超聲處理大豆分離蛋白-殼聚糖復合物結構性質研究

丁 儉 齊寶坤 姜 楠 隋曉楠 王中江 李 楊

(東北農業大學食品學院， 哈爾濱 150030)

超聲處理大豆分離蛋白-殼聚糖復合物結構性質研究

丁 儉 齊寶坤 姜 楠 隋曉楠 王中江 李 楊

(東北農業大學食品學院， 哈爾濱 150030)

為研究超聲處理大豆分離蛋白與殼聚糖相互作用及其對復合物結構性質的影響，利用紫外-可見吸收光譜和熒光光譜研究超聲處理大豆分離蛋白與殼聚糖的相互作用，通過SDS-PAGE電泳(十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳)、復合物動態光散射粒度分析、表面電荷和濁度等測定，解析了超聲處理對大豆分離蛋白-殼聚糖復合物結構變化與功能性質之間的關系。結果表明，隨著超聲功率的增加，復合物的紫外-可見吸收光譜的最大吸收峰逐漸升高且發生紅移；熒光強度先降低后增加，超聲600 W處理時內源熒光強度最大；超聲處理影響了大豆分離蛋白亞基組成，主要促進了7S亞基與殼聚糖的相互作用；復合物的粒徑先降低后增大；300～500 W處理的復合物ζ-電位表面電荷密度較大，濁度明顯降低且溶液分散均勻、性質穩定。說明相對低功率時復合物形成得較為穩定，但超聲處理進一步增大后，蛋白質發生不溶性聚集和重排，影響了大豆分離蛋白與殼聚糖之間的相互作用，不同復合物中蛋白質與殼聚糖的相互作用影響了氨基酸殘基的微環境、蛋白質的三級結構和分子柔性，進而影響復合物結構和功能特性。

大豆分離蛋白； 殼聚糖； 復合物； 相互作用； 超聲處理

引言

大豆分離蛋白作為天然大分子，具有較高的營養價值和功能特性，在食品工業中廣泛應用[1]。但是，由于天然大豆分離蛋白分子結構是一種球狀模型，分子之間的相互作用可能僅是一些球形亞基之間的摩擦力，其分子結構的柔韌性較差，很難滿足作為功能性乳化劑和具有較好凝膠特性的加工要求。因此，對大豆分離蛋白進行改性和功能特性修飾尤為重要[2]。目前，許多研究利用物理方法(如加熱、超聲、微波和超高壓等技術)改變蛋白質的空間結構和分子排布，進而改善蛋白質的功能特性[3-5]。近年來，伴隨著超聲技術在食品工業中的廣泛應用，利用超聲處理過程中產生的動態剪切、空化等作用，可以改變大豆蛋白的柔性空間結構，促進蛋白質與其他功能性物質及小分子物質的結合[6-8]。

殼聚糖是天然生物材料中少有的堿性多糖，具有長鏈糖分子特性，其分子鏈上的游離氨基可以在較溫和的條件下發生化學反應[9]。殼聚糖溶于酸后，糖鏈上的氨基發生質子化，可形成強大的正電荷陽離子基團，具有良好的生物相容性、可降解性和無毒等特性，現已應用在多種領域[10-11]。

近年來，對于蛋白和多糖的相互作用已有較多的研究，多糖作為一種天然的生物大分子，與蛋白質的相互作用對蛋白質的結構、功能、界面性質和乳化性質等都有較大影響[11]。其相互作用可形成可溶性復合物、不可溶性復合物、凝聚物、靜電凝膠等作用模式[12]。蛋白-多糖復合物的結構類型主要通過蛋白與多糖的綁定親和力，分子構型、鏈的長度、鏈的柔韌性和分子量及環境的pH值、離子強度、溫度等因素決定蛋白與多糖的電荷密度[13-17]；蛋白質和多糖相互作用主要驅動力是靜電相互作用和部分氫鍵，兩者之間的排斥和吸引就會形成生物大分子的可溶物、不相溶物和絡合等狀態[18]。LE等[19]研究發現蛋白和多糖可以通過靜電作用形成復合物，其結構的穩定性由靜電相互作用所決定。ELMER等[20]研究表明在很多情況下，其復合物的形成不僅依賴于電荷密度和相互作用分子的柔韌性，其外部環境和離子強度也會對其有所影響。同時，多糖類物質的加入也會改善蛋白質的相關性質，ZHANG等[21-22]研究表明復合物的相互作用可以提升蛋白的熱穩定性。同時，蛋白的部分展開與多糖結合的特殊位點都會影響復合物的結構，多糖的加入會抑制其蛋白的聚集現象[23]。

