超聲波處理對(duì)糯米粉中蛋白質(zhì)特性的影響

劉 潔,趙爽爽,楊秋曄

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院, 河南 鄭州 450001

淀粉對(duì)糯米粉的凝膠性質(zhì)起主導(dǎo)作用,但有研究表明糯米粉中總蛋白質(zhì)的含量及組成對(duì)糯米粉凝膠的流變和糊化特性有顯著影響[1-2]。黏附在淀粉顆粒表面的蛋白質(zhì)通過(guò)形成更緊密、更穩(wěn)定的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),影響淀粉的糊化特性,導(dǎo)致淀粉難以糊化,進(jìn)而抑制凝膠的形成[3]。Wu等[4]發(fā)現(xiàn)添加16%大米蛋白質(zhì)保護(hù)了糊化過(guò)程中的大米淀粉顆粒完整性,并延緩了糊化過(guò)程,添加12%大米蛋白質(zhì)抑制了大米淀粉的回生,通過(guò)控制大米蛋白質(zhì)的添加量從而影響儲(chǔ)藏過(guò)程中大米淀粉的糊化和回生,有利于形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。糯米中的蛋白質(zhì)對(duì)糯米粉凝膠的流變學(xué)特性和質(zhì)構(gòu)特性產(chǎn)生顯著的影響[5]。

超聲波通過(guò)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化,從而改變蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)。超聲波處理可以誘導(dǎo)蛋白質(zhì)發(fā)生去折疊化,破壞蛋白質(zhì)的二硫鍵[6]。超聲波處理使米糠蛋白濃縮物的顆粒表面出現(xiàn)孔隙,結(jié)構(gòu)更加無(wú)序[7]。蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)超聲波處理后其表面變得粗糙,黏度、溶解度和表面疏水性增加,易于形成凝膠[8-9]。超聲波處理酪蛋白溶液推遲了形成凝膠的時(shí)間并增加了凝膠的硬度,酪蛋白的凝膠結(jié)構(gòu)更致密[10]。據(jù)報(bào)道超聲波通過(guò)影響重組乳清蛋白的氫鍵、疏水和靜電相互作用等物理作用力,脫水收縮形成強(qiáng)度更高的凝膠[11]。超聲波處理增加β-折疊和無(wú)規(guī)卷曲的比例,同時(shí)降低了α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角的比例,表明有序結(jié)構(gòu)減少和無(wú)序結(jié)構(gòu)增加[7]。超聲波處理后蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中β-折疊的含量由45.02%降低至37.16%,游離巰基含量顯著增加,二硫鍵含量降低,蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)得到伸展,蛋白質(zhì)分子中更多的親水基團(tuán)暴露于極性環(huán)境中[12]。超聲波處理使米糠蛋白鏈間氫鍵和二硫鍵斷裂,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)由有序向無(wú)序轉(zhuǎn)變,使米糠蛋白的內(nèi)部生色基團(tuán)暴露并傾向于親水環(huán)境,表明親水基團(tuán)暴露[13]。

本研究前期以糯米粉為原料,通過(guò)超聲波處理改善糯米粉的凝膠特性,分析淀粉的形態(tài)結(jié)構(gòu)、糊化、熱力學(xué)及流變學(xué)特性,并未發(fā)現(xiàn)超聲波對(duì)淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)和特性產(chǎn)生顯著影響,表明超聲波處理使得糯米粉凝膠特性發(fā)生改變的原因并不是糯米粉中的淀粉[5]。在此基礎(chǔ)上,研究糯米全粉中蛋白質(zhì),分析從超聲波處理的糯米粉中提取的蛋白質(zhì)的游離巰基、二級(jí)結(jié)構(gòu)、表面疏水性和熱力學(xué)特性等,研究超聲波處理對(duì)糯米粉中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和特性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

糯米粉(蛋白質(zhì)含量6.95%、淀粉含量84.34%、脂肪含量0.82%、灰分含量0.17%、水分含量7.67%):河南黃國(guó)糧業(yè)股份有限公司;糯米蛋白:從糯米粉中提取,實(shí)驗(yàn)室自制;三氯乙酸:天津天力化學(xué)試劑有限公司;β-巰基乙醇:天津大茂化學(xué)試劑有限公司;三羥基氨基甲烷:天津光復(fù)精細(xì)化工研究所;5,5’-二硫基-2-硝基苯甲酸(DTNB):北京百奧萊博科技有限公司;脲:天津科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器

