背景介紹
目前，大豆蛋白，豌豆蛋白和米糠蛋白等植物蛋白作為乳化劑已逐漸引起人們的關注。壓榨花生油的過程中會產生大量的脫脂花生粉。脫脂花生粉中蛋白質含量約占47-55％，具有較高的營養價值。因此，可以從脫脂花生粉中提取大量的花生蛋白分離物（PPI）。PPI還具有良好的乳化性，起泡性和膠凝特性。因此，PPI作為高營養蛋白在食品工業中具有巨大的應用潛力。
近年來，用于改善花生蛋白的乳化性質的改性方法有物理、化學或酶處理等。冷凍處理是影響蛋白質功能性質的最常見的物理修飾方法之一，其性質的變化取決于溫度變化條件。凍融（F-T）循環處理對PPI結構和乳化性的影響卻鮮有報道。
本研究以脫脂花生粉為原料，采用堿溶酸沉法制備花生分離蛋白，并通過不同的F-T循環改變其結構來增強PPI的乳化性。本研究探討了多個F-T循環后PPI的結構變化，并進一步討論了結構變化對乳化性能的影響。
研究方法
通過測定花生蛋白的游離巰基、羰基、二級結構、三級結構、表面疏水性、乳化性以及乳液的平均粒徑、ζ電位和共聚焦激光掃描顯微鏡，闡明了花生蛋白的結構與乳化性能之間的關系。
結果與分析
如圖1A所示，PPI的熒光強度隨著F-T循環的減少而增加（F-T=1-3）。同時，最大程度地觀察到紅移現象，表明被掩埋的色氨酸殘基部分暴露于極性環境。與天然PPI樣品相比，經過5次F-T循環后PPI的熒光強度顯著降低。PPI粒徑和體積分布如圖1B所示。與天然PPI樣品（F-T=0）相比，經過3次F-T循環后，PPI粒徑的峰移至較大尺寸。這可能是由于多個F-T循環逐漸使蛋白質氧化，促進了高分子量蛋白質的聚集。
圖1 不同熒光周期對質子泵抑制劑熒光光譜和粒徑分布的影響
蛋白質表面疏水性（H0）的變化通常表明蛋白質內部結構和表面微環境的變化。在這項研究中，我們使用H0評估了F-T周期中PPI的構象變化。圖3A顯示了不同F-T循環處理PPI的H0值的變化。當F-T循環為3次時，PPI的H0值增長到688.52±8.38。5次F-T循環時，H0值降至584.70±8.00。考慮到游離巰基含量數據，多個F-T循環后PPI的H0值增加可能是由于分子的重排和疏水性側鏈基團的暴露引起的。
圖2B是不同的F-T循環處理PPI對EAI和ESI的影響。未經處理的PPI初始EAI為48.93±0.49 m2/g。在F-T循環中，EAI呈先上升后下降的趨勢。ESI值與EAI值存在相同的趨勢。結果表明，通過F-T循環可以顯著提高PPI樣品的EAI和ESI，但程度取決于F-T循環的次數。
圖2 不同F-T循環對PPI的表面疏水性（A）以及乳化活性和乳液穩定性（B）的影響
為了深入分析F-T循環對PPI乳液性能的影響，通過CLSM觀察不同F-T循環的PPI制備乳液的微觀結構。如圖3所示，由蛋白質和油組成的乳液呈現出明顯的O/W形狀，并且可以清楚地觀察到油滴包裹在由蛋白質形成的膜中。天然PPI（F-T=0）制備的乳液顯微圖像顯示液滴較大且分布不均勻。隨著F-T循環次數的增加，乳液的粒徑先減小后增大，均小于由天然PPI（F-T=0）制備的乳液。在3次F-T循環后通過PPI制備的乳液具有最小的粒徑和最均勻的液滴分布。
圖3 不同F-T循環的PPI制備的乳液共聚焦激光掃描顯微鏡圖像
結論
結果表明，F-T處理后降低了蛋白質有序結構的含量，PPI的游離巰基含量和表面疏水性先增加后減少，PPI的乳化性能明顯提高。在3個F-T循環后，由PPI制備的乳液具有最小的平均粒徑，最大的zeta電位絕對值和最均勻的微觀結構分布，顯示出最佳的乳化能力。由此可知F-T循環處理可以有效地改變蛋白質結構并改善蛋白質乳化性能。該研究為F-T循環過程中PPI的改性提供了一些參考，可作為開發PPI乳化性能的有效方法。
日期：2021-04-09
