超聲預(yù)處理對β-伴大豆球蛋白酶解物抗氧化性的影響

張曉松，吳明亮，金花

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030）

自由基及其誘導(dǎo)的氧化反應(yīng)是引起機體衰老、癌變和其他多種疾病的主要起因之一[1]?？寡趸瘎┯欣跍p少自由基的產(chǎn)生或加速其清除，可對抗由自由基產(chǎn)生的副作用，對健康非常有益[2]。目前，人們已從多種植物和動物組織中提取出效果優(yōu)良的天然抗氧化劑，并且已應(yīng)用于各種食品加工工業(yè)中[3－4]。研究表明，大豆蛋白經(jīng)酶水解后，其產(chǎn)物大豆肽的抗氧化、降血壓、提高免疫力的能力均會有效增強[5]。此外，β－伴大豆球蛋白還是一種糖蛋白，這使得β－伴大豆球蛋白的營養(yǎng)和生理功能有異于單純的多肽，能夠在生物體中發(fā)揮著十分重要的作用[4]。因此，關(guān)于β－伴大豆球蛋白酶解物的生物活性研究，對充分利用大豆蛋白資源具有重要意義。

超聲波是高于人類聽覺閾值頻率（＞16 kHz）的機械波，可用于食品物理或化學(xué)性質(zhì)的改變，其在食品工業(yè)中的應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注[6－7]。Hu等[8]研究發(fā)現(xiàn)超聲預(yù)處理能明顯降低大豆分離蛋白分散體的稠度系數(shù)，增加大豆分離蛋白流變性能和微觀結(jié)構(gòu)的聚集。Jiang等[9]發(fā)現(xiàn)超聲預(yù)處理可破壞黑豆蛋白的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使蛋白分子伸展，改善黑豆蛋白的功能特性。Xu等[10]研究發(fā)現(xiàn)超聲預(yù)處理可提高高變性豆粕酶解物的抗氧化活性。目前許多研究已經(jīng)報道了超聲預(yù)處理對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能特性的影響，但是以β－伴大豆球蛋白為研究對象，研究超聲預(yù)處理前后β－伴大豆球蛋白結(jié)構(gòu)的變化，探討其對酶解物抗氧化活性改變的影響機理的報道較少。

因此，本文旨在研究超聲預(yù)處理對β－伴大豆球蛋白結(jié)構(gòu)及其酶解物抗氧化活性的影響，并通過比較超聲預(yù)處理前后β－伴大豆球蛋白結(jié)構(gòu)的變化，探討超聲預(yù)處理提高β－伴大豆球蛋白酶解物抗氧化活性的機理。本研究對提高β－伴大豆球蛋白酶解效率，改善β－伴大豆球蛋白酶解物抗氧化活性，為提高大豆蛋白資源利用率提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低溫脫脂豆粕[蛋白質(zhì)量分數(shù)為（50.5± 0.6）%，干基]：哈高科大豆食品有限責(zé)任公司；堿性蛋白酶（酶活力為2.0×105U/g）：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；十二烷基硫酸鈉（dodecyl sulfate，SDS）、標(biāo)準(zhǔn)蛋白樣品、8－苯胺基－1－萘磺酸（8－anilino－1－naphthalenesulfonic acid，ANS）：美國 Sigma 公司；所有分離用有機溶劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

凱氏定氮儀（K9840）：濟南海能儀器有限公司；電泳系統(tǒng)（Mini－protean IV）：美國 Bio－Rad 公司；超聲波細胞粉碎機（JY92－2D）：寧波新芝生物科技股份有限公司；雙光束紫外可見分光光度計（TU－1901）：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；拉曼光譜儀（Raman Station 400）：美國PerkinElmer公司；熒光分光光度計（F－4500）：日本 Hitachi公司；自動電位滴定儀（TIM840）：美國Radiometer公司；冷凍干燥機（FD5－3）：美國 SIM公司。

1.3 方法

1.3.1 β－伴大豆球蛋白的制備

采用優(yōu)化Nagano法[11]分離提取β－伴大豆球蛋白，其具體流程見圖1。

圖1 β-伴大豆球蛋白制備流程圖Fig.1 Process diagram of β-conglycinin in the process of preparation

