目前隨著全球性“白色污染”給人類帶來(lái)的危害 日益彰顯，加之石油資源日趨枯竭，一些研究者開始 致力于開發(fā)以天然可再生資源為原料的環(huán)境友好材 料[|_3]，這些生物材料最大的優(yōu)點(diǎn)是“取之自然，回歸 自然”，多數(shù)以蛋白類、脂類和多糖類物質(zhì)為原料，材 料具有很大的實(shí)用價(jià)值，可以在醫(yī)藥、食品保藏和包 裝、生物工程等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[4_5]。蛋白質(zhì)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，常用來(lái)合成可降解生物材 料。本研宄以大豆分離蛋白為材料基質(zhì)，但從高分 子材料的角度看，大豆蛋白有許多缺陷，由純大豆蛋 白制備的材料脆度很大，并且耐水性比較差，必須經(jīng) 過(guò)物理、化學(xué)或生物的方法進(jìn)行改性，使其具有好的 利用價(jià)值[6_8]，目前將蛋白與多糖類物質(zhì)通過(guò)共混改 性制備生物材料成為一種主流手段，其可以充分發(fā)揮原料的優(yōu)勢(shì)，提高合成材料的機(jī)械或加工等性能， 采用向大豆分離蛋白體系中加瓜爾膠多糖作為成膜 原料。表面疏水性影響分子間的相互作用，大豆分離蛋白和瓜爾膠生物材料混合體系疏水性的研究，如蛋白 質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與多糖、蛋白質(zhì)與脂類等小配位 體間的締合作用或其它大分子間的相互作用。研究 蛋白與多糖作用體系的表面疏水性可以解釋蛋白與 多糖之間的疏水相互作用，從而為成膜機(jī)理問(wèn)題以 及預(yù)測(cè)生物薄膜的抗水性、機(jī)械性能和加工性提供 理論依據(jù)。本工作擬采用大豆分離蛋白為主要成膜 基質(zhì)，以甘油為增塑劑，純水和無(wú)水乙醇為溶劑，添 加瓜爾膠多糖，通過(guò)改變蛋白濃度、pH、瓜爾膠濃度 以及鹽濃度，以ANS熒光探針法研究不同蛋白-多糖 共混材料體系溶液的表面疏水性。

1材料與方法

1.1材料與儀器

大豆分離蛋白（SPI)哈高科大豆食品+

任公司，經(jīng)測(cè)定組分含量分別為：水分5.319 質(zhì)91.60%、灰分4.51% ;1-苯胺基萘-8-硝基 鹽（ANS) 美國(guó)Sigma公司瓜爾膠印度i 津華裕經(jīng)濟(jì)貿(mào)易有限公司；考馬斯亮藍(lán)G-2 

■食蚪咸

Science and Technology of Food Industry

國(guó)AMRESCO公司，Solarbio試齊IJ ;其余試劑均為國(guó)

產(chǎn)分析純。

HITACHI 650-60熒光分光光度計(jì)日本島津

公司；pH計(jì)梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司； JJ-1型定時(shí)電動(dòng)攪拌器江蘇金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn) 儀器廠；水浴鍋余姚市東方電工儀器廠；離心機(jī) 北京醫(yī)藥離心機(jī)廠。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 大豆分離蛋白液的制備以一定量的大豆分 離蛋白分散在l〇〇mL溶劑（純水：無(wú)水乙醇=4:1) 中，加入甘油1.5g，室溫下用電動(dòng)攪拌器攪拌至均質(zhì)。 置于4T冰箱中過(guò)夜，備用。

1.2.2不同pH和鹽濃度大豆分離蛋白-瓜爾膠混合 體系（IG)溶液的制備取1.2.1中制備的大豆分離 蛋白液（3%，w/v) lOOmL，加入0.15g瓜爾膠，35T：水 浴預(yù)熱，在電動(dòng)攪拌下，用O.lmol/L HC1或O.lmol/L NaOH 溶液調(diào)節(jié)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：水浴力口熱 30min，冷去P〇 7200r/min,4T：離心lOmin，取上清液測(cè)可溶性蛋白 濃度（考馬斯亮藍(lán)法）。

取1.2.1中制備的大豆分離蛋白液（3%，w/v) lOOmL，加入0.15g瓜爾膠，35T：水浴預(yù)熱，O.lmol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH = 10.0,加NaCl使其濃度分別為： 0.02、0.04、0.06、0.08、0• 10、0• 15、0.20、0.25mol/L，（80 ±1) T：水浴加熱30min，冷卻。測(cè)可溶性蛋白濃度， 以不調(diào)pH的平行實(shí)驗(yàn)作為對(duì)照。