蛋白和多糖都作為聚電解質，兩者之間不同的相互作用，會形成不同的功能特性，構建不同的食品體系，這種生物大分子可溶性復合物常被用作包埋載體，具有特殊的生物活性。但關于超聲處理大豆蛋白-殼聚糖相互作用及復合物結構性質的影響研究目前仍然有限，而且大多研究集中在蛋白與陰離子多糖的相互作用。因此，本文利用超聲處理作用控制大豆蛋白與殼聚糖所形成的復合物結構，構建蛋白質與多糖的相互作用體系，解析超聲處理對大豆蛋白與殼聚糖交互作用的影響。以不同超聲處理的復合物為研究對象，采用凝膠電泳分析超聲處理蛋白的分子量，并對復合物的粒徑、電位和濁度進行研究，運用紫外-可見吸收光譜和熒光光譜法，研究超聲處理大豆蛋白與殼聚糖之間的相互作用。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

大豆分離蛋白，實驗室自制；食品級殼聚糖(平均分子量150～500 kDa，脫乙酰度90%以上，含水率8.0%)，鄭州優然食品配料有限公司；氫氧化鈉，天津市光復精細化工研究所；鹽酸，北京新光化工試劑廠；乙酸磷酸二氫鈉，天津市東麗區天大化學試劑廠；磷酸氫二鈉，天津市東麗區天大化學試劑廠；其他試劑為國產分析純。

1.2 主要儀器設備

超聲波細胞破碎儀，寧波新芝生物科技股份有限公司；AL204型分析天平，梅勒特-托利多儀器(上海)有限公司；Labconco FreeZone 6 L型落地式凍干機，上海匯分電子科技有限公司；pHSJ-4A 型實驗室pH計，中國上海雷磁公司；GL-20G-II 型高速冷凍離心機，上海安亭科學儀器廠；凝膠成像分析系統，美國伯樂北京賽百奧科技有限公司；Master-sizer 2000 型激光粒度儀，英國馬爾文儀器有限公司；UV-2600型紫外可見分光光度計，島津(中國)有限公司；F-4500 型熒光分光光度計，日本 HITACHI 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1大豆分離蛋白的制備

采用PETRUCCELLI等[24]的方法，將大豆粉碎后用正己烷萃取，得脫脂豆粕。脫脂豆粕與水混合(料液比20 mL/g)，用2 mol/L的NaOH調節pH值至8.0，25℃下攪拌2 h，進行離心(10 000g，30 min，4℃)，離心后的上清液用2 mol/L的HCl調節pH值至4.5。靜置后再次離心(6 000g，20 min，4℃)，將下層沉淀再溶解到5倍的蒸餾水洗滌3次，最后用水溶解沉淀，用2 mol/L的NaOH調節溶液pH值為7.0后離心(10 000g，30 min，4℃)，取上清液在4℃下用去離子水透析48 h脫鹽，后進行冷凍干燥處理，即為大豆分離蛋白，其蛋白質量分數為90.11%， 粗脂肪質量分數為1.43%，灰分質量分數為4.51%。