1.3.2 β－伴大豆球蛋白的表征

采用不連續(xù)SDS－PAGE電泳方法[12]，分別配置5%的分離膠與12%的濃縮膠，上樣量為10 μL。初始電泳電壓為80 V，當(dāng)樣品達到分離膠后電壓改為120 V，結(jié)束后取出膠片用考馬斯亮藍R－250染色，然后用甲醇/冰醋酸脫色，對電泳圖譜進行分析。采用BandScan 5.0軟件對SDS－PAGE譜帶進行分析，β－伴大豆球蛋白純度達到82.9%。

1.3.3 超聲預(yù)處理

參照Hu等[13]方法，略有改動。將β－伴大豆球蛋白與蒸餾水以3 g：100 mL的比例混合于100 mL錐形瓶中，室溫下不斷攪拌1 h，然后將超聲波處理器的鈦探頭（直徑=0.6 cm）插入液面下，距離錐形瓶底部1 cm處，在20 kHz下進行超聲預(yù)處理。改變不同超聲功率（100、300、500 W），超聲時間（10、30、50min）和超聲溫度（40、50、60℃），具體條件見表1，并研究各條件參數(shù)對β－伴大豆球蛋白酶解物抗氧化活性的影響。經(jīng)超聲處理后，樣品在－40℃預(yù)凍24 h，然后把預(yù)凍樣品放入冷凍干燥機中冷凍，直至樣品完全干燥。將凍干樣品密封于4℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 β-伴大豆球蛋白超聲預(yù)處理方式Table 1 Ultrasound pretreatment parameters of β-conglycinin

1.3.4 紫外光譜的測定

參照涂宗財?shù)鹊姆椒╗14]，稱取一定量的蛋白樣品，溶于 0.01 mol/L 磷酸緩沖液（pH 7.0）中，采用 Lowry法測定樣品蛋白質(zhì)含量，將待測液的蛋白濃度稀釋至0.2 mg/mL，用于紫外光譜分析。波長范圍為220 nm～360 nm，分辨率為0.2 nm，掃描速率為50 nm/min。

1.3.5 拉曼光譜的測定

參照Wong等的方法[15]，將蛋白樣品直接平鋪在載玻片上進行拉曼光譜測定。在室溫下，測量方式如下：激發(fā)光波長為785 nm，激發(fā)功率為40 mW/cm，分辨率掃描范圍為400 cm－1～2 000 cm－1，掃描次數(shù)為3 次以上，通過計算機對信號累加平均輸出樣品的拉曼光譜圖，峰位誤差小于±3 cm－1。利用 Origin 8.0 軟件對拉曼數(shù)據(jù)進行平滑處理，校正基線后采用苯丙氨酸（1 003±1）cm－1作為歸一化因子，以此作為各拉曼峰強度變化的依據(jù)，蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)組分的定量分析采用Peakfit 4.12軟件進行擬合。

1.3.6 表面疏水性（H0）的測定

參照Alizadeh等的方法[16]，測定蛋白樣品的表面疏水性。稱取25 mg樣品溶于50 mL磷酸鹽緩沖液（0.01 mol/L，pH 7.0）中，在室溫條件下磁力攪拌 30min，4 000 r/min離心20min，取上清液備用。上清液被磷酸鹽緩沖溶液稀釋成蛋白濃度為0.005 mol/mL到0.5 mol/mL的溶液，取上述濃度范圍的蛋白樣品溶液4 mL，加入濃度為8 mmol/L的 ANS溶液 40 μL，充分振蕩后，靜置3min，測定蛋白樣品的熒光強度。激發(fā)波長為390 nm，發(fā)射波長為470 nm，夾縫為5 nm。蛋白質(zhì)的表面疏水性指數(shù)（H0）通過作圖法求得，采用熒光強度對蛋白質(zhì)濃度作圖，初始段斜率為表面疏水性指數(shù)（H0）。

1.3.7 β－伴大豆球蛋白的酶解工藝

稱取一定量的β－伴大豆球蛋白配成底物濃度為3%的溶液，采用堿性蛋白酶進行酶解[17]，加酶量24 000 U/g底物，pH 9.0，溫度 45℃、酶解時間 4 h，加入 1.00 mol/L 的 NaOH，使系統(tǒng)保持在 pH 9.0。反應(yīng)結(jié)束后，沸水浴滅酶活10min。冷卻，添加1.00 mol/LHCl調(diào)pH至4.3，4 000 r/min離心15min。收集上清液，冷凍干燥，將凍干樣品于4℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.8 羥自由基清除率的測定

