目前随着全球性“白色污染”给人类带来的危害 日益彰显，加之石油资源日趋枯竭，一些研究者开始 致力于开发以天然可再生资源为原料的环境友好材 料[|_3]，这些生物材料最大的优点是“取之自然，回归 自然”，多数以蛋白类、脂类和多糖类物质为原料，材 料具有很大的实用价值，可以在医药、食品保藏和包 装、生物工程等领域广泛应用[4_5]。蛋白质和多糖是 自然界中重要的天然高分子，具有很好的生物相容 性、可降解性和低毒性，常用来合成可降解生物材 料。本研宄以大豆分离蛋白为材料基质，但从高分 子材料的角度看，大豆蛋白有许多缺陷，由纯大豆蛋 白制备的材料脆度很大，并且耐水性比较差，必须经 过物理、化学或生物的方法进行改性，使其具有好的 利用价值[6_8]，目前将蛋白与多糖类物质通过共混改 性制备生物材料成为一种主流手段，其可以充分发挥原料的优势，提高合成材料的机械或加工等性能， 采用向大豆分离蛋白体系中加瓜尔胶多糖作为成膜 原料。表面疏水性影响分子间的相互作用，大豆分离蛋白和瓜尔胶生物材料混合体系疏水性的研究，如蛋白 质与蛋白质、蛋白质与多糖、蛋白质与脂类等小配位 体间的缔合作用或其它大分子间的相互作用。研究 蛋白与多糖作用体系的表面疏水性可以解释蛋白与 多糖之间的疏水相互作用，从而为成膜机理问题以 及预测生物薄膜的抗水性、机械性能和加工性提供 理论依据。本工作拟采用大豆分离蛋白为主要成膜 基质，以甘油为增塑剂，纯水和无水乙醇为溶剂，添 加瓜尔胶多糖，通过改变蛋白浓度、pH、瓜尔胶浓度 以及盐浓度，以ANS荧光探针法研究不同蛋白-多糖 共混材料体系溶液的表面疏水性。

1材料与方法

1.1材料与仪器

大豆分离蛋白（SPI)哈高科大豆食品+

任公司，经测定组分含量分别为：水分5.319 质91.60%、灰分4.51% ;1-苯胺基萘-8-硝基 盐（ANS) 美国Sigma公司瓜尔胶印度i 津华裕经济贸易有限公司；考马斯亮蓝G-2 

■食蚪咸

Science and Technology of Food Industry

国AMRESCO公司，Solarbio试齐IJ ;其余试剂均为国

产分析纯。

HITACHI 650-60荧光分光光度计日本岛津

公司；pH计梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司； JJ-1型定时电动搅拌器江苏金坛市金城国胜实验 仪器厂；水浴锅余姚市东方电工仪器厂；离心机 北京医药离心机厂。

1.2实验方法

1.2.1 大豆分离蛋白液的制备以一定量的大豆分 离蛋白分散在l〇〇mL溶剂（纯水：无水乙醇=4:1) 中，加入甘油1.5g，室温下用电动搅拌器搅拌至均质。 置于4T冰箱中过夜，备用。

1.2.2不同pH和盐浓度大豆分离蛋白-瓜尔胶混合 体系（IG)溶液的制备取1.2.1中制备的大豆分离 蛋白液（3%，w/v) lOOmL，加入0.15g瓜尔胶，35T：水 浴预热，在电动搅拌下，用O.lmol/L HC1或O.lmol/L NaOH 溶液调节所需 pH3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0、 8.0、9.0、10.0，（80 ± 1) T：水浴力口热 30min，冷去P〇 7200r/min,4T：离心lOmin，取上清液测可溶性蛋白 浓度（考马斯亮蓝法）。