1.3.2大豆分離蛋白的超聲處理

將大豆分離蛋白溶解在去離子水中，在室溫(20℃)下攪拌2 h ，得到的蛋白質溶液在不同的超聲功率(0、200、300、400、500、600 W)下處理15 min，超聲處理方法和條件參照文獻[25]。將超聲處理器的鈦探頭(直徑0.636 cm)插入液面，超聲時間4 s，間隔時間2 s，在此條件下300 W超聲處理12 min時蛋白的乳化活性和乳化穩定性最好，而450 W超聲處理24 min時，過高功率和長時間處理會造成蛋白性質的下降。因此對此方法進行修改，選擇在20 kHz下，輸出功率為 200、300、400、500、600 W 超聲處理 15 min，然后得到大豆分離蛋白溶液。

1.3.3SDS-PAGE電泳

參考LAEMMLI[26]方法，SDS-PAGE電泳的分離膠質量分數為15%，濃縮膠質量分數為5%。將不同超聲功率處理后的大豆分離蛋白溶于水，質量濃度為3 mg/mL，取樣品加上樣緩沖液煮沸5 min(上樣量為15 μL)，凝膠電泳濃縮膠80 V條件下運行30 min，進入分離膠后增至120 V。采用考馬斯亮藍R250溶液進行染色，脫色后利用凝膠成像系統進行分析。

1.3.4大豆分離蛋白-殼聚糖復合物制備

準確稱取一定質量的不同超聲處理大豆分離蛋白樣品溶于去離子水中，使蛋白質量濃度為20 mg/mL，準確稱取一定質量的殼聚糖樣品溶于100 mol/L的乙酸緩沖液中(pH 值3.0)，在室溫下攪拌3 h 后放入冰箱中水化靜置12 h，制備出殼聚糖質量濃度為10 mg/mL的儲液。將蛋白與殼聚糖按照質量比1∶10在pH值2.0～5.0進行復合，確定可溶性復合物最佳的復合條件為pH值3.0，在復合物中添加 0.02%的疊氮化鈉防止微生物生長。

1.3.5復合物粒徑分布測定

利用Mastersizer 2000型激光粒度儀研究復合物粒徑分布。將待測樣品用去離子水配置相同濃度溶液進行稀釋，避免多重光散射，每個樣品重復測量3次。

1.3.6復合物ζ-電位測定

利用ZetaPALS-Zeta型電位儀測定復合物樣品的ζ-電位，復合物膠體溶液中帶電粒子的雙電層產生的電勢即為ζ-電位，可以反映復合物膠體粒子分散溶液的穩定性。將待測復合物樣品用0.01 mol/L pH值7.0的磷酸鹽緩沖液，稀釋至蛋白質質量濃度為2 mg/mL，測定溫度25℃，平衡時間1 min，每個樣品重復測量3次。

1.3.7復合物濁度測定

濁度分析參考MARTINI等[27]方法，通過將待測樣品倒入石英比色皿中并利用分光光度計在600 nm處對樣品進行測定，濁度測定時所有樣品的蛋白質量濃度為5 mg/mL，在25℃下測量，每個樣品平行測定3次，取平均值。

1.3.8復合物溶液紫外光譜分析

試驗參照牛付閣[28]的方法，將不同超聲處理大豆分離蛋白-殼聚糖復合物分別溶于0.01 mol/L pH值7.0 磷酸鹽緩沖液使蛋白質量濃度為1 mg/mL，用紫外光譜進行分析，波長范圍在220～400 nm之間，分辨率為0.5 nm，掃描速率為50 nm/min。利用緩沖溶液作為空白，用二階導數紫外光譜(dA2/dλ2)由紫外掃描儀經Origin 8.5軟件微分化獲得。

1.3.9復合物溶液熒光光譜分析

不同超聲處理大豆分離蛋白-殼聚糖復合物溶液(質量分數0.03%)樣品適度稀釋后含蛋白質量濃度為0.15 mg/mL。參照BONOMI等[29]方法采用F-4500型熒光光譜儀進行內源熒光測定，試驗在280 nm下激發，掃描范圍為300～450 nm，掃描速度為12 000 nm/min，激發和發射狹縫寬均為5 nm，掃描電壓為450 mV。試驗值為3次掃描的平均值。

