豌豆豆球蛋白对绿原酸稳定性的影响

王慧婷1,薛良雨1,崔圆梦1,韩宇辰1,唐鑫1,崔佳熠1,王志伟1*,张民1,2,3*

(1.天津科技大学食品营养与安全国家重点实验室,天津 300457;2.天津农学院食品科学与生物工程学院,天津 300392;3.天津农学院农产品加工中外联合研究中心,天津 300392)

摘 要:通过紫外-可见光谱法、荧光分光光度法分析不同pH 值(pH5、6、7)和不同复配摩尔比条件下绿原酸(chlorogenic acid,CA)与豌豆豆球蛋白(pea legumin protein,LG)的相互结合现象,并探究豌豆豆球蛋白对绿原酸光稳定性、热稳定性、酸碱稳定性的影响。结果表明,豌豆豆球蛋白可以与绿原酸发生非共价作用,不同pH 值条件下豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物均发生荧光淬灭现象,荧光强度随绿原酸含量的增加而降低;豌豆豆球蛋白对绿原酸的热稳定性(50、80 ℃)和光稳定性(日光、紫外)有显著(P<0.05)提高作用;在常温(25 ℃)、避光以及pH6 条件下,由于绿原酸自身稳定而未见明显变化。

关键词:绿原酸;豌豆豆球蛋白;非共价作用;多酚稳定性;活性物质载体

蛋白质是重要的食物成分,主要存在于牛奶、肉类(包括鱼和家禽)、鸡蛋、谷类、豆类和油籽中。由于消费者偏好、营养需求和人口增长等原因,人们对于植物类蛋白质的需求增加[1]。豌豆蛋白中各类氨基酸的比例相近,是一种优质的植物蛋白质,其赖氨酸含量高达7.2%[2-4]。豌豆蛋白具有产量高、易获得、成本低、过敏性低以及属于非转基因生物的优点,在近年逐渐受到关注,其被用于肉类应用的补充剂、牛奶替代品的成分以及肉类替代品等[5]。豌豆中蛋白质含量为200 g/kg~300 g/kg,分为球蛋白、清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4 种,其中球蛋白占总蛋白的65%~80%,球蛋白又分为豆球蛋白(legumin,11S,六聚体)和豌豆球蛋白(vicilin,7S,三聚体)[6]

绿原酸(chlorogenic acid,CA)是一种由奎尼酸和咖啡酸脱水缩合形成的苯丙素类物质,是植物有氧呼吸过程中的一种天然产物。绿原酸分子式为C16H18O6,分子量为345.30 Da,在金银花、杜仲、咖啡等植物中含量较高[7-8]。绿原酸具有抵抗细菌、抵抗病毒、抗氧化、保护肝胆、降低血压和血脂以及抑制肿瘤的效果[9]。由于多酚具备多种生物活性,有很高的经济价值,在食品、医药、化妆品等领域均具有积极意义。但是在实际的应用中,因为受多种因素的影响,多酚的生物活性受到限制,从而导致生物利用度降低。当多酚与蛋白质、多糖、脂质等生物大分子选择性复配时,可以改变多酚的溶解度、稳定性、吸收效率等理化性质,提高多酚的生物利用度[10]

蛋白质是包埋、传送活性分子的理想载体。许多植物蛋白质具备无致敏性、成本低、生物可降解、资源丰富等优点,它们可以与包括多酚在内的其他食物成分形成复合物,使其结构、功能和营养特性发生变化[11]。本研究旨在利用豌豆的豆球蛋白与绿原酸之间发生的非共价作用,在一定的食品加工环境中改善绿原酸易分解的缺点,提高绿原酸残留率,以期扩大豌豆豆球蛋白(pea legumin protein,LG)在食品工业领域的应用场景、改善绿原酸稳定性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

脱皮豌豆(食品级):市售;磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、氯化钠、柠檬酸、十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)、三羟甲基氨基甲烷[tris(hydroxymethyl)aminomethane,Tris](均为分析纯):天津渤化化学试剂有限公司;正己烷(色谱纯):北京沃凯生物科技有限公司;五水硫酸铜、酒石酸钾、碳酸钠(均为分析纯):阿法埃莎(中国)化学有限公司;考马斯亮蓝R-250、福林酚、β-巯基乙醇、低分子量蛋白质Marker(14.4 kDa~97.4 kDa)、牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)、溴酚蓝、甘油、甘氨酸、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液[tris(hydroxymethyl)aminomethane hydrochloride,Tris-HCl](1 mol/L、pH6.8)(均为分析纯)、绿原酸标准品(色谱纯,≥98%):北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

