超声波辅助酶水解诱导亚基解离与重聚改善大豆蛋白抗氧化活性的作用机理研究

In food systems, soybean protein is not just limited to the nutritive peculiarity, more important is the functional characteristics. Soybean antioxidant peptides have attracted great attentions for being natural antioxidants with low toxicity and high efficiency. We use the combination of protein chemistry , spectroscopy and biochemistry methods to study the project. The study includes: to study effects of ultrasonication on subunit dissociation degree and structure of glycinin and β-conglycinin; to study effects of ultrasonication on enzyme hydrolysis characteristics and antioxidant activity of glycinin and β-conglycinin; to study subunits composition and space conformation, enzyme hydrolysis characteristics and antioxidant activity of different proportions glycinin and β- soybean conglycinin mixture under ultrasonic treatment. On these researches basis, we establish the relationship between efficient enzyme hydrolysis and structural changes of soybean protein. And we explore the mechanism of ultrasonic and enzymatic modification on the antioxidant activity of soybean protein. This project complement and perfect the theoretical basis of soybean protein processing and utilization. It take full advantage of the valuable soybean resources and lay the theoretical foundation for the development of high nutrition and antioxidant food.

在食品体系中，人们对大豆蛋白的要求不仅仅局限于其营养特性，更看重的是大豆蛋白的功能特性。大豆抗氧化肽具有低毒、高效等特点，作为一种天然抗氧化剂引起人们的广泛关注。本项目采用蛋白质化学、光谱学和生物化学等学科相结合的方法，研究超声处理对大豆球蛋白和β-大豆伴球蛋白亚基解离程度和结构的影响；研究超声处理对大豆球蛋白和β-大豆伴球蛋白酶水解特性，以及酶解产物抗氧化活性的影响；超声处理不同比例大豆球蛋白和β-大豆伴球蛋白混合物，研究大豆蛋白亚基组成和空间构象、酶水解特性，以及酶解产物抗氧化活性。通过上述研究，建立大豆蛋白高效酶解与其结构变化之间的关系，探究超声-酶解复合改性影响大豆蛋白抗氧化活性的作用机制。本项目补充和完善了大豆蛋白加工和利用的理论基础，为开发高营养、抗氧化功能食品，充分利用宝贵的大豆资源奠定理论基础。

在我国低温脱脂豆粕主要用作动物饲料，造成了蛋白资源的极大浪费。低温脱脂豆粕适用于大豆蛋白提取，开发大豆蛋白功能性物质，提高大豆经济附加值。本项目以低温脱脂豆粕为原料，研究大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的富集工艺，确定制备高抗氧化活性大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白酶解物的超声酶解条件，研究超声处理对不同比例大豆球蛋白和β-大豆伴球蛋白酶解物抗氧化活性的影响，探究超声处理对大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白组成结构和酶解特性的影响。本项目采用优化Nagano法富集分离大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白，得出大豆球蛋白的最佳提取条件为浸提温度44.4 ℃，浸提pH 8.5，CaCl2 20 mmol/L；β-伴大豆球蛋白的最佳提取条件为浸提温度49.5 ℃，浸提pH 8.6。筛选出碱性蛋白酶为水解最佳蛋白酶，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白最佳酶解条件均为：酶解温度45 ℃、pH 9.0、底物浓度3 %、时间4 h、加酶量24 000 U/g底物。超声处理后大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白酶解物抗氧化活性显著提高，最佳超声大豆球蛋白条件为：超声功率200 W、超声时间30 min、超声温度45 ℃；最佳超声β-伴大豆球蛋白条件为：超声功率100 W、超声时间30 min、超声温度50 ℃。随着大豆球蛋白和β-大豆伴球蛋白混合比例的减少，酶解物的抗氧化活性逐渐升高。研究超声处理对大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白组成结构的影响，SDS-PAGE凝胶电泳测定结果表明超声处理未改变蛋白质的一级结构。通过紫外光谱、红外光谱、荧光光谱分析超声处理大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的结构变化，结果表明：超声处理后大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白二级结构中β结构含量较多，且α-螺旋和β-转角结构相对含量增多，β-折叠和无规则卷曲结构含量相对减少。研究超声处理对大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白酶解特性和酶解物结构的影响，超声处理后大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白酶解物的水解度普遍升高，游离巯基含量增加，总巯基含量无明显变化。超声处理后大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白酶解产物中大分子量肽占总肽量比值不断减少，而小分子量肽占总肽量比值不断增加，且高抗氧化活性酶解物分子量主要集中在1000 Da左右。本项目研究结果补充和完善了大豆蛋白加工和利用的理论基础，为开发高营养、抗氧化功能食品，充分利用宝贵的大豆资源奠定理论基础。