CN114605490B - 高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白及其制备方法和应用 - Google Patents
高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114605490B CN114605490B CN202210451211.1A CN202210451211A CN114605490B CN 114605490 B CN114605490 B CN 114605490B CN 202210451211 A CN202210451211 A CN 202210451211A CN 114605490 B CN114605490 B CN 114605490B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bamboo shoot
- protein
- oxidation resistance
- high oxidation
- shoot protein
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 title claims abstract description 128
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 title claims abstract description 128
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 title claims abstract description 128
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 title claims abstract description 128
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 title claims abstract description 128
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims abstract description 122
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 122
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000012460 protein solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 6
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005187 foaming Methods 0.000 abstract description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 18
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 10
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 9
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 7
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 7
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 6
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000002376 fluorescence recovery after photobleaching Methods 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 102000006395 Globulins Human genes 0.000 description 4
- 108010044091 Globulins Proteins 0.000 description 4
- 235000003570 Phyllostachys pubescens Nutrition 0.000 description 4
- 244000302661 Phyllostachys pubescens Species 0.000 description 4
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 4
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 4
- 108060006613 prolamin Proteins 0.000 description 4
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 2
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 2
- 230000002292 Radical scavenging effect Effects 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- OHDRQQURAXLVGJ-HLVWOLMTSA-N azane;(2e)-3-ethyl-2-[(e)-(3-ethyl-6-sulfo-1,3-benzothiazol-2-ylidene)hydrazinylidene]-1,3-benzothiazole-6-sulfonic acid Chemical compound [NH4+].[NH4+].S/1C2=CC(S([O-])(=O)=O)=CC=C2N(CC)C\1=N/N=C1/SC2=CC(S([O-])(=O)=O)=CC=C2N1CC OHDRQQURAXLVGJ-HLVWOLMTSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- MGJZITXUQXWAKY-UHFFFAOYSA-N diphenyl-(2,4,6-trinitrophenyl)iminoazanium Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC([N+](=O)[O-])=CC([N+]([O-])=O)=C1N=[N+](C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 MGJZITXUQXWAKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N dpph Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC([N+](=O)[O-])=CC([N+]([O-])=O)=C1[N]N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 2
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010269 ABTS assay Methods 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 108010082495 Dietary Plant Proteins Proteins 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000508269 Psidium Species 0.000 description 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001142 circular dichroism spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 229940068517 fruit extracts Drugs 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 iron ion Chemical class 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 235000004213 low-fat Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000442 meristematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 230000006432 protein unfolding Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N tyrosine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000003260 vortexing Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
- C07K1/34—Extraction; Separation; Purification by filtration, ultrafiltration or reverse osmosis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/17—Amino acids, peptides or proteins
- A23L33/185—Vegetable proteins
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
- A61K38/02—Peptides of undefined number of amino acids; Derivatives thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
- A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
- A61K8/30—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic compounds
- A61K8/64—Proteins; Peptides; Derivatives or degradation products thereof
- A61K8/645—Proteins of vegetable origin; Derivatives or degradation products thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P39/00—General protective or antinoxious agents
- A61P39/06—Free radical scavengers or antioxidants
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
- A61Q19/00—Preparations for care of the skin
- A61Q19/08—Anti-ageing preparations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
- C07K1/145—Extraction; Separation; Purification by extraction or solubilisation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Birds (AREA)