QUANTA250掃描電子顯微鏡:美國(guó)FEI公司;Nicolet FT-IR 紅外光譜儀:美國(guó)Thermo Scientific公司;UV-2700紫外分光光度計(jì):日本島津公司;G9800A熒光分光光度計(jì):安捷倫科技有限公司;Bioruptor UCD-200 SOP非接觸式超聲波破碎儀:比利時(shí)Diagenode公司;TA Q20 差示掃描量熱儀 (DSC):美國(guó) TA 公司;FD-IA-80冷凍干燥機(jī):北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;Seven Multi pH計(jì):瑞士METTLER-TOLEDO公司;MB45鹵素水分測(cè)定儀:美國(guó)OHAUS公司。

1.3 超聲波輔助提取蛋白質(zhì)

1.3.1 超聲波處理糯米粉

稱取一定量的糯米粉分別配制成料液比1∶2、1∶4、1∶6、1∶8 g/mL的糯米粉乳液,擬使用130 W的超聲波功率,超聲處理10 min。稱取一定量的糯米粉配制成料液比1∶2 g/mL的糯米粉乳液,擬分別用130、160、200 W的超聲波功率,超聲處理10 min。稱取一定量的糯米粉配制成料液比1∶2 g/mL的糯米粉乳液,擬使用130 W的超聲波功率,分別超聲處理10、20、30、40 min。

將上述糯米粉乳液分別置于50 mL離心管中,漩渦振蕩均勻,置于恒定頻率(20 kHz)的超聲波破碎儀中(工作30 s停止30 s)按各自擬定條件進(jìn)行處理。在超聲波處理過(guò)程中,通過(guò)向水槽中加入碎冰使溫度保持在0～9 ℃。將超聲波處理后的糯米粉乳液抽濾,于45 ℃烘箱中干燥12 h后過(guò)80目篩,制備成超聲波處理糯米粉。

1.3.2 提取經(jīng)超聲波處理的糯米粉中的蛋白質(zhì)

根據(jù)代鈺等[14]的方法并進(jìn)行改進(jìn),將超聲波處理的糯米粉分別過(guò)80目篩,以1∶8 g/mL的料液比在磁力攪拌器的攪拌下加入NaOH(0.05 mol/L),并持續(xù)攪拌95 min,調(diào)節(jié)溶液最終pH值為11,隨后離心(3 000 r/min,15 min),用HCl(1.0 mol/L)調(diào)節(jié)離心后的上清液的pH值為4.6～4.8,再離心(3 000 r/min,15 min),隨后在真空冷凍干燥機(jī)中干燥48 h,研磨過(guò)80目篩。

1.4 糯米蛋白的基本組分測(cè)定

采用GB/T 5009.5—2016中的凱氏定氮法、GB 5009.9—2016中的酸水解法、GB/T 5009.6—2016中的索氏抽提法、GB 5009.4—2016《食品中灰分》中的分析方法,分別對(duì)所提取的糯米蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、脂肪含量、灰分含量進(jìn)行測(cè)定,水分含量采用鹵素分析儀法,用MB45鹵素水分測(cè)定儀測(cè)定。

1.5 蛋白質(zhì)的特性分析

1.5.1 掃描電子顯微鏡測(cè)定

在冷凍干燥后的糯米蛋白質(zhì)的表面噴上一層薄金,在真空條件下、加速電壓15 kV,觀察并記錄不同放大倍數(shù)的樣品表面形態(tài)。

1.5.2 熱力學(xué)特性測(cè)定

稱取2.5 mg(干基)糯米蛋白于液體鋁坩堝中密封。測(cè)試溫度30～200 ℃,升溫速率為10 ℃/min。

1.5.3 溶解度測(cè)定

參考龍佩[15]使用的方法并略作改進(jìn)。稱取100 mg糯米蛋白質(zhì)溶解于10 mL磷酸鹽緩沖溶液(PBS,0.2 mol/L,pH 7)中,使用磁力攪拌計(jì)攪拌1 h,使糯米蛋白充分溶解,離心(4 000 r/min ,30 min)。用福林法測(cè)定上清液的溶解度,取上清液1 mL,加入5 mL 福林甲試劑,再加入0.5 mL 福林乙試劑混合均勻,靜置30 min,測(cè)定500 nm處的吸光度,以牛血清蛋白制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.5.4 表面疏水性的測(cè)定

