胡居吾研究员在FOOD CHEM期刊报道冷和热酶失活对米糟蛋白水解物结构和功能特性的影响

来源：原创    更新时间：2020-12-22 16:05:52    浏览：7509

近日，江西省科学院应用化学研究所胡居吾研究员在国际食品期刊《Food Chemistry》（IF=6.306）在线发表了题为”Effect of cold and hot enzyme deactivation on the structural and functional properties of rice dreg protein hydrolysates”的研究文章。胡居吾研究员为通讯作者，Hexiang Xie为第一作者。

由于植物蛋白功能性化合物在未来食品开发中的利用急剧增加，其在食品工业中引起了极大的关注。在这些化合物中，基于植物的蛋白质水解产物具有在人类健康中发挥重要作用的潜力，因为它们是生物活性肽的载体。这些高价值的化合物可以很容易地从植物类副产物的水解中产生，这进一步减少了其对坏境的影响，且具有抵消副产物管理成本的潜力。

米糟蛋白是植物中宝贵的蛋白质来源之一，与其他谷类蛋白相比，它具有提供特殊营养和低变应原特性的优势，这也导致人们进一步考虑使用米糟蛋白作为奶粉中的蛋白替代品。迄今为止，商业应用面临的一个挑战是与其他谷物相比，大米中的蛋白质含量相对较低，克服这一局限性的一种途径是探索水稻蛋白质的其他非常规来源。大米渣是大米糖浆行业产生的副产品，大米蛋白质含量超过50％，几乎是未加工大米中蛋白质含量的五倍。但是，它们中的大多数目前已作为工业固体废物丢弃，或未充分用作动物饲料或肥料。因此，将米渣（例如从其中回收的蛋白质）用于人类食品中在经济可行性和对稻米加工业的增值中起着重要作用。从加工的角度来看，促进利用米渣中蛋白质的关键步骤是克服米渣中蛋白质在水相中固有的低溶解度，这可以通过用酶水解蛋白质以减小蛋白质的分子大小和结构，使其溶于水来进行。在这个过程中，正如报道过的除水稻蛋白以外的其他基于植物的蛋白一样，水解产物还将表现出增强的技术功能特性，例如：花生蛋白具有更好的乳化特性、大米蛋白的起泡性能更稳定、大豆蛋白具有更高的抗氧化能力。

众所周知，作为酶水解过程的一部分，终止水解过程的酶失活步骤在确定最终性质中起关键作用。水解反应通常通过热处理或改变pH值来终止。从消费者和产品开发的角度来看，热处理通常是优选的，因为它消除了最终产品中对pH调节的需求。例如，在实验室规模内，通常通过将样品浸入高温（80-100°C）的水浴中（10-20分钟）来使酶分批失活，温度-时间组合的变化取决于酶的特性。然而，热处理本身可能会导致水解产物内的结构重排，造成水解产物之间的物理化学和功能差异。但值得注意的是，用于酶失活的常规热处理技术始终会导致质量下降和营养成分的损失。如果使用耐热酶，则需要进一步加强热处理或延长热处理时间，这可能会进一步加剧损失。因此，需要替代技术来终止酶活性，并对食品没有显著有害的修饰。热失活光谱的另一端是冷失活，冷失活抑制了蛋白质和酶的活性，而不会使蛋白质或酶变性，与常用的热处理相比，冷处理对食品质量的影响非常轻微。据我们了解，虽然有文献报道通过单步酶灭活对蛋白质水解产物水解的有效性，但目前尚无研究系统地比较具有相同蛋白质-酶系统的冷失活和高温失活方法。然而哪种方法更适合这种基于植物的蛋白质水解？如前所述，可以预料到这个问题的任何结论都是蛋白质和酶特异性的。

因此，这项工作的目的是研究和比较冷和热酶失活对米糟蛋白水解产物（RDPHs）的结构和功能特性的有效性。报告的实验结果包括缓慢的冷却失活（在4°C的冷室中存储），快速的冷却失活（在-18°C的冰箱中存储）和常规的高温失活（100°C的水浴15分钟）。这项工作的成果，除了提供对米糟蛋白水解产物生产中酶促水解的使用的更详细的理解之外，还将对（其他植物来源的蛋白质）替代酶灭活过程的使用进行进一步评估，以用于功能性食品配料行业。

结果表明，这项研究探索了三种不同的酶失活处理的效果：4°C慢冷失活（RDPH-（4°C）），−18°C快速冷失活（RDPH-（−18°C））和100°C水浴（RDPH-（100°C）），与没有酶失活（RDPH-（对照））的大米渣蛋白水解物（RDPHs）的结构和功能特性作对比。来自不同酶失活方法的RDPHs的水解度、表面疏水性、平均粒径、固有荧光和乳液稳定性具有显著差异。FTIR分析表明，RDPH-（100°C）光谱峰的强度明显降低。所有样品均显示出高溶解度（> 85％）和有效的抗氧化能力：DPPH（〜90％），ABTS（〜99％）和还原力（0.86-1.03）。在所评估的水解产物中，RDPH-（100°C）导致最低的还原能力和羟自由基清除活性。这项研究结果将有助于开发基于大米蛋白的产品以及优化和扩大生产工艺。

图1：Effect of enzyme deactivation treatment on the characteristics of RDPHs. Degree of hydrolysis (A), solubility (B), intrinsic fluorescence emission spectroscopy (C), and molecular weight distribution and their standard curve (D). Bars (mean ± SD, n = 3) with different letters have mean values that are significantly different (p < 0.05).

图2：FTIR of RDPHs and their curve fitting of amide I (1600–1700 cm− 1)

图3：Particle size distribution of RDPHs (A), the total and exposed S–H content of RDPHs (B), surface hydrophobicity (C), and emulsion activity and stability of RDPHs (D). Bars (mean ± SD, n = 3) with different letters have mean values that are significantly different (p < 0.05).

• 将文章分享到：
• X关闭按钮