1.3.10數據分析

試驗數據通過數據分析系統軟件對數值進行差異顯著性分析(P≤0.01 表示極顯著，P≤0.05 表示顯著，P>0.05 表示不顯著)。每個試驗重復3次，采用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1復合物和大豆分離蛋白在SDS-PAGE電泳圖譜的亞基變化

經不同功率超聲處理的大豆分離蛋白-殼聚糖復合物和不同功率超聲處理的大豆分離蛋白的SDS-PAGE電泳圖譜如圖1所示。其中泳道M為標準分子量；泳道1為未經處理的大豆分離蛋白-殼聚糖復合物；泳道2、3、4、5、6分別為200、300、400、500、600 W處理的大豆分離蛋白-殼聚糖復合物；泳道7為未經處理的大豆分離蛋白；泳道8、9、10、11、12分別為200、300、400、500、600 W處理的大豆分離蛋白；從圖中可以看出，經超聲處理的大豆分離蛋白SDS-PAGE電泳圖譜基本相似，都清晰地顯示出大豆分離蛋白各亞基的條帶分別為大豆蛋白7S 和11S酸性亞基與堿性亞基[30]。經超聲處理的大豆分離蛋白分子量相比于未處理的蛋白，在高于66.4 kDa的條帶都有所變淺，說明超聲處理對大豆分離蛋白的亞基組成有所影響，大豆7S球蛋白α、α′亞基發生改變，但對β亞基影響較小。而未經超聲處理的大豆分離蛋白相對分子質量分布較廣，蛋白質亞基組分較多。朱建華等[31]研究中也有類似的結論，指出低頻率超聲場作用主要影響大豆蛋白的7S組分，不同超聲處理功率在相同時間內對蛋白亞基組分部分有所影響，但變化并不顯著。通過復合物的電泳可知，在β亞基及β亞基條帶以上，譜帶的顏色明顯加深，證明蛋白亞基分子量有所增加，說明超聲處理促進了大豆蛋白7S亞基與殼聚糖相互作用。

圖1 不同超聲處理條件下大豆分離蛋白SDS-PAGE圖譜Fig.1 SDS-PAGE analysis of untreated and ultrasonication-treated soybean isolate protein

2.2 復合物粒徑分布

粒徑分布是表征溶液理化特性和功能特性的重要參數之一。圖2顯示不同超聲功率處理對復合物粒徑大小的影響。由圖可知未經超聲處理的蛋白與殼聚糖復合物體積平均粒徑D[4,3]為135.68 μm，且主要分布在100 μm以上。經600 W超聲處理后的蛋白與殼聚糖復合物粒徑與未經超聲處理的復合粒徑分布相似，可能長時間的高功率處理使蛋白發生重聚集現象，復合物的粒徑有所增大，這與KENTISH等[32]研究結果相一致。隨著超聲功率的降低，在低于400 W時平均粒徑較低，復合物體系中粒徑分布較窄，平均粒徑D[4,3]在50 μm左右，說明此時復合物溶液較為穩定。隨著超聲功率的增加，超過500 W后，復合物的粒徑增大，分布范圍較寬。超聲處理會影響蛋白不同基團的暴露和蛋白的聚集[33]，進而影響蛋白與殼聚糖的相互作用。這說明相對低功率時復合物形成得較為穩定，粒徑較小，當超聲功率增大時復合物形成之后就會進一步聚集和重排，導致出現不同粒徑的復合物。較高的超聲功率可以促使蛋白聚集體形成，掩蓋了蛋白表面活性基團[34]，可能會促進蛋白首先通過共價鍵和非共價鍵的相互作用重新聚集成更大的不溶性蛋白聚集體，影響了大豆分離蛋白質與殼聚糖之間的相互作用，造成復合物粒徑上的差別。

圖2 不同超聲處理條件下大豆分離蛋白-殼聚糖復合物粒度分布Fig.2 Particle size distribution of untreated and ultrasonication-treated soybean isolate protein-chitosan complex