取1.2.1中制备的大豆分离蛋白液（3%，w/v) lOOmL，加入0.15g瓜尔胶，35T：水浴预热，O.lmol/L NaOH溶液调节pH = 10.0,加NaCl使其浓度分别为： 0.02、0.04、0.06、0.08、0• 10、0• 15、0.20、0.25mol/L，（80 ±1) T：水浴加热30min，冷却。测可溶性蛋白浓度， 以不调pH的平行实验作为对照。

1.2.3不同大豆分离蛋白和瓜尔胶浓度IG混合体 系溶液的制备在100mL溶剂（纯水：无水乙醇= 4:1)中分别加入大豆分离蛋白粉2.0、3.0、4.0、5.0、 6.0g，再加入0.15g瓜尔胶。

取1.2.1中制备的大豆分离蛋白液（3% w/v) 100mL，分别加入 0.0、0• 1、0.2、0.3、0.4、0.5g 瓜尔胶。

以上两种条件下体系在35X：水浴预热，在电动 搅拌下，用O.lmol/LNaOH溶液调节体系pH为8.0, (80 ±1) 0C7jC浴加热30min,冷却。测可溶性蛋白浓 度（方法同1.2.2)。

1.2.4大豆分离蛋白-瓜尔胶混合体系（IG)表面疏 水性的测定采用1-苯胺基萘-8-硝基苯甲酸盐 (ANS)作为荧光探针，将样品溶于0.01mol/L、pH7.0 的磷酸缓冲液中，采用，、5、5、5”阶梯稀释法配成浓 度lg/L左右的分散体系，取不同浓度样品的溶液 10mL,分别加入50(xL浓度为80mmol/L的ANS溶 液，振荡，避光静置15min，然后在激发波长= 390nm，发射波长Xem = 470nm条件下测定样品的焚 光强度FI，以荧光强度对蛋白质浓度作图，初始段的 斜率即为蛋白质分子的表面疏水性指数S。。

1.2.5统计分析每次实验重复3次。所用数据均 为3次的平均值，误差项为标准差；数据标注字母不 同者为差异显著（P <0.05)。数据均使用SPSS 17.0 软件进行统计分析。

2结果与讨论

2.1 pH对大豆分离蛋白-瓜尔胶混合体系表面疏 水性的影响

图1为不同pH条件下，大豆分离蛋白（SPI)体 系和大豆分离蛋白-瓜尔胶（IG)体系可溶性蛋白表

2011年第07期)

硏究与杈纣

面疏水值S。的测定结果。如图1所示，相对SPI单 一组分，加入多糖瓜尔胶后，体系整体s(,降低，表明 瓜尔胶加入后参与体系或形成新的化合物，阻碍了 蛋白与ANS探针的结合，从而显示表面疏水值的降 低[9]。或者是蛋白未与瓜尔胶连接，而变得更加亲 水[1°]，当然这也不排除由于多糖的参与，诱导蛋白与 蛋白之间经疏水相互作用发生聚集的现象[11]。碱性 区域，蛋白带负电，由于蛋白自身静电相互排斥而使 蛋白结构不稳定，活性基团暴露，使蛋白与ANS探针 的作用强于蛋白与蛋白的结合，大豆分离蛋白和瓜尔胶生物材料混合体系疏水性的研究，因此疏水值要明显 偏高。酸性区域（pH4〜5)体系表面疏水值很低，这 可能与等电点时蛋白溶解度低，有效浓度低有关。

pH

图1 pH对大豆分离蛋白和大豆分离 蛋白-瓜尔胶混合体系表面疏水性的影响

2.2盐浓度对大豆分离蛋白-瓜尔胶混合体系表面 疏水性的影响

图2为两种条件下，分别测得的IG体系对应不 同NaCl浓度时的S。。如图2所示，pH = 10.0时IG 混合体系S。明显大于纯水条件，并且纯水条件下，体 系S。基本没有发生变化，随盐浓度的增大，S。总体呈 减小的趋势，但变化不明显。

