胡居吾研究員在FOOD CHEM期刊報道冷和熱酶失活對米糟蛋白水解物結構和功能特性的影響

來源：原創    更新時間：2020-12-22 16:05:52    瀏覽：7215

近日，江西省科學院應用化學研究所胡居吾研究員在國際食品期刊《Food Chemistry》（IF=6.306）在線發表了題為”Effect of cold and hot enzyme deactivation on the structural and functional properties of rice dreg protein hydrolysates”的研究文章。胡居吾研究員為通訊作者，Hexiang Xie為第一作者。

由于植物蛋白功能性化合物在未來食品開發中的利用急劇增加，其在食品工業中引起了極大的關注。在這些化合物中，基于植物的蛋白質水解產物具有在人類健康中發揮重要作用的潛力，因為它們是生物活性肽的載體。這些高價值的化合物可以很容易地從植物類副產物的水解中產生，這進一步減少了其對壞境的影響，且具有抵消副產物管理成本的潛力。

米糟蛋白是植物中寶貴的蛋白質來源之一，與其他谷類蛋白相比，它具有提供特殊營養和低變應原特性的優勢，這也導致人們進一步考慮使用米糟蛋白作為奶粉中的蛋白替代品。迄今為止，商業應用面臨的一個挑戰是與其他谷物相比，大米中的蛋白質含量相對較低，克服這一局限性的一種途徑是探索水稻蛋白質的其他非常規來源。大米渣是大米糖漿行業產生的副產品，大米蛋白質含量超過50％，幾乎是未加工大米中蛋白質含量的五倍。但是，它們中的大多數目前已作為工業固體廢物丟棄，或未充分用作動物飼料或肥料。因此，將米渣（例如從其中回收的蛋白質）用于人類食品中在經濟可行性和對稻米加工業的增值中起著重要作用。從加工的角度來看，促進利用米渣中蛋白質的關鍵步驟是克服米渣中蛋白質在水相中固有的低溶解度，這可以通過用酶水解蛋白質以減小蛋白質的分子大小和結構，使其溶于水來進行。在這個過程中，正如報道過的除水稻蛋白以外的其他基于植物的蛋白一樣，水解產物還將表現出增強的技術功能特性，例如：花生蛋白具有更好的乳化特性、大米蛋白的起泡性能更穩定、大豆蛋白具有更高的抗氧化能力。

眾所周知，作為酶水解過程的一部分，終止水解過程的酶失活步驟在確定最終性質中起關鍵作用。水解反應通常通過熱處理或改變pH值來終止。從消費者和產品開發的角度來看，熱處理通常是優選的，因為它消除了最終產品中對pH調節的需求。例如，在實驗室規模內，通常通過將樣品浸入高溫（80-100°C）的水浴中（10-20分鐘）來使酶分批失活，溫度-時間組合的變化取決于酶的特性。然而，熱處理本身可能會導致水解產物內的結構重排，造成水解產物之間的物理化學和功能差異。但值得注意的是，用于酶失活的常規熱處理技術始終會導致質量下降和營養成分的損失。如果使用耐熱酶，則需要進一步加強熱處理或延長熱處理時間，這可能會進一步加劇損失。因此，需要替代技術來終止酶活性，并對食品沒有顯著有害的修飾。熱失活光譜的另一端是冷失活，冷失活抑制了蛋白質和酶的活性，而不會使蛋白質或酶變性，與常用的熱處理相比，冷處理對食品質量的影響非常輕微。據我們了解，雖然有文獻報道通過單步酶滅活對蛋白質水解產物水解的有效性，但目前尚無研究系統地比較具有相同蛋白質-酶系統的冷失活和高溫失活方法。然而哪種方法更適合這種基于植物的蛋白質水解？如前所述，可以預料到這個問題的任何結論都是蛋白質和酶特異性的。

因此，這項工作的目的是研究和比較冷和熱酶失活對米糟蛋白水解產物（RDPHs）的結構和功能特性的有效性。報告的實驗結果包括緩慢的冷卻失活（在4°C的冷室中存儲），快速的冷卻失活（在-18°C的冰箱中存儲）和常規的高溫失活（100°C的水浴15分鐘）。這項工作的成果，除了提供對米糟蛋白水解產物生產中酶促水解的使用的更詳細的理解之外，還將對（其他植物來源的蛋白質）替代酶滅活過程的使用進行進一步評估，以用于功能性食品配料行業。

結果表明，這項研究探索了三種不同的酶失活處理的效果：4°C慢冷失活（RDPH-（4°C）），?18°C快速冷失活（RDPH-（?18°C））和100°C水?。≧DPH-（100°C）），與沒有酶失活（RDPH-（對照））的大米渣蛋白水解物（RDPHs）的結構和功能特性作對比。來自不同酶失活方法的RDPHs的水解度、表面疏水性、平均粒徑、固有熒光和乳液穩定性具有顯著差異。FTIR分析表明，RDPH-（100°C）光譜峰的強度明顯降低。所有樣品均顯示出高溶解度（> 85％）和有效的抗氧化能力：DPPH（?90％），ABTS（?99％）和還原力（0.86-1.03）。在所評估的水解產物中，RDPH-（100°C）導致最低的還原能力和羥自由基清除活性。這項研究結果將有助于開發基于大米蛋白的產品以及優化和擴大生產工藝。

圖1：Effect of enzyme deactivation treatment on the characteristics of RDPHs. Degree of hydrolysis (A), solubility (B), intrinsic fluorescence emission spectroscopy (C), and molecular weight distribution and their standard curve (D). Bars (mean ± SD, n = 3) with different letters have mean values that are significantly different (p < 0.05).

圖2：FTIR of RDPHs and their curve fitting of amide I (1600–1700 cm? 1)

圖3：Particle size distribution of RDPHs (A), the total and exposed S–H content of RDPHs (B), surface hydrophobicity (C), and emulsion activity and stability of RDPHs (D). Bars (mean ± SD, n = 3) with different letters have mean values that are significantly different (p < 0.05).

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