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        雞蛋中卵白蛋白和溶菌酶相互作用對(duì)其 結(jié)構(gòu)和致敏性的影響

        2020-04-02 03:31:48汪吳晶陳紅兵高金燕
        食品科學(xué) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)

        汪吳晶,佟 平,陳紅兵,高金燕

        (1.南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330047;2.南昌大學(xué)食品學(xué)院,江西 南昌 330047;3.南昌大學(xué)中德聯(lián)合研究院,江西 南昌 330047)

        雞蛋含有豐富的蛋白質(zhì),是人體攝入蛋白質(zhì)的重要來(lái)源之一,在我國(guó)的產(chǎn)量位居世界第一。但我國(guó)雞蛋的主要銷(xiāo)售形式是未經(jīng)過(guò)消毒、分級(jí)、保鮮處理就直接進(jìn)入市場(chǎng)的鮮蛋[1],我國(guó)蛋制品深加工產(chǎn)業(yè)起步晚,規(guī)模小,但是市場(chǎng)潛力巨大,前景廣闊[2]。

        目前,液態(tài)蛋產(chǎn)品主要包括液態(tài)蛋清、蛋黃和全蛋液3 種。在食品生產(chǎn)加工中具有使用方便、產(chǎn)品均一等優(yōu)點(diǎn),并且可以有效解決運(yùn)輸過(guò)程中蛋殼易破碎等問(wèn)題[3]。但是液態(tài)蛋產(chǎn)品也存在易被污染等風(fēng)險(xiǎn),因此需要對(duì)其進(jìn)行充分殺菌。常采用巴氏殺菌法對(duì)液態(tài)蛋進(jìn)行殺菌處理[4],巴氏殺菌的溫度一般在60 ℃左右,該溫度可能會(huì)對(duì)雞蛋中的熱敏性組分產(chǎn)生較大的影響[5],從而影響雞蛋的起泡性、乳化性等功能性質(zhì)[6]。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)在熱處理過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化,而結(jié)構(gòu)變化往往會(huì)影響蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)[7];蛋白質(zhì)相互作用也會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。為了解蛋清蛋白在熱處理中結(jié)構(gòu)的變化,有必要闡明蛋白質(zhì)分子間的相互作用,然而蛋清含有數(shù)百種蛋白質(zhì),成分復(fù)雜,多種蛋白質(zhì)的相互作用無(wú)法明確進(jìn)行分析,所以本實(shí)驗(yàn)選擇了蛋清中卵白蛋白和溶菌酶2 種重要蛋白進(jìn)行研究,期待為進(jìn)一步探索提供工作基礎(chǔ)。

        卵白蛋白(ovalbumin,OVA)是蛋清中的主要蛋白質(zhì),占蛋清蛋白的54%,等電點(diǎn)為4.5,由385 個(gè)氨基酸組成,是一種磷糖球蛋白,分子質(zhì)量為44.5 kDa,包含約3%的糖基組分[8],被作為一種模式蛋白廣泛用于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及食物過(guò)敏模型的研究[9]。溶菌酶(lysozyme,Lys)占蛋清蛋白的3.4%,是由129 個(gè)氨基酸組成的單鏈多肽,分子質(zhì)量為14.3 kDa[10],等電點(diǎn)為10.7,易與其他酸性蛋白發(fā)生靜電作用。卵白蛋白和溶菌酶作為雞蛋蛋白常見(jiàn)過(guò)敏原,加熱能夠改變過(guò)敏原蛋白的結(jié)構(gòu),暴露或隱藏過(guò)敏原表位,從而使其致敏性發(fā)生變化[11],所以在加熱以及蛋白質(zhì)相互作用后是否會(huì)對(duì)致敏性產(chǎn)生影響也值得探究。

        本研究采用離子交換層析方法分離純化出OVA和Lys,在不同的加熱條件下對(duì)OVA、Lys及OVA-Lys混合物進(jìn)行處理,采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)對(duì)蛋白質(zhì)分子質(zhì)量進(jìn)行表征,用濁度、溶解度對(duì)蛋白質(zhì)物理性質(zhì)進(jìn)行分析,通過(guò)圓二色光譜、紫外光譜、熒光光譜表征熱加工對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響,并通過(guò)酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)研究相互作用后的蛋白質(zhì)致敏性的變化。旨在確定不同溫度處理下(25、60、65、70 ℃)OVA和Lys相互作用對(duì)其結(jié)構(gòu)和致敏性的影響,為開(kāi)展后續(xù)工作提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        白殼雞蛋 市購(gòu);牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)品 生工生物工程(上海)股份有限公司;HRP標(biāo)記羊抗兔IgG、親和素標(biāo)記的羊抗人IgE二抗 美國(guó)Sigma公司;HRP標(biāo)記的鏈霉親和素 欣博盛生物科技有限公司;抗雞蛋過(guò)敏原Lys兔多克隆抗體 美國(guó)奧維亞系統(tǒng)生物公司;抗雞蛋過(guò)敏原OVA兔多克隆抗體為實(shí)驗(yàn)室自制;其他常規(guī)試劑均為分析純。

