微波-超聲波協(xié)同影響菜籽蛋白糖基化改性

張燕鵬，張曼君，齊玉堂，張維農(nóng)*，祝賢彬

（武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023）

微波-超聲波協(xié)同影響菜籽蛋白糖基化改性

張燕鵬，張曼君，齊玉堂，張維農(nóng)*，祝賢彬

（武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023）

采用微波-超聲波協(xié)同作用強化菜籽蛋白的糖基化改性，并對所得糖基化產(chǎn)物進行了功能性質(zhì)和分子結(jié)構(gòu)的對比分析。結(jié)果表明，當(dāng)改性條件為微波功率500 W、超聲波功率300 W、協(xié)同作用時間7 min時，菜籽蛋白的接枝度可達(dá)67.1%，顯著高于濕熱法和微波法制備的糖基化產(chǎn)物，有效提高了蛋白質(zhì)糖基化反應(yīng)的效率；協(xié)同作用可顯著改善所得糖基化產(chǎn)物的溶解性、乳化活性、起泡能力、泡沫穩(wěn)定性，分別提高至55.7%、13.9 m2/g、50.0%和80.0%；糖基化產(chǎn)物的表面疏水性和圓二色譜結(jié)果分析表明，微波和超聲波處理使得菜籽蛋白的分子展開，表面疏水性和分子柔性增加，從而促進了糖基化反應(yīng)的進行，改善了蛋白質(zhì)糖基化產(chǎn)物的功能特性。

微波-超聲波協(xié)同作用；糖基化；菜籽蛋白；功能特性；分子結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的糖基化改性是基于蛋白質(zhì)分子中的自由氨基與糖分子還原末端羰基之間的美拉德（Maillard）反應(yīng)，無需化學(xué)試劑僅靠加熱即可自發(fā)進行。蛋白質(zhì)經(jīng)糖基化改性后，不僅其溶解性、乳化性、起泡性、抗菌性和抗氧化性等功能特性可顯著改善，并且可有效降低部分蛋白質(zhì)的致敏性，因此被認(rèn)為是一種綠色安全的蛋白質(zhì)分子修飾改性方法[1-2]。目前蛋白質(zhì)的糖基化反應(yīng)分為干熱法和濕熱法，其中濕熱法的糖基化反應(yīng)時間較短，易于控制反應(yīng)程度，但在濕熱法反應(yīng)過程中蛋白質(zhì)易發(fā)生變性聚集而將反應(yīng)基團包裹在分子內(nèi)部，并且若采用多糖分子作為反應(yīng)底物，其大分子結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生空間阻礙作用，從而影響糖基化反應(yīng)的進行，降低糖接枝程度[3-5]。因此如何高效節(jié)能地促進蛋白質(zhì)與多糖之間的接枝反應(yīng)是通過Maillard反應(yīng)改善蛋白質(zhì)功能特性的關(guān)鍵。

微波-超聲波協(xié)同作用可有效克服超聲波與微波單獨作用的不足，使得熱作用、機械力學(xué)作用、空化作用和自由基作用等多種物理化學(xué)作用之間產(chǎn)生協(xié)同增強的效應(yīng)，從而改變反應(yīng)體系的微環(huán)境，加速反應(yīng)過程的進行[6-7]。目前已有關(guān)于采用微波和超聲波來強化蛋白質(zhì)糖基化改性的研究[8-9]，但有關(guān)微波-超聲波復(fù)合物理場協(xié)同強化蛋白質(zhì)糖基化改性的研究鮮見報道，因此本研究基于微波-超聲波協(xié)同作用的原理，以菜籽蛋白為原料，在前期工作的基礎(chǔ)上進一步研究探討微波-超聲波復(fù)合物理場對菜籽蛋白糖基化改性的影響，為更好改善菜籽蛋白的功能性質(zhì)，擴展菜籽蛋白質(zhì)的利用范圍提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菜籽蛋白（蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)85.1%）為實驗室自制；β-巰基乙醇、葡聚糖（分子質(zhì)量40 kD）、鄰苯二甲醛（o-phthalaldehyde，OPA） 美國Sigma公司；賴氨酸、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、硼砂、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉 國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UWave-1000型微波-紫外-超聲波三位一體合成萃取反應(yīng)儀 上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；SorvallRC6Plus型高速冷凍離心機 美國Thermo Scientific公司；T6新世紀(jì)紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；FiveEasy實驗pH計 瑞士Mettler Toledo公司；T25型高速分散器 德國IKA公司；F-4600型熒光光譜儀 日本日立公司；J-810型圓二色譜儀 日本Jasco公司；透析袋（截留分子質(zhì)量10 kD）國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菜籽蛋白-糖接枝物的制備

