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【蛋白质结构与功效】版主：薛友林 学术编辑：韩鸿洋
【食品新思路】西班牙Castilla-La Mancha大学：植物蛋白新来源——玉米丝蛋白的提取、分离、结构和技术功能特性
Food Hydrocolloids，IF=11.0
●玉米丝通常被认为是一种未充分利用的植物蛋白新资源，目前在世界一些地区，除了作为传统药物的用途外，其应用有限。本文研究了玉米丝蛋白（CSP）及其三个主要组分（白蛋白、球蛋白和谷蛋白）的结构、理化、热、技术功能和体外消化特性。这项工作扩展了目前对玉米丝蛋白及其组分的结构和功能特性的理解，从而扩大了它们在食品和其他工业中的潜在应用。该研究以《Corn silk as an underutilized sustainable source of plant proteins: Extraction, fractionation, structure, and techno-functional properties》为题发表在2024年《Food Hydrocolloids》期刊上，Jose C. Orellana-Palacios为第一作者，Milad Hadidi为通讯作者。
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成果介绍
采用差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）进行热分析。记录四种蛋白提取物的质量随温度变化（TGA）曲线（图1A）和质量差变化（dm/dT）随温度变化（DTG）曲线（图1B）。在蛋白粉的TGA曲线上观察到的第一个质量损失区域通常发生在0-200℃，这被归因于自由水和结合水的蒸发；在蛋白质粉末的TGA曲线中观察到的第二个质量损失区域通常发生在200-400℃，这归因于蛋白质的热分解；提取物在这个范围内表现出类似的行为，除了球蛋白部分，这表明它可能含有更强的键。DTG谱显示，质量损失率最高发生在200-400℃，最显著的热降解事件发生在290-305℃左右。特别是球蛋白分数在400℃时出现峰值，表明含油量较高。在500℃及以上，在所有样品中观察到质量的进一步降低，这可能是由于其他物质的热降解。样品的最终质量不同，这可能是因为它们含有不同类型和水平的矿物质和其他非挥发性杂质
对于不同的CSP组分，与蛋白质变性相关的焓变（ΔH）也有明显的差异。其中谷蛋白部分（37.8 J/g）和整个CSP提取物（37.5 J/g）的能量最高，说明展开它们需要更高的能量。相比之下，白蛋白部分的最低值为28.2 J/g，这需要较少的能量来促进展开。
图1 CSP提取物和馏分的热特性：（A）TGA结果;（B）DTG结果;（C）DSC结果（带变性温度）;（D）DSC结果（带变性焓）。
利用红外光谱法对蛋白质的官能团和二级结构进行了分析。图2显示了CSP提取物及其不同组分在4000至500 cm波数范围内的FTIR光谱，以及它们的指定波段。FTIR分析表明，蛋白质组分和整个CSP提取物具有相似的条带，与蛋白质的酰胺I， II和III区相关。所有提取物的二级结构均以β-片状结构为主，有α-螺旋和β-旋状结构。
图2 玉米丝提取物的红外光谱。
图3 玉米丝提取物的酰胺I区域反卷积并计算每种蛋白质提取物的二级结构。
图4A为不同蛋白质提取物的最终消化率结果。CSP全提取物的消化率最高（71.8%），其次是白蛋白（71.1%）、谷蛋白（69.1%）和球蛋白（68.4%）。
测量了不同CSP提取物的ζ电位与pH曲线（图4B）。所有提取物的ζ电位在+10.0到¶30.0 mV之间，随着pH从3.0到11.0的变化，电位由正向负变化。在pH 11.0时，白蛋白、球蛋白、谷蛋白和整个CSP提取物的ζ-电位值分别达到最大值¶29.3、¶10.6、¶22.6和¶20.9 mV。
四种玉米丝蛋白提取物在还原条件下的电泳图谱如图4C所示。白蛋白和球蛋白组分的蛋白质含量范围（~16 ~ 175 kDa）大于谷蛋白组分（~16 ~ 95 kDa）和全CSP提取物（~16 ~ 130 kDa）。电泳凝胶显示，球蛋白部分比其他提取物含有更多不同类型的蛋白质，因为它具有更多的条带（图4C），其次是白蛋白。37、30、25和14 kDa处的条带较宽，颜色较深，表明大多数蛋白质分子量相对较低。谷蛋白部分和CSP全提取物电泳图谱基本相似，但后者在130和50 kDa左右有额外的条带。
各粉末状蛋白样品的XRD图谱如图4D所示。白蛋白、谷蛋白和整个CSP提取物表现出更无定形的结构，在2ϴ = 22◦处有一个宽峰。相比之下，球蛋白部分似乎具有更结晶的结构，具有许多窄而强的峰。与其他提取物一样，球蛋白呈现2ϴ = 22◦，但其形状完全不同，表明结晶度更高。
图4 玉米丝提取物的不同表征和性质概述：（A）所得提取物的消化率；（B）不同pH条件下提取液的Zeta-电位；（C）获得的提取物的SDS-PAGE图谱，以及分子标记和BSA控制线；（D）不同提取物的X射线衍射图。
● 创新性/应用前景
1. 成功地进行了CSP的提取、分离、表征和功能性质的研究。目前的研究表明，玉米丝是一种极好的蛋白质来源，具有不同的功能和营养特性，从而使其成为食品，补充剂和制药领域的增值成分。
2. 玉米丝蛋白及其组分可作为有价值的营养和功能成分应用于食品和其他产品中。然而，需要进一步的研究来优化提取和纯化条件，以及在更广泛的条件下测试蛋白质的功能。
参考文献
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110550
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