《International Journal of Biological Macromolecules》:Protein meal ratio alters the structure and enhances the physicochemical, techno-functional and biochemical properties of soy (
Glycine max) and canola (
Brassica napus L.) coprecipitates
编辑推荐:
•制备了来自大豆(S)和菜籽(C)粉的共沉淀物(PCos)。•共沉淀改变了大豆蛋白质的二级和三级结构。•PCos的电泳图显示了大豆蛋白质的组合成分。•含有较高比例大豆的PCOs具有更好的色泽和发泡性能。•较高的菜籽含量提高了蛋白质的消化率和乳液的稳定性。引言全球人口的持续增长以及
- •
制备了来自大豆(S)和菜籽(C)粉的共沉淀物(PCos)。
- •
共沉淀改变了大豆蛋白质的二级和三级结构。
- •
PCos的电泳图显示了大豆蛋白质的组合成分。
- •
含有较高比例大豆的PCOs具有更好的色泽和发泡性能。
- •
较高的菜籽含量提高了蛋白质的消化率和乳液的稳定性。
引言
全球人口的持续增长以及对营养食品需求的增加,加剧了对替代性和可持续食品原料的探索[1]。这些需求与联合国通过可持续发展目标提出的全球挑战相一致,包括零饥饿、负责任的消费与生产以及气候行动[2]。在这种背景下,农业工业副产品,如脱油油籽粉,因其高蛋白质含量及其部分或完全替代动物源蛋白质的潜力,成为有前景的资源[3]。
大豆(甘氨酸含量最高)和菜籽(Brassica napus L.)是全球产量最大的油籽,分别占总产量的80%,产量分别为4.2亿和8600万吨[4]。这种大规模的生产产生了大量的副产品,2024-2025年期间产生了约3.87亿吨的脱油粉[5]。然而,这些粉因其高蛋白质含量(15-50%)而受到越来越多的关注,使其成为开发人类食用食品的潜在蛋白质来源[6]。
粉通常被用作生产具有理想技术功能的蛋白质浓缩物和分离物的原料,例如其形成凝胶、稳定乳液和泡沫的能力[7]。这也符合不断增长的消费者需求,推动了全球蛋白质分离物和浓缩物市场的扩张,为开发新的基于蛋白质的生物材料创造了关键机会[8]。
大豆蛋白质主要由大豆球蛋白和甘氨酸蛋白组成,以其优异的凝胶化和乳化性能著称,但它们的溶解度较低[9]。除了传统的食品和工业应用外,大豆蛋白质还被用于其他创新产品,尤其是由于其抗菌特性,可用于制造肉类产品的可食用薄膜[10]。相比之下,菜籽蛋白质主要由十字花蛋白和纳平蛋白组成,溶解度较高,但需要更高的浓度才能形成凝胶[11]。此外,由于菜籽本身的特性和加工技术,菜籽蛋白质因其独特的香气和风味而受到消费者的广泛接受[12]。然而,植物蛋白质在技术功能方面存在局限性,这影响了它们与动物源蛋白质的竞争力[13]。因此,通过酸碱处理将这两种来源的主要蛋白质亚单位通过共价或非共价键结合,可以增强协同效应,产生具有更全面功能特性的材料。
目前,为了克服这些限制,人们对通过同时共沉淀两种或多种蛋白质来源获得的蛋白质浓缩物或分离物越来越感兴趣,这种类型的蛋白质复合材料结合了每种原料的互补特性,从而可以产生协同效应,提高其质量[14]。
多项研究表明,共沉淀可以引起结构变化,包括构象重组和新蛋白质-蛋白质相互作用的形成,从而改善技术功能[15]、[16]、[17]。例如,以7:3(w/w)比例共沉淀的大豆-小麦蛋白质比单一蛋白质具有更好的发泡和乳化能力[18]。此外,Flores-Jiménez等人[19]报告称,葵花籽-菜籽蛋白质(50:50 w/w)的共沉淀降低了凝胶化所需的最低浓度。在这方面,共沉淀被视为一项旨在提升植物蛋白质性能的技术。这些研究符合分析蛋白质与其他生物分子相互作用的需求,如蛋白质共沉淀、与碳水化合物的结合或与多糖的共凝聚,以解释它们在技术功能中的作用[20]。
然而,到目前为止,尽管大豆和菜籽是加工最广泛的油籽,且它们的蛋白质具有互补特性,但共沉淀技术尚未被用于开发这两种来源的共沉淀物。在这方面,本研究提供了关于同时提取和沉淀蛋白质如何通过蛋白质-蛋白质相互作用克服大豆和菜籽蛋白质各自的局限性的见解。因此,本研究的目的是制备不同比例的大豆-菜籽粉的蛋白质共沉淀物,并评估其对物理化学、结构、技术功能和生化特性的影响。
节片段
材料
从墨西哥Nayarit州的Forrajes y Alimentos San Cayetano购买了商业大豆粉(蛋白质:50.1?±?0.61%,脂质:1.4?±?0.19%,水分:10.5?±?0.36%,灰分:5.9?±?0.63%,总碳水化合物:32.1?±?0.36%)和菜籽粉(蛋白质:39.7?±?1.03%,脂质:2.9?±?0.14%,水分:9.7?±?0.71%,灰分:7.1?±?0.88%,总碳水化合物:40.6?±?1.29%)。所有试剂均为分析级,购自Sigma-Aldrich(美国St. Louis, MO)、J.T. Baker和Bio-Rad, Inc.(美国)。
对食品成分进行PChemA分析对于评估其在食品配方中的可行性和用量至关重要[31]。如图1所示,共沉淀显著影响了PCOs的PChemA(p?0.05),具体影响取决于S:C粉的比例,并且每种成分都有所不同。然而,最相关的方面是它对蛋白质纯度的影响,因为与对照组S100(79%)和C100(83.4%)相比,S25:C75的蛋白质纯度为87.1%。
结论
本研究表明,大豆和菜籽蛋白质的共沉淀是一种有效的修改其结构和技术功能特性的方法,这主要是由于所使用粉的比例不同。共沉淀引起了构象重组,表现为疏水基团和氢键的暴露变化,以及蛋白质 fractions、分子量和二级及三级结构的分布变化,从而导致
CRediT作者贡献声明
Kevin Ulises López-Mártir:撰写——原始草案,软件开发,方法论设计,研究实施,概念构建。José Armando Ulloa:撰写——审核与编辑,原始草案撰写,验证,项目监督,资源调配,资金申请,数据管理,概念构建。Judith Esmeralda Urías-Silvas:监督,资源调配,研究实施。Petra Rosas-Ulloa:验证,监督,概念构建。Blanca Estela Ulloa-Rangel:验证,监督,
资助来自(COCYTEN;拨款 C-002/2025)。
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
作者感谢墨西哥科学、人文、技术和创新部(SECIHTI)以及纳亚里特州科学技术委员会(COCYTEN)为M. C. Kevin Ulises López Mártir的博士研究提供的奖学金(编号:1182335)。
Kevin Ulises López-Mártir|José Armando Ulloa|Judith Esmeralda Urías-Silvas|Petra Rosas-Ulloa|Blanca Estela Ulloa-Rangel