- Gerontology & Geriatric Medicine (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白及其制备方法，包括以下步骤：将竹笋原料预处理得到笋片，与水混合后粉碎，加入浸提液浸提后过筛，得到不含纤维素的滤过液；将所述的滤过液离心，得上清液；将所述的上清液抽滤，去除离心未沉淀颗粒物，并用去离子水调整抽滤滤过液的pH，将抽滤滤过液通过超滤系统浓缩，收集浓缩液进行喷雾干燥，得到竹笋蛋白粉；将所述的竹笋蛋白粉溶于水中得到竹笋蛋白溶液，60‑100℃加热1‑60min；将加热后的竹笋蛋白水溶液预冻后进行真空冷冻干燥，即得所述的高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白。本发明制备方法提高了竹笋蛋白的起泡性和持油性等功能性质以及抗氧化特性，可广泛应用于医学、食品、化妆品等领域。
Description
技术领域
本发明涉及植物蛋白的高值化利用领域，尤其涉及一种高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白及其制备方法和应用。
背景技术
我国竹资源丰富，竹林面积最大，同时也是最早利用竹加工的国家之一。竹子被认为是最具文化、生态和经济意义的植物之一，在家具产业、环保产业和食品工业等领域内被广泛应用，形成高附加值产业链。
竹笋是竹子的扩展芽或分生组织形成的茎，竹笋富含蛋白质，每100克鲜竹笋中平均含蛋白质2.6克，并具有多纤维素、低脂肪、低淀粉的营养特点。然而，现有竹笋的消费主要以新鲜竹笋和发酵竹笋等原材料食用为主，对竹笋提取物研究较少，限制了竹笋在食品工业中的使用范围和应用前景。
公开号为CN106720913B的中国专利文献公开了一种新鲜毛竹笋中提取蛋白的方法，采用低温提取的方法，从新鲜竹笋中提取了第一蛋白、第二蛋白、第三蛋白、第四蛋白和第五蛋白等五种蛋白，保留了竹笋蛋白的原始特性。
杨金来等(杨金来等；毛竹笋中4种蛋白的提取与功能性质研究[J]；竹子学报；2019年01期)从毛竹笋中提取出清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和碱溶蛋白等4种蛋白，均含有8种人体必需的氨基酸。4种蛋白的功能性质的研究结果表明，疏水性：醇溶蛋白碱溶蛋白球蛋白清蛋白；在中性条件下，清蛋白的水溶性最好；清蛋白和球蛋白吸水性好，分别达到4.2和5.0mL·g～(-1)，清蛋白和醇溶蛋白吸油性最强，分别达到3.6和3.2mL·g～(-1)；清蛋白，球蛋白，醇溶蛋白和碱溶蛋白的乳化性分别为35.8％、29.2％、22.1％和14.2％，乳化稳定性均超65.1％；清蛋白的起泡性达到67.7％(稳定性为48.6％)。
通过制备竹笋蛋白验证特性发现，其功能特性存在不足。
发明内容
本发明提供了一种高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白及其制备方法，制备的竹笋蛋白具有较好的起泡性和持油性等功能性质以及较高的抗氧化特性。
本发明的技术方案如下：
一种高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白的制备方法，包括以下步骤：
(1)将竹笋原料预处理得到笋片，与水混合后粉碎，加入浸提液浸提后过筛，得到不含纤维素的滤过液；
(2)将所述的滤过液离心，得上清液；将所述的上清液抽滤，去除离心未沉淀颗粒物，并用去离子水调整抽滤滤过液的pH，将抽滤滤过液通过超滤系统浓缩，收集浓缩液进行喷雾干燥，得到竹笋蛋白粉；
(3)将所述的竹笋蛋白粉溶于水中得到竹笋蛋白溶液，60-100℃加热1-60min；
(4)将加热后的竹笋蛋白水溶液预冻后进行真空冷冻干燥，即得所述的高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白。
本发明利用化学提取法从竹笋原料中提取竹笋蛋白粉后，通过加热变性后，再经预冻和真空冷冻干燥处理，得到变性的竹笋蛋白。特定的热处理可使蛋白质分离物的天然结构经受不同程度的时间和温度暴露，这可能导致功能和物理化学特性的整体改善。本发明通过加热特定温度和时间，使所得的竹笋蛋白提高了起泡性和持油性等功能性质以及抗氧化特性。
所述的竹笋原料是指竹笋去除外壳后的可食部分。
所述的预处理包括：将竹笋原料进行去壳、洗涤、切片。
优选的，步骤(1)中，笋片与水的质量比为1:0.5-2；笋片与浸提液的质量比为1:5-10。
优选的，所述的浸提液为pH＝7.5-8.5的NaOH溶液。
优选的，步骤(2)中，离心温度为0-5℃，转速为5000-10000rpm，离心时间为20-30min。
优选的，步骤(2)中，用去离子水调整抽滤滤过液的pH至6.5-7.5。
优选的，步骤(2)中，超滤系统中，过滤膜包选用100、50、10KDA三种联用，回流阀流量限速0～50％，滤过液和去离子水的体积比为1：15。
优选的，步骤(2)中，喷雾干燥出口流速为1～3mL/min，出口温度为50～55℃。
优选的，步骤(3)中，竹笋蛋白溶液中，竹笋蛋白粉的添加量为2～8wt％。
优选的，步骤(3)中，加热温度为80-100℃，加热时间为10-30min。
在此热处理条件下，获得的竹笋蛋白的表面疏水性、起泡性、持油性、抗氧化性较好。
竹笋蛋白表面疏水性随着温度的升高，有明显的增加，可能是因为部分隐藏在蛋白质内部的天然疏水性氨基酸(Tyr和Phe等)在热处理后会暴露在表面。但是热处理温度过高或热处理时间过长，竹笋蛋白的表面疏水性反而会下降，这可能是因为在高温下长时间加热，竹笋蛋白通过表面疏水性氨基酸结合形成分子量较大的聚合物，降低表面疏水性。
竹笋蛋白的起泡性在加热后有显著性增加，并且随时间延长而增强，起泡能力的提高是由于热处理引起的部分蛋白质展开，表面疏水性的柔性蛋白质分子具有更高的起泡能力，这为蛋白质的快速吸附在两相界面提供可能性。并且热处理后，竹笋蛋白的泡沫稳定性提高，主要是因为热处理导致蛋白质分子变性，使疏水区域暴露。暴露的基团改善了与界面的相互作用，从而使泡沫具有更高的稳定性。
热处理后的竹笋蛋白的持油能力较好。持油能力受蛋白质内部基团表面积的影响，热处理后暴露了埋藏的天然疏水性肽键，因此油可以有效地与暴露的非极性结构结合。