DYY-6C 电流稳压电泳仪:南京大学普阳科学仪器研究所;ChemiDoc MP 化学发光凝胶成像系统:美国BIO-RAD 公司;8453 紫外-可见分光光度计、Cary Eclipse 荧光分光光度计:美国Agilent 公司;MK-3 多功能酶标仪:美国Thermo 公司;RH-KT/C 磁力搅拌器:德国IKA 公司;XMTD-204 数显式电热恒温水浴锅:天津市欧诺仪器表有限公司;TGL-16M 高速台式冷冻离心机:湖南湘仪实验室仪器有限公司;FE28 pH 计:美国METTLER-TOLEDO 公司;ALPHA 1-2LD PLUS真空冷冻干燥机:德国Marin Christ 公司;GZX-9146-MBE 电热鼓风干燥箱:上海博迅实业有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 主要化学试剂的配制

1.3.1.1 磷酸盐缓冲液

含0.5 mol/L NaCl 的50 mmol/L K2HPO4 磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS),pH7.0。

1.3.1.2 柠檬酸盐-磷酸盐缓冲液

含0.1 mol/L 柠檬酸、0.2 mol/L NaCl 的0.2 mol/L Na2HPO4 柠檬酸-磷酸盐缓冲液(citrate phosphate buffered saline,CPBS),pH4.8。

1.3.1.3 十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳缓冲液

配制5×十二烷基磺酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)电泳缓冲液:称量1.51 g Tris、9.40 g 甘氨酸、0.50 g SDS,去离子水溶解后定容于100 mL 容量瓶中,25 ℃保存。使用时稀释至1×SDS。

1.3.2 豌豆豆球蛋白的提取与鉴定

1.3.2.1 豌豆豆球蛋白的提取

参照Klassen 等[12]的方法稍作修改。将脱皮豌豆用粉碎机研磨,过100 目筛保存备用。称取100 g 豌豆粉用正己烷脱脂(1 ∶5,g/L),低温烘干。将脱脂豌豆粉溶于PBS 中(1 ∶10,g/L),搅拌1 h,离心15 min(4 ℃,8 000 r/min)。上清液过100 目筛收集。用5 倍体积蒸馏水稀释上清液后,调上清液pH 值到4.5,4 ℃静置6 h。离心15 min(4 ℃,8 000 r/min)收集沉淀。再将沉淀复溶于PBS 中(1 ∶5,g/L),相同条件离心,收集上清液。将上清液于4 ℃透析24 h,每6 h 换一次透析液,透析液为CPBS,透析完成之后,离心15 min(4 ℃,8 000 r/min),得到的沉淀复溶于PBS 中,在蒸馏水中透析48 h(0 ℃~4 ℃),冷冻干燥得到豌豆豆球蛋白。

1.3.2.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳

经过聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)方法检测豌豆豆球蛋白纯度。将冻干的蛋白质样品以2 μmol/L浓度溶于PBS。浓缩胶凝胶浓度为5%,分离胶凝胶浓度为15%。上样缓冲液中含有25%甘油、12.5%Tris-HCl(pH6.8,0.5 mmol/L)、2%SDS、1%溴酚蓝和5%β-巯基乙醇,上样缓冲液与样品以体积比1 ∶1 进行稀释,充分混匀后在100 ℃的沸水浴中静置5 min,冷却后上样。以低分子量蛋白质Marker(14.4 kDa~97.4 kDa)作为标记,样品和Marker 的上样量均为10 μL,电流17 mA,电压150 V。染色剂为考马斯亮蓝R-250,最后用化学发光凝胶成像系统拍照。

1.3.2.3 蛋白浓度的测定

采用Lowry 法测蛋白质浓度[13]。取21 支规格为1.5 mL 的离心管,3 支一组共分为7 组,从第1 组到第6 组分别加入0、20、40、60、80、100 μL 的牛血清蛋白(BSA,0.5 mg/mL),第7 组离心管加入40 μL 待测样品,用去离子水定容至400 μL。在每只离心管中添加400 μL 工作液[贮存液∶0.8 mol/L NaOH ∶10% SDS ∶H2O=1 ∶1 ∶1 ∶1(体积比)]。其中,贮存液由50%A 液(0.2%五水硫酸铜、0.2%酒石酸钾)和50%B 液(20%碳酸钠)配制而成。将溶液混匀后静置10 min。随后在每只离心管中加入200 μL 20%福林酚,混合均匀,然后静置30 min。用酶标仪测定吸光度,设置吸收波长750 nm。以浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线。豌豆豆球蛋白样品按照上述相同的方法进行测定,并通过标准曲线计算样品浓度。