參照Amarowicz等的方法[18]，略有改動。取1.00 mL酶解液樣品加入1.00 mLFeSO4（3 mmol/L）和1.00 mL H2O2（3 mmol/L），置于暗處反應(yīng)10min，再加入1.00 mL水楊酸乙醇溶液（3 mmol/L），置于暗處反應(yīng)30min，在510 nm處測定吸光度。

按照以下公式計算羥自由基清除率：

羥自由基清除率/%=[1－（Ai－Aj）/A0]×100

式中：Ai為加入 1.00 mL 樣品、1.00 mL FeSO4和1.00 mL H2O2、1.00 mL 水楊酸乙醇溶液時測定的吸光度；Aj為以1.00 mL超純水代替水楊酸乙醇溶液時測定的吸光度；A0為以1.00 mL超純水代替樣品時測定的吸光度。

1.3.9 還原能力的測定

參照Yu等[19]的方法測定還原能力。取1 mL酶解液樣品加入 0.2 mol/L pH 6.6 的磷酸鹽緩沖液 2.50 mL和 1%（質(zhì)量分數(shù)）K3Fe（CN）6溶液 2.50 mL，搖勻，50℃保溫20min，冰水浴迅速冷卻。加入10%（質(zhì)量分數(shù)）三氯乙酸溶液2.5mL，3 500 r/min 離心 10min。取 2.5mL上清液，加 2.5 mL 超純水和 0.5 mL 0.1%（質(zhì)量分數(shù)）氯化鐵溶液，混勻靜置10min。以超純水代替樣品調(diào)節(jié)零點，在700 nm波長處測定吸光度，吸光度與樣品還原能力成正相關(guān)。

1.3.10 Fe2+螯合能力的測定

參照Amarowicz等的方法測定Fe2+螯合能力。取1 mL酶解液樣品加入3.7mL超純水和0.1mL20mmol/L FeCl2，靜置 3min，加入 0.2 mL 5 mmol/L 菲洛嗪混合10min，在562 nm處測定吸光度。

以螯合能力（%）表示，計算公式為：

螯合能力/%=（1－Ai/A0）×100

式中：Ai為1 mL 樣品加入 3.7 mL 超純水和 0.1 mL FeCl2和0.2 mL菲洛嗪時測定的吸光度；A0為以1 mL超純水代替1 mL樣品后測定的吸光度。

1.3.11 數(shù)據(jù)處理

本試驗所有結(jié)果均表示為平均數(shù)±s，每個試驗數(shù)據(jù)重復(fù)測定3次。采用SPSS17.0軟件分析數(shù)據(jù)間的顯著性差異，p ＜0.05 為差異顯著。采用 Origin8.5 軟件、PeakFit 4.12軟件等進行數(shù)據(jù)分析，圖表處理及圖譜分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲預(yù)處理對β－伴大豆球蛋白紫外光譜影響的分析

蛋白質(zhì)中的色氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、組氨酸和苯丙氨酸殘基側(cè)鏈基團對紫外光有吸收作用，不同的氨基酸有不同的生色基團。其中，色氨酸和酪氨酸的紫外吸收峰在280 nm附近，苯丙氨酸的紫外吸收峰在257 nm附近。因此，紫外光譜可用來研究蛋白質(zhì)側(cè)鏈的變化，探討超聲預(yù)處理對β－伴大豆球蛋白三級結(jié)構(gòu)的影響。根據(jù)蛋白質(zhì)對紫外光譜吸收的不同，可以推斷蛋白質(zhì)分子在溶液中構(gòu)象的變化[20]。

超聲預(yù)處理對β－伴大豆球蛋白紫外光譜的影響見圖2。

圖2 不同超聲預(yù)處理條件β-伴大豆球蛋白的紫外光譜Fig.2 UV spectra of β-conglycinin with different ultrasoundtreated