根據(jù)前期實驗結(jié)果，稱取菜籽蛋白樣品加入0.01 mol/L pH 9.0磷酸鹽緩沖液中配制成8 mg/mL的蛋白質(zhì)懸浮液，按1∶1（m/V）的比例加入葡聚糖充分?jǐn)嚢? h后置于微波-紫外-超聲波三位一體合成萃取儀內(nèi)，裝好回流裝置后，通過調(diào)節(jié)微波和超波的功率及反應(yīng)時間來強化糖基化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束迅速冷卻至室溫，離心取上清液經(jīng)透析和冷凍干燥后制成干粉備用。

1.3.2 接枝度與褐變程度的測定

取4 mL現(xiàn)配的OPA試劑于試管中與200 μL樣品液相混勻后35 ℃反應(yīng)2 min，反應(yīng)完畢后立即在340 nm波長處測其吸光度，同時以去離子水做空白。采用相同的方法使用賴氨酸制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，并根據(jù)A340nm計算樣品中自由氨基的含量，按公式（1）計算蛋白質(zhì)的接枝度（degree of graft，DG）[10]。

式中：C0為未反應(yīng)時蛋白質(zhì)自由氨基含量/（μmol/mg）；Ct為反應(yīng)t時刻蛋白質(zhì)自由氨基含量/（μmol/mg）。

取2 mL反應(yīng)后的樣品液與2 mL 0.1% SDS溶液相混合，以SDS溶液為空白，在420 nm波長處測定其吸光度，并以吸光度表示糖基化反應(yīng)后的褐變程度[11]。

1.3.3 溶解性的測定

參照J(rèn)ung等[12]的方法，將蛋白質(zhì)溶解于去離子水中配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的蛋白質(zhì)溶液，在室溫條件下攪拌1 h后8 000×g離心20 min，收集上清液，采用凱氏定氮法測定上清液中的蛋白質(zhì)量，按公式（2）計算蛋白質(zhì)的溶解性。

1.3.4 乳化性的測定

參照Gong Kuijie等[13]的方法并做一定修改后測定菜籽蛋白的乳化性。取45 mL 0.2%蛋白質(zhì)溶液（溶于0.01 mol/L pH 7.0磷酸鹽緩沖液中）加入15 mL大豆油，在10 000 r/min、25 ℃條件下攪拌1 min后分別在0 min和10 min時從底部抽取50 μL的樣品，加入5.0 mL的0.1%的SDS溶液中，以SDS溶液為空白測定A500nm。分別按公式（3）、（4）計算乳化活性指數(shù)（emulsifying activity index，EAI）和乳化穩(wěn)定性指數(shù)（emulsifying stability index，ESI）。

式中：T為2.303；DF為稀釋倍數(shù)（100）；ρ為蛋白質(zhì)量濃度/（g/mL）；φ為乳液中油相所占比例；A0和A10分別為0 min和10 min時的吸光度。

1.3.5 起泡性的測定

采用Phongthai等[14]的方法并做一定的修改，取100 mL 1%蛋白質(zhì)溶液加入250 mL量筒中，在高速攪拌器作用下以10 000 r/min攪拌1 min后立即測定其泡沫體積V0，將量筒靜置120 min后，再次測量泡沫的體積V120，按公式（5）、（6）計算蛋白質(zhì)的起泡能力（foam capacity，F(xiàn)C）和泡沫穩(wěn)定性（foam stability，F(xiàn)S）。

1.3.6 表面疏水性的測定

以8-苯氨基萘-1-磺酸銨鹽（1-anilino-8-naphthalenesulfonate，ANS）為熒光探針來測量蛋白質(zhì)的表面疏水性，用0.01 mol/L pH 7.0磷酸鹽緩沖液中配制質(zhì)量濃度為0.14～0.02 mg/mL之間的蛋白質(zhì)溶液，取30 μL 8.0 mmol/L ANS溶液（采用0.01 mol/L pH 7.0磷酸鹽緩沖液配制）與6 mL不同質(zhì)量濃度的蛋白質(zhì)溶液混合后在激發(fā)光和散射光分別為390 nm和470 nm波長處測定熒光強度。以熒光強度為縱坐標(biāo)、菜籽蛋白質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)作圖，曲線初始階段的斜率即為蛋白質(zhì)的表面疏水性指數(shù)[15]。