參照吳海波等[16]使用的方法并略作改進(jìn)。取200 mg 蛋白質(zhì)溶解于50 mL的PBS(0.2 moL/L,pH 7.0)中,攪拌1 h,離心(4 000 r/min,15 min)。使用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定上清液蛋白質(zhì)濃度,用PBS分別將上清液稀釋為5個(gè)濃度,使之處于0.02～0.5 mg/mL范圍。取5 mL蛋白質(zhì)溶液于比色皿中,然后加入60 μL 8-苯胺-1-萘磺酸(ANS)混合均勻于黑暗處反應(yīng)10 min,即刻使用熒光光譜儀測(cè)定吸光度。測(cè)試條件:激發(fā)光波長(zhǎng)為390 nm,發(fā)射光波長(zhǎng)為400～600 nm,取發(fā)射光波長(zhǎng)490 nm的熒光強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。

1.5.5 游離巰基含量和二硫鍵含量的測(cè)定

游離巰基含量測(cè)定:參考Pan等[12]使用的方法并進(jìn)行修改。稱取100 mg 蛋白,溶解于10 mL標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(8 mol/L脲,90 mmol/L甘氨酸,86 mmol/L三羥基氨基甲烷,pH 8.0)中,使用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定上清液蛋白質(zhì)的濃度。吸取1 mL上清液于比色管中,加入4 mL標(biāo)準(zhǔn)緩沖液,最后添加0.04 mL DTNB混合均勻,反應(yīng)30 min,測(cè)定溶液在412 nm處的吸光度。

游離巰基含量(μmol/g)=73.53A412×D/ρ,

式中:73.53=106/13 600,其中13 600是摩爾消光系數(shù),L/(mol·cm);A412是在412 nm處的吸光度,L/(g·cm);D是稀釋因子;ρ是蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度,mg/mL。

總巰基含量測(cè)定:吸取1 mL蛋白質(zhì)上清液于比色管中,加入4 mL標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液和0.1 mLβ-巰基乙醇,置于30 ℃水浴中反應(yīng)1 h,加入10 mL 12%的三氯乙酸混合均勻后,離心(5 000 r/min,15 min),再向沉淀中加入5 mL 12%三氯乙酸二次復(fù)溶,再離心。將沉淀溶解于標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液,加入0.04 mL DTNB試劑,測(cè)定412 nm處的吸光度。

1.5.6 二級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定

參考Chen等[17]使用的方法并進(jìn)行修改,稱取樣品和溴化鉀(質(zhì)量比為1∶100)于瑪瑙研缽中充分研磨,用紅外光譜儀在400～4 000 cm-1范圍內(nèi)進(jìn)行全波段掃描。

1.5.7 熒光光譜的測(cè)定

參照夏寧[18]使用的方法并進(jìn)行修改,稱取250 mg 蛋白質(zhì)溶解于25 mL 0.01 mol/L的PBS(pH 7)中,配制成質(zhì)量濃度為0.15 mg/mL的蛋白質(zhì)。測(cè)試條件:激發(fā)光波長(zhǎng)290 nm,掃描發(fā)射光波長(zhǎng)300～400 nm。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

使用Origin 9.1軟件制圖,方差分析使用IBM SPSS Statistics 20軟件,結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差,不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

2 結(jié)果與討論

2.1 蛋白質(zhì)的表面形態(tài)分析

通過(guò)掃描電子顯微鏡可以觀察糯米蛋白表面微觀結(jié)構(gòu)的變化。從原糯米粉中提取的蛋白質(zhì)(P-WRF)呈現(xiàn)致密的塊狀結(jié)構(gòu),從超聲波處理后的糯米粉中提取的蛋白質(zhì)(P-UT-WRF)結(jié)構(gòu)松散,孔洞密集(圖1)。這可能是由于超聲波的空化效應(yīng),改變了蛋白質(zhì)的高級(jí)構(gòu)象,使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散[19]。在超聲波功率130 W、超聲波時(shí)間10 min、料液比1∶2 g/mL時(shí),超聲波處理對(duì)P-UT-WRF的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響最為顯著。隨著超聲波功率逐漸增大至200 W,或超聲波時(shí)間延長(zhǎng)至40 min時(shí),P-UT-WRF的疏松孔狀結(jié)構(gòu)逐漸變成更為致密的疏松小孔,表明功率增大或時(shí)間延長(zhǎng)可促進(jìn)蛋白質(zhì)聚集,使其結(jié)構(gòu)變得更加緊實(shí)。隨著料液比的減小,P-UT-WRF凝聚的現(xiàn)象更明顯。