從圖2可以看出，β－伴大豆球蛋白溶液經(jīng)不同超聲功率、時間、溫度預(yù)處理后，峰位沒有位移，峰型無明顯區(qū)別。但相比未超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白（A－7S）樣品，超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白在280 nm附近的吸收峰都有所增強，說明超聲預(yù)處理可增加β－伴大豆球蛋白的紫外吸收。這可能是由于超聲波的機械作用力破壞了致密的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致超聲預(yù)處理后β－伴大豆球蛋白側(cè)鏈發(fā)生了變化。與未處理的β－伴大豆球蛋白溶液相比，超聲預(yù)處理后的β－伴大豆球蛋白溶液中，增加了具有紫外吸收的芳香族氨基酸殘基，如酪氨酸、色氨酸殘基等，提高了蛋白樣品在紫外光譜中吸收峰的強度[21]。

2.2 超聲預(yù)處理對β－伴大豆球蛋白拉曼光譜影響的分析

拉曼光譜是一種研究分子振動的散射光譜，通過拉曼光譜不同的散射、吸收峰位置、退偏比和強度，可以推測蛋白質(zhì)的構(gòu)型或者構(gòu)象的變化。從蛋白樣品的拉曼光譜中，我們可以獲得蛋白質(zhì)主鏈（酰胺Ⅰ帶的二級結(jié)構(gòu)）和側(cè)鏈（酪氨酸和色氨酸等）的結(jié)構(gòu)信息，以及蛋白質(zhì)的微環(huán)境變化。通過對蛋白樣品拉曼光譜的分析，可以研究在變性和聚合過程中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化[22]。

2.2.1 對β－伴大豆球蛋白主鏈結(jié)構(gòu)的影響

β－伴大豆球蛋白的構(gòu)象主要由拉曼光譜中酰胺Ⅰ帶的C=O與C－N鍵的伸張來確定。參考已有研究，拉曼特征峰位置各子峰與二級結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系為：酰胺Ⅰ帶中無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)對應(yīng)的子峰為1 640 cm－1～1 645 cm－1和 1 660 cm－1；α－螺旋結(jié)構(gòu)對應(yīng)的子峰為1 645 cm－1～1 655 cm－1；β－折疊結(jié)構(gòu)對應(yīng)的子峰為1 665 cm－1～1 680 cm－1；β－轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)對應(yīng)的子峰為1 680 cm－1～1 690 cm－1[23]。

蛋白質(zhì)的酰胺I帶常被用于蛋白質(zhì)的主鏈二級結(jié)構(gòu)表征，酰胺I帶中主要涉及C=O伸縮振動和部分肽鍵間的N－H內(nèi)部彎曲振動。蛋白質(zhì)的酰胺I帶二級結(jié)構(gòu)相對含量的定量分析結(jié)果如表2所示。

表2 拉曼光譜測定不同超聲預(yù)處理β-伴大豆球蛋白二級結(jié)構(gòu)的含量Table 2 Secondary structural content of β-conglycinin with ultrasound-treated estimated from Raman spectra%

由表2可知，不同超聲預(yù)處理條件下β－伴大豆球蛋白的擬合分析結(jié)果表明，β－折疊結(jié)構(gòu)為含量最多的二級結(jié)構(gòu)單元。與未進行超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白（A－7S）相比，經(jīng)過不同超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白樣品均表現(xiàn)出β－轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)和α－螺旋結(jié)構(gòu)含量增加，β－折疊結(jié)構(gòu)含量減少的趨勢。其中α－螺旋結(jié)構(gòu)含量最多增加3.14%，β－轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)含量最多增加1.22%，β－折疊結(jié)構(gòu)含量最多減少4.17%。這一結(jié)果說明超聲波所引起的空穴效應(yīng)使得蛋白質(zhì)分子的交互作用受到破壞，維持蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的次級鍵斷裂，蛋白質(zhì)分子展開，發(fā)生解聚和重排，導(dǎo)致β－伴大豆球蛋白的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。另外，研究表明降低的β－折疊結(jié)構(gòu)含量說明蛋白質(zhì)疏水相關(guān)位點暴露，暴露的疏水性氨基酸殘基能促進抗氧化肽與疏水性多不飽和脂肪酸相互作用，抑制脂質(zhì)過氧化[24]，由此可見，經(jīng)超聲處理后蛋白質(zhì)的抗氧化性會有所提高。