1.3.7 圓二色譜分析

將蛋白質(zhì)糖基化產(chǎn)物溶解于pH 7.2 0.01 mol/L磷酸鹽緩沖液中，并調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)量濃度為0.3 mg/mL左右。以磷酸鹽緩沖液為參比，采用0.1 cm的比色皿，在190～250 nm范圍內(nèi)進行掃描，掃描速率設(shè)為30 nm/min，靈敏度設(shè)為100 mdeg，響應(yīng)時間為2 s，重復(fù)掃描3 次得到圓二色光譜圖[16]，并采用CD Pro軟件對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)含量進行分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實驗均重復(fù)3 次后求平均值，并采用Origin 9.0和SPSS 22分析軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波對蛋白質(zhì)糖基化反應(yīng)的影響

根據(jù)前期實驗結(jié)果可知，當(dāng)濕熱法的條件為：菜籽蛋白質(zhì)量濃度8 mg/mL、蛋白質(zhì)與葡聚糖比例1∶1（m/m）、反應(yīng)溫度和時間分別為60 ℃和6 h時，菜籽蛋白的接枝度最高可達(dá)45.9%。在此基礎(chǔ)上，將糖基化反應(yīng)體系的溫度控制在60 ℃以內(nèi)，研究單獨微波處理對蛋白質(zhì)糖基化反應(yīng)的影響。

2.1.1 微波功率對蛋白質(zhì)糖基化反應(yīng)的影響

如圖1所示，隨著微波功率的增強，菜籽蛋白的接枝度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，這可能是因為在100～500 W的范圍內(nèi)時，微波處理可一定程度改善蛋白質(zhì)的溶解性[17]，增加反應(yīng)體系中自由氨基的含量，從而增加自由氨基與多糖羰基碰撞的幾率，促進糖基化反應(yīng)的進行，但隨著微波功率的繼續(xù)增大，在高強度的微波作用下，反應(yīng)體系的溫度不好控制，容易使得局部產(chǎn)生高溫，造成部分蛋白質(zhì)發(fā)生聚集而降低表面自由氨基的含量，使得接枝度下降，同時隨著微波功率的增加，反應(yīng)體系的褐變程度加大，故選取微波功率為500 W比較合理。

圖1 微波功率對菜籽蛋白糖基化反應(yīng)的影響Fig. 1 Effect of microwave power on glycosylation of rapeseed protein

2.1.2 微波時間對糖基化反應(yīng)的影響

圖2 微波時間對菜籽蛋白糖基化反應(yīng)的影響Fig. 2 Effect of microwave treatment time on glycosylation reaction of rapeseed protein

由圖2可知，當(dāng)微波處理時間為10 min時，菜籽蛋白的接枝度最高可達(dá)54.6%，隨著微波處理時間的延長，接枝度的變化不顯著（P＞0.05），這可能是因為在過長時間的微波處理下，一方面菜籽蛋白的溶解性增加，另外蛋白質(zhì)分子發(fā)生解離和去折疊展開[18]，從而使得可利用的自由氨基增加，而同時由于多糖的含量減少，更多的自由氨基無法發(fā)生接枝反應(yīng)，自由氨基的基數(shù)變大，因此使得菜籽蛋白的接枝度的變化不顯著，甚至有下降的趨勢。另外從反應(yīng)體系的褐變程度來看，隨著反應(yīng)時間的延長褐變程度加大，故選取微波時間為10 min。

2.2 微波-超聲波協(xié)同作用對蛋白質(zhì)糖基化反應(yīng)的影響在上述微波強化米糠蛋白糖基化反應(yīng)的基礎(chǔ)上，采用微波功率500 W，進一步研究微波-超聲波協(xié)同作用對菜籽蛋白糖基化反應(yīng)的影響。

2.2.1 協(xié)同作用下超聲波功率對糖基化反應(yīng)的影響

圖3 超聲波功率對菜籽蛋白糖基化的影響Fig. 3 Effect of ultrasonic power on glycosylation reaction of rapeseed protein