2.2 熱力學(xué)特性分析

變性溫度(Td)反映蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性,焓值(ΔH)反映蛋白質(zhì)分子的聚集程度(蛋白質(zhì)中有序結(jié)構(gòu)所占比例),Td越高,蛋白質(zhì)穩(wěn)定性越強(qiáng),ΔH越高,蛋白質(zhì)分子的聚集程度越高,有序結(jié)構(gòu)比例越大[16]。P-WRF的Td為165.31 ℃,ΔH為138.47 J/g,當(dāng)超聲波功率為130 W、超聲波時(shí)間為10 min、料液比為1∶2 g/mL時(shí),P-UT-WRF的Td減少10.74%,ΔH減少10.72%(表1)。超聲波功率增加到160 W、200 W,P-UT-WRF的Td和ΔH均無(wú)顯著性變化(P>0.05)。超聲波時(shí)間延長(zhǎng)到30 min時(shí),P-UT-WRF和P-WRF的Td大致相同,ΔH則無(wú)顯著性變化(P>0.05)。料液比降低至1∶8 g/mL時(shí),P-UT-WRF的Td和ΔH無(wú)顯著變化(P>0.05)。Zou等[20]發(fā)現(xiàn)雞肝蛋白經(jīng)過(guò)低頻超聲處理后,其熱穩(wěn)定性顯著下降。隨著超聲波功率的增加、時(shí)間的延長(zhǎng)及料液比的減小,超聲波處理未引起糯米蛋白的變性焓顯著變化(P>0.05),可能是因?yàn)槌暡ㄌ幚淼氖桥疵兹?對(duì)糯米全粉中蛋白質(zhì)的破壞程度有限。

表1 超聲波功率、時(shí)間和料液比對(duì)糯米蛋白熱力學(xué)特性的影響Table 1 Effects of ultrasonic power, time and solid-liquid ratio on thermodynamic properties of waxy rice protein

2.3 溶解度分析

P-WRF的溶解度為1.18%,超聲波功率為130 W、超聲波時(shí)間為10 min、料液比為1∶2 g/mL時(shí),P-UT-WRF的溶解度顯著提高到1.65%(P<0.05,圖2),增加了39.83%。當(dāng)超聲功率增加到200 W,P-UT-WRF的溶解度逐漸下降,并低于P-WRF的溶解度,相比于P-WRF減少39.83%。當(dāng)超聲波時(shí)間超過(guò)10 min,P-UT-WRF的溶解度下降49.70%(P<0.05),然而從20 min到40 min,P-UT-WRF的溶解度無(wú)顯著性變化(P>0.05)。當(dāng)料液比降低到1∶4 g/mL時(shí),P-UT-WRF的溶解度與P-WRF的相當(dāng),這可能是超聲波將可溶性蛋白質(zhì)聚集體形成不溶性沉淀物,從而降低了蛋白質(zhì)的溶解度[21]。料液比繼續(xù)降低到1∶6、1∶8 g/mL時(shí),P-UT-WRF的溶解度又高于P-WRF的溶解度,這可能是超聲波將聚集的蛋白質(zhì)重新展開(kāi),暴露了一些極性基團(tuán),提高了蛋白質(zhì)的溶解度[22]。溶解度的增加還會(huì)導(dǎo)致乳化性質(zhì)和起泡能力的提高[23-24]。研究發(fā)現(xiàn)低強(qiáng)度超聲波處理雞肉肌動(dòng)球蛋白可顯著提高其表面疏水性、巰基含量和溶解度;高強(qiáng)度超聲波處理時(shí),其表面疏水性和溶解度均顯著降低[25]。這可能是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)生了非共價(jià)結(jié)合形成了聚集體,導(dǎo)致蛋白質(zhì)的溶解度下降[21]。