进一步优选的，步骤(3)中，加热温度为80-100℃，加热时间为10-20min。
优选的，步骤(4)中，预冻温度为-75～-80℃，预冻时间为6～12h；真空冷冻干燥的温度为-40～-55℃，真空冷冻干燥的时间为24～48h，真空度小于或等于5Pa。
本发明还提供了采用上述制备方法制备的高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白。
本发明制备的竹笋蛋白具有较好的起泡性和持油性等功能性质以及抗氧化特性。
根据竹笋蛋白的上述特性，本发明还提供了高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白在医药、食品、化妆品制备中的应用。
优选的，在医药、食品、化妆品中，高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白的浓度大于20mg/mL；进一步优选为20-100mg/mL；再优选为40-80mg/mL；最优选为60mg/mL。
与现有技术相比，本发明的显著优点在于：
(1)本发明制得的竹笋蛋白主要从竹笋提取，来源广泛且价格低廉，为扩展农林生物质资源利用和竹笋产业链开辟新领域。
(2)本发明的制备方法反应条件温和，通过简单加热变性，能够显著提升竹笋蛋白的多种生物活性，同时热反应所得产物具有高抗氧化活性，符合绿色可持续发展的理念。
附图说明
图1为实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白的表面疏水性图；
图2为实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白的圆二色谱图；
图3为实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白的乳化性质和起泡性质图；其中(a)为乳化活性指数图，(b)为乳化稳定指数图，(c)为泡沫稳定性图，(d)为起泡能力图；
图4为实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白的持油能力图；
图5为实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白的抗氧化能力图；其中(a)为DPPH自由基清除能力图，(b)为ABTS自由基清除能力，(c)为铁离子还原能力(FRAP)图。
具体实施方式
以下实施例和对比例中所用的竹笋原料由浙江圣氏生物技术有限公司提供，其余所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
实施例1
用清水将竹笋原料洗净，剥去笋壳后切片，按照料液质量比1：1加入去离子水，使用破壁料理机粉碎3min，按照料液质量比1：5加入pH＝8.0的NaOH溶液浸提后过200目筛，滤过液8000rpm离心20min，取上清液过超滤系统(过滤膜包选用100、50、10KDA)，收集浓缩液进行喷雾干燥(流速为15％，出口温度为50℃)，得到竹笋蛋白粉，室温干燥保存。
常温下在100ml去离子水中加入5g竹笋蛋白粉，将所得溶液磁力搅拌12h完全溶解后置于恒温水浴锅内，80℃加热15min后，将所得混合液倒入12孔板中在-80℃预冻12h后放入真空冷冻干燥机中，于-50℃冷冻干燥36h后得到变性竹笋蛋白粉，记为BPC 80-15。
实施例2
竹笋蛋白粉的制备方法同实施例1。
常温下在100ml去离子水中加入5g竹笋蛋白粉，将所得溶液磁力搅拌12h完全溶解后置于恒温水浴锅内，90℃加热15min后，将所得混合液倒入12孔板中在-80℃预冻12h后放入真空冷冻干燥机中，于-50℃冷冻干燥36h后得到变性竹笋蛋白粉，记为BPC 90-15。
实施例3
竹笋蛋白粉的制备方法同实施例1。
常温下在100ml去离子水中加入5g竹笋蛋白粉，将所得溶液磁力搅拌12h完全溶解后置于恒温水浴锅内，100℃加热15min后，将所得混合液倒入12孔板中在-80℃预冻12h后放入真空冷冻干燥机中，于-50℃冷冻干燥36h后得到变性竹笋蛋白粉，记为BPC 100-15。
实施例4
竹笋蛋白粉的制备方法同实施例1。
常温下在100ml去离子水中加入5g竹笋蛋白粉，将所得溶液磁力搅拌12h完全溶解后置于恒温水浴锅内，80℃加热30min后，将所得混合液倒入12孔板中在-80℃预冻12h后放入真空冷冻干燥机中，于-50℃冷冻干燥36h后得到变性竹笋蛋白粉，记为BPC 80-30。
实施例5
竹笋蛋白粉的制备方法同实施例1。
常温下在100ml去离子水中加入5g竹笋蛋白粉，将所得溶液磁力搅拌12h完全溶解后置于恒温水浴锅内，90℃加热30min后，将所得混合液倒入12孔板中在-80℃预冻12h后放入真空冷冻干燥机中，于-50℃冷冻干燥36h后得到变性竹笋蛋白粉，记为BPC 90-30。
实施例6
竹笋蛋白粉的制备方法同实施例1。
常温下在100ml去离子水中加入5g竹笋蛋白粉，将所得溶液磁力搅拌12h完全溶解后置于恒温水浴锅内，100℃加热30min后，将所得混合液倒入12孔板中在-80℃预冻12h后放入真空冷冻干燥机中，于-50℃冷冻干燥36h后得到变性竹笋蛋白粉，记为BPC 100-30。
对比例1
竹笋蛋白粉的制备方法同实施例1。
常温下在100ml去离子水中加入5g竹笋蛋白粉，将所得溶液磁力搅拌12h完全溶解后置于恒温水浴锅内，将所得混合液倒入12孔板中在-80℃预冻12h后放入真空冷冻干燥机中，于-50℃冷冻干燥36h后得到未变性竹笋蛋白粉，记为BPC。
性能测试：
(1)实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白的表面疏水性分析
使用荧光探针8-苯胺-1-萘磺酸盐(ANS)测定竹笋蛋白的表面疏水性。将20μL ANS(8mmol/L)添加到2mL蛋白质溶液中(0.0015％-0.015％w/v)。避光1小时，利用荧光分光光度计测定荧光强度(FI)，激发和发射波长分别为390nm和470nm，用磷酸盐缓冲液作为空白对照。通过对荧光强度和蛋白质浓度之间的曲线进行线性回归分析，计算荧光强度-蛋白质浓度的斜率，作为表面疏水性指数。结果如图1所示。