由圖3可知，當(dāng)作用時間同為10min時，與單獨微波處理相比，微波-超聲波協(xié)同作用可有效增加菜籽蛋白的接枝度，這是由于在微波-超聲波協(xié)同作用下，微波快速加熱效應(yīng)和超聲波的機械攪拌與加速擴散作用可有效增強體系的加熱效果的均勻性，同時微波的電磁場與超聲波的空穴作用會在反應(yīng)體系中形成超臨界高溫與高壓的微環(huán)境及界面濃縮現(xiàn)象，可顯著增大分子的運動頻率與速率，增加蛋白質(zhì)分子與多糖分子接觸面積和碰撞，促進分子間的相互作用，從而有利于糖基化反應(yīng)的進行[7-8,19]。但隨著超聲功率的增加，接枝度有一定程度的降低，這可能是由于微波-超聲波協(xié)同作用使得蛋白質(zhì)部分肽鏈發(fā)生斷裂，或使得蛋白質(zhì)展開的肽鏈發(fā)生重新聚集，從而導(dǎo)致接枝度降低，另外過高的超聲波功率會使得反應(yīng)體系向Maillard反應(yīng)的高級階段進行，從而使褐變程度增加。

2.2.2 協(xié)同作用時間對糖基化反應(yīng)的影響

由圖4可知，菜籽蛋白的接枝度在協(xié)同作用7 min時達(dá)到最大值67.1%，當(dāng)協(xié)同作用時間繼續(xù)延長時，接枝度反而降低。這說明在一定強度的微波-超聲波協(xié)同作用下，菜籽蛋白的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有利于增加蛋白質(zhì)分子與多糖分子之間的碰撞機率，促進糖基化反應(yīng)的進行，但過高強度的微波-超聲波協(xié)同處理可能會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的氫鍵和肽鍵斷裂，N-末端殘基數(shù)目增多，產(chǎn)生新的自由氨基，導(dǎo)致其基數(shù)的增大，從而使得接枝度下降[20-21]，同時隨著協(xié)同作用時間的延長，體系中Maillard反應(yīng)的高級產(chǎn)物增多，褐變程度增加，因此選擇微波-超聲波協(xié)同作用時間為7 min。

圖4 協(xié)同作用時間對菜籽蛋白糖基化反應(yīng)的影響Fig. 4 Effect of synergic treatment time on glycosylation reaction of rapeseed protein

2.3 糖基化反應(yīng)對蛋白質(zhì)功能性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1 蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的分析

表1 蛋白質(zhì)樣品功能性質(zhì)分析Table 1 Functional properties of native and glycosylated protein

基于上述實驗和前期的研究工作，以接枝度最大的菜籽蛋白糖基化產(chǎn)物為研究對象，分析不同糖基化改性方法對菜籽蛋白功能性質(zhì)的影響。由表1可知，與菜籽蛋白質(zhì)相比，蛋白質(zhì)經(jīng)糖基化改性后，其溶解性均顯著增加（P＜0.05），其中超聲波-微波協(xié)同強化制備的菜籽蛋白糖基化產(chǎn)物的溶解性顯著提高至55.7%左右，這說明由于微波-超聲波協(xié)同作用可有效增加菜籽蛋白的接枝度，使其分子上的親水性羥基增多，從而有利于菜籽蛋白溶解性的增加。

蛋白質(zhì)的糖基化改性不僅可影響其溶解性，而且可進一步影響到蛋白質(zhì)的其他功能特性。如表1所示，糖基改性后菜籽蛋白的乳化活性顯著改善，尤其是在微波-超聲波協(xié)同作用下，菜籽蛋白糖基化產(chǎn)物的EAI提高了

2.6 倍，這與糖基化菜籽蛋白的溶解性顯著提高有關(guān)，可使較多蛋白質(zhì)分子吸附到油/水界面，降低界面張力。但與菜籽蛋白和濕熱法所得糖基化產(chǎn)物相比，物理場處理得到的菜籽蛋白糖基化產(chǎn)物的ESI顯著降低，這是由于糖鏈的引入雖然可以在一定程度上使得蛋白質(zhì)表面的電荷增加，加強空間位阻效應(yīng)，有利于乳狀液的穩(wěn)定性，但界面上蛋白質(zhì)膜的機械程度還與分子間的相互作用有關(guān)，靜電排斥力過強，疏水作用太強，均會影響蛋白質(zhì)在界面黏稠膜的形成，從而使得蛋白質(zhì)的ESI降低[22]。這就說明適當(dāng)?shù)慕又Ψ磻?yīng)是蛋白質(zhì)糖基化改性中的重要一方面。另外就起泡性質(zhì)而言，糖基化改性后，菜籽蛋白的FC均顯著增加，但濕熱法制備的菜籽蛋白糖基化產(chǎn)物的FS與原樣菜籽蛋白相比差異性不顯著，而經(jīng)微波和微波-超聲波協(xié)同作用所得菜籽蛋白糖基化產(chǎn)物的FS顯著增強，這說明物理場作用使得蛋白質(zhì)分子上接入更多的糖鏈后，一方面由于增加了其溶解性，使得更多的蛋白質(zhì)吸附于界面而降低界面張力，同時也改變了蛋白質(zhì)表面親水性-疏水性平衡，從而有利于改善菜籽蛋白的起泡能力；另一方面物理場的作用也改變了蛋白質(zhì)分子的分子結(jié)構(gòu)，使得蛋白質(zhì)分子更易于在界面展開排列并相互作用形成較緊密的膜從而有利于改善菜籽蛋白的泡沫穩(wěn)定性[23-24]。

