蛋白质谷氨酰胺酶对米谷蛋白功能性质的影响

Key words：rice glutelin；glutaminase；deamidation；functional property
中图分类号：TS213.3
文献标识码：A
文章编号：1002-6630(2010)17-0192-05
大米中的蛋白质含量为 8%～13%，其蛋白质具有 无色、味道温和、必需氨基酸含量丰富、低过敏性及 低胆固醇等特点[1]。但是，蛋白质中高含量的谷氨酰胺 及天冬酰胺之间通过氢键等结合使蛋白质聚集沉淀，导 致其溶解度较低；同时低溶解度也会影响到蛋白的其他 功能性质例如起泡性、乳化性及凝胶性等，从而限制 了其在食品中的应用[ 2 ] 。
均为分析纯。 1.2 仪器与设备
UV2600 紫外 - 可见分光光度计 上海舜宇恒平科学 仪器有限公司；DS-1 高速组织捣碎机 上海标本模型厂； DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器 巩义市予华仪器有 限责任公司；DELTA 320pH 计 梅特勒 - 托利多仪器(上 海)有限公司；SK-1 型快速混匀器 金坛市医疗仪器厂； 乌氏黏度计 中国医药集团上海化学试剂公司。 1.3 方法
1.3.7 持水持油能力测定 持水能力测定：准确称取 100mg 蛋白质样品置于
50mL 质量为 m1 的离心管中，加蒸馏水 5mL，用磁力搅 拌器使蛋白质溶液分散均匀。测量样液的 pH 值，并调 至 pH7.0，在 40℃恒温水浴中保温 30min，9000r/min 离 心 10min 倾去上清液，称取离心管的质量记为 m2，计 算每克蛋白质样品的持水能力。
different treatment time points were analyzed for their solubility, emulsifying properties, foaming properties, viscosity, water-
binding capacity, oil-binding capacity and so on. The results showed that glutaminase modification could improve various
持油能力测定：准确称取 100mg 蛋白质样品置于 50mL 质量为 m1 的离心管中，加茶籽油 5mL，用磁力搅 拌器使蛋白质溶液分散均匀。在 40℃恒温水浴中保温 30min 后，9000r/min 离心 10min 倾去上清液，称取离心 管的质量记为 m 2，计算每克蛋白质样品的持油能力。
194 2010, Vol. 31, No. 17
收稿日期：2010-07-07 基金项目：国家“8 6 3 ”计划重点项目( 2 0 0 8 A A 1 0 0 8 0 1 ) 作者简介：李向红(1979 —)，女，讲师，博士，研究方向为植物蛋白工程。E-mail：xianghongli@hotmail.com * 通信作者：刘永乐(1 96 2 —)，男，教授，博士，研究方向为食品生物技术与农产品深加工。E-mai l：ly le1 9@16 3.com
Abstract ：To probe into the effect of glutaminase modification on the functional properties of rice glutelin, rice glutelin was
prepared in our laboratory and enzymatically modified with glutaminase, and rice glutelin and its modification products at
0.1g/100mL 的 SDS 溶液混合，在 500nm 波长处比色，记
录吸光度(A0)，30min 后同样稀释比色，记录吸光度(At)。
大米蛋白的乳化能力用乳化性和乳化稳定性表示。
25 － V0
乳化性=————
(1)
25
A0 × 30
乳化稳定性=—————
(2)
A0 － At
1.3.5 起泡性及起泡稳定性测定 取质量浓度为(0.1 ± 0.0005)g/100mL 的蛋白溶液
研究表明，酸法对大米蛋白的脱酰胺可显著改善其 溶解度[3]，但是高温下的酸处理过程中，蛋白质肽链的 水解和其他氨基酸残基的降解是不可避免的[ 4 ]；蛋白酶
等也已应用于大米蛋白的脱酰胺，并有助于改善其溶解 性及其他功能性质[ 5 ] ，但是蛋白酶可能引起肽链的水 解，产生不良的风味，以及氨基酸的消旋等[ 6 ] 。
properties, and after hydrolysis for 1 to 5 h, the strong acid resistance of rice glutelin was remarkably improved and an optimal
foaming capacity was observed. However, its foam stability and viscosity both gradually decreased with increasing reaction
192 2010, Vol. 31, No. Fra Baidu bibliotek7
食品科学
※基础研究
蛋白质谷氨酰胺酶对米谷蛋白功能性质的影响
李向红，周小玲，刘永乐 * ，俞 健，张冬生
(长沙理工大学化学与生物工程学院，湖南 长沙 410114)
摘 要：研究蛋白质谷氨酰胺酶对米谷蛋白功能性质的影响，测定米谷蛋白及其脱酰胺样品的溶解度、乳化、起 泡、黏度、持水持油力等功能性质。结果表明，谷氨酰胺酶法脱酰胺的米谷蛋白其功能性质均有提高，在中性 溶液中溶解度显著增加(达到 96.99%)；酶解时间 1～12h 的范围内，改性蛋白在中性条件下的乳化性能最好，酶解 时间 1～5h 的范围内，强酸性条件下的乳化稳定性得到显著改善，并呈现出最佳的起泡性能，而起泡稳定性和黏 度则随着反应时间的增加均逐渐降低；此外，改性蛋白与未改性蛋白比较，持水性提高 1.75～2.03 倍，持油性提 高 1.58～1.94 倍。 关键词：米谷蛋白；蛋白质谷氨酰胺酶；脱酰胺；功能性质
