热风干燥、热泵干燥、真空干燥3种方式对三七叶进行干燥,测定不同干燥方式下三七叶的总皂苷、多糖、总酚和总黄酮含量以及单体皂苷含量,评估其体外抗氧化和α-葡萄糖苷酶抑制能力,采用气相色谱-离子迁移谱联用技术鉴定其挥发性成分,并采用非靶向代谢组学技术分析其代谢物变化。结果表明:3种干燥方式均可明显提高三七叶的总皂苷和多糖含量,降低其总酚和总黄酮含量,但均不同程度地减弱了其功能活性;其中热泵干燥组的总皂苷和多糖含量最高,并具有最强的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力和α-葡萄糖苷酶抑制能力,以及较强的2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸阳离子自由基清除能力和铁还原能力;高效液相色谱分析发现热泵干燥显著降低了三七叶中三七皂苷Fc、Fe的含量,而真空干燥组与之相反;从三七叶中共检测出85种挥发性成分,其中热泵干燥组的醇类和醛类化合物相对含量最高,而酮类化合物相对含量最低,且不同处理组之间有明显区别;采用超高效液相色谱-四极杆-轨道阱质谱联用技术从热泵干燥前后的三七叶中鉴定出659种代谢物,其中有113种和68种代谢物分别在正、负离子模式下表达显著上调,98种和31种代谢物分别在正、负离子模式下表达显著下调,主要包括脂质和类脂分子、有机杂环化合物、有机酸及其衍生物等。针对三七叶中24种皂苷类代谢物进行进一步分析,发现其中7种相对含量显著降低、1种相对含量显著升高,这也印证了高效液相色谱的测定结果;对差异代谢物进行京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析,发现新鲜三七叶在热泵干燥过程中最可能存在的代谢通路有氨基酸的生物合成、2-氧羧酸代谢及辅助因子的生物合成。综上,热泵干燥对三七叶的化学成分和功能活性具有最好的保持效果,较适合用于三七叶的干燥,其可通过多个作用途径改变三七叶的代谢物组成,并影响其挥发性成分含量。

4种真菌发酵对三七叶化学成分及药理活性的影响

以三七叶为原料,选择米根霉、粗糙脉孢菌、红曲霉和鲁氏毛霉4种真菌对其进行发酵,测定发酵过程中三七叶总皂苷、总多糖、总酚和总黄酮的含量变化,评估其体外抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶抑制活性的变化,并采用超高效液相色谱-质谱对发酵前后三七叶的代谢谱进行分析。结果表明:4种真菌均可使三七叶中总皂苷和总多糖含量显著降低,但米根霉、粗糙脉孢菌和红曲霉可提高总酚含量,而米根霉和鲁氏毛霉可提高总黄酮含量。真菌发酵3~5 d后,三七叶的抗氧化活性明显增强,其中红曲霉发酵3 d的增强效果最好,可使三七叶的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基清除能力以及铁离子还原能力分别提高14.30%、5.13%、18.40%。此外,真菌发酵可先降低后提高三七叶的α-葡萄糖苷酶抑制活性,其中红曲霉在发酵6 d后可使其提高16.03%。进一步的非靶向代谢组学分析,从三七叶中共鉴定出573种代谢物,经红曲霉发酵3 d后,其上调代谢物明显少于下调代谢物,主要为氨基酸、生物碱、碳水化合物、脂类、酚类、类黄酮以及萜类化合物等;对其中的21种皂苷类化合物进行进一步分析,发现其中只有人参皂苷F2显著上调,另有8种皂苷显著下调;对差异代谢物进行京都基因与基因组百科全书富集分析发现,嘌呤代谢、嘧啶代谢、类黄酮生物合成、辅助因子的生物合成等是三七叶在发酵过程中最可能的代谢通路。综上,真菌发酵尤其是红曲霉发酵是改善三七功能活性的绿色有效手段,其可通过多个作用途径使三七叶的代谢物变化,影响其功能活性,本研究可为三七叶的绿色加工提供科学参考。