1.3.3 豌豆豆球蛋白-绿原酸的相互作用

1.3.3.1 豌豆豆球蛋白和绿原酸溶液的配制

在200 mL 的烧杯中加入100 mL PBS、700 mg~800 mg 豌豆豆球蛋白粉末,磁力搅拌30 min(25 ℃),在4 ℃冰箱中静置12 h,离心(15 min,10 000 r/min,4 ℃),将上清液集中于烧杯中备用。用Lowry 法测定其浓度,根据计算的浓度将溶液稀释至2 μmol/L,所得豌豆豆球蛋白溶液于4 ℃保存备用。称取35.431 mg绿原酸标准品粉末,溶于10 mL PBS 中,制成浓度为10 mmol/L 的绿原酸溶液,4 ℃避光保存备用。根据摩尔比配制豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物溶液,并命名为LG-CA。

1.3.3.2 紫外-可见吸收光谱的测定

制备pH7、复配比例为1 ∶24(摩尔比)的豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物溶液备用,缓冲溶液为PBS。取3支离心管,编号为A、B、C,在离心管A 中加入200 μL 豌豆豆球蛋白溶液、100 μL PBS;在离心管B 中加入200 μL豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物溶液、100 μL PBS;在离心管C 中加入0.88 μL 绿原酸溶液、299.12 μL PBS。以上溶液均避光静置10 min 备用。其中,离心管A、B 中豌豆豆球蛋白浓度均为1.3 μmol/L,离心管B、C 中绿原酸终浓度均为29.3 μmol/L。

待各组分相互作用后,将离心管A、B、C 中的样品分别置于2 mL 比色皿中,设置紫外-可见吸收光谱仪器的扫描波长为190 nm~800 nm、分辨率为1 nm、频率为4 800 nm/min,试验温度为25 ℃,空白为PBS。

1.3.3.3 荧光淬灭试验

首先向pH5、pH6、pH7 的豌豆豆球蛋白样品(2 μmol/L,3 mL)中分别添加绿原酸溶液(豌豆豆球蛋白与绿原酸摩尔比为1 ∶2、1 ∶4、1 ∶6、1 ∶8、1 ∶10、1 ∶12、1 ∶14、1 ∶16、1 ∶18、1 ∶20、1 ∶22、1 ∶24),然后于25 ℃避光反应10 min 备用。设置激发缝宽5 nm、发射缝宽10 nm、激发波长290 nm、发射范围300 nm~500 nm,设置完成后收集扫描发射光谱。将数据用以下方程式[14-15]进行拟合,得到化学计量位点数n 和结合常数K。

式中:I 为豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物的荧光强度;n 为豌豆豆球蛋白与绿原酸的结合位点数;K为结合常数,mol/L;[P]0 为蛋白浓度,μmol/L;[CA]0 为多酚浓度,μmol/L;I0 和I分别为豌豆豆球蛋白独立结合位点完全饱和时无绿原酸和有绿原酸存在的相对荧光强度。

1.3.4 豌豆豆球蛋白对绿原酸稳定性的影响

1.3.4.1 绿原酸标准曲线的绘制

精密称取35.431 mg 绿原酸标准品于烧杯中,加入10 mL 磷酸盐缓冲液,混匀,最终得到浓度为10 mmol/L的绿原酸标准母液。精密吸取1.13、2.26、3.39、4.52、5.65、6.78、7.91 μL 标准母液于离心管中,加入磷酸盐缓冲液至1 mL,混匀,得到绿原酸浓度分别为0.004、0.008、0.012、0.016、0.020、0.024、0.028 μg/μL 的标准溶液。设置紫外-可见分光光度计测定波长为327 nm,每个样品重复试验3 次,记录试验数据。绘制标准曲线,拟合回归方程。