2.2.2 對β－伴大豆球蛋白側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的影響

色氨酸在拉曼光譜圖上會表現(xiàn)出多個拉曼光譜帶，對于觀察蛋白質(zhì)微環(huán)境的極性及氫鍵變化規(guī)律有著重要作用。Wong等[25]研究表明在760 cm－1附近的拉曼峰強度降低與疏水性色氨酸殘基由包埋轉(zhuǎn)變?yōu)楸┞兜綐O性微環(huán)境有關(guān)。本試驗中，經(jīng)過超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白的拉曼圖譜，在760 cm－1附近區(qū)域的拉曼峰強度有所降低，該區(qū)域歸屬于色氨酸殘基的伸縮振動。結(jié)果表明，經(jīng)過超聲預(yù)處理后色氨酸殘基由包埋的疏水微環(huán)境轉(zhuǎn)為暴露的展開形式，其中經(jīng)超聲預(yù)處理的 β－伴大豆球蛋白（B－7S）樣品，在 760 cm－1附近區(qū)域的拉曼峰強度相對降低較大（p＜0.05，n=3），說明在此條件下疏水氨基酸基團暴露明顯。

酪氨酸側(cè)鏈微環(huán)境改變時，由于其苯環(huán)的吸收振動和面外彎曲振動會導(dǎo)致在 830 cm－1、850 cm－1附近的特征峰發(fā)生變化。特征峰850 cm－1和830 cm－1的強度比（I850/I830）可以反映酪氨酸側(cè)鏈中酚羥基離子化狀態(tài)或者氫鍵的性質(zhì)，兩者的比值已廣泛應(yīng)用于辨別酪氨酸殘基暴露和埋藏的程度。當(dāng)酪氨酸殘基趨向于“暴露”態(tài)時，I850/I830在 1.25～1.40 范圍內(nèi)；當(dāng)酪氨酸殘基趨向于“包埋”態(tài)時，I850/I830在 0.3～0.5 范圍內(nèi)；當(dāng)酪氨酸殘基呈電離態(tài)時，I850/I830比值為0.7。特征峰850 cm－1和830 cm－1的強度比（I850/I830），還能夠提供酪氨酸是氫鍵的受體還是氫鍵的供體方面的信息。當(dāng)二者的相對強度比（I850/I830）為最小值0.3時，表明酪氨酸的苯環(huán)上的羥基氧原子是強氫鍵的供體，如羧基氧。當(dāng)酪氨酸暴露到蛋白表面，環(huán)上的羥基氧原子同時作為中等強度氫鍵供體和受體，這時I850/I830的比值為1.25。當(dāng)二者的相對強度比（I850/I830）為2.5時，說明酪氨酸的苯環(huán)上的羥基氧原子是強氫鍵的受體[26]。

本試驗中，I850/I830的比值范圍為1.006～1.027，表明不同超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白的酪氨酸暴露到溶液的極性微環(huán)境中，并同時作為中等強度氫鍵的供體或受體。

不同超聲預(yù)處理β－伴大豆球蛋白色氨酸（760cm－1）、酪氨酸（I850/I830cm－1）及 C－H 振動（1 450 cm－1）譜帶強度見表3。

由表3可知，與未超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白相比，經(jīng)過不同超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白的酪氨酸雙峰比值有所增加（p＜0.05，n=3），這說明超聲預(yù)處理破壞了維持β－伴大豆球蛋白三級結(jié)構(gòu)的氫鍵，使酪氨酸殘基從疏水環(huán)境的內(nèi)部展露到分子的表面，同時作為氫鍵的受體或供體與水發(fā)生相互作用，同時酪氨酸殘基暴露使850 cm－1處條帶強度比830 cm－1處條帶強度增強，同時增加蛋白質(zhì)的表面疏水性。

CH2和CH3的彎曲振動在拉曼光譜中1 450 cm－1附近可以觀察到[27]。與未超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白（A－7S）相比，超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白拉曼光譜中1 450 cm－1處的譜帶強度增加，超聲預(yù)處理的β－伴大豆球蛋白 B－7S樣品（100 W，30min，50℃）譜帶強度達到最大值。在1 450 cm－1處C－H鍵強度的增加與疏水基團暴露到極性環(huán)境的增加有關(guān)。通過拉曼光譜對β－伴大豆球蛋白側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的分析，說明在低超聲強度下蛋白質(zhì)解聚，疏水性氨基酸暴露，當(dāng)超聲強度進一步增加時，蛋白聚集導(dǎo)致微環(huán)境和極性的改變，使疏水基團向包埋和微極性環(huán)境轉(zhuǎn)變，使譜帶強度降低。