2.3.2 表面疏水性分析

圖5 糖基化改性對菜籽蛋白表面疏水性的影響Fig. 5 Effect of glycosylation on surface hydrophobicity of rapeseed protein

如圖5所示，與菜籽蛋白相比，糖基化改性后蛋白質(zhì)的表面疏水性均顯著增加（P＜0.05），說明糖基化改性使得菜籽蛋白分子展開，疏水基團外露，而外加物理場破壞了蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中部分化學(xué)鍵間的相互作用，使得菜籽蛋白發(fā)生解聚和展開，不僅有利于糖接枝反應(yīng)的進行，同時也使得表面疏水基團增加。但與單獨微波處理相比，微波-超聲波協(xié)同作用使得蛋白糖基化產(chǎn)物的表面疏水性降低，這可能是因為在復(fù)合物理場下，超聲波的空化作用會產(chǎn)生瞬間的高溫，高壓效應(yīng)及強烈的機械效應(yīng)，這使得部分蛋白質(zhì)分子發(fā)生聚集，從而降低了蛋白質(zhì)分子的表面疏水性[25]。表面疏水性的增加可能會導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子由于疏水相互作用而在界面聚集、凝結(jié)和最終沉淀，因而不利于蛋白質(zhì)膜的完整性[22]，這在一定程度上影響了蛋白質(zhì)糖基化產(chǎn)物的乳化穩(wěn)定性。當(dāng)然也有研究表明，蛋白質(zhì)經(jīng)糖基化改性后由于糖鏈上的羥基可以增加蛋白質(zhì)的親水性，改變親水性和疏水的平衡，并且部分屏蔽表面疏水基團，從而使得表面疏水性降低[26]。這種糖基化改性反應(yīng)對蛋白質(zhì)表面疏水性的影響差異性可能與所選用的蛋白質(zhì)種類和蛋白質(zhì)接枝程度的不同有關(guān)。

2.3.3 遠(yuǎn)紫外圓二色譜分析

蛋白質(zhì)的圓二色譜分為2 段：遠(yuǎn)紫外區(qū)（190～250 nm）和近紫外區(qū)（250～320 nm），遠(yuǎn)紫外區(qū)是肽鍵的吸收范圍，反映蛋白質(zhì)主鏈的構(gòu)象，具有不同二級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)所產(chǎn)生的圓二色譜譜帶的位置和吸收的強度不同，可根據(jù)遠(yuǎn)紫外圓二色譜來推測蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)[27]。

圖6 菜籽蛋白樣品的圓二色譜圖Fig. 6 Circular dichroism spectra of native and glycosylated rapeseed protein

表2 菜籽蛋白樣品二級結(jié)構(gòu)比例Table 2 Secondary structure contents of native and glycosylated rapeseed protein %

圖6為菜籽蛋白與其糖基化產(chǎn)物樣品的遠(yuǎn)紫外圓二色譜圖，通過CDPro軟件分析可得α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角及無規(guī)卷曲4 種結(jié)構(gòu)的比例如表2所示，經(jīng)糖基化改性后菜籽蛋白的β-折疊結(jié)構(gòu)相對含量明顯降低，α-螺旋相對含量則增加，同時β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲的相對含量則各有不同程度的增加，這說明糖基化改性使得菜籽蛋白質(zhì)分子中部分β-折疊有序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序結(jié)構(gòu)，有利于蛋白質(zhì)分子的展開，增加其表面疏水性和柔性，有利于其功能特性的改善[1,28-29]。另外與濕熱法糖基化改性相比，物理場強化糖基化改性使得菜籽蛋白中無序結(jié)構(gòu)含量增加較多，這也表明微波與微波-超聲波協(xié)同作用可有效的部分破壞蛋白質(zhì)分子間的相互作用力，使得蛋白質(zhì)分子發(fā)生去折疊，有利于菜籽蛋白糖基化改性的進 行。