表面疏水性反应了蛋白质表面疏水基团的含量，与蛋白质构象和柔韧性有关。如图1所示，竹笋蛋白的表面疏水性在加热后显著增加(p<0.05)。表面疏水性随着温度的升高，有明显的增加，可能是因为部分隐藏在蛋白质内部的天然疏水性氨基酸(酪氨酸和苯丙氨酸等)在热处理后会暴露在表面。同时BPC 100-15高于BPC 100-30，可能是因为在高温下长时间加热，竹笋蛋白通过表面疏水性氨基酸结合形成分子量较大的聚合物，降低表面疏水性。
(2)实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白的圆二色谱分析
在超纯水中制备浓度为0.4mg/mL的竹笋蛋白溶液。仪器的参数为25℃、0.1cm光程、10nm/min扫描速率、1nm带宽和0.2nm步进分辨率。平均五次扫描以获得一个光谱。使用软件DichroWeb分析光谱，计算样品中α螺旋，β折叠，β转角和无规则卷曲等二级结构含量。结果如图2所示。
对比例1的色谱图在190～200nm范围内具有正峰，在200～240nm范围内具有负峰。二级结构构象与光谱的负峰形状密切相关。α螺旋结构在208和222nm处有特征负峰，190nm处有特征正峰，β折叠在216nm有负峰。高温下变性导致蛋白质分子的展开，α螺旋含量显著下降，同时具有温度和时间依赖性，随着时间和温度递增，蛋白质变得更加无序。同时，β转角和无规则卷曲的含量增加，反映竹笋蛋白整体形成了更灵活的结构，有利于功能特性的改善。
(3)实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白的乳化性质和起泡性质分析
每100μL样品溶液(1mg/mL)用5mL(0.1％w/v)十二烷基硫酸钠溶液稀释并快速摇动，在500nm处测定第0和第10min时的吸光度。通过计算确定乳化活性指数和乳化稳定指数。将50mL刚制备样品溶液用均质器在25℃以8000rpm剪切1min。通过对比0min时的泡沫体积与样品的初始液体体积来测量起泡能力，将10min泡沫体积与样品的初始泡沫体积进行比较来确定泡沫稳定性，结果如图3所示。
如图3中的(a)所示，加热后竹笋蛋白的乳化能力下降，且随着温度的增加，乳化活性下降。乳化能力与蛋白质溶解度成正相关，而由增加的表面疏水性引起的蛋白质溶解度降低归因于疏水基团广泛参与的分子间相互作用，随着温度升高至100℃，高温下30min处理导致形成不溶性聚集体，进一步减小溶解度，从而导致乳化活性持续降低。
如图3中的(c)所示，起泡性在加热后有显著性增加，并且随时间延长而增强，起泡能力的提高是由于热处理引起的部分蛋白质展开，表面疏水性的柔性蛋白质分子具有更高的起泡能力，这为蛋白质的快速吸附在两相界面提供可能性。
如图3中的(d)所示，从热力学上讲，泡沫是不稳定的，并且会随着时间的推移而坍塌。与对比例1相比，实施例1～5的泡沫稳定性均显著增加，实施例4增加52％，主要是因为热处理导致蛋白质分子变性，使疏水区域暴露。暴露的基团改善了与界面的相互作用，从而使泡沫具有更高的稳定性。
(4)实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白的持油能力分析
将1.0g样品放入预先称重的试管中，并加入10mL大豆油。涡旋10min后，将混合物以4500rpm离心20min，将离心管倒置20min以排出多余的油并称重。
持油能力的计算公式如下式所示，其中Ma是离心前离心管及其中蛋白质和油的质量；Mb是离心后离心管及其中蛋白质和油的质量，Mc是蛋白质的质量，结果如图4所示。
关于持油能力，实施例与对比例1相比，观察到热处理时间和温度的增加对天然竹笋蛋白的持油能力有显著影响，30min处理条件下，在较高的处理温度下，即在90和100℃下，持油能力从未加热竹笋蛋白的96％提升至约220％，增长约2倍。持油能力受蛋白质内部基团表面积的影响，热处理后暴露了埋藏的天然疏水性肽键，因此油可以有效地与暴露的非极性结构结合。
(5)实施例1～6和对比例1制备的竹笋蛋白抗氧化能力分析
DPPH自由基、ABTS自由基、FRAP的测定主要参考Thaipong等(Thaipong K,Boonprakob U,Crosby K,et al.Comparison of ABTS,DPPH,FRAP,and ORAC assays forestimating antioxidant activity from guava fruit extracts[J].Journal of FoodComposition and Analysis,2006,19(6-7):669-675.)的方法并稍作修改，结果如图5所示。
ABTS测定与电子和氢原子转移有关，DPPH测定与单电子配对有关，FRAP测定基于电子转移反应。如图5所示，相较于对比例1，实施例1～6均提升了抗氧化能力，FRAP实验中，提升最为显著。清除活性随着浓度的增加而呈增加趋势，综合三种抗氧化指标，当样品浓度为60mg/mL时，基本能够达到最大清除率。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将竹笋原料预处理得到笋片，与水混合后粉碎，加入浸提液浸提后过筛，得到不含纤维素的滤过液；所述的浸提液为pH=7.5-8.5的NaOH溶液；所述的竹笋原料是指竹笋去除外壳后的可食部分；
（2）将所述的滤过液离心，得上清液；将所述的上清液抽滤，去除离心未沉淀颗粒物，并用去离子水调整抽滤滤过液的pH至6.5-7.5，将抽滤滤过液通过超滤系统浓缩，收集浓缩液进行喷雾干燥，得到竹笋蛋白粉；超滤系统中，过滤膜包选用100、50、10 KDA三种联用，回流阀流量限速0~50%，滤过液和去离子水的体积比为1：15；
（3）将所述的竹笋蛋白粉溶于水中得到竹笋蛋白溶液，80-100℃加热10-30min；竹笋蛋白溶液中，竹笋蛋白粉的添加量为2~8 wt%；
（4）将加热后的竹笋蛋白水溶液预冻后进行真空冷冻干燥，即得所述的高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白。
2.根据权利要求1所述的高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，笋片与水的质量比为1:0.5-2；笋片与浸提液的质量比为1:5-10。