2.3 復合物ζ-電位變化

復合物溶液體系的穩定性可以通過ζ-電位即復合物表面電荷的多少進行判斷。復合物表面所帶的電荷數越多，其分散粒子之間的排斥力越大，體系呈現得越穩定。大豆分離蛋白-殼聚糖復合物的形成是通過大豆分離蛋白帶負電荷的羧基基團與殼聚糖帶正點的氨基基團相互作用結合成穩定的復合物。通過考察體系的ζ-電位可以分析蛋白質和多糖復合的靜電斥力。不同超聲功率處理的大豆分離蛋白-殼聚糖復合物溶液電位變化如圖3所示，在pH 值7.0的緩沖溶液中不同超聲處理的大豆分離蛋白-殼聚糖復合物ζ-電位從14.16 mV變化到16.13 mV，結果表明隨著超聲功率的增加電位先升高后降低，經超聲處理的大豆分離蛋白與殼聚糖復合物電位在400 W時為16.13 mV，表面電荷密度最大，說明在此超聲功率處理下，復合物顆粒間的靜電斥力較大。由于復合物主要通過靜電相互作用形成，其復合物的特性取決于復合分子的構型、分子量、電荷密度和復合比，而蛋白結合多糖的數量是由鏈長、分子柔韌性、相互作用力、多糖及蛋白的尺寸等條件決定[35]。試驗中隨著超聲功率的進一步增加，復合物的電位下降，而且在粒徑的分布上也有所不同。說明超聲處理影響了復合物的表面電荷，可能是由于適當的超聲處理強度會改變大豆蛋白空間結構，使復合物結合得更加緊密，形成較高的電荷密度，促進靜電作用。而表面電荷的不同可能是超聲處理使蛋白分子的部分展開，柔性的增加會促進與殼聚糖更強的結合，進而影響復合物的電荷分布[36]。

圖3 不同超聲處理條件下大豆分離蛋白-殼聚糖復合物電位變化Fig.3 Change of ζ-potential of untreated and ultrasonication-treated soybean isolate protein-chitosan complex

2.4 復合物溶液的濁度變化

圖4 不同超聲處理條件下大豆分離蛋白-殼聚糖復合物的濁度變化Fig.4 Change of turbidity of untreated and ultrasonication-treated soybean isolate protein-chitosan complex

復合物濁度的變化可以反映溶液狀態下的分散度，為了確定不同超聲功率處理對大豆分離蛋白與殼聚糖復合物形成的影響，反映復合物凝聚狀態的分散度，以復合物質量分數為0.05%時的濁度變化進行研究。由圖4可知，未經處理的大豆分離蛋白濁度較高是由于此時蛋白與殼聚糖相互作用較為微弱，產生了蛋白的自聚集現象，沒有形成穩定的復合物。隨著超聲功率的增加，復合物的濁度先降低后升高，超聲功率從200 W增大到400 W時，最大濁度從0.34降到0.29。然而，繼續增加超聲功率，復合物的濁度有所增加，這進一步證明了復合物的聚集、溶解的形成與超聲強度具有一定相關性。WEINBRECK等[36]也證明了蛋白質和多糖復合凝聚物是由于靜電相互作用形成的，蛋白質和多糖的聚集對復合凝聚物的形成及濁度產生影響。超聲處理會使蛋白的顆粒減小，復合殼聚糖就會使溶液的漫散射程度降低，濁度減小，另外超聲處理后會使蛋白的疏水基團暴露，影響蛋白質表面電荷和氫鍵的作用，也會影響復合物的形成和穩定[37]，進而影響復合物溶液的濁度變化。

