本项目以花生在水剂法制油过程中形成的乳状液为研究对象,采用蛋白酶水解乳状液破乳,建立界面蛋白质的酶解反应动力学模型。研究乳状液酶解过程中界面膜表面电势以及化学组成变化,利用荧光标记示踪技术研究界面蛋白质在破乳过程中的迁移规律;通过冷冻扫描电子显微镜观察界面膜的结构与形态变化,提出界面膜随蛋白质酶解的降解模式,从微观角度揭示乳状液破乳机制。分离获得酶解程度不同的花生界面蛋白质,测定其结构性质并实时分析乳状液稳定性的变化,运用相关性分析研究蛋白质结构性质参数与乳状液稳定性的内在关系,从混合物层次明确主导蛋白质乳化性的关键结构特性。适度酶解花生界面蛋白,利用液相色谱分离纯化获得高乳化性的花生多肽,采用飞行时间串联质谱鉴定其氨基酸组成和序列;在此基础上通过增补或消除部分氨基酸残基,设计并合成出新的花生多肽,分析其构象和乳化性差异,从氨基酸水平阐明花生蛋白乳化功能的分子结构基础。
peanut;aqueous extraction method;emulsion;destabilization;protein
本项目以花生在水剂法制油过程中形成的乳状液为研究对象,建立了乳状液界面蛋白质的酶解反应动力学模型,并利用荧光标记和冷冻电镜技术观察了乳状液界面膜在酶法破乳过程中形态变化,从微观层面揭示了乳状液的酶法破乳机制;通过分析不同酶解程度花生界面蛋白质的结构性质,得出了蛋白质结构与乳化特性的相关性;利用液相色谱对花生界面蛋白质进一步分离纯化,得到高乳化性的组分,并对该组分的结构性质进行分析,明确了主导蛋白质乳化性的关键结构特性。本项目得到的重要研究结论如下(1)2709碱性蛋白酶催化水解花生乳状液蛋白反应的Km=0.0409mol/L,Vmax=2.54×10-4mol*min-1*L-1,其水解动力学方程为x=8.5251ln[1+1.3373([E]0/[S]0+0.1818)t](2)2709碱性蛋白酶的破乳率与界面蛋白质水解度呈显著正相关,说明界面蛋白质分子量变小是导致破乳的关键因素。通过研究乳状液的超微结构可知,初始乳状液油滴周围蛋白质界面膜的厚度较大,随着酶解时间延长,界面膜明显变薄,甚至破损,最终界面膜从油滴之上脱吸。(3)由SDS-PAGE凝胶电泳结果可知,花生界面吸附蛋白中包含油体蛋白,当乳状液酶解后,水相中仅有小分子肽存在。(4)界面吸附蛋白的表面疏水性和二硫键含量明显高于其他蛋白质,其降低油水界面张力的能力更强;随着酶解时间延长,所提取肽的表面疏水性和二硫键含量越低。(5)相关性分析表明,表面疏水性和乳化活性及乳化稳定性的正相关系数分别为0.963和0.920;二硫键含量和乳化活性及乳化稳定性的正相关系数分别为0.982和0.906。(6)通过Sepharose CL-6B分离花生界面吸附蛋白可以得到三个主要组分G1、G2和G3,其中G3组分乳化性质最好,表面疏水性和二硫键含量最高,降低界面张力能力最强,β-折叠和无规则卷曲含量最大,这说明G3蛋白质的分子结构比较疏松,更加易于在界面上展开。(7)通过半制备RP-HPLC进一步对G3进行分离,可得到G3-R1、G3-R2和G3-R3三个主要组分,其中G3-R3组分降低界面张力最快。本项目在乳状液酶解动力学、酶法破乳过程蛋白质结构功能解析等方面,取得了一些创新性的研究成果,这些成果对于深入理解蛋白质结构与乳化性关系具有重要的理论价值。