《食品科学》：湖北工业大学李玮副教授等：戊糖乳杆菌发酵对花生不同蛋白组分结构的影响

花生蛋白是优质的可食用植物蛋白源，其营养价值与动物蛋白相近。花生蛋白经过碱溶酸沉或超滤膜法等制得的高纯度产品即为花生分离蛋白（PPI），蛋白含量较高。戊糖乳杆菌（

Lactiplantibacillus pentosus

）作为优质乳酸菌，可发酵高产乳酸及更多的酶系来水解蛋白，改善发酵微环境，赋予花生蛋白更好的营养与风味，极具应用潜力。

湖北工业大学生物工程与食品学院的李玉蝶、李玟君、李玮*等人通过戊糖乳杆菌对提取出的PPI、花生球蛋白、伴花生球蛋白进行发酵处理，对比发酵处理前后花生不同组织蛋白分子结构、微观结构及热特性的变化规律，以期为研究乳酸菌改善花生蛋白聚集行为提高花生蛋白产品在蛋白基料中的应用提供参考。

1 花生粕蛋白质含量及戊糖乳杆菌发酵后蛋白损失率

如表1 所示，花生粕中PPI 得率为（88.57±5.16）%，其中花生球蛋白质量分数为（46.74±2.09）%，伴花生球蛋白质量分数为（40.29±3.22）%，与杜寅等的研究结果一致，证明蛋白的分离效果较好。比较发酵处理后各蛋白的损失率发现，花生球蛋白的损失率低于PPI和伴花生球蛋白，可能是由于戊糖乳杆菌发酵过程分泌乳酸同时产生了多种蛋白酶系，利用蛋白产生了更多的氨基酸及小分子蛋白肽。花生球蛋白活性基团被球状包埋减少了结合位点，表现出比伴花生球蛋白更强的稳定性。

2 戊糖乳杆菌发酵对不同花生蛋白组分游离巯基含量的影响

如图1所示，戊糖乳杆菌发酵后花生球蛋白游离巯基含量较发酵前增加了79.83%，而PPI和伴花生球蛋白较发酵前分别降低48.46%和55.15%，且发酵后伴花生球蛋白游离巯基含量的减少量比PPI多6.69%。戊糖乳杆菌发酵处理后球蛋白内部亚基结构充分展开，包埋在分子内部的巯基更多地暴露到分子表面，从而导致蛋白游离巯基含量增加。随着发酵微环境的改变，球蛋白内部基团更活跃，蛋白结构展开程度增大，而PPI、伴花生球蛋白发酵后游离巯基含量降低是由于在发酵过程中，新展开的蛋白界面不稳定，暴露出的巯基与氧气结合形成了二硫键，从而使表面巯基含量降低。结果表明，发酵处理可在一定程度上促使花生蛋白空间构象发生改变，生成聚集体，蛋白质分子质量增加，形成凝胶网络。

3 戊糖乳杆菌发酵对不同花生蛋白组分Zeta电位及平均粒径的影响

如表2所示，各花生蛋白样品的Zeta电位均为负值，是由于其pH值高于等电点，蛋白表面羧基发生解离。与发酵前相比，发酵处理后PPI和伴花生球蛋白组分的Zeta电位绝对值分别下降了54.77%、51.75%。可能是由于发酵处理使蛋白质结构展开，部分去折叠后形成的聚集体阻碍了蛋白质羧基解离，促使更多内部带正电荷的氨基酸残基暴露，与蛋白质表面的负电荷中和，蛋白间静电相互作用减弱，使花生蛋白组分的稳定性增加。

如表2和图2所示，发酵处理后不同花生蛋白组分的粒径峰值均向右移动，与发酵前相比，发酵后PPI、花生球蛋白、伴花生球蛋白平均粒径分别增加了16.91%、74.62%、52.46%，这可能是由于发酵处理增强了蛋白质分子间的相互作用，使蛋白质分子发生聚集。已有研究表明，蛋白分子平均粒径增大会增加分子表面积，在凝胶形成过程中可能有利于蛋白分子的聚集，从而提高凝胶的强度，故发酵处理产生的分子聚集现象对各花生蛋白组分的凝胶特性具有积极影响。