2.5 復合物溶液的紫外-可見吸收光譜

大豆分離蛋白-殼聚糖復合溶液中由于大豆分離蛋白側鏈含有不同的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸殘基，會產生不同的紫外吸收峰，分析氨基酸殘基的相對移動可以反映出蛋白質三級構象的變化。為探討不同超聲功率處理的大豆分離蛋白-殼聚糖復合物相互作用，通過對紫外光譜進行二階導數光譜分析可以獲得更多關于蛋白質結構的信息[38]。吸收光譜的波長范圍選擇在260～340 nm之間，不同超聲功率處理的大豆分離蛋白-殼聚糖復合物溶液紫外吸收光譜和紫外二階導數光譜分別如圖5a、5b所示。隨著超聲功率的增加，紫外吸收光譜最大吸收峰發生了輕微的紅移，說明蛋白質的構象發生了變化。超聲處理使蛋白的芳雜環疏水基團暴露，使得吸光度增強。由二階導數光譜可以更加清晰地看出復合物在260～300 nm范圍內有2個波峰(275 nm和295 nm)和2個波谷(265 nm和282 nm)。275 nm 處的吸收峰歸屬于色氨酸和酪氨酸殘基的貢獻，而295 nm處的波峰則由酪氨酸殘基單獨貢獻[39-40]。通過波峰波谷的變化可以說明蛋白質中氨基酸殘基所處的環境不同，超過400 W的大豆分離蛋白-殼聚糖復合物溶液在275 nm和295 nm 下的吸收峰發生了紅移，說明氨基酸殘基向更加疏水的環境中遷移，導致蛋白質構象的改變。同時，在未處理的大豆分離蛋白質-殼聚糖復合溶液和200 W處理的大豆分離蛋白質-殼聚糖復合的二階導數光譜沒有發生明顯的變化。通過計算波峰與波谷距離的比值來判斷酪氨酸的變化[41]。如圖5b所示，400 W以上超聲處理的復合物相對于低功率處理的大豆分離蛋白殼聚糖復合物混合體系波峰與波谷距離的比值相對較大。這一現象說明蛋白質的三級構象改變，這可能是由于蛋白質和多糖的相互作用影響了蛋白質分子的微環境，使更多的酪氨酸殘基從疏水環境中暴露于更加親水的環境中，進而導致不同超聲處理大豆分離蛋白-殼聚糖復合物結構的不同。

圖5 不同超聲處理條件下大豆分離蛋白-殼聚糖復合物溶液的紫外吸收光譜和二階導數光譜Fig.5 Zero-order and second-derivative UV spectra of untreated and ultrasonication-treated soybean isolate protein-chitosan complex

2.6 復合物相互作用的熒光光譜

內源性熒光對蛋白質的色氨酸殘基所處微環境變化和蛋白質三級結構變化具有較高的靈敏度，因此常作為檢測蛋白質空間結構變化的手段[42]。不同超聲功率處理大豆分離蛋白-殼聚糖復合物的熒光光譜如圖6所示，超聲處理和殼聚糖的加入都會影響大豆分離蛋白與殼聚糖之間的相互作用，可以誘導擾動或改變色氨酸的熒光參數，如熒光強度、量子產率或壽命等。因此，分析復合物的熒光光譜可以解析復合物之間相互作用關系。本試驗采用280 nm作為復合物的激發波長，結果表明復合物溶液體系的熒光強度隨著超聲的處理有規律地降低，最大吸收峰的熒光強度也發生了輕微的藍移。超聲處理和殼聚糖的加入使大豆蛋白的構象發生了改變，是由于色氨酸殘基移向更加疏水的環境中。這一結果與紫外二階導數光譜所得到的信息是一致的。在超聲功率小于500 W的條件下，超聲使蛋白質結構打開、氨基酸暴露，使蛋白質表面電荷與其殼聚糖之間相互作用增強，當超聲功率600 W時，可能是蛋白質發生了自聚集與殼聚糖相互作用后使發色基團被包裹在其他大分子側鏈內，使熒光強度增加。另外，由于大豆蛋白與殼聚糖通過靜電相互作用形成復合物，大分子之間的相互排斥作用力擾亂了蛋白質分子中氨基酸的微環境[43]。一些色氨酸殘基由于蛋白質三級構象的改變移向更加疏水的環境中，影響了熒光強度。