混合体系表面疏水性的影响

注：I表示IG体系在PH = 10.0条件下测得的不同盐浓度 对应的表面疏水值；n表示未加酸碱调pH条件下 IG在不同盐浓度时对应的表面疏水值。

相比较图1中未加盐IG体系PH = 10.0时Su = 1066.85,当盐浓度处于0.04〜0.2mol/L范围时，体系 均大于1066.85,说明NaCl在碱性条件下对体系 起了非常关键的作用，当盐加入到体系后，瓜尔胶、 pH和NaCl三个条件发生了交互作用。

盐浓度小于O.lmol/L时，pH = 10.0体系S。随盐 浓度的增大总体呈增大的趋势，反之大于O.lmol/L 时，随盐浓度的增大S。逐渐减小。有关NaCl对蛋白 结构的影响一直存在争议，有文献报道，NaCl可使蛋 白的变性焓降低，而蛋白变性可导致疏水基E 使疏水值增大[14]。大于O.lmol/L时随盐浓度 、减小，可能是因为溶液的离子强度发生变彳 离子强度时，蛋白与多糖的作用发生变化。 

Vol.32,JVo.07,2011 

2.3蛋白浓度对大豆分离蛋白-瓜尔胶混合体系表 面疏水性的影响

图3是由不同大豆分离蛋白浓度时IG体系S。 的变化。由图3可见，随着蛋白浓度增大，体系S。整 体降低。这可能是由于随着蛋白浓度增加，蛋白相 邻非极性残基发生了疏水性相互作用[12]，同时伴随 多肽链的展开[13]。

3500「 a 3000 2500 〇2000 ^ 1500 1000 500 0

2.03.04.05.06.0

spr浓度(％,w/v)

图3蛋白浓度对大豆分离蛋白-瓜尔胶 混合体系表面疏水性的影响

2.4瓜尔胶浓度对大豆分离蛋白-瓜尔胶混合体系 表面疏水性的影响

图4是随着向SPI单组分体系中加入不同量的 瓜尔胶多糖体系S。的变化。由图4可知，当浓度处 于0.1%〜0.5% (w/v)时，随着瓜尔胶的力口入，体系S0 相比不加瓜尔胶是减小的，这与2.1的结论一致，但 是随着瓜尔胶浓度的增大，体系S。变化不显著。原 因是瓜尔胶是一种中性多糖，二者之间不能通过静 电相互作用形成难溶性化合物，而体系表面疏水值 减少，表明二者还是发生了某种作用，大豆分离蛋白和瓜尔胶生物材料混合体系疏水性的研究，可能是通过疏 水或氢键发生了变化，只是这种变化受瓜尔胶浓度 的影响不显著。

瓜尔胶浓度(％，w/v)

图4瓜尔胶浓度对大豆分离蛋白-瓜尔胶 混合体系表面疏水性的影响

3结论

3.1向SPI生物材料混合体系中加入中性瓜尔胶多 糖，会使体系可溶性蛋白S。降低，表明大豆分离蛋白 与中性多糖瓜尔胶之间发生了某种相互作用，可能 是疏水相互作用，可能是氢键，也可能是在瓜尔胶的 诱导下蛋白与蛋白之间的作用，但这种作用受瓜尔 胶多糖浓度的影响不显著。

3.2PH对IG生物材料混合体系Sej的影响在酸性 和中性区域不显著，碱性区域比较明显，尤其在pH = 8.0时，体系可溶性蛋白的S。最大。

3.3NaCl加入到IG生物材料混合体系中，会使体 系S。变化变得复杂。pH = 10.0时IG混合体系S。明 显大于纯水条件，表明当盐加入到体系后，盐对IG 体系的表面疏水性存在一定的影响；并且pH = 10.0 时，IG体系S。以盐浓度为O.lmol/L为分界，出现了 不同的变化趋势，当盐浓度小于O.lmol/L时，随着 NaCl浓度的增大S。是增大的，反之，当盐浓度大于 O.lmol/L时，随着NaCl浓度的增大S。是降低的。

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