1.3.4.2 绿原酸的光稳定性

本部分选择避光、日光照射、紫外照射3 种光照条件。取2 只离心管并编号为A 和B,其中,A 管为试验组,B 管为对照组。在离心管A 中加入4 mL 豌豆豆球蛋白溶液和13.2 μL 绿原酸溶液;在离心管B 中加入4 mL 磷酸盐缓冲液和13.2 μL 绿原酸溶液,混匀,调pH值为7,25 ℃避光静置10 min,采用紫外-可见分光光度计测定样品在327 nm 处的吸光度,换算为绿原酸浓度基准值。将离心管A 和B 中的溶液分别分装成3 个1 mL 的样品,将3 组样品分别在25 ℃避光、日光照射、紫外照射条件下静置6 h,测定样品在327 nm 处的吸光度,换算为绿原酸浓度。

1.3.4.3 绿原酸的热稳定性

本部分为模拟现实常温储藏环境、热加工及干燥温度、杀菌温度,选择25、50、80 ℃作为目标温度。取2只离心管并编号为A 和B,其中,A 管为试验组,B管为对照组。离心管A 和B 中的样品配制方法同1.3.4.2,混匀,调pH 值为7,25 ℃避光静置10 min,使用紫外-可见分光光度计测定样品在327 nm 处的吸光度,得到绿原酸浓度基准值。将离心管A 和B 中的溶液分别分装成3 个1 mL 的样品,将3 组样品分别在25、50、80 ℃恒温水浴锅中避光反应,在6、9、12 h 时测定样品在327 nm 处的吸光度,得到绿原酸浓度。1.3.4.4 绿原酸的酸碱稳定性

取6 只离心管分为A、B、C 三组,在每组2 只离心管中分别加入2 mL 豌豆豆球蛋白溶液和2 mL 磷酸盐缓冲液,A、B、C 组分别调pH 值至5、6、7,再分别加入6.4、8.0、8.8 μL 绿原酸溶液,混匀后25 ℃避光静置10 min,在327 nm 处测吸光度,得到绿原酸浓度基准值。其中,豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物溶液为试验组、绿原酸溶液为对照组。然后,将3 组样品放置在25、50 ℃避光环境中静置6 h,测定样品吸光度,计算绿原酸在样品中的浓度。

1.4 数据处理及统计分析

本试验数据的统计分析使用Oringin 2019 b 和SPSS 26.0 软件,显著水平为P<0.05,所有试验均重复3 次。

2 结果与分析

2.1 豌豆豆球蛋白分析

2.1.1 SDS-PAGE 分析

不同豌豆品种的蛋白质含量不同,豌豆球蛋白与豌豆豆球蛋白的比例也不同。但豌豆豆球蛋白有6 条亚基,每条亚基由一条酸性链和一条碱性链以及连接它们的二硫键组成,分子量一般在40 kDa 和20 kDa左右[1]。SDS 电泳是研究蛋白质的重要试验手段,通过与标准蛋白进行对照可以获得目标蛋白的近似分子量,进而可以验证实验室制得的蛋白质是否为目标蛋白质。将提取得到的豌豆豆球蛋白进行SDS-PAGE 分析,结果如图1 所示。

图1 提取的豌豆豆球蛋白电泳图
Fig.1 Electrophoregram of LG extracted

由图1 可知,提取的豌豆豆球蛋白电泳图有2 个条带,分子量分别在40 kDa 和24 kDa 左右,且40 kDa条带的颜色较深。电泳中添加的β-巯基乙醇可以破坏蛋白中的二硫键,导致豆球蛋白的酸性leg A 和碱性leg B 解离,从而在电泳中形成了2 个条带,该结果与相关文献报道一致[1],且杂质条带较少,说明此豌豆豆球蛋白的制备、提取是成功的。

2.1.2 蛋白浓度测定的标准曲线

通过Lowry 法测定了豌豆豆球蛋白的浓度,根据不同浓度牛血清蛋白溶液的吸光度绘制标准曲线如图2 所示。最小二乘法线性回归,得到的回归方程为Y=0.006 9X+0.091 8(R2=0.994 5),式中:Y 为吸光度;X 为牛血清蛋白溶液浓度,μg/mL。

图2 牛血清蛋白浓度的标准曲线
Fig.2 Standard curve of BSA concentration

2.2 豌豆豆球蛋白与绿原酸的相互作用

2.2.1 紫外-可见吸收光谱分析

通过对比蛋白质反应前后的吸收色谱,可以判断豌豆豆球蛋白是否与绿原酸发生相互作用[16]。豌豆豆豆球蛋白-绿原酸复配物、绿原酸溶液、豌豆豆球蛋白溶液的紫外-可见吸收光谱如图3 所示。