1.2.3不同大豆分離蛋白和瓜爾膠濃度IG混合體 系溶液的制備在100mL溶劑（純水：無(wú)水乙醇= 4:1)中分別加入大豆分離蛋白粉2.0、3.0、4.0、5.0、 6.0g，再加入0.15g瓜爾膠。

取1.2.1中制備的大豆分離蛋白液（3% w/v) 100mL，分別加入 0.0、0• 1、0.2、0.3、0.4、0.5g 瓜爾膠。

以上兩種條件下體系在35X：水浴預(yù)熱，在電動(dòng) 攪拌下，用O.lmol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH為8.0, (80 ±1) 0C7jC浴加熱30min,冷卻。測(cè)可溶性蛋白濃 度（方法同1.2.2)。

1.2.4大豆分離蛋白-瓜爾膠混合體系（IG)表面疏 水性的測(cè)定采用1-苯胺基萘-8-硝基苯甲酸鹽 (ANS)作為熒光探針，將樣品溶于0.01mol/L、pH7.0 的磷酸緩沖液中，采用，、5、5、5”階梯稀釋法配成濃 度lg/L左右的分散體系，取不同濃度樣品的溶液 10mL,分別加入50(xL濃度為80mmol/L的ANS溶 液，振蕩，避光靜置15min，然后在激發(fā)波長(zhǎng)= 390nm，發(fā)射波長(zhǎng)Xem = 470nm條件下測(cè)定樣品的焚 光強(qiáng)度FI，以熒光強(qiáng)度對(duì)蛋白質(zhì)濃度作圖，初始段的 斜率即為蛋白質(zhì)分子的表面疏水性指數(shù)S。。

1.2.5統(tǒng)計(jì)分析每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。所用數(shù)據(jù)均 為3次的平均值，誤差項(xiàng)為標(biāo)準(zhǔn)差；數(shù)據(jù)標(biāo)注字母不 同者為差異顯著（P <0.05)。數(shù)據(jù)均使用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與討論

2.1 pH對(duì)大豆分離蛋白-瓜爾膠混合體系表面疏 水性的影響

圖1為不同pH條件下，大豆分離蛋白（SPI)體 系和大豆分離蛋白-瓜爾膠（IG)體系可溶性蛋白表

2011年第07期)

硏究與杈紂

面疏水值S。的測(cè)定結(jié)果。如圖1所示，相對(duì)SPI單 一組分，加入多糖瓜爾膠后，體系整體s(,降低，表明 瓜爾膠加入后參與體系或形成新的化合物，阻礙了 蛋白與ANS探針的結(jié)合，從而顯示表面疏水值的降 低[9]?；蛘呤堑鞍孜磁c瓜爾膠連接，而變得更加親 水[1°]，當(dāng)然這也不排除由于多糖的參與，誘導(dǎo)蛋白與 蛋白之間經(jīng)疏水相互作用發(fā)生聚集的現(xiàn)象[11]。堿性 區(qū)域，蛋白帶負(fù)電，由于蛋白自身靜電相互排斥而使 蛋白結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，活性基團(tuán)暴露，使蛋白與ANS探針 的作用強(qiáng)于蛋白與蛋白的結(jié)合，大豆分離蛋白和瓜爾膠生物材料混合體系疏水性的研究，因此疏水值要明顯 偏高。酸性區(qū)域（pH4?5)體系表面疏水值很低，這 可能與等電點(diǎn)時(shí)蛋白溶解度低，有效濃度低有關(guān)。

pH

圖1 pH對(duì)大豆分離蛋白和大豆分離 蛋白-瓜爾膠混合體系表面疏水性的影響

2.2鹽濃度對(duì)大豆分離蛋白-瓜爾膠混合體系表面 疏水性的影響

圖2為兩種條件下，分別測(cè)得的IG體系對(duì)應(yīng)不 同NaCl濃度時(shí)的S。。如圖2所示，pH = 10.0時(shí)IG 混合體系S。明顯大于純水條件，并且純水條件下，體 系S。基本沒有發(fā)生變化，隨鹽濃度的增大，S。總體呈 減小的趨勢(shì)，但變化不明顯。

混合體系表面疏水性的影響

注：I表示IG體系在PH = 10.0條件下測(cè)得的不同鹽濃度 對(duì)應(yīng)的表面疏水值；n表示未加酸堿調(diào)pH條件下 IG在不同鹽濃度時(shí)對(duì)應(yīng)的表面疏水值。