4 戊糖乳杆菌发酵对不同花生蛋白组分二级结构的影响

如图3所示，发酵处理后各花生蛋白组分FTIR光谱中特征峰位置均发生偏移，且峰强度也有所增加，说明发酵处理改变了各花生蛋白二级结构。如图4所示，与发酵前相比，戊糖乳杆菌发酵后PPI、花生球蛋白、伴花生球蛋白

-折叠相对含量分别降低了15.42%、5.41%、5.31%；PPI、伴花生球蛋白

-螺旋相对含量分别增加了12.23%、8.15%，花生球蛋白

-螺旋相对含量降低了3.35%。PPI和花生球蛋白发酵后

-转角和无规卷曲相对含量均增加，花生伴球蛋白无明显变化；这表明发酵处理可能使各花生蛋白组分由

-折叠转化为

-转角、

-螺旋和无规卷曲，蛋白分子从有序逐渐变为无序，蛋白原始构象展开。这可能是由于戊糖乳杆菌发酵过程中维系二级结构的作用力氢键被破坏，导致蛋白变性以及随后的聚集。

5 戊糖乳杆菌发酵对不同花生蛋白组分表面疏水性的影响

蛋白质的表面疏水性主要取决于蛋白的去折叠程度及疏水基团的暴露程度。如图5所示，与发酵前相比，发酵处理后的花生球蛋白表面疏水性增加了63.19%，而PPI、伴花生球蛋白表面疏水性分别降低了83.30%、80.66%。花生球蛋白表面疏水性的增加可能是由于戊糖乳杆菌发酵使球蛋白分子在发酵过程中结构展开，内部更多疏水基团发生暴露；PPI及伴花生球蛋白表面疏水性降低是由于在发酵过程中，展开的蛋白质分子又在疏水相互作用和二硫键作用下通过共价交联形成聚集体，掩埋了部分疏水基团，使蛋白表面疏水性降低。与花生球蛋白及伴花生球蛋白相比，PPI表面疏水性降低幅度最大，可见PPI分子间重折叠发生了更多的交联反应。综上，戊糖乳杆菌发酵处理可以促进花生蛋白分子间亲水相互作用，疏水性相互作用减弱，大量水分结合到蛋白表面。

6 戊糖乳杆菌发酵前后不同花生蛋白组分荧光光谱变化

如图6所示，发酵前PPI、花生球蛋白、伴花生球蛋白最大发射波长（

max ）分别为（342.1±0.71）、（330.3±0.14）、（340.4±0.57）nm，戊糖乳杆菌发酵后三者

max 分别为（354.9±0.42）、（344.4±0.00）、（352.1±0.42）nm，结果表明，发酵处理后各花生蛋白组分

max 均发生红移，蛋白结构展开，更多的Trp/Tyr残基和疏水基团暴露在溶剂中，增加了微环境的非极性。与PPI及伴花生球蛋白相比，花生球蛋白红移幅度分别增大1.3 nm和2.4 nm，说明花生球蛋白分子构象的变化程度最大；此外，发酵处理后各花生蛋白组分的荧光强度均显著降低，可能是由于发酵过程中戊糖乳杆菌与花生蛋白分子间相互作用增强，诱导蛋白质肽链重新折叠卷曲，使发酵后各组分花生蛋白发生聚集导致荧光猝灭现象产生。其中，发酵PPI的荧光强度最低，分子间碰撞产生更多交联反应，引起更多的荧光猝灭，这与表面疏水性的结果一致。

7 戊糖乳杆菌发酵对不同花生蛋白组分微观结构的影响

如图7所示，发酵前花生蛋白大都呈球形颗粒状；发酵后各花生蛋白组分结构形态明显改变，球形结构被破坏，蛋白分子呈现扁平状，可见多层蛋白质堆叠与聚集，样品呈碎片化和断裂，蛋白空间构象发生改变。这可能是由于发酵过程中，各组分花生蛋白受到戊糖乳杆菌发酵的影响，蛋白结构展开并发生分子间交联所致。