图3 豌豆豆球蛋白和绿原酸相互作用的紫外-可见光谱
Fig.3 UV-vis spectra of LG-CA interaction

由图3 可知,绿原酸的特征吸收峰在327 nm 左右,豌豆豆球蛋白的特征吸收峰在280 nm 左右,均与文献报道一致[17]。绿原酸与豌豆豆球蛋白相互作用后豌豆豆球蛋白280 nm 处的吸收峰增强,说明绿原酸与豌豆豆球蛋白相结合,使其肽链伸展,绿原酸与豌豆豆球蛋白之间可能存在范德华力、氢键等非共价作用,并且这种非共价相互作用使蛋白质的构象发生了变化。

2.2.2 荧光淬灭试验

用荧光分光光度计检测豌豆豆球蛋白的荧光强度变化可以用来证明绿原酸与豌豆豆球蛋白复配物的形成,并且可以通过荧光拟合得到化学计量位点数n 和结合常数K。

豌豆豆球蛋白的荧光光谱随绿原酸浓度的变化如图4 所示。

图4 不同摩尔比的豌豆豆球蛋白与绿原酸在pH5、6、7 条件下的荧光淬灭图谱
Fig.4 Fluorescence quenching spectra of different molar ratios of LG and CA at pH5,6 and 7

由图4 可知,随着绿原酸浓度的增加,豌豆豆球蛋白的荧光强度发生逐步淬灭,表明豌豆豆球蛋白与绿原酸发生静态荧光淬灭。由于豌豆豆球蛋白中含有多个疏水结构,色氨酸的残基通常位于蛋白质的疏水结构中,加入绿原酸后,绿原酸的酚环可能参与了绿原酸与疏水基团的疏水相互作用,导致豌豆豆球蛋白荧光淬灭[18-20]。这与王洁[21]的研究一致,该研究解释了多酚的芳基(单宁、可水解和可缩合的单宁)疏水结合到牛血清白蛋白(BSA)的疏水结构上的原理。

为了建立结合化学计量学,在检测蛋白和复合物荧光的同时,用绿原酸滴定蛋白,取330 nm 处的荧光值进行拟合,进而计算蛋白独立结合位点上绿原酸的结合数,拟合曲线见图5,化学计量结果见表1。

表1 豌豆豆球蛋白与绿原酸的化学计量
Table 1 Stoichiometry of LG and CA

?

图5 豌豆豆球蛋白与绿原酸在pH5、6、7 条件下的荧光拟合曲线
Fig.5 Fluorescence fitting curve of LG and CA at pH5,6 and 7

由图5 和表1 可知,在pH5、pH6、pH7 环境下1个豌豆豆球蛋白分别可以与(15.39±1.25)、(19.25±0.86)、(22.81±1.31)个绿原酸分子结合。结合常数分别为(6.58±1.50)×105、(4.87±0.92)×105、(5.55±1.45)×105。结果表明,pH 值越高,豌豆豆球蛋白与绿原酸的结合量越多。

2.3 豌豆豆球蛋白对绿原酸稳定性影响分析

2.3.1 绿原酸浓度测定的标准曲线

紫外分光光度法测定绿原酸吸光度,以浓度为横坐标,吸光度为纵坐标绘制标准曲线,结果如图6 所示。得到的回归方程为Y=41.689X+0.222(R2=0.993 9),式中:Y 为吸光度;X 为绿原酸浓度,μg/mL。

图6 绿原酸浓度的标准曲线
Fig.6 Standard curve of CA concentration

2.3.2 绿原酸光稳定性分析

豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物溶液和绿原酸溶液中绿原酸残留率如图7 所示。

图7 不同光照条件下绿原酸的残留率
Fig.7 The residual rate of CA after treatment under different light conditions

由图7 可知,在日光照射和紫外照射条件下,豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物溶液中绿原酸的残留率显著高于绿原酸溶液(P<0.05),这表明豌豆豆球蛋白对绿原酸有明显的保护作用,可以提升其光稳定性。在避光条件下,由于绿原酸自身较稳定,所以未见明显差异。绿原酸溶液在各类光照条件下所表现出的水解情况与报道的研究结果一致[22]