超声波辅助碱法提取美藤果分离蛋白及其加工性质研究

为拓宽美藤果蛋白在食品工业中的应用,采用超声波辅助碱法从脱脂美藤果饼中提取分离蛋白。在单因素试验基础上,以蛋白得率为响应值,采用响应面法对提取工艺进行优化。结果表明:超声波辅助碱法提取美藤果分离蛋白的最佳工艺条件为pH 10、超声时间16 min、超声功率220 W、超声温度43℃、液料比17∶1(mL∶g),该条件下蛋白得率为21.23%,与模型预测值21.47%相接近;美藤果分离蛋白的溶解性低于清蛋白和球蛋白,在pH 2~3和pH 10~12具有较好的溶解性;起泡性低于清蛋白,高于球蛋白,在pH 10时最大,为51.11%,起泡稳定性随pH增大而改变,在pH 10时最大,为71.52%;乳化性和乳化稳定性低于清蛋白,高于球蛋白,在pH 10时最大,分别为45.72 m 2/g和29.29 min;总巯基和游离巯基含量高于清蛋白和球蛋白,分别为8.04和3.86μmol/g。因此,超声波辅助碱法提取美藤果分离蛋白是一种绿色、高效的提取方法,美藤果分离蛋白的加工性质研究可为其应用提供理论基础。

核桃主要致敏蛋白Jugr1的分离纯化、鉴定与分析

采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、双抗夹心酶联免疫吸附(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)等方法,以Jug r 1含量为指标,对云南7个不同产地的泡核桃(Juglans sigillata)进行筛选,进一步利用硫酸铵分级沉淀、凝胶过滤层析、液相色谱-串联质谱等手段制备Jug r 1并进行优化和鉴定,通过圆二色谱对Jug r 1的结构进行表征,最后采用双抗夹心ELISA法测定其含量。结果表明:保山隆阳产地核桃的总蛋白含量和Jug r 1含量均最高,用于后续实验;经优化得到Jug r 1的最佳硫酸铵分级沉淀分离区间为40%~80%,进一步对其进行凝胶过滤层析的最佳条件为上样质量浓度30 mg/mL、上样体积4 mL、洗脱流速1 mL/min;在此条件下纯化得到Jug r 1含量达19.90 mg/120 mg上样量,蛋白得率为16.58%;质谱分析表明该蛋白符合Jug r 1的典型特征;圆二色谱显示Jug r 1的二级结构以α-螺旋为主,多种构象共存;经“两步法”分离纯化后可获得蛋白纯度占总蛋白96%以上的Jug r 1。本结果可为深入研究Jug r 1提供科学基础,并为其他坚果致敏蛋白的分离纯化提供参考。

多酚对过氧自由基氧化花生球蛋白的干预效应

为了对花生蛋白的加工贮藏提供参考,探究了多酚对过氧自由基氧化花生球蛋白的影响。通过2,2′-偶氮二异丁基脒二盐酸盐建立花生球蛋白氧化体系,采用不同浓度的阿魏酸、绿原酸、儿茶素对氧化体系进行干预,分析多酚对氧化花生球蛋白羰基、游离氨基、巯基、溶解度、浊度和内源荧光光谱的影响,并对各指标进行了相关性分析。结果表明:不同浓度的3种多酚干预后,花生球蛋白的羰基含量不同程度地降低,游离氨基、巯基含量上升,最大内源荧光波长发生红移,浊度增大,溶解度总体变化较小;相关性热图分析说明蛋白质的功能性与其氧化程度相关。综上,适量的多酚可抑制过氧自由基对花生球蛋白的氧化,且3种多酚对氧化体系的干预效果不同,其中绿原酸抑制花生球蛋白氧化的能力最好。

羟自由基氧化对花生球蛋白结构和功能性质的影响

为深入研究自由基氧化对花生球蛋白的影响,建立由铁/过氧化氢/抗坏血酸组成的羟自由基氧化体系,通过控制过氧化氢浓度对花生球蛋白进行不同程度的氧化处理,考察羟自由基氧化对花生球蛋白结构和性质的影响。研究表明,随着过氧化氢浓度的增大,花生球蛋白的羰基含量、浊度、起泡稳定性呈上升的趋势;游离巯基、总巯基、溶解度和表面疏水性呈现明显下降的趋势;乳化性、乳化稳定性和起泡性呈先上升后下降的趋势;紫外扫描图谱表明,氧化导致花生球蛋白的紫外吸收峰强度明显减弱,最大波长发生轻微蓝移;差示扫描量热法结果显示,羟自由基修饰后的花生球蛋白的放热峰依次为74、72、70、75、70、72、73℃,与对照组(72℃)相比无明显变化;圆二色谱分析表明,随着过氧化氢浓度的增加,花生球蛋白的二级结构发生改变,其α-螺旋结构明显减少,无规则卷曲结构明显增加。结果表明,羟自由基氧化对花生球蛋白的性质和结构有较大影响,可通过适度氧化对花生球蛋白结构和功能性质进行调控,获得具较好乳化性和起泡性的花生球蛋白。