目前，大豆蛋白，豌豆蛋白和米糠蛋白等植物蛋白作為乳化劑已逐漸引起人們的關注。壓榨花生油的過程中會產生大量的脫脂花生粉。脫脂花生粉中蛋白質含量約占47-55％，具有較高的營養價值。因此，可以從脫脂花生粉中提取大量的花生蛋白分離物（PPI）。PPI還具有良好的乳化性，起泡性和膠凝特性。因此，PPI作為高營養蛋白在食品工業中具有巨大的應用潛力。
近年來，用于改善花生蛋白的乳化性質的改性方法有物理、化學或酶處理等。冷凍處理是影響蛋白質功能性質的最常見的物理修飾方法之一，其性質的變化取決于溫度變化條件。凍融（F-T）循環處理對PPI結構和乳化性的影響卻鮮有報道。
本研究以脫脂花生粉為原料，采用堿溶酸沉法制備花生分離蛋白，并通過不同的F-T循環改變其結構來增強PPI的乳化性。本研究探討了多個F-T循環后PPI的結構變化，并進一步討論了結構變化對乳化性能的影響。
研究方法
通過測定花生蛋白的游離巰基、羰基、二級結構、三級結構、表面疏水性、乳化性以及乳液的平均粒徑、ζ電位和共聚焦激光掃描顯微鏡，闡明了花生蛋白的結構與乳化性能之間的關系。
結果與分析
如圖1A所示，PPI的熒光強度隨著F-T循環的減少而增加（F-T=1-3）。同時，最大程度地觀察到紅移現象，表明被掩埋的色氨酸殘基部分暴露于極性環境。與天然PPI樣品相比，經過5次F-T循環后PPI的熒光強度顯著降低。PPI粒徑和體積分布如圖1B所示。與天然PPI樣品（F-T=0）相比，經過3次F-T循環后，PPI粒徑的峰移至較大尺寸。這可能是由于多個F-T循環逐漸使蛋白質氧化，促進了高分子量蛋白質的聚集。
圖1 不同熒光周期對質子泵抑制劑熒光光譜和粒徑分布的影響
蛋白質表面疏水性（H0）的變化通常表明蛋白質內部結構和表面微環境的變化。在這項研究中，我們使用H0評估了F-T周期中PPI的構象變化。圖3A顯示了不同F-T循環處理PPI的H0值的變化。當F-T循環為3次時，PPI的H0值增長到688.52±8.38。5次F-T循環時，H0值降至584.70±8.00。考慮到游離巰基含量數據，多個F-T循環后PPI的H0值增加可能是由于分子的重排和疏水性側鏈基團的暴露引起的。
圖2B是不同的F-T循環處理PPI對EAI和ESI的影響。未經處理的PPI初始EAI為48.93±0.49 m2/g。在F-T循環中，EAI呈先上升后下降的趨勢。ESI值與EAI值存在相同的趨勢。結果表明，通過F-T循環可以顯著提高PPI樣品的EAI和ESI，但程度取決于F-T循環的次數。
圖2 不同F-T循環對PPI的表面疏水性（A）以及乳化活性和乳液穩定性（B）的影響
為了深入分析F-T循環對PPI乳液性能的影響，通過CLSM觀察不同F-T循環的PPI制備乳液的微觀結構。如圖3所示，由蛋白質和油組成的乳液呈現出明顯的O/W形狀，并且可以清楚地觀察到油滴包裹在由蛋白質形成的膜中。天然PPI（F-T=0）制備的乳液顯微圖像顯示液滴較大且分布不均勻。隨著F-T循環次數的增加，乳液的粒徑先減小后增大，均小于由天然PPI（F-T=0）制備的乳液。在3次F-T循環后通過PPI制備的乳液具有最小的粒徑和最均勻的液滴分布。
圖3 不同F-T循環的PPI制備的乳液共聚焦激光掃描顯微鏡圖像
結論
結果表明，F-T處理后降低了蛋白質有序結構的含量，PPI的游離巰基含量和表面疏水性先增加后減少，PPI的乳化性能明顯提高。在3個F-T循環后，由PPI制備的乳液具有最小的平均粒徑，最大的zeta電位絕對值和最均勻的微觀結構分布，顯示出最佳的乳化能力。由此可知F-T循環處理可以有效地改變蛋白質結構并改善蛋白質乳化性能。該研究為F-T循環過程中PPI的改性提供了一些參考，可作為開發PPI乳化性能的有效方法。
日期：2021-04-09