2.3.3 绿原酸热稳定性分析

绿原酸热稳定性结果如图8 所示。

由图8A、图8B、图8C 可知,绿原酸的稳定性随反应时间的延长而降低,豌豆豆球蛋白对绿原酸有保护作用。在80 ℃时绿原酸的损失率比50 ℃时更高,在25 ℃时由于绿原酸较稳定而未见残留率明显差异。

图8D 表明绿原酸的稳定性随着温度的升高而降低,在50、80 ℃下豌豆豆球蛋白对绿原酸有显著的保护作用(P<0.05),且在80 ℃下的保护作用比50 ℃更明显,而在25 ℃时绿原酸较稳定,未见明显差异。

图8 不同温度条件下绿原酸的残留率
Fig.8 Residual rate of CA at different temperatures

2.3.4 绿原酸酸碱稳定性分析

图9 为不同pH 值条件下25 ℃避光处理6 h 绿原酸的残留率。

图9 不同pH 值条件下25 ℃避光处理6 h 后绿原酸的残留率
Fig.9 The residue rate of CA was treated at 25 °C for 6 h under different pH conditions

由图9 可知,在25 ℃避光静置6 h、pH5 条件下豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物样品中绿原酸的残留率显著降低(P<0.05),可能是由于pH5 接近豌豆豆球蛋白等电点pH4.8[23-24],造成豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物沉淀,影响了样品吸光度。其余各pH 值条件下的样品中绿原酸含量均未见明显变化。

图10 为不同pH 值条件下50 ℃避光处理6 h 绿原酸的残留率。

图10 不同pH 值条件下50 ℃避光处理6 h 后绿原酸的残留率
Fig.10 The residual rate of CA at 50 °C for 6 h under different pH

由图10 可知,在50 ℃恒温水浴锅中避光静置6 h、pH5 条件下豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物中绿原酸的残留率显著降低(P<0.05),原因分析同上。pH5 条件下绿原酸溶液和pH6 条件下两种样品绿原酸含量未见明显损耗,而pH7 时绿原酸有明显损耗,且豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物样品中绿原酸残留量多于对照组,说明绿原酸在pH5、pH6 条件下比pH7 条件稳定,这与报道的研究结果一致[22]

2.3.5 稳定性总结

绿原酸与豌豆豆球蛋白相互作用后可以在一定程度上提高绿原酸的光稳定性和热稳定性,这是可能是豌豆豆球蛋白和绿原酸之间能够通过疏水作用力进行非共价相互作用的结果,这种相互作用有利于提高绿原酸的热稳定性和光稳定性[16,25]。而在酸性(pH5、6)条件下由于绿原酸自身稳定以及豌豆豆球蛋白变性,绿原酸残留率未见明显改善。

3 讨论与结论

多酚是一类小分子活性物质,具有多种生理活性,但对光和热等环境敏感,容易水解。在功能食品中蛋白质具有保护和传递生物活性成分的潜在作用,蛋白质与多酚相互作用,可以提高多酚稳定性,使其免受氧化和降解。本文探究了豌豆豆球蛋白与绿原酸相互作用后对绿原酸稳定性的影响。结果表明,豌豆豆球蛋白与绿原酸通过非共价作用相结合,能够在一定程度上提高绿原酸的光稳定性和热稳定性。因此,通过制备豌豆豆球蛋白-绿原酸复配物,可以有效降低绿原酸水解率,提高其生物利用度。

参考文献:

[1] STONE A K, AVARMENKO N A, WARKENTIN T D, et al. Functional properties of protein isolates from different pea cultivars[J].Food Science and Biotechnology,2015,24(3):827-833.

[2] BURGER T G, ZHANG Y. Recent progress in the utilization of pea protein as an emulsifier for food applications[J].Trends in Food Science&Technology,2019,86:25-33.

[3] 汪阳.豌豆的营养成分及在食品工业中的应用[J].中国食品工业,2021(24):117-118.WANG Yang. Nutritional components of pea and its application in food industry[J].China Food Industry,2021(24):117-118.

[4] STONE A K,KARALASH A,TYLER R T,et al.Functional attributes of pea protein isolates prepared using different extraction methods and cultivars[J].Food Research International,2015,76:31-38.

[5] 马宁,魏姜勉.豌豆蛋白的改性及其开发利用研究进展[J].中国市场,2015(32):231-233.MA Ning,WEI Jiangmian.Research progress of pea protein modification and its development and utilization[J].China Market,2015(32):231-233.