2.4 表面疏水性分析

蛋白質(zhì)表面疏水性表明蛋白質(zhì)表面疏水氨基酸殘基分布的程度,與蛋白質(zhì)功能特性相關(guān)[26]。試驗(yàn)中常用萘磺酸(ANS)測(cè)定蛋白質(zhì)表面疏水性,ANS與蛋白結(jié)合的熒光強(qiáng)度可以表達(dá)蛋白質(zhì)的表面疏水性[26]。P-WRF的表面疏水性為745.68,超聲波功率為130 W、超聲波時(shí)間為10 min、料液比為1∶2 g/mL時(shí),P-UT-WRF的表面疏水性增加16.16%(P<0.05)(圖3),表明適當(dāng)?shù)某暡ㄌ幚砜梢源龠M(jìn)糯米蛋白質(zhì)分子展開(kāi),使其內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露出來(lái)增加表面疏水性。這可能是超聲波產(chǎn)生的機(jī)械作用破壞了淀粉與蛋白質(zhì)的聯(lián)結(jié),導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子伸展,使其暴露出更多的疏水基團(tuán)[27]。雞肝蛋白、重組乳清蛋白濃縮物、大豆分離蛋白有相似的結(jié)果[28-30]。然而當(dāng)超聲波功率增大到200 W、超聲波時(shí)間增加到40 min,料液比降低到1∶8 g/mL,P-UT-WRF的表面疏水性與P-WRF相比分別降低了14.55%、14.10%、7.33%(P<0.05),可能是超聲波引起了局部熱效應(yīng),并且產(chǎn)生的微射流和沖擊波破壞了蛋白質(zhì)分子的疏水相互作用[31],也可能是蛋白質(zhì)又發(fā)生一定程度的聚集,部分疏水基團(tuán)重新被包埋[32]。與P-WRF相比,料液比1∶2 g/mL時(shí),P-UT-WRF的表面疏水性最高,表明超聲波使蛋白質(zhì)分子伸展,內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露于極性環(huán)境中,表面疏水性增加[32]。繼續(xù)降低料液比(1∶4～1∶8 g/mL),表面疏水性均低于P-WRF,表明超聲波使蛋白質(zhì)表面疏水性基團(tuán)減少,表面疏水性降低,這可能是較低濃度的蛋白質(zhì)所受到的超聲效果增大,趨向于形成蛋白質(zhì)聚集體,重新包埋疏水基團(tuán)[33]。在料液比為1∶4 g/mL時(shí),表面疏水性最低,料液比為1∶6和1∶8 g/mL時(shí),表面疏水性有所回升但仍低于P-WRF,表明料液比也是影響蛋白質(zhì)表面疏水性的重要因素之一。

圖3 超聲波功率、時(shí)間和料液比對(duì)糯米蛋白表面疏水性的影響Fig.3 Effects of ultrasonic power, time and solid-liquid ratio on surface hydrophobicity of waxy rice protein

2.5 游離巰基和二硫鍵含量分析

在超聲波功率為130 W、超聲波時(shí)間為10 min、料液比為1∶2 g/mL時(shí),P-UT-WRF的游離巰基(—SH)含量,相比于P-WRF的—SH含量增加38.84%,此條件對(duì)糯米蛋白的—SH含量的影響最為顯著(P<0.05,圖4)。隨著超聲波功率的增大、時(shí)間的延長(zhǎng)以及料液比的減小,P-UT-WRF的—SH含量顯著降低,但仍高于P-WRF。P-UT-WRF的二硫鍵(—S—S—)含量逐漸下降(圖4)。在超聲波功率為130 W、超聲波時(shí)間為10 min、料液比為1∶2 g/mL時(shí),P-UT-WRF的—S—S—的含量,相比于P-WRF的—S—S—的含量減少4.37%(P<0.05)。與P-WRF相比,P-UT-WRF的—S—S—含量在超聲波功率為200 W時(shí)減少10.63%,在超聲波時(shí)間為40 min時(shí)減少5.24%,在料液比為1∶8 g/mL時(shí)減少37.38%。—SH的增加和—S—S—的減少則說(shuō)明蛋白分子結(jié)構(gòu)展開(kāi),從而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低[34]。據(jù)報(bào)道超聲波處理同樣能夠降低重組濃縮蛋白和麥胚蛋白中—S—S—的含量[35-36]。其主要原因可能是超聲波的空化作用能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的剪切力從而斷裂蛋白質(zhì)分子間與分子內(nèi)的—S—S—,使蛋白質(zhì)內(nèi)部的—SH暴露出來(lái)[37]。

圖4 超聲波功率、時(shí)間和料液比對(duì)糯米蛋白游離巰基和二硫鍵含量的影響Fig.4 Effects of ultrasonic power, time and solid-liquid ratio on the content of free sulfhydryl and disulfide bonds in waxy rice protein

