7S伴大豆球蛋白及其糖基化產物對大豆11S球蛋白熱聚集的影響

孫煒煒，于淑娟*

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東 廣州 510640)

7S伴大豆球蛋白及其糖基化產物對大豆11S球蛋白熱聚集的影響

孫煒煒，于淑娟*

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東 廣州 510640)

研究7S伴大豆球蛋白(β-伴大豆球蛋白)及其糖基化產物對大豆11S球蛋白熱聚集的影響。從濁度、ξ-電位、粒度、SDS-PAGE測定得出在30mmol/L Tris-HCl緩沖溶液中(含β-巰基乙醇)，7S球蛋白及其糖基化產物能夠抑制11S球蛋白的熱聚集，并且糖基化產物的抑制效果比未糖基化的7S球蛋白明顯；7S球蛋白及其糖基化產物抑制11S球蛋白熱聚集的機理不同，7S球蛋白糖基化產物對11S球蛋白熱聚集的抑制不是由于電荷的作用。

7S伴大豆球蛋白；大豆11S球蛋白；糖基化；熱聚集

Abstract ：The effects of β-conglycinin and glycated β-conglycinin on the thermal aggregation of glycinin was studied. Evidence was presented to suggest that β-conglycinin and glycated β-conglycinin could both prevent thermal aggregation of glycinin in 30 mmol/L Tris-HCl buffer solution (β-Me exsisted). Further, addition of glycatedβ-conglycinin prevented thermal aggregation of glycinin more obviously than β-conglycinin. The results also indicated that the inhibitory mechanism of glycated βconglycinin on glycinin aggregation was not as same as that of β-conglycinin due to charge-charge interactions.

Key words：β-conglycinin；glycinin；glycosylation；thermal aggregation

熱處理是大豆加工過程中常用的方法之一，大豆蛋白在熱誘導過程中會不可避免的產生宏觀聚集體[1]。7S伴大豆球蛋白(β-伴大豆球蛋白)和大豆11S球蛋白是大豆蛋白的主要儲藏蛋白，分別占大豆蛋白總含量的37%和31%[2]。大豆11S球蛋白在有還原劑的溶液中會產生明顯的熱聚集現象，添加 7S伴大豆球蛋白可以通過電荷的作用抑制11S球蛋白的熱聚集[3]。

食品中蛋白質的糖基化是指通過蛋白質的ε-氨基基團與多糖的還原性羰基末端反應得到共價復合物[4]。糖基化產物對于環境條件具有較高的適應性，與以次級力結合的蛋白質-多糖體系相比，其結合不受熱或pH值的影響[5]。糖基化對蛋白質的表面荷電量、熱穩定性、表面疏水性等均有影響，而這些性質往往是影響蛋白質熱聚集的重要因素[6-7]。由于接入糖鏈的不同，糖基化對蛋白質熱聚集的影響并非完全一樣[8]。對7S球蛋白抑制11S球蛋白熱聚集的性質，許多學者已經做過研究，但尚未見學者研究過糖基化的7S球蛋白對11S球蛋白熱聚集的影響。

本實驗主要從濁度、ξ-電位、粒度、SDS-PAGE電泳方面研究7S球蛋白及其不同分子質量的糖基化產物(G67、G150、G500)在有還原劑存在的Tris-HCl緩沖溶液中對11S球蛋白熱聚集的抑制作用，為進一步開展通過糖基化抑制大豆蛋白熱聚集的研究提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低溫脫脂豆粕(氮可溶性指數＞80) 山東新嘉華公司；葡聚糖(67、150、500kD) Sigma公司。

所有化學試劑均為分析純；實驗用水為去離子水。

1.2 儀器與設備

CR22GⅡ高速冷凍離心機 Hitachi Koki 公司；UV-2300分光光度計 上海天美科學儀器有限公司；ECP3000 SDS-PAGE三恒電泳儀 北京市六一儀器廠；DNP-9082電熱恒溫培養箱 上海精宏試驗設備有限公司；NaNo-Zs馬爾文納米粒度分布儀 英國Marlvern公司。

1.3 方法

1.3.1 7S球蛋白和11S球蛋白的分離純化

7S球蛋白依照Nagano等[9]的方法制備，制備流程如下：

1.3.2 7S球蛋白糖基化產物的制備

將7S蛋白粉與葡聚糖以質量比1:1混合后，用水溶解調至6g/100mL后冷凍干燥。干燥后的粉狀物過120目篩后放置于干燥器內于60℃條件下干熱反應，保持相對濕度79%，并在容器底部放置飽和的KBr溶液，反應一周后即得糖基化產物[10]。7S球蛋白與分子質量為67、150、500kD的葡聚糖反應的糖基化產物分別記為G67、G150、G500。