8 戊糖乳杆菌发酵对不同花生蛋白组分热特性的影响

如图8和表3所示，戊糖乳杆菌发酵处理对各花生蛋白热稳定性的影响具有明显差异。与发酵前相比，戊糖乳杆菌发酵处理后PPI的

T

d 升高了4.36 ℃，花生球蛋白

T

d 升高了17.83 ℃，伴花生球蛋白

T

d 升高了7.31 ℃，结果表明发酵处理可增加各组分花生蛋白的热稳定性，其中发酵后的花生球蛋白比PPI、伴花生球蛋白

T

d 增幅大19.54%、14.75%，表明花生球蛋白

T

d 增幅最大，热稳定性受到的影响最为显著。发酵前

T

d ：PPI＞花生球蛋白＞伴花生球蛋白；发酵处理后

T

d ：花生球蛋白＞PPI＞伴花生球蛋白，说明伴花生球蛋白对热最敏感，花生球蛋白的热稳定性比伴花生球蛋白好，此研究与杜寅的研究结果一致。如表3所示，发酵后各花生蛋白Δ

H

为负值，呈降低趋势，说明发酵处理后花生蛋白分子间作用力增加，聚集程度增加，与粒径结果研究一致。

结论

戊糖乳杆菌发酵可显著提升花生球蛋白、降低PPI与伴花生球蛋白的游离巯基含量、表面疏水性。发酵后伴花生球蛋白游离巯基含量的减少量比PPI多6.69%，花生球蛋白游离巯基含量的提升有利于热凝胶的形成，在花生蛋白替代动物蛋白形成凝胶产品的应用方面具有促进作用。发酵后各花生蛋白组分的粒径和Zeta电位值显著提升，蛋白荧光

max红移，表明花生蛋白的聚集发生改变，与PPI、伴花生球蛋白相比，花生球蛋白荧光扫描

max红移幅度超过1.3 nm和2.4 nm。证明花生球蛋白比PPI、伴花生球蛋白的链长更易发生延展效应，在蛋白修饰方面更具潜力。结合热特性和扫描电子显微镜分析发现花生球蛋白在发酵后结构展开程度最大、热稳定性更高，发酵后的花生球蛋白比PPI、伴花生球蛋白

T

d增幅大19.54%、14.75%，证明戊糖乳杆菌更易促进花生球蛋白的分子改性，并对花生蛋白的凝胶改性起到良好的促进作用。

本文《 戊糖乳杆菌发酵对花生不同蛋白组分结构的影响》来源于《食品科学》2023年44卷第22期74-79页，作者：李玉蝶，李玟君，汪海燕，宋青云，庞子皓，肖一郎，汪超，李玮。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221202-015。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：渤海大学食品科学与工程学院 王雨婷 ；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

为进一步促进未来食品科学的发展，全面践行“大食物观”的指导思想，持续提升食品科技创新和战略安全。由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，北京工商大学食品与健康学院、北京联合大学生物化学工程学院、河北农业大学食品科技学院、西华大学食品与生物工程学院、大连民族大学生命科学学院、齐齐哈尔大学食品与生物工程学院、河北科技大学食品与生物学院共同主办，北京盈盛恒泰科技有限责任公司、古井集团等企业赞助的“第一届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于 2024年5月16-17日 在 中国 北京 召开。

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为提高我国食品营养与安全科技自主创新和食品科技产业支撑能力，推动食品产业升级，助力‘健康中国’战略，北京食品科学研究院、中国食品杂志社、国际谷物科技学会（ICC）将与湖北省食品科学技术学会、华中农业大学、武汉轻工大学、湖北工业大学、中国农业科学院油料作物研究所、中南民族大学、湖北省农业科学院、湖北民族大学、江汉大学、湖北工程学院、果蔬加工与品质调控湖北省重点实验室、武汉食品化妆品检验所、国家市场监管实验室（食用油质量与安全）、环境食品学教育部重点实验室共同举办“第五届食品科学与人类健康国际研讨会”。会议时间：2024年 8月 3—4 日，会议地点：中国 湖北 武汉。

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