表3 不同超聲預(yù)處理β-伴大豆球蛋白色氨酸（760 cm-1）、酪氨酸（I850/I830cm-1）及 C-H 振動（1 450 cm-1）譜帶強度Table3 Normalizedintensitiesofthetryptophanband（760cm-1），the fermi-resonance doublet（I850/I830cm-1）of tyrosine and C-H band（1 450 cm-1）of β-conglycinin with different ultrasoundtreatment

2.3 超聲預(yù)處理對β-伴大豆球蛋白表面疏水性影響的分析

表面疏水性（H0）是蛋白質(zhì)重要的功能性質(zhì)，同時也是衡量蛋白質(zhì)分子表面疏水基團數(shù)目的指標(biāo)。表面疏水作用決定了蛋白質(zhì)的構(gòu)象，功能性和穩(wěn)定性，是維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的主要作用力，在維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和四級結(jié)構(gòu)的形成中占有突出的地位。相關(guān)報道顯示超聲作用能夠增加多種蛋白質(zhì)的表面疏水性，如大豆分離蛋白，乳清蛋白和卵白蛋白[27-28]。不同超聲預(yù)處理的β-伴大豆球蛋白的表面疏水性測定結(jié)果，見圖3。

圖3 不同超聲預(yù)處理條件β-伴大豆球蛋白的表面疏水性Fig.3 Surface hydrophobicity of β-conglycinin with different ultrasound-treated

與未超聲預(yù)處理的β-伴大豆球蛋白相比，經(jīng)過超聲預(yù)處理的β-伴大豆球蛋白的表面疏水性顯著升高（p＜0.05，n=3）。β-伴大豆球蛋白的表面疏水性隨超聲功率和溫度的升高，逐漸增大；隨著超聲時間的延長，呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。超聲預(yù)處理提高β-伴大豆球蛋白表面疏水性的原因主要有兩個：第一，超聲預(yù)處理能夠使β-伴大豆球蛋白的疏水基團從分子內(nèi)部暴露到分子表面；第二，經(jīng)過超聲預(yù)處理之后，β-伴大豆球蛋白的粒度降低，空穴效應(yīng)對β-伴大豆球蛋白聚集物產(chǎn)生了解聚作用，解聚過程中讓更多的疏水基團暴露在環(huán)境中增加蛋白質(zhì)的表面疏水性[29]。

2.4 超聲預(yù)處理對β-伴大豆球蛋白酶解物抗氧化活性影響的分析

不同超聲預(yù)處理條件對β-伴大豆球蛋白酶解物羥自由基清除率、還原能力和亞鐵離子螯合能力的影響，如圖4所示。

與未超聲預(yù)處理的β-伴大豆球蛋白酶解物相比，超聲預(yù)處理的β-伴大豆球蛋白酶解物羥自由基清除率、還原能力和亞鐵離子螯合能力顯著升高（p＜0.05，n=3）。由圖4可見，隨著超聲功率的增加，酶解物的抗氧化性逐漸減小；與之不同，隨著超聲時間和超聲溫度的增加，酶解物的抗氧化性先增加后減小。超聲預(yù)處理的β-伴大豆球蛋白（B-7S）經(jīng)蛋白酶水解后羥自由基清除率、還原能力和亞鐵離子螯合能力均為最強。

圖4 不同超聲預(yù)處理條件β-伴大豆球蛋白酶解物的抗氧化性Fig.4 Antioxidant activity of β-conglycinin hydrolysate with different ultrasound-treated

通過對本試驗結(jié)果的分析，我們可以知道超聲預(yù)處理后β-伴大豆球蛋白的結(jié)構(gòu)會發(fā)生顯著變化。研究表明，底物蛋白的結(jié)構(gòu)對蛋白酶解物的抗氧化活性有一定的影響[30]。當(dāng)β-伴大豆球蛋白經(jīng)過超聲功率100 W，超聲時間30min，超聲溫度50℃處理（B-7S）后，結(jié)構(gòu)變化最顯著且其酶解物抗氧化活性最高。通過對不同超聲預(yù)處理條件下β-伴大豆球蛋白的紫外光譜、拉曼光譜以及表面疏水性分析可知，由于超聲波的空穴作用及機械作用打亂了蛋白質(zhì)的致密結(jié)構(gòu)，使得蛋白質(zhì)的疏水位點暴露，如酪氨酸、色氨酸等從蛋白分子內(nèi)部展露到分子的外部，提高了蛋白質(zhì)的表面疏水性。超聲預(yù)處理的β-伴大豆球蛋白（B-7S）中酪氨酸和色氨酸暴露在蛋白質(zhì)分子表面最顯著（p＜0.05，n=3），酶解后容易得到側(cè)鏈中含有酪氨酸和色氨酸殘基的酶解物。酪氨酸和色氨酸可以向自由基提供氫原子，減慢或終止自由基鏈反應(yīng)，提高物質(zhì)的抗氧化活性[31]。超聲預(yù)處理的β-伴大豆球蛋白酶解物抗氧化活性提高也可能是由于超聲預(yù)處理改變了蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)，更容易被酶水解，水解度增大，水解得到更多的小分子肽，提高了物質(zhì)的抗氧化活性。

3 結(jié)論

本文研究表明β-伴大豆球蛋白經(jīng)過超聲預(yù)處理后采用堿性蛋白酶水解，其酶解產(chǎn)物與未經(jīng)超聲預(yù)處理的酶解產(chǎn)物相比，具有明顯增強的抗氧化活性，其中超聲功率為100 W，超聲時間為30min，超聲溫度為50℃（B-7S）時，β-伴大豆球蛋白抗氧化性最高。通過研究比較預(yù)處理前后β-伴大豆球蛋白的結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)超聲預(yù)處理增加了β-伴大豆球蛋白的紫外吸收，使其α-螺旋結(jié)構(gòu)含量最多增加3.14%，β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)含量最多增加1.22%，β-折疊結(jié)構(gòu)含量最多減少4.17%，促使疏水性氨基酸（如酪氨酸、色氨酸等）暴露，增加了蛋白的表面疏水性。超聲預(yù)處理后，β-伴大豆球蛋白發(fā)生解聚，疏水性氨基酸暴露在蛋白分子表面，利于蛋白酶水解獲得高抗氧化活性物質(zhì)。綜上所述，經(jīng)過超聲預(yù)處理的β-伴大豆球蛋白酶解物具有優(yōu)異的抗氧化能力，可以用于天然抗氧化劑的開發(fā)利用。超聲預(yù)處理是一種輔助提高β-伴大豆球蛋白酶解產(chǎn)物抗氧化能力行之有效的方法。但超聲預(yù)處理后β-伴大豆球蛋白究竟形成了怎樣一種易于酶解的結(jié)構(gòu)尚不清楚，有待于進一步研究。

[1]FINKEL T,HOLBROOK N J.Oxidants,oxidative stress and the biology of ageing[J].Nature,2000,408:239-247

[2]FANG Y Z,YANG S,WU G Y.Free radicals,antioxidants,and nutrition[J].Nutrition,2002,18(10):872-879

[3]尤新.食品抗氧化劑與人體健康[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報,2006,25(2):1-7

[4]楊柏崇,郭順堂,包小蘭.β-伴大豆球蛋白來源生物活性肽的研究進展[J].食品科學(xué),2005,26(9):552-554

[5]DARMAWAN R,BRING N A,MEGIA E G.Antioxidant capacity of alcalasehydrolysates and protein profiles of two conventional and seven low glycinin soybean cultivars[J].Plant Foods for Human Nutrition,2010,65:233-240

[6]CHANDRAPALA J,ZISU B,PALMER M,et al.Effect of ultrasound on the thermal and structural characteristics of protein in reconstituted whey protein concentrate[J].Ultrasonic Chemistry,2011,59(6):2600-2609

[7]ZHANG Q T,TU Z C,Xiao H,et al.Influence of ultrasonic treatment on the structure and emulsifying properties of peanut protein isolate[J].Food and Bio-products Processing,2014,92:30-37

[8]HU H,WU J,LI-Chan E C Y,et al.Effects of ultrasound on structural and physical properties of soy protein isolate(SPI)dispersions[J].Food Hydrocolloids,2013,30(2):647-655

[9]JIANG L Z,WANG J,LI Y,et al.Effects of ultrasound on the structure and physical properties of black bean protein isolates[J].Food Research International,2014,62:595-601

[10]XU J,ZHAO Q S,QU Y Y,et al.Antioxidant activity and anti-exercise-fatigue effect of highly denatured soybean meal hydrolysate prepared using neutrase[J].Journal of Food Science and Technology,2015,52(4):1982-1992

[11]NAGANO T,HIROTSUKA M,MORI H,et al.Dynamic viscoelastic study on the gelation of 7S globulin from soybeans[J].Journal of A－griculture and Food Chemistry,1992,40(6):941-944

[12]LAEMMLI U K.Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4[J].Nature,1970,227:680-685

[13]HU H,CHEUNG I W Y,Pan S Y,et al.Effect of high intensity ultrasound on physicochemical and functional properties of aggregated soybean β-conglycinin and glycinin[J].Food Hydrocolloids,2015,45:102-110

[14]涂宗財,張雪春,劉成梅,等.超高壓微射流對花生蛋白結(jié)構(gòu)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2008,24(9):306-308

[15]WONG H W,PHILLIPS D L,Ma C Y.Raman spectroscopic study of amidated food proteins[J].Food Chemistry,2007,105(2):784-792

[16]ALIZADEH P N,LI-Chan E C.Comparison of protein surface hydrophobicity measured at various pH values using three different fluorescent probes[J].Journal of Agriculture and Food Chemistry,2000,48(2):328-334

[17]BEERMANN C,EULER M,Herzbergj,et al.Anti-oxidative capacity ofenzymatically released peptides from soybean protein isolate[J].European FoodResearch and Technology,2009,229:637-644

[18]AMAROWICZ R,Naczk M,ShahidiF.Antioxidant activity of various fractions of non-taninphenolics of canola hulls[J].Journal of A－griculture and Food Chemistry,2000,48(2):2755-2759

[19]Yu L N,Sun J,Liu S F,et al.Ultrasonic-Assisted Enzymolysis to Improve the Antioxidant Activities of Peanut(Arachin conarachin L.)Antioxidant Hydrolysate[J].International journal of molecular sci－ences,2012,13(7):9051-9068

[20]吳丹,徐桂英.光譜法研究蛋白質(zhì)與表面活性劑的相互作用[J].物理化學(xué)學(xué)報,2006,22(2):254-260

[21]YAMAGISHI T,YAMAUCHI F,SHIBASAKI K.State of aromatic amino acid residues in soybean 11S globulin heated in the presence of N-ethylmaleimide by derivative spectrophotometry[J].Agriculturaland Biological Chemistry,1981,45(2):459-467

[22]Lee HJ,Choi C,Lee SJ.Membrane-bound α-synuclein has a high aggregation propensity and the ability to seed the aggregation of the cytosolic form[J].Journal of Biological Chemistry,2002,277(1):671-678

[23]Herreroa M.Raman spectroscopy for monitoring protein structure in muscle food systems[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2008,48(6):512-523

[24]Mendis E,Rajapakse N J,Kim S K.Antioxidant properties of a radical-scavenging peptide purified from enzymatically prepared fish skin gelatin hydrolysate[J].Journal of agricultural and Food Chemistry,2005,53(3):581-587

[25]WONG HW,CHOI SM,Phillips D L,et al.Raman spectroscopic study of deamidated food proteins[J].Food Chemistry,2009,113(2):363-370

[26]YONG Y,WANG Z,BI S,et al.Raman spectroscopy study structural changes in black bean protein isolate upon ultrasonic-treatment[J].Spectroscopy and Spectral Analysis,2016,36(7):2318-2324

[27]CHEN L,CHEN J,REN J,et al.Effects of ultrasound pretreatment on theenzymatic hydrolysis of soy protein isolates and on the emulsifying properties of hydrolysates[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2011,59(6):2600-2609

[28]ARZENI C,MARTINEZ K,ZEMA P,et al.Comparative study of high intensity ultrasound effects on food proteins functionality[J].Journal ofFood Engineering,2012,108(3):463-472

[29]O'SULLIVAN J,MURRAY B,FYNN C,et al.The effect of ultrasound treatment on the structural,physical and emulsifying properties of animal and vegetable proteins[J].Food Hydrocolloids.2016,53:141-154

[30]MARTINEZV C,BRINGE N A,BERHOW M A,et al.β-conglycinin embeds active peptides that inhibit lipid accumulation in 3T3-L1 adipocytes in vitro[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56:10533-10543

[31]CHEN H M,MURAMOTO K,YAMAUCHI F.Structural analysis of antioxidant peptides from soybean β-conglycinin[J].Journal of A－gricultural and Food Chemistry,1995,43:574-578