米糠是稻米加工的副产品，其营养物质丰富，是我国一种量大面广的可再生资源。米糠蛋白生物效价高，其中必需氨基酸的组成平衡合理，接近FAO/WHO推荐模式，是公认的优质植物蛋白质。米糠蛋白组分复杂，溶解性较差，所以其加工性能差，米糠分离蛋白的提取率低、产品的功能性质不佳，极大地限制了米糠蛋白的工业化生产，因此米糠蛋白质的提取和改性工作成为研究的重点。碱溶法是提取米糠蛋白的适合方法，说明pH值对米糠蛋白的提取影响较大。pH值的改变不仅会影响蛋白质的带电性质，改变蛋白质功能基团的电离作用，还会影响蛋白质之间的相互作用，从而影响蛋白质的溶解性及其他功能性质。因此了解米糠蛋白质的功能性质以及结构随pH值变化的规律，有利于米糠蛋白的提取，以及在生产过程中对食品感官特性的保护和营养价值的保留。米糠蛋白可分为清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白，其中清蛋白和球蛋白的含量所占比重达73%，因此国家杂粮工程技术研究中心的杨健、王长远*和黑龙江八一农垦大学食品学院的富天昕等人将其作为本研究的2个目标蛋白。研究pH值对米糠清蛋白和球蛋白结构、溶解性及表面疏水性影响，有利于了解米糠蛋白亚基组分和空间构象与其加工处理条件的关系，对解决米糠蛋白提取率不高、加工性能不佳等问题具有指导意义，也为今后开发米糠蛋白产品的高效提取分离及加工提供理论依据。
1米糠成分的测定
结果显示，新鲜米糠中脂肪质量分数为26.7%，经正己烷脱脂后米糠的脂肪质量分数为3.92%，脱脂率为85.31%。脱脂后蛋白质质量分数高达15.76%，高于精白米本身的蛋白质质量分数（6%～10%），可见脱脂米糠是大米加工的副产品，是良好的植物蛋白资源。
2米糠清蛋白、球蛋白的检测
Lowry法测定提取液中蛋白质含量结果表明，在脱脂米糠中球蛋白提取率为30.5%，清蛋白提取率为34.6%；球蛋白的蛋白质纯度为78.2%，清蛋白的蛋白质纯度为65.7%。
3米糠清蛋白、球蛋白的SDS-PAGE分析
由图1可以看出，米糠清蛋白主要亚基的分子质量分布于32、31、22、17、14kDa，以及部分大于35kDa的亚基归属谱带；米糠球蛋白主要亚基的分子质量分布于63、53、49、36、21kDa。可见清蛋白和球蛋白均以中小分子质量的亚基为主。
4pH值对米糠清蛋白及球蛋白溶解性的影响
如图2所示，随着pH值的增加，米糠清蛋白及球蛋白溶解性总体均呈现先下降后上升的趋势。当pH值为4时，清蛋白的溶解度最低，当pH值在4～5左右时，球蛋白的溶解度最低，此时2种米糠蛋白均接近自身的等电点，从而使得溶解度变差。但可发现，米糠清蛋白在等电点附近的溶解性要显著高于米糠球蛋白的溶解性。这种溶解度的变化反映了酸碱处理对蛋白质二、三级构象的改变作用。有研究指出，米糠蛋白溶解性较差的原因在于米糠蛋白结合了植酸、纤维素和其他成分，而碱性环境对植酸、纤维素等组分的部分降解作用可弱化其对米糠蛋白结合作用，增强米糠球蛋白及清蛋白的溶解性。由于pH＜6时，米糠清蛋白及球蛋白的溶解性都较差，因此在接下来的研究中，选取pH7～11条件下溶解性相对较好的样品作为研究对象。
5pH值对米糠球蛋白及清蛋白表面疏水性的影响
结果显示，米糠清蛋白与球蛋白的表面疏水值均随着pH值的增大呈上升趋势，且清蛋白表面疏水值要显著大于球蛋白的表面疏水值。在pH值为7～7.25之间时，米糠球蛋白的表面疏水值略大于清蛋白，随着pH值的增大，米糠清蛋白的表面疏水性逐渐大于米糠球蛋白。由此推测，米糠清蛋白在碱性条件下随着pH值增加而呈现的表面疏水性增大主要与清蛋白亚基解离有关。另外，碱性处理可以导致植酸的解离，使得蛋白分子结构更易展开，增加疏水性。
6pH值对米糠清蛋白及球蛋白粒径分布的影响