[6] 刘红,康玉凡.食用豆类球蛋白研究进展[J].粮食与油脂,2013,26(5):5-8.LIU Hong, KANG Yufan. Research progress on globulins of edible legumes[J].Cereals&Oils,2013,26(5):5-8.

[7] JIANG H,LI J,CHEN L,et al.Adsorption and desorption of chlorogenic acid by macroporous adsorbent resins during extraction of Eucommia ulmoides leaves[J].Industrial Crops and Products,2020,149:112336.

[8] 赵御锜,于方园.金银花中绿原酸提取的研究前景和应用概述[J].食品安全导刊,2019(6):162.ZHAO Yuqi, YU Fangyuan. Research prospect and application overview of chlorogenic acid extraction from Lonicera japonica Thunb[J].China Food Safety Magazine,2019(6):162.

[9] JIAO W X,LI X X,WANG X M,et al.Chlorogenic acid induces resistance against Penicillium expansum in peach fruit by activating the salicylic acid signaling pathway[J]. Food Chemistry, 2018, 260:274-282.

[10] 张晓燕.通过多酚-蛋白质-多糖共价复合物提高番茄红素乳液的稳定性及生物可及性[D].天津:天津商业大学,2021.ZHANG Xiaoyan. Improving the stability and bioaccessibility of lycopene emulsion by polyphenol-protein-polysaccharide conjugates[D].Tianjin:Tianjin University of Commerce,2021.

[11] 侯占群,龚树立,高彦祥.应用蛋白质与多糖分子间的相互作用制备食品乳状液[J].食品科技,2013,38(1):56-62.HOU Zhanqun, GONG Shuli, GAO Yanxiang. Food emulsions stabilized by protein and polysaccharide interactions[J]. Food Science and Technology,2013,38(1):56-62.

[12] KLASSEN D R,NICKERSON M T.Effect of pH on the formation of electrostatic complexes within admixtures of partially purified pea proteins (legumin and vicilin) and gum Arabic polysaccharides[J].Food Research International,2012,46(1):167-176.

[13] 王晔,耿其秀,秦亚男,等.测定含甘油牛血清白蛋白样品Lowry法的优化及验证[J].中国生物制品学杂志,2019,32(4):449-453.WANG Ye,GENG Qixiu,QIN Yanan,et al.Optimization and verification of Lowry method for determination of bovine serum albumin protein samples containing glycerin[J]. Chinese Journal of Biologicals,2019,32(4):449-453.

[14] LV C Y,BAI Y F,YANG S P,et al.NADH induces iron release from pea seed ferritin:A model for interaction between coenzyme and protein components in foodstuffs[J].Food Chemistry,2013,141(4):3851-3858.

[15] YAO C Y, DING Y X, LI P F, et al. Effects of chlorogenic acid on the binding process of cadmium with bovine serum albumin:A multi-spectroscopic and docking study[J]. Journal of Molecular Structure,2020,1204:127531.

[16] 金花,江连洲,冯海莹,等.绿原酸共价和非共价作用对黑豆蛋白纳米乳稳定性和抗氧化性的影响[J]. 食品科学, 2022, 43(4):17-24.JIN Hua,JIANG Lianzhou,FENG Haiying,et al.Effects of covalent and non-covalent interaction with chlorogenic acid on the stability and antioxidant activity of black soybean protein isolate-stabilized nanoemulsion[J].Food Science,2022,43(4):17-24.

[17] 苏萌萌,孙芝兰,刘芳,等.绿原酸对鸡肉腐败菌的抑菌机理[J].江苏农业学报,2018,34(6):1386-1391.SU Mengmeng,SUN Zhilan, LIU Fang, et al. Antimicrobial mechanism of chlorogenic acid against chicken spoilage bacteria[J].Jiangsu Journal of Agricultural Sciences,2018,34(6):1386-1391.

[18] 宋子悦,杨杨,任丽琨,等.蛋白质与多酚复合物形成机制及其功能性研究进展[J].食品科技,2022,47(1):262-268.SONG Ziyue,YANG Yang,REN Likun,et al.Research progress on the formation mechanism and functional of protein and polyphenols complex[J].Food Science and Technology,2022,47(1):262-268.

[19] 郭明,詹敏忠,鲁小旺,等.金银花活性成分绿原酸与不同蛋白质相互作用机制的比较分析研究[J].中国中药杂志,2013,38(16):2714-2720.GUO Ming, ZHAN Minzhong, LU Xiaowang, et al. Study on honeysuckle active ingredients and comparative analysis on their interactive mechanisms with different proteins[J].China Journal of Chinese Materia Medica,2013,38(16):2714-2720.