3.根据权利要求1所述的高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，离心温度为0-5℃，转速为5000-10000rpm，离心时间为20-30min。
4.根据权利要求1所述的高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，喷雾干燥出口流速为1~3 mL/min，出口温度为50~55℃。
5.一种高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的制备方法制备得到。
6.一种如权利要求5所述的高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白在医药、食品、化妆品制备中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210451211.1A CN114605490B (zh) | 2022-04-26 | 2022-04-26 | 高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210451211.1A CN114605490B (zh) | 2022-04-26 | 2022-04-26 | 高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114605490A CN114605490A (zh) | 2022-06-10 |
| CN114605490B true CN114605490B (zh) | 2024-01-02 |
Family
ID=81868949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210451211.1A Active CN114605490B (zh) | 2022-04-26 | 2022-04-26 | 高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114605490B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102342495A (zh) * | 2010-08-02 | 2012-02-08 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种竹笋提取物及其制备方法 |
| CN113768032A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-12-10 | 南昌大学 | 糖基化竹笋蛋白肽的制备方法及其应用 |
-
2022
- 2022-04-26 CN CN202210451211.1A patent/CN114605490B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102342495A (zh) * | 2010-08-02 | 2012-02-08 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种竹笋提取物及其制备方法 |
| CN113768032A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-12-10 | 南昌大学 | 糖基化竹笋蛋白肽的制备方法及其应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| The Nutritional Facts of Bamboo Shoots and Their Usage as Important Traditional Foods of Northeast India;P. Nongdam等;International Scholarly Research Notices;第2014卷;679073 * |
| 影响蛋白质抗氧化活性的因素;朱振宝;王艳斐;易建华;;食品与机械(06);1-4、8 * |
| 段久芳.天然高分子材料.华中科技大学出版社,2016,(第1版),286. * |
| 毛竹笋中4种蛋白的提取与功能性质研究;杨金来等;竹子学报;第38卷(第1期);1-8 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114605490A (zh) | 2022-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ai et al. | Effects of different proteases on the emulsifying capacity, rheological and structure characteristics of preserved egg white hydrolysates | |
| Jing et al. | Sonochemical effects on the structure and antioxidant activity of egg white protein–tea polyphenol conjugates | |
| Meng et al. | Ultrasonic modification of whey protein isolate: Implications for the structural and functional properties | |
| Guo et al. | Characteristics and functional properties of buckwheat protein–sugar Schiff base complexes | |