1.3.3 熱聚集實驗

不同pH值的熱聚集實驗：11S球蛋白分別與等量的7S球蛋白及其糖基化產物(以7S球蛋白計)混合均勻后溶于不同pH值的30mmol/L Tris-HCl緩沖溶液中(含10 mmol/L β-巰基乙醇)于80℃水浴30min[11]，冷卻至室溫測定濁度和ξ-電位。

不同離子強度的熱聚集實驗：11S球蛋白分別與等量的7S球蛋白及其糖基化產物(以7S球蛋白計)混合均勻后溶于不同離子強度(以NaCl 調節)Tris-HCl緩沖溶液中(pH8)，于80℃水浴保溫30min，冷卻至室溫測定濁度和ξ-電位。

1.3.4 濁度測定

根據Damodaran等[3]的方法，分別取1.3.3節熱聚集實驗中的樣品液于波長540nm處測定濁度。

1.3.5 ξ-電位測定

采用馬爾文納米粒度分布儀測定添加7S球蛋白及其糖基化產物的11S球蛋白溶液熱聚集后的ξ-電位。波長和散射角度分別固定在632nm和90°，操作溫度為室溫(25℃)。

1.3.6 粒度測定

采用馬爾文納米粒度分布儀測定添加7S球蛋白及其糖基化產物的11S球蛋白溶液熱聚集前后的粒徑分布。波長和散射角度分別固定在632nm和90°，操作溫度為室溫(25℃)。

1.3.7 SDS-PAGE電泳

按照Laemmli[11]的方法在不連續的緩沖體系中進行，使用12%分離膠和4%濃縮膠。樣品以相同比例溶于還原性的緩沖液(10% SDS，2.5%β-巰基乙醇)中，然后在沸水中加熱5min，于6000×g離心3min，以一定比例上樣。電泳過程恒流，濃縮膠電流40mA，分離膠電流調至80mA，溴酚藍前沿至封口膠時關閉電源。電泳結束后將凝膠進行考馬斯亮藍染色40min，使用脫色液(甲醇、冰乙酸、水體積比為1:1:8)脫色至透明，于凝膠成像系統進行成像處理。

2 結果與分析

2.1 濁度測定

圖1 不同pH值緩沖溶液中7S球蛋白及其糖基化產物對11S球蛋白熱聚集的影響Fig.1 Effects of β -conglycinin and glygatedβ - conglycinin on the thermal aggregation of glycinin under different pH conditions

由圖1可見，在還原劑存在下，11S球蛋白的宏觀聚集主要是由堿性亞基發生聚集[4]。各組分的濁度都是隨著pH值的增大，先升高后降低，在pH4.8附近濁度最大，偏酸或偏堿均不利于熱聚集。加入7S球蛋白及其糖基化產物后的11S球蛋白溶液的濁度低于11S，且加入7S球蛋白的濁度高于加入其糖基化產物。相比較而言，G500的濁度低于G67和G150(二者濁度曲線相近)。此結果表明7S球蛋白具有抑制11S球蛋白熱聚集的性質，由于大分子糖鏈的接入，導致7S球蛋白空間位阻增大，使得熱聚集程度變得更小，難以形成可溶性的宏觀聚集體，溶液濁度降低。接入到7S球蛋白肽鏈上的葡聚糖分子質量越大，空間位阻越大，因此G500比其他兩種糖基化產物的濁度低。這說明糖基化有利于增強7S球蛋白對11S球蛋白熱聚集的抑制作用。

圖2 不同離子強度(NaCl)的緩沖溶液中7S球蛋白及其糖基化產物對11S球蛋白熱聚集的影響Fig.2 Effects of β -conglycinin and glygatedβ - conglycinin on the thermal aggregation of glycinin under different ionic strength conditions

由圖2可知，11S球蛋白溶液濁度隨著NaCl離子強度的增加而降低，鹽離子濃度的增加有利于抑制11S球蛋白熱聚集[4]，其余組分濁度受離子強度影響不是很大。加入7S球蛋白及其糖基化產物溶液的濁度低于11S球蛋白溶液，并且加入7S球蛋白的濁度高于加入其糖基化產物濁度，3種糖基化產物的濁度曲線相近。此結果表明，7S球蛋白及其糖基化產物能夠抑制11S球蛋白的熱聚集，但離子強度不是影響其抑制效果的主要因素，糖基化產物的抑制效果比7S球蛋白好，其原因與2.1節中的原因相似。這同樣說明糖基化有利于增強7S球蛋白對11S球蛋白熱聚集的抑制作用。