[20] ZHANG H, YU D D, SUN J, et al. Interaction of milk whey protein with common phenolic acids[J].Journal of Molecular Structure,2014,1058:228-233.

[21] 王洁.多酚-蛋白质相互作用的影响因素及其功能特性研究进展[J].河南工业大学学报(自然科学版),2012,33(3):91-96.WANG Jie. Progress on factors influencing polyphenol-protein interaction and functional characteristics thereof[J]. Journal of Henan University of Technology (Natural Science Edition), 2012, 33(3):91-96.

[22] 左晓霜,陈平,张建博,等.RP-HPLC 法测定不同pH 条件下藏药余甘子干果中柯里拉京、没食子酸、绿原酸、咖啡酸的含量变化[J].中国民族医药杂志,2016,22(5):44-48.ZUO Xiaoshuang,CHEN Ping,ZHANG Jianbo,et al.RP-HPLC for the Determination of the dired embilca content change of corilagin acid, gallic acid, chlorogenic acid and caffeic acid in different pH conditions[J].Journal of Medicine&Pharmacy of Chinese Minorities,2016,22(5):44-48.

[23] BIELIKOWICZ K,KOSTYRA H,KOSTYRA E,et al.The influence of non-enzymatic glycosylation on physicochemical and biological properties of pea globulin 7S[J].Food Research International,2012,48(2):831-838.

[24] 卢菊慧,钟芳,陈茂深.影响豌豆蛋白乳化特性的分子机制[J].食品与机械,2018,34(1):7-12.LU Juhui, ZHONG Fang, CHEN Maoshen. Study on the molecular mechanism of the effects on emulsifying properties of pea proteins[J].Food&Machinery,2018,34(1):7-12.

[25] 杨慧,曲也直,高雅然,等.植物多酚-蛋白质复合物生物活性及应用研究进展[J].食品科学,2022,43(3):258-266.YANG Hui, QU Yezhi, GAO Yaran, et al. Recent advances in understanding the biological activities and applications of polyphenolprotein complexes[J].Food Science,2022,43(3):258-266.

Effect of Pea Legumin on the Stability of Chlorogenic Acid

WANG Hui-ting1,XUE Liang-yu1,CUI Yuan-meng1,HAN Yu-chen1,TANG Xin1,CUI Jia-yi1,WANG Zhi-wei1*,ZHANG Min1,2,3*
(1.State Key Laboratory of Food Nutrition and Safety,Tianjin University of Science&Technology,Tianjin 300457,China;2.College of Food Science and Bioengineering,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300392,China;3.China-Russia Agricultural Processing Joint Laboratory,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300392,China)

Abstract:The interaction of chlorogenic acid(CA)and pea legumin(LG)under different pH(pH5,6,7)conditions and different compound molar ratios was analyzed by UV-vis and fluorescence spectrophotometry.The effects of pea LG on photostability,thermal stability,and acid-base stability of CA were investigated.The results showed that there was a non-covalent effect between pea LG and CA.Fluorescence quenching occurred in pea LG-CA complex under different pH conditions,and the fluorescence intensity decreased with the increase of CA content.Pea LG improved the thermal stability(50,80 ℃)and photostability(sunlight,UV)of CA(P<0.05).Under normal temperature,dark and pH6 conditions,no significant change was observed due to the stability of CA.

Key words:chlorogenic acid(CA);pea legumin(LG);non-covalent interaction;polyphenol stability;active material carrier

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2023.07.006

基金项目:2019 年度天津市“131”创新型人才团队项目(201926)

作者简介:王慧婷(1998—),女(汉),硕士研究生,研究方向:食品添加剂与功能配料。

*通信作者:王志伟(1979—),男(汉),副教授,博士,研究方向:粮油科学与工程;张民(1972—),男(汉),教授,博士,研究方向:食品营养、食品化学。

引文格式:

王慧婷,薛良雨,崔圆梦,等.豌豆豆球蛋白对绿原酸稳定性的影响[J].食品研究与开发,2023,44(7):39-46.

WANG Huiting,XUE Liangyu,CUI Yuanmeng,et al. Effect of Pea Legumin on the Stability of Chlorogenic Acid[J]. Food Research and Development,2023,44(7):39-46.

加工编辑:张昱

收稿日期:2022-07-21