2.6 二級(jí)結(jié)構(gòu)分析

與P-WRF的β-折疊、無(wú)規(guī)卷曲、α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角相比,在超聲波功率為130 W、超聲波時(shí)間為10 min、料液比為1∶2 g/mL時(shí),P-UT-WRF的β-折疊和無(wú)規(guī)卷曲含量分別增加9.21%和39.60%,而α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角含量分別減少29.16%和10.60%(P<0.05,表2)。穩(wěn)定的α-螺旋構(gòu)象遭到破壞,變成伸展的多肽鏈,較伸展的β-折疊構(gòu)象增加,表明蛋白質(zhì)分子剛性結(jié)構(gòu)減弱、柔性結(jié)構(gòu)增加[38]。這可能是超聲波處理能夠引起蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化,進(jìn)而改變蛋白質(zhì)的分子間相互作用,使蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)變得松散[39]。隨著超聲波功率增加到200 W,β-折疊的含量無(wú)顯著性變化(P>0.05);隨著時(shí)間增加到40 min,β-折疊和β-轉(zhuǎn)角的含量無(wú)顯著性變化(P>0.05);隨著料液比減少到1∶8 g/mL,β-折疊、α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角的含量均無(wú)顯著性變化(P>0.05)。

表2 超聲波功率、時(shí)間和料液比對(duì)糯米蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)含量的影響Table 2 Effects of ultrasonic power, time and solid-liquid ratio on secondary structure content of waxy rice protein %

2.7 熒光光譜分析

與P-WRF相比,超聲波功率為130 W和160 W時(shí),波長(zhǎng)355 nm處P-UT-WRF的熒光強(qiáng)度分別增加21.98%和19.67%(P<0.05,圖5)。隨著超聲波功率增大到200 W時(shí),時(shí)間延長(zhǎng)到40 min,料液比減少到1∶8 g/mL時(shí),波長(zhǎng)355 nm處P-UT-WRF的熒光強(qiáng)度分別減少5.60%、24.29%和5.55%,熒光強(qiáng)度均低于P-WRF。蛋白質(zhì)分子中能發(fā)射熒光的色氨酸殘基的熒光峰位在350 nm附近[40],P-UT-WRF的熒光強(qiáng)度顯著增加可能是超聲波處理使蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)展開(kāi),原本埋藏在蛋白質(zhì)內(nèi)部的天然發(fā)色團(tuán)色氨酸暴露出來(lái),熒光強(qiáng)度的變化結(jié)果與表面疏水性的測(cè)定結(jié)果相一致。

圖5 超聲波功率、時(shí)間和料液比對(duì)糯米蛋白熒光光譜的影響Fig.5 Effects of ultrasonic power, time and solid-liquid ratio on fluorescence spectra of waxy rice protein

2.8 糯米蛋白的組分含量

從以上結(jié)果得知在超聲波功率為130 W、時(shí)間10 min和料液比1∶2 g/mL的條件下處理的糯米粉中提取的蛋白質(zhì)(P-UT-WRF)的變化最顯著。分析此條件下得到的P-UT-WRF中的組分含量(表3),發(fā)現(xiàn)與P-WRF中的組分含量相比未發(fā)生顯著性變化。因此,糯米粉中的蛋白質(zhì)含量并未發(fā)生改變,主要是發(fā)生了構(gòu)象變化,導(dǎo)致了其特性的改變。

表3 糯米蛋白質(zhì)中各組分含量Table 3 Content of the components in protein from waxy rice flour %

3 結(jié)論

在超聲波功率為130 W、超聲波時(shí)間為10 min、料液比為1∶2 g/mL的條件下處理的糯米粉,其中蛋白質(zhì)(P-UT-WRF)結(jié)構(gòu)和特性的變化最為顯著。與P-WRF相比,P-UT-WRF變性溫度(Td)和焓值(ΔH)下降的比例相當(dāng)(約為10.7%),溶解度增加比例約是表面疏水性增加比例的2.5倍,游離巰基增加的比例約是二硫鍵減少比例的9倍,無(wú)規(guī)卷曲增加的比例約是β-折疊增加比例的4.3倍,α-螺旋減少的比例約是β-轉(zhuǎn)角減少比例的2.8倍,在355 nm處的熒光強(qiáng)度增加21.98%,均表明超聲波使糯米蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化,分子結(jié)構(gòu)展開(kāi)。結(jié)合前期研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)超聲波處理可使糯米全粉的凝膠特性得到改善,而其中的主要組分淀粉的形態(tài)結(jié)構(gòu)及與凝膠特性相關(guān)的特性均未發(fā)生顯著變化,因此蛋白質(zhì)基質(zhì)的構(gòu)象改變是糯米粉凝膠特性改善的主要原因。