1.3.3 溶解度测定 采用福林 - 酚法测定不同 pH 值条件下米谷蛋白及其
脱酰胺样品的溶解度。准确称取冻干样品(10mg)分散于 10mL 不同 pH 值的缓冲溶液(pH3、10mmol/L 的醋酸缓冲溶 液；p H5 、10 mmol/L 的醋酸 - 醋酸钠缓冲溶液；pH7、 10mmol/L 的磷酸盐缓冲溶液)中，20℃搅拌过夜，3000r/min 离心 30min 收集可溶性组分，取 1mL 溶液用福林 - 酚法 测定蛋白质含量，用牛血清白蛋白做标准曲线。
图 1 不同酶处理时间下米谷蛋白溶液样品 Fig.1 Appearance of rice glutelin dispersions at different hydrolysis
1.3.4 乳化性及乳化稳定性测定 采用浊度法测定。取质量浓度为(0.1 ± 0.0005)
g/100mL 的蛋白溶液 75mL，调 pH 值至所需值(pH3、
pH5、pH7)后转入高速组织捣碎机，再加入 25mL 茶籽
油，20000r/min 均质 2min，记录油层体积 V0。用微量
注射器从乳液底部取 100μL 乳液迅速与 10mL 质量浓度
functional properties of rice glutelin. After glutaminase modification, the solubility of rice glutelin was obviously increased (up
to 96.99%). The modification products of rice glutelin in the hydrolysis time range of 1 to 12 h had the best emulsifying
100mL，用 0.05mol/L 的氢氧化钠溶液或盐酸调 pH 值至 所需值(p H 3 、p H 5 、p H 7 )后转入高速组织捣碎机， 20000r/min 搅拌 2min，迅速转入 250mL 的量筒中，尽快 记录泡沫的体积(V0)，静置 30min 后测量下层析出溶液的 体积( V t ) 。分别按式( 3 ) 、( 4 ) 计算大米蛋白的起泡性及起 泡稳定性。
1.3.1 米谷蛋白的提取 米谷蛋白提取工艺如下，实验中提取温度为室温，
提取 2h，3000r/min 离心 15min。 大米粉→正己烷脱脂→室温下自然干燥24h→ 蒸馏水
提取清蛋白(料液比 1:10(m/V))→离心→质量浓度 5g/100mL 的氯化钠溶液提取球蛋白(料液比1:10)→离心→ 70%的乙 醇溶液提取醇溶蛋白(料液比 1:5)→离心→沉淀水洗→ 0.05mol/L 氢氧化钠溶液(料液比 1:10)→离心→上清液用 质量浓度 12g/100mL的三氯乙酸溶液调节 pH 值至等电点 4.8 →离心→透析→冷冻干燥→产品
1.3.2 改性米谷蛋白的制备 称取 1g 米谷蛋白，边搅拌边加入盛有磷酸盐缓冲
溶液(200mmol/L，pH7.0)的恒温酶反应器内，形成底物 质量浓度(1 ± 0.002)g/100mL 的分散悬浮液，搅拌 30min 后加入一定量的谷氨酰胺酶(酶与底物比为 1:5)进行酶解 反应，酶解反应温度 37℃，反应时间 0～48h。反应结 束后用 0.1mol/L 的醋酸溶液透析，然后样品冻干备用。
※基础研究
食品科学
2010, Vol. 31, No. 17 193
改性，观察谷氨酰胺酶脱酰胺对蛋白质功能性质的影 响，对进一步提高大米蛋白产品质量，开发性能更优 良、应用范围更广的新型食品有着重要意义。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂 籼米碎米 由湖南省霞凝粮库提供。 谷氨酰胺酶 美国 Sigma 公司；所有其他化学试剂
V0－100
起泡性/%=————×100
(3)
100
V0
起泡稳定性/%=——×100
(4)
Vt
1.3.6 特性黏度测定
采用乌氏黏度计法，按式(5 )计算特性黏度。
[η ]=lim——tt0—－—1
(5)
C → 0 C
式中：t 为蛋白溶液流出时间；t 0 为纯溶剂流出时
间；C 为蛋白溶液质量浓度 /(g/mL)。
食品科学
※基础研究
m2 － m1 － 0.1
持水 / 持油能力 /(g/g)= ———————
(6)
0.1
2 结果与分析
2.1 米谷蛋白的改性
AB C D E F G
A. 空白样品，放置 2 4 h (未加酶)；B ～G. 分别为酶 处理时间为 1 、3 、5 、1 2 、2 4h 和 4 8h 的样品。
Effects of Glutaminase on the Functional Properties of Rice Glutelin
LI Xiang-hong，ZHOU Xiao-ling，LIU Yong-le*，YU Jian，ZHANG Dong-sheng (School of Chemistry and Biology Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China)
time. Furthermore, glutaminase modification resulted in a 1.75 to 2.03-fold increase in water-binding capacity and a 1.58 to 1.94-
fold increase in oil-binding capacity.
近 年 来 ， 发 现 一 种 新 酶 ——蛋 白 质 谷 氨 酰 胺 酶 (glutaminase)应用于小麦蛋白及玉米醇溶蛋白的脱酰胺中 可显著提高其溶解度和乳化性[7-8]，蛋白质谷氨酰胺酶仅 作用于蛋白质或肽的谷氨酰胺基团，而对天冬酰胺残基 或游离谷氨酰胺没有影响，同时不会导致蛋白质肽链的 交联和水解[7]。本研究以谷氨酰胺酶应用于大米蛋白的 主要成分——米谷蛋白(占大米蛋白的80%以上)的脱酰胺