大米蛋白和鳕鱼蛋白形成具有增强的功能和营养特性的共享微结构

背景介绍

近年来，随着对营养价值高和质构特性好的蛋白质产品的需求的增加，混合动植物蛋白引起了研究人员的广泛关注。一些研究发现，蛋白质蛋白间的相互作用可以增强蛋白质的功能特性，包括溶解性、乳化性和凝胶性，这是解决特定蛋白缺陷的关键途径。

大米蛋白不含胆固醇并且致敏性较低，因此被推荐作为儿童和老年人的蛋白质替代品。但是，大米蛋白很难溶解在传统的食品溶剂中，这限制了它们在液化食品系统中的应用。鳕鱼蛋白氨基酸组成合理，且具有较高的抗氧化剂和抗炎特性，且具有较强的凝胶特性。大米蛋白和鳕鱼蛋白的联合组装在两种蛋白质的溶解方面具有潜在的应用前景。

因此，作者通过在pH值为12的条件下溶解和中和，首次将大米蛋白和鳕鱼蛋白络合制备水溶性共组装结构。测定了大米-鳕鱼蛋白共聚物的溶解性、疏水性和电位；利用透射电子显微镜、凝胶电泳、光谱分析来分析两种蛋白质间的相互作用；最后研究了蛋白共聚物的营养特性。

研究方法

作者将大豆蛋白和鳕鱼蛋白按照1:0.01、1:0.05、1:0.1、1:0.2、1:0.5、1:1的比例混合，用NaOH调节混合物的pH值至12。随后，用HCl中和水合的蛋白质溶液，最后，将中和的混合物离心，取上清液，即得蛋白质共聚物。测定了蛋白质共聚物的溶解性、疏水性和电位;利用透射电子显微镜、SDS-PAGE研究了其形态;利用荧光光谱分析、远紫外圆二色谱、静态光散射和动态光散射来分析两种蛋白质间的相互作用；最测定了蛋白质共聚物的氨基酸种类与含量及消化特性。

结果与分析

研究揭示，当pH值从12直接变化到7时，RPs和CPs相互作用并形成复合物，大米蛋白的溶解度提高到90%以上(w/v)，而鳕鱼蛋白中的大部分亚基完全溶解，这两者之间的相互作用是由折叠-螺旋过渡引发的，导致隐藏的疏水基和暴露的带电基团，且鳕鱼蛋白比例越大，结构变化越明显，有助于提高大米蛋白和鳕鱼蛋白的溶解度。这种技术也强化了某些必须氨基酸，并且鳕鱼蛋白中某些不可消化的亚单位，如原肌凝蛋白，在蛋白质-蛋白质相互作用后变得可消化。

图1. RPs及不同比例的共聚物的溶解性

图2.在pH值为7时，(a) RPs， (b) CPs及其与RPs/CPs (w/w)为(c)1:0.5和(d) 1:1的复合物的透射式电子显微图像

图3. (g)上清液和(h) RPs-CPs复合物制备沉淀物的SDS-PAGE谱图

图4. (a) pH值为7时RPs/CPs (w/w)为1:0.01的复合物的理论（两者荧光强度相加）和实验发射光谱。(b) 不同RPs/CPs (w/w)制备的共组装体在340 nm处的发射强度

图5. 蛋白质二级结构，用RPs和CPs的加权算术平均法确定二级结构的加权平均含量

结论

作者首次制备了可溶性大米蛋白-鳕鱼蛋白共聚物。将大米蛋白的溶解度从1.7%提高到92.7%。研究了蛋白质之间的相互作用，并且发现了这种技术是某些蛋白质氨基酸强化的有效途径。鳕鱼蛋白中某些不可消化的亚基，如原肌凝蛋白，在蛋白质相互作用后也变成可消化的。本文为动植物混合蛋白体系加工工艺的研发及混合动植物蛋白结构和营养特性的定制奠定了理论基础。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814621005264#b0135

供稿人：张玉洁