由图4可知，米糠清蛋白的表观流体力学直径分布平均值为.3nm，米糠球蛋白表观流体力学直径分布平均值为.7nm，并整体呈单粒径峰分布。随着pH值的增加，米糠清蛋白和球蛋白的流体动力学直径分布均呈降低趋势，米糠清蛋白的主峰逐渐解离呈2个并肩粒径峰，而球蛋白的主粒径峰逐渐减小，并同步形成了一个20～70nm的粒径分布峰。这主要是由于碱性环境下米糠球蛋白及清蛋白均发生了亚基解离，并明显表现为大粒径聚集体粒子降解形成更多的小粒径粒子，故而随着pH值的增加米糠清蛋白及球蛋白呈降低的变化趋势。清蛋白nm的粒径峰向低粒径方向移动，而球蛋白在此位置的粒径峰并未发生明显变化。由此可以推测，米糠清蛋白归属于可溶性聚集体的大粒径峰部分解离为小粒径亚基，而球蛋白的可溶性聚集体解离现象并不显著。推测碱性条件下米糠清蛋白及球蛋白亚基解离是溶解性提高的原因之一。
7pH值对米糠清蛋白及球蛋白Zeta电位的影响
结果显示，随着pH值的增大，米糠球蛋白及清蛋白Zeta电位绝对值均呈增大的变化趋势。这是由于Zeta电位绝对值越大，表面所带的负电荷越多，更多的同性电荷间的相互排斥会使蛋白质溶液更稳定，蛋白的聚沉减少，蛋白质溶解度变大，因此米糠蛋白Zeta电位绝对值的增大是米糠蛋白溶解性增加的原因之一。
8pH值对米糠球蛋白及清蛋白结构影响的CD分析
结果显示，米糠清蛋白随着pH值升高，α-螺旋含量呈逐渐增大，β-折叠则逐渐降低，无规卷曲含量逐渐增大，而米糠球蛋白随着pH值的升高，其主要的二级结构单元含量未发生显著变化。球蛋白中多数二级结构为无规卷曲和分子内的大量反β-折叠，而清蛋白多为α-螺旋和分子内有序的β-折叠。可见米糠蛋白的二级结构与很多植物蛋白相似，即含有较少的α-螺旋，大量的β-折叠和无规卷曲。
9pH值对米糠球蛋白及清蛋白结构影响的拉曼光谱分析
如图6所示，随着pH值增大，米糠球蛋白α-螺旋及β-转角含量均未变化，但却发生由β-折叠向无规卷曲的部分转变。由此可知米糠球蛋白在实验条件下二级结构较为稳定，而清蛋白二级结构单元发生了由β-折叠向α-螺旋与无规卷曲的转变。米糠清蛋白在拉曼光谱分析中尽管各结构单元组分含量与CD的结果有所出入，但变化规律均相似。
10pH值对主链结构影响的分析
米糠蛋白的二级结构组成主要由酰胺I带确定，酰胺I带拉曼特征峰位置为：α-螺旋～cm-1；β-折叠～cm-1；β-转角～cm-1；无规卷曲～cm-1。由基于拉曼光谱酰胺I带拟合分析得出的米糠球蛋白及清蛋白二级结构结果可以看出，在所测范围内，随着pH值的增大，米糠球蛋白α-螺旋及β-转角含量均无显著变化（P＞0.05），而β-折叠含量降低趋势，无规卷曲含量呈增大趋势。与CD的结果相比有所差异，这种构象的转变可能与碱性条件下亚基解离有关。
11pH值对侧链结构影响的分析
结果显示，米糠清蛋白中的极性中性氨基酸相对含量最低（15.1%），其他类型的氨基酸含量适中；米糠球蛋白含有较高的碱性氨基酸（22.0%），非极性氨基酸相对含量最少（40.0%）。
结果显示，在所测pH值条件下米糠球蛋白及清蛋白的酪氨酸残基趋向于“暴露式”，结合对残基暴露与包埋分子数看出，酪氨酸残基较多暴露于分子的表面，并作为氢键的供体或受体与水相互作用。随着pH值的增大，米糠清蛋白及球蛋白的酪氨酸费米共振线I/I及残基暴露与包埋分子数的比值均未发生显著变化（P＞0.05）。
cm-1附近的拉曼谱带归属为色氨酸侧链，随着pH值的增大，米糠清蛋白和球蛋白色氨酸侧链归属谱带强度均呈下降趋势。还有研究表明蛋白质变性造成的结构解折叠常会引起色氨酸残基的暴露，在拉曼谱图中表现为色氨酸谱带强度的降低。结果表明，随着pH值的增大，米糠清蛋白及球蛋白结构趋于“暴露”态。说明米糠清蛋白及球蛋白随着pH值的增高亚基解离相伴形成的分子结构解折叠以及碱性pH值对稳定米糠蛋白内部结构作用力的弱化作用使得在碱性pH值诱导下色氨酸残基更趋于“暴露”态。
结论
本研究通过蛋白质化学理论和谱学分析技术手段探究了pH值对米糠清蛋白及球蛋白结构、溶解性及表面疏水性的影响。随着pH值的增大，米糠清蛋白、球蛋白的流体动力学直径分布均呈降低趋势，米糠清蛋白归属于可溶性聚集体的大粒径峰部分解离为小粒径亚基，而球蛋白的可溶性聚集体解离现象不显著；米糠球蛋白、清蛋白Zeta电位绝对值均呈增大的趋势。进一步得出，pH值的改变影响着米糠清蛋白中α-螺旋、β-折叠以及无规卷曲结构的含量；米糠清蛋白及球蛋白的色氨酸残基趋近于“暴露”态。最终在碱性条件下，米糠球蛋白保留了大部分二级结构、亚基解离诱导的蛋白质三级结构解折叠小幅提高了其表面疏水性；而米糠清蛋白的二级结构单元的无序性转变、亚基解离诱导的蛋白结构解折叠却增大了其表面疏水性；亚基解离成小粒径以及碱性条件赋予米糠蛋白电荷增加了米糠清蛋白及球蛋白的溶解性。
本文《pH值对米糠清蛋白和球蛋白的结构、溶解性及表面疏水性的影响》来源于《食品科学》年41卷18期51-57页，作者：杨健，富天昕，张舒，冯玉超，王长远。DOI:10./spkx---。点击下阅读原文即可查看文章相关信息。
近期研究热点
UV-C和LED红光复合处理对西兰花贮藏品质的影响高通量测序分析白切鸡菌群多样性灵芝多糖和猪苓多糖及其复方的免疫调节作用研究进展冲泡用水中Mg2＋对红茶茶汤滋味品质的影响及机制NaHCO3浸泡对反复冻融鮰鱼肌肉品质的影响热诱导对麦醇溶蛋白/芦丁相互作用及其乳液流变学特性的影响乳清分离蛋白与单宁酸相互作用提高稻米油Pickering乳液的稳定性微生物健康产业发展态势与对策建议食源性天然产物对酒精性肝损伤的防护作用研究进展VE在棕榈油煎炸过程中的损耗及其对煎炸油品质的影响发达国家特殊医学用途配方食品标签管理的做法及启示大黄鱼卵分离蛋白乳液的构筑及其体外消化规律绿豆肽对脂多糖诱导急性肺损伤小鼠肺组织的保护作用桑叶生物碱粗提物对D-半乳糖诱导的小鼠蛋白氧化损伤的改善作用硫辛酸对阪崎克罗诺杆菌感染能力的抑制作用猕猴桃皮多酚对高脂膳食大鼠脂代谢紊乱的调节作用体外模拟胃肠道对鲫鱼卵唾液酸糖蛋白的降解作用植物乳杆菌菌粉对肥胖大鼠肠道黏膜屏障功能的影响盐胁迫环境下发菜胞外多糖抗氧化作用及镇痛抗炎活性虾青素对高脂HepG2细胞及高脂膳食饲喂C57BL/6J小鼠血脂代谢的影响裸燕麦球蛋白源多肽作用于D-半乳糖致衰老小鼠的代谢组学研究低谷蛋白大米对Beagle犬血糖生成指数的影响超声辅助冷冻对鸡胸肉肌原纤维蛋白乳化稳定性的影响湿热处理对薏米淀粉聚集态结构及糊化特性的影响不同主产国别椰子水成分及预处理方式对细菌纤维素合成的影响辉光放电等离子体对硫色镰刀菌的杀菌作用杨桃种质果实品质性状遗传多样性分析蚕豆多酚对过氧自由基介导的DNA损伤的保护作用烷过氧自由基氧化对草鱼肌原纤维蛋白热聚集行为的影响牛磺酸对肉鸡生长性能、肉品质及肌肉抗氧化功能的影响魔芋葡甘露低聚糖的热稳定特性以及与低聚果糖益生元的对比分析利用密度泛函理论分析蓝莓花色苷抗氧化活性‘雪花’梨酒综合品质评价体系的建立利用示踪粒子及膨胀流变学研究β-乳球蛋白聚集体的界面行为屠宰、预冷和市售阶段猪肉及内脏中兽药残留分析与风险评估蓝莓酒渣对泡菜亚硝酸盐和生物胺的抑制作用热转换元素分析-同位素比质谱法测定低氘包装饮用水中氘含量快速滤过型净化法结合气相色谱-四极杆-飞行时间质谱同时筛查果蔬中种农药残留鲜食玉米发育过程中游离糖和氨基酸变化新鲜草果中关键香气成分的分析基于金磁微粒模拟酶电化学增强体系检测抗坏血酸枸杞不同生长期多糖的理化特性及结构分析味觉分析系统对不同产地中华绒螯蟹滋味强度值的区分修改/编辑：袁月；责任编辑：张睿梅图片来源于摄图网预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