3 結(jié) 論

采用微波-超聲波協(xié)同作用對菜籽蛋白進行糖基化改性，利用物理場之間的協(xié)同增強效應(yīng)可有效改變反應(yīng)體系的微環(huán)境，促進分子之間相互作用與碰撞，從而提高蛋白質(zhì)糖基化改性的效率。當(dāng)微波功率500 W、超聲波功率300 W、協(xié)同作用時間7 min時，蛋白質(zhì)的DG可達(dá)67.1%，顯著高于濕熱法和微波法制備的糖基化產(chǎn)物，同時所需時間也大幅降低，有效提高了糖基化反應(yīng)的效率。對所制備菜籽蛋白糖基化產(chǎn)物的功能性質(zhì)進行對比研究發(fā)現(xiàn)，在微波-超聲波協(xié)同作用下，糖基化產(chǎn)物的溶解性、乳化活性、起泡性和泡沫穩(wěn)定性等功能特性顯著提高，而乳化穩(wěn)定性則顯著降低。糖基化產(chǎn)物的表面疏水性和圓二色譜圖的結(jié)果分析表明，與菜籽蛋白和濕熱法制備的糖基化產(chǎn)物相比，微波和微波-超波協(xié)同作用所得糖基化產(chǎn)物的表面疏水性顯著增加，二級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其中β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲等無序結(jié)構(gòu)含量增加，這說明在蛋白質(zhì)的糖基化反應(yīng)過程中，物理場作用使得菜籽蛋白的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，蛋白質(zhì)分子的柔性增加，不僅促進了糖基化反應(yīng)的進行，而且影響了糖基化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與功能性質(zhì)。

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Synergistic Effect of Simultaneous Microwave and Ultrasonic Treatment on Glycosylation of Rapeseed Protein

ZHANG Yanpeng, ZHANG Manjun, QI Yutang, ZHANG Weinong*, ZHU Xianbin
(College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

The microwave-ultrasonic synergism (MUS) was applied in the glycosylation of rapeseed protein (RP) and the functional properties and molecular structure of RP-dextran conjugates were investigated. The results indicated that the grafting degree of RP was up to 67.1% under the following reaction conditions: microwave power 500 W, ultrasonic power 300 W, and treatment time 7 min, which was even higher than that obtained by wet heating and microwave methods. Therefore, the combined treatment could significantly increase the efficiency of glycosylation reaction. Compared with rapeseed protein and the RP-dextran conjugates prepared by other methods, the solubility, emulsifying activity, foaming capacity, and foam stability of the RP-dextran conjugates prepared by MUS were signifi cantly improved to 55.7%, 13.9 m2/ g, 50.0% and 80.0%, respectively. The results of surface hydrophobicity and circular dichroism (CD) spectroscopy indicated that combined microwave and ultrasonic treatment led to protein unfolding and increased the molecular fi exibility of RP, thereby promoting the glycosylation reaction of RP and improving the functional properties of RP-dextran conjugates.

microwave-ultrasonic synergism; glycosylation; rapeseed protein; functional property; molecular structure

10.7506/spkx1002-6630-201717019

TS201.2

A

1002-6630（2017）17-0114-06

張燕鵬, 張曼君, 齊玉堂, 等. 微波-超聲波協(xié)同影響菜籽蛋白糖基化改性[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(17): 114-119.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201717019. http://www.spkx.net.cn

ZHANG Yanpeng, ZHANG Manjun, QI Yutang, et al. Synergistic effect of simultaneous microwave and ultrasonic treatment on glycosylation of rapeseed protein[J]. Food Science, 2017, 38(17): 114-119. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201717019. http://www.spkx.net.cn

2016-08-01

湖北省自然科學(xué)基金面上項目-青年基金項目（2014CFB884）

張燕鵬（1980—），男，講師，博士，研究方向為糧食油脂與植物蛋白工程。E-mail：ayzyp@126.com *通信作者：張維農(nóng)（1969—），男，教授，博士，研究方向為油料資源綜合開發(fā)。E-mail：zhangweinong@163.com