相比較圖1中未加鹽IG體系PH = 10.0時(shí)Su = 1066.85,當(dāng)鹽濃度處于0.04?0.2mol/L范圍時(shí)，體系 均大于1066.85,說(shuō)明NaCl在堿性條件下對(duì)體系 起了非常關(guān)鍵的作用，當(dāng)鹽加入到體系后，瓜爾膠、 pH和NaCl三個(gè)條件發(fā)生了交互作用。

鹽濃度小于O.lmol/L時(shí)，pH = 10.0體系S。隨鹽 濃度的增大總體呈增大的趨勢(shì)，反之大于O.lmol/L 時(shí)，隨鹽濃度的增大S。逐漸減小。有關(guān)NaCl對(duì)蛋白 結(jié)構(gòu)的影響一直存在爭(zhēng)議，有文獻(xiàn)報(bào)道，NaCl可使蛋 白的變性焓降低，而蛋白變性可導(dǎo)致疏水基E 使疏水值增大[14]。大于O.lmol/L時(shí)隨鹽濃度 、減小，可能是因?yàn)槿芤旱碾x子強(qiáng)度發(fā)生變彳 離子強(qiáng)度時(shí)，蛋白與多糖的作用發(fā)生變化。 

Vol.32,JVo.07,2011 

2.3蛋白濃度對(duì)大豆分離蛋白-瓜爾膠混合體系表 面疏水性的影響

圖3是由不同大豆分離蛋白濃度時(shí)IG體系S。 的變化。由圖3可見，隨著蛋白濃度增大，體系S。整 體降低。這可能是由于隨著蛋白濃度增加，蛋白相 鄰非極性殘基發(fā)生了疏水性相互作用[12]，同時(shí)伴隨 多肽鏈的展開[13]。

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

2.03.04.05.06.0

spr濃度(％,w/v)

圖3蛋白濃度對(duì)大豆分離蛋白-瓜爾膠 混合體系表面疏水性的影響

2.4瓜爾膠濃度對(duì)大豆分離蛋白-瓜爾膠混合體系 表面疏水性的影響

圖4是隨著向SPI單組分體系中加入不同量的 瓜爾膠多糖體系S。的變化。由圖4可知，當(dāng)濃度處 于0.1%?0.5% (w/v)時(shí)，隨著瓜爾膠的力口入，體系S0 相比不加瓜爾膠是減小的，這與2.1的結(jié)論一致，但 是隨著瓜爾膠濃度的增大，體系S。變化不顯著。原 因是瓜爾膠是一種中性多糖，二者之間不能通過(guò)靜 電相互作用形成難溶性化合物，而體系表面疏水值 減少，表明二者還是發(fā)生了某種作用，大豆分離蛋白和瓜爾膠生物材料混合體系疏水性的研究，可能是通過(guò)疏 水或氫鍵發(fā)生了變化，只是這種變化受瓜爾膠濃度 的影響不顯著。

瓜爾膠濃度(％，w/v)

圖4瓜爾膠濃度對(duì)大豆分離蛋白-瓜爾膠 混合體系表面疏水性的影響

3結(jié)論

3.1向SPI生物材料混合體系中加入中性瓜爾膠多 糖，會(huì)使體系可溶性蛋白S。降低，表明大豆分離蛋白 與中性多糖瓜爾膠之間發(fā)生了某種相互作用，可能 是疏水相互作用，可能是氫鍵，也可能是在瓜爾膠的 誘導(dǎo)下蛋白與蛋白之間的作用，但這種作用受瓜爾 膠多糖濃度的影響不顯著。

3.2PH對(duì)IG生物材料混合體系Sej的影響在酸性 和中性區(qū)域不顯著，堿性區(qū)域比較明顯，尤其在pH = 8.0時(shí)，體系可溶性蛋白的S。最大。

3.3NaCl加入到IG生物材料混合體系中，會(huì)使體 系S。變化變得復(fù)雜。pH = 10.0時(shí)IG混合體系S。明 顯大于純水條件，表明當(dāng)鹽加入到體系后，鹽對(duì)IG 體系的表面疏水性存在一定的影響；并且pH = 10.0 時(shí)，IG體系S。以鹽濃度為O.lmol/L為分界，出現(xiàn)了 不同的變化趨勢(shì)，當(dāng)鹽濃度小于O.lmol/L時(shí)，隨著 NaCl濃度的增大S。是增大的，反之，當(dāng)鹽濃度大于 O.lmol/L時(shí)，隨著NaCl濃度的增大S。是降低的。

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