圖6 不同超聲處理條件下大豆分離蛋白-殼聚糖復合物溶液的熒光光譜Fig.6 Intrinsic fluorescence spectroscopy of untreated and ultrasonication-treated soybean isolate protein-chitosan complex

3 結論

(1)利用不同超聲功率處理的大豆分離蛋白與殼聚糖形成復合物，并研究不同復合物表面電荷、粒徑大小和濁度等特性，發現相同處理時間下相對低功率400 W時形成的復合物粒徑較小、表面電荷密度最大、濁度較低。由于大豆分離蛋白與殼聚糖之間主要通過靜電相互作用結合，超聲處理使蛋白的疏水基團暴露，影響了蛋白質表面電荷，進而影響復合物的形成和穩定。

(2)不同超聲功率處理的大豆分離蛋白與殼聚糖形成復合物的穩定性取決于超聲處理大豆分離蛋白的強度，適當的超聲處理會使蛋白分子結構部分展開，柔性增加會促進與殼聚糖更強的結合，提高復合物的穩定性。當超聲功率超過500 W時，較高的超聲功率可以促使蛋白聚集體形成，掩蓋了蛋白表面活性基團，影響了大豆分離蛋白質與殼聚糖之間的相互作用。

(3)通過紫外-可見吸收光譜法和熒光光譜法分析了大豆分離蛋白-殼聚糖復合物的結構性質的不同，超聲使存在復合物中的蛋白質的三級結構和氨基酸微環境發生變化，從而影響復合物溶液的相關性質，結果說明不同超聲處理影響了大豆分離蛋白-殼聚糖復合物的分子結構和相互作用。

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StructuralPropertiesofSoybeanProteinIsolate-ChitosanComplexTreatedbyUltrasonic

DING Jian QI Baokun JIANG Nan SUI Xiaonan WANG Zhongjiang LI Yang

(CollegeofFoodScience,NortheastAgriculturalUniversity,Harbin150030,China)

The objective was to evaluate the interaction between ultrasonic treatment soybean protein isolate and chitosan, and the structural properties of the complexes. The interaction was studied by UV-Vis absorption and fluorescence spectroscopy. The relationships between structure changes and functional properties of soybean protein-chitosan complexes through SDS-PAGE, dynamic light scattering particle size analysis, surface charge and turbidity measurement were investigated. The results showed that with the increase of ultrasonic power, the maximum absorption peak of UV-Vis absorption spectrum was gradually increased and occurred red-shifted; the fluorescence intensity was firstly decreased and then increased. The intensity of the endogenous fluorescence was the highest at 600 W. Ultrasonic treatment affected soybean protein isolate subunit composition and mainly promoted the interaction between 7S subunits and chitosan. The particle size of the complex was firstly decreased and then increased. The charge potential of the complexes was larger under 300～500 W than those under others. The turbidity was also decreased, which was beneficial to homogeneous distribution and stability of the solution. The results showed that the formation of the complex was relatively stable at low power, but the interaction between soy protein isolate and chitosan was affected by the insoluble aggregation and rearrangement of the protein after high power ultrasonic treatment. The interaction of different complexes affected the microenvironment of amino acid residues, the tertiary structure and molecular flexibility of soybean protein isolate, and then impacted the structure and functional properties of the complexes.

soybean protein isolate; chitosan; complex; interaction; ultrasonic treatment

TS214.2

A

1000-1298(2017)09-0352-07

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.09.045

2017-02-20

2017-03-13

國家自然科學基金面上項目(31571876)和國家重點研發計劃項目(2016YFD0400700、2016YFD0400402)

丁儉(1989—)，男，博士生，主要從事糧食、油脂及植物蛋白工程研究，E-mail： 18845619206@163.com

李楊(1981—)，男，副教授，博士，主要從事糧食、油脂及植物蛋白工程研究，E-mail： liyanghuangyu@163.com