| Fujimaki et al. | Enzymatic Modification of Proteins in Foodstuffs: Part I. Enzymatic Proteolysis and Plastein Synthesis Application for Preparing Bland Protein-like SubstancesPart II. Nutritive Properties of Soy Plastein and its Bio-utility Evaluation in Rats | |
| AU783878B2 (en) | Collagen | |
| Ding et al. | Effect of ultrasonic treatment on the structure and functional properties of mantle proteins from scallops (Patinopecten yessoensis) | |
| CN102165989B (zh) | 一种可溶性大米蛋白的制备方法 | |
| Zhao et al. | Structural and functional properties of perilla protein isolate extracted from oilseed residues and its utilization in Pickering emulsions | |
| BR0108412B1 (pt) | processo para conferir propriedades melhoradas de formação de gel, ligação à água, ligação a óleo e/ou emulsificação a um material proteico de célula única, material proteico de célula única homogeneizado, produto ou aditivo da categoria de alimento, e, alimento para animais de estimação. | |
| RU2005101354A (ru) | Экстракция белка из кормовой муки из жмыха семян масличной канолы | |
| Weng et al. | Fractionation and characterization of soy β-conglycinin–dextran conjugates via macromolecular crowding environment and dry heating | |
| KR920001702B1 (ko) | 가수분해 단백질 분류물 및 그 제조방법 | |
| Jia et al. | Glycation of rice protein and d-xylose pretreated through hydrothermal cooking-assisted high hydrostatic pressure: Focus on the structural and functional properties | |
| CN114605490B (zh) | 高抗氧化性和功能特性的竹笋蛋白及其制备方法和应用 | |
| Potin et al. | Functional properties of hemp protein concentrate obtained by alkaline extraction and successive ultrafiltration and spray‐drying | |
| CN112167543B (zh) | 一种基于赖氨酸-谷氨酰胺转氨酶的氧化损伤蛋白凝胶性能修复方法 | |
| Fujimaki et al. | Production of higher-quality plastein from a crude single-cell protein | |
| Kim et al. | Effects of hydrolysis and swelling on structural and functional properties of Hermetia illucens L.: insoluble protein in residue fraction | |
| Bing et al. | Effect of different acidic or alkaline environments on structural characteristics, functional and physicochemical properties of lentinus edodes protein | |
| US4062409A (en) | Method for the production of fish meat powder retaining functional properties of fresh fish meat | |
| Yang et al. | High-pressure homogenization combined with alcohol treatment is effective in improving the sensory and techno-functional characteristics of Chlorella pyrenoidosa | |
| EP3849995B1 (en) | Methods for separation of chlorophyll and soluble proteins | |
| PL202189B1 (pl) | Sposób otrzymywania preparatów białkowych o w daleko idącej mierze niezmiennych, użytkowo technicznych właściwościach funkcyjnych w szerokim zakresie-pH od około pH=3 do pH=10 | |
| CN109430514A (zh) | 一种制备罗非鱼-豆粕共沉淀蛋白的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |