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罗望子种仁球蛋白结构和功能特性的构效关系(一)

来源:时间:2025-04-21 20:54:33

羅望子(TamarindusindicaL.),罗望又名酸角,种仁屬豆科,球蛋是白结一種高大常綠喬木,多見於我國西南省份且多呈半野生狀態。构和功羅望子的特性營養價值豐富,其種皮富含單寧、效关系色素;果肉富含多糖、罗望有機酸等營養成分;種仁則以蛋白質、种仁多糖及脂肪等為主要成分,球蛋其中多糖約占種仁的白结60%,常作為增稠劑和穩定劑應用在食品、构和功飲料及煙草工業上,特性而對於提取多糖後殘渣的效关系綜合利用研究甚少。探究羅望子種仁多糖提取後殘渣的罗望營養成分並對其進行綜合利用,從而實現種仁產業鏈的延長刻不容緩。

Reddy等研究表明提取多糖後的羅望子種仁殘渣中仍含有豐富的蛋白質,在印度、蘇丹等酸角主產國常被開發成飼料。我國雖然盛產羅望子,然而對其科學研究起步較晚且由於提取種仁多糖後的殘渣部分含有黏稠性的不易加工的殘餘多糖,因而在工業上常當作廢料處理,這不僅汙染環境,而且資源大量浪費。蛋白質的結構與功能息息相關,其氨基酸構成、分子質量的大小、形態和空間結構等因素對蛋白質的功能和理化性質均有較大的影響,如蛋白質的肽鍵及氨基酸側鏈能夠顯著影響其溶解性,而其乳化性質受到自身分子大小及表麵親疏水性等因素的影響。自上世紀70年代以來,眾多學者相繼測定了羅望子種仁的營養成分,發現羅望子種仁中蛋白含量高達19.4%,且以種仁球蛋白(Tamarindseedglobulin,TSG)和白蛋白為主,TSG中含有18種氨基酸,其中穀氨酸、精氨酸、天冬氨酸、組氨酸、酪氨酸及苯丙氨酸含量較高。此外,TSG的氨基酸種類齊全,評分較高,必需氨基酸指數為71.5,除蘇氨酸和酪氨酸外其它6種必需氨基酸俱全,尤以賴氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸最為豐富。上述研究證實羅望子種仁蛋白是一種優質植物蛋白資源,具有較強的開發價值。目前對於羅望子種仁蛋白質結構、功能特性及其構效關係尚未見研究報道。本文以羅望子種仁提取多糖後的殘渣為原料,提取羅望子種仁球蛋白,通過電泳、巰基二硫鍵含量及氨基酸組成等分析指標對其蛋白結構進行分析,並測定其溶解性、乳化性及乳化穩定性,研究其構效關係,為日後TSG的功能注釋及開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羅望子種仁提取多糖後殘渣,來自雲南貓哆哩集團食品有限責任公司;大豆分離蛋白,購於山鬆生物製品有限公司;九三非轉基因一級大豆油,購於九三糧油工業集團有限公司。檸檬酸、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、鹽酸、氫氧化鈉(均為分析純),購於哈爾濱市化工試劑廠;SDS、TEMED、丙烯酰胺、甲醇、冰醋酸、亞甲基雙丙烯酰胺(均為分析純),購於天津市誌遠化學試劑有限公司;葡聚糖凝膠SephadexG-50,購於Summus公司;考馬斯亮藍R-250(分析純),購於天津市光複精細化工研究所。

1.2 儀器與設備

FW-135粉碎機,天津市泰斯特儀器有限公司;TDL-4A離心機,上海菲恰爾分析儀器有限公司;722紫外分光光度計,上海光譜儀器有限公司;DYY-7C垂直電泳儀,北京市六一儀器廠;ThermoUltiMate3000高效液相色譜儀,上海矽儀生化科技有限公司;FJ300高速均質乳化機,上海滬析實業有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 羅望子種仁蛋白的提取

羅望子種仁提取多糖後的殘渣中殘留多糖含量為(0.86±0.45)%,采用超聲輔助堿溶酸沉法從殘渣中提取TSG,將去除多糖的沉澱與pH7.4的Tris-HCl緩衝液混合配置為質量濃度為25g/L的溶液,調節溶液pH值為12.5,使用恒溫磁力攪拌器於65℃下攪拌1.5h後放入250W超聲清洗器內超聲1h,超聲後的溶液在4000r/min的條件下離心15min,上清液備用,沉澱重複上述步驟。合並上清液,調節pH值為TSG的等電點4.6靜置30min後,於8000r/min離心10min,所得沉澱即為粗TSG。再通過Osborn法將提取過TSG的沉澱與去離子水混合(33.3g/L),使用恒溫磁力攪拌器室溫攪拌1h,於8000r/min離心15min,所得上清液即為清蛋白,保留沉澱繼續提取鹽溶蛋白,醇溶蛋白和穀蛋白,提取操作同上,但所用溶劑不同,依次為5%的NaCl溶液、70%乙醇和0.25%的NaOH溶液。本試驗主要對含量最高的,具有良好物化性質的TSG進行研究,因此將提取的粗TSG溶於去離子水調節至中性pH7.0再通過葡聚糖凝膠柱層析法純化,獲得高純度TSG,冷凍幹燥用於後續試驗。

1.3.2 SDS-PAGE測定分子質量

根據Laemmli等的方法,采用SDS-PAGE凝膠電泳測定製備的TSG分子質量。配製12%分離膠,5%濃縮膠,采用垂直電泳裝置電泳,考馬斯亮藍染色,通過凝膠呈像係統掃描,QuantityOne軟件分析。

1.3.3 巰基(SH)和二硫鍵(S-S)含量的測定

根據Wen等的方法稍加修改,對遊離巰基含量進行測定,0.5mL1mg/mLTSG溶液加入2.5mLTris-Gly緩衝液(含8mol/L尿素,pH8.0)和0.02mL4mg/mLDTNB快速混合,將其置於25.0℃水浴30min後用分光光度計測定在412nm處的吸光度值,使用公式(1)計算遊離SH含量。

式中:A412—412nm處吸光值;D—蛋白樣品稀釋倍數;C—樣品蛋白質質量濃度,mg/mL。

參考Wen等的方法並適當修改,對二硫鍵含量進行測定,0.5mL1mg/mLTSG溶液加入5mLTris-Gly緩衝液(含10mol/L尿素,pH8.0)和0.1mLβ-巰基乙醇,於25.0℃混合反應1h,加入30mLTCA(質量濃度120g/L)沉澱大分子蛋白並於10000r/min離心10min,重複3次,收集沉澱物溶於15mLTris-Gly緩衝液(含8mol/L尿素,pH8.0)中,加入0.15mLDTNB(4mg/mL)快速混合,將其置於25.0℃水浴30min,使用紫外分光光度計在412nm處測定吸光度值,進行S-S含量的計算,公式如(2)所示。

式中:C′SH—總巰基含量,μmol/g;CSH—遊離巰基含量,μmol/g。

1.3.4 氨基酸的測定

參照衛陽飛等的方法取0.50g蛋白樣品加入10mL6mol/L的鹽酸,於110.0℃水解24h,抽濾,經60.0℃反複旋轉蒸發3次,定容至10mL,過0.45μm的濾膜,樣品備用。

采用PITC柱前衍生氨基酸分析法對氨基酸含量進行分析,精密量取800μL混合氨基酸標準品溶液,置於5mL離心管中。加入400μL1mol/L的三乙胺乙腈溶液,混勻,隨後精密加入0.1mol/L異硫氰酸苯酯乙腈溶液400μL,混勻後室溫放置1h,加入2mL正己烷,劇烈振搖,靜置10min,取下層溶液過0.22μm濾膜注入高效液相色譜儀中進行色譜分析並記錄色譜圖;另精密量取樣品測定溶液400μL,測定方法同上,參照GB5009124-2016對氨基酸含量進行計算。

相關鏈接:穀氨酸丙烯酰胺冰醋酸三羥甲基氨基甲烷

 


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