2.2 ξ-電位測定

表1 不同pH值溶液中添加7S球蛋白及其糖基化產物的11S球蛋白溶液加熱后ξ-電位的變化Table 1 Changes in z-potential of glycinin in the presence of βconglycinin or its glycated counter part under different pH conditions after heating at 80 ℃ for 30 min

表2 不同離子強度溶液中添加7S球蛋白及其糖基化產物的11S球蛋白溶液加熱后ξ-電位的變化Table 2 Changes in z-potential of glycinin in the presence of β-conglycinin or its glycated counter part under different ionic strength conditions after heating at 80 ℃ for 30 min

從表1、2可以看出，加入7S球蛋白的11S球蛋白溶液的ξ-電位比未加入7S球蛋白的偏低，7S球蛋白對11S球蛋白熱聚集的抑制作用主要是由于電荷的作用[3]，7S球蛋白的加入增加了體系中的負電荷量，ξ-電位的絕對值越大，說明溶液體系越穩定[12]。加入7S球蛋白糖基化產物的11S球蛋白溶液的ξ-電位絕對值始終低于加入11S球蛋白溶液的ξ-電位，然而由2.1節得出的結論是加入7S球蛋白糖基化產物的溶液體系比加入7S球蛋白的溶液穩定。這說明電荷不是決定其體系穩定性的主要因素，可能是由于接入長的糖鏈，使得體系空間位阻增大而抑制了11S球蛋白的熱聚集；中性葡聚糖的接入屏蔽掉了7S球蛋白表面的部分電荷，使得其ξ-電位升高，表面疏水性降低。7S球蛋白糖基化產物抑制11S球蛋白熱聚集的機理與7S球蛋白的抑制聚集機理存在一定差異。

2.3 粒度測定

圖3 添加7S及其糖基化產物的11S溶液加熱后的粒度變化Fig.3 Changes in particle size of soybean glycinin solution in the presence of β-conglycinin or its glycated counter part after heating 30 min

由圖3可見，11S球蛋白溶液加熱后，粒徑明顯增加至1000nm左右，加入7S球蛋白及其糖基化產物的11S球蛋白溶液加熱前的粒徑和未加入的相差不大，但加熱后的粒徑僅增大至60nm左右，并且加入7S球蛋白糖基化產物的粒徑略小于加入7S球蛋白，這說明加入7S球蛋白抑制了11S球蛋白的熱聚集，糖鏈的接入進一步抑制了體系中宏觀聚集體的生成，這也印證了2.1節濁度測定的結果。

2.4 SDS-PAGE電泳

取pH8、離子強度為0mmol/L(NaCl)的Tris-HCl緩沖溶液溶解大豆球蛋白[13]，各溶液加熱前、后上清液和沉淀的SDS-PAGE圖譜見圖3。

圖4 加熱前、后大豆球蛋白溶液的電泳圖譜Fig.4 SDS-PAGE of soybean glycinin solution before and after thermal treatment at 80 ℃ for 30 min

圖3顯示，11S球蛋白溶液加熱后，上清液中的堿性亞基消失而出現在沉淀的圖譜中，11S球蛋白加熱后產生的宏觀聚集體主要由11S球蛋白的堿性亞基組成[14]。堿性亞基并未出現在加熱后的沉淀中，7S球蛋白抑制了11S球蛋白堿性亞基的聚集，這與資料報道一致[15]。條帶3、8、13顯示了G67和7S球蛋白一樣能夠抑制11S的熱聚集。同樣，其他條帶顯示了G150和G500對11S的熱聚集也具有抑制作用。

3 結 論

7S球蛋白及其糖基化產物都具有抑制11S球蛋白熱聚集的性質，并且糖基化產物的抑制效果優于未糖基化的7S球蛋白；二者抑制11S球蛋白熱聚集的機理不同，糖基化的7S球蛋白對11S球蛋白熱聚集的抑制機理還有待于進一步研究。7S球蛋白糖基化可以作為一種抑制大豆蛋白熱聚集的新方法，對于我國豐富的大豆資源來說，無疑是一種很好的拓寬其應用范圍的途徑。

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Effects ofβ-Conglycinin and Glycatedβ-Conglycinin on the Thermal Aggregation of Glycinin

SUN Wei-wei，YU Shu-juan*
(College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

TS214.2

A

1002-6630(2010)15-0159-04

2010-03-23

國家自然科學基金項目(20776050)；廣東省自然科學基金項目(7006508)

孫煒煒(1988—)，男，碩士研究生，主要從事大豆蛋白與多糖的糖基化反應研究。E-mail：sunweiwei409@yahoo.com.cn

*通信作者：于淑娟(1955—)，女，教授，博士，主要從事制糖工程、碳水化合物分子修飾研究。E-mail：lfshjyu@scut.edu.cn