        1.2 儀器與設(shè)備

        蛋白垂直電泳儀、Model680酶標(biāo)儀、凝膠成像系統(tǒng) 美國(guó)Bio-Rad公司;恒溫水浴鍋 德國(guó)Kottermann公司;J-810型圓二色光譜儀 日本分光公司;TU-1901紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司;F-4500型熒光分光光度計(jì) 日本日立公司。

        1.3 方法

        1.3.1 雞蛋主要過(guò)敏原的分離純化及熱加工處理

        將雞蛋洗凈后分離蛋清蛋黃并去除系帶,取100 mL蛋清用2 倍Tris-HCl稀釋后,在4 ℃緩慢攪拌3 h,離心除去沉淀后經(jīng)DEAE-Sepharose Fast Flow陰離子交換柱分離卵白蛋白和溶菌酶,具體方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)[12]。利用SDS-PAGE對(duì)分離所得的OVA和Lys進(jìn)行分析,如圖1所示。經(jīng)quantity one軟件對(duì)電泳圖進(jìn)行分析,OVA和Lys的純度均達(dá)到98%以上。

        圖 1 純化的雞蛋蛋白SDS-PAGE圖Fig. 1 SDS-PAGE pattern of purified egg white proteins

        將純化的卵白蛋白和溶菌酶用0.01 mol/L的磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffer saline,PBS)稀釋?zhuān)孤寻椎鞍椎馁|(zhì)量濃度為1.588 mg/mL,溶菌酶的質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL(蛋清中卵白蛋白-溶菌酶質(zhì)量比為54∶3.4),使終體積為1 mL,以單個(gè)蛋白(卵白蛋白質(zhì)量濃度1.588 mg/mL,溶菌酶0.1 mg/mL)作為對(duì)照。混勻后在60、65、70 ℃水浴加熱10 min后用冰水浴終止反應(yīng),以25 ℃加熱的蛋白作為對(duì)照。

        1.3.2 SDS-PAGE

        參考常雪嬌等[13]的方法采用SDS-PAGE對(duì)分離所得蛋白以及熱處理后的蛋白進(jìn)行分析檢測(cè),樣品與上樣緩沖液1∶1(V/V)混合后,取10 μL加入聚丙烯酰胺凝膠膠孔內(nèi)(采用分離膠12%,濃縮膠5%),電流參數(shù)為12 mA、30 min和24 mA、90 min。電泳結(jié)束后,經(jīng)考馬斯亮藍(lán)顯色、脫色后進(jìn)行凝膠成像。

        1.3.3 溶解度和濁度的測(cè)定

        采用BCA試劑盒測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量,將不同溫度條件處理下的OVA、Lys、OVA-Lys在4 ℃、10 000×g離心20 min后取上清液進(jìn)行測(cè)定[14]。以牛血清蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白,用于繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),從而計(jì)算出蛋白質(zhì)含量,見(jiàn)式(1):

        式中:S為溶解度/%;P1為離心后各溫度條件下上清液中蛋白質(zhì)含量;P0為上清液中蛋白質(zhì)的總量。

        濁度測(cè)定參照Wu Li等[15]方法,將不同溫度條件處理下的OVA、Lys、OVA-Lys于600 nm波長(zhǎng)處測(cè)定蛋白溶液的透過(guò)率T(%),并采用超純水作為空白對(duì)照。濁度計(jì)算見(jiàn)式(2):

        1.3.4 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析

        1.3.4.1 紫外-可見(jiàn)分光光譜分析

        將不同溫度條件處理下的OVA、Lys、OVA-Lys樣品用0.01 mol/L的PBS稀釋至0.1 mg/mL。采用TU-1901雙束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)分析熱處理前后蛋白質(zhì)復(fù)合物與單體的三級(jí)結(jié)構(gòu)的變化。波長(zhǎng)掃描范圍為250~350 nm,波長(zhǎng)間隔為1.0 nm,光譜帶寬為2.0 nm,光徑為1 cm,響應(yīng)時(shí)間為0.2 s。

        1.3.4.2 圓二色光譜分析

        采用MOS-450圓二色光譜分析熱處理前后蛋白質(zhì)復(fù)合物與單體的二級(jí)結(jié)構(gòu)變化,樣品質(zhì)量濃度為 0.1 mg/mL。遠(yuǎn)紫外波長(zhǎng)掃描范圍為190~240 nm,掃描速率為100 nm/min,光徑為0.1 cm,帶寬0.1 nm。并通過(guò)網(wǎng)站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,結(jié)果以平均摩爾橢圓 率(deg·cm2/dmol)表示[16]。線(xiàn)上分析網(wǎng)址為http://dichroweb.cryst.bbk.ac.uk/html/process.shtml。

        1.3.4.3 外源性熒光光譜分析

        采用ANS熒光探針?lè)?,檢測(cè)不同溫度條件處理下的OVA、Lys、OVA-Lys表面疏水性差異,樣品質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL。在4 mL樣品中加入40 μL ANS溶液避光反應(yīng)1 h后檢測(cè)熒光強(qiáng)度,激發(fā)波長(zhǎng)為390 nm,掃描范圍為400~650 nm,掃描速率為1 200 nm/min,狹縫寬度為5.0 nm,光徑為1 cm,響應(yīng)時(shí)間為0.5 s。

        1.3.5 競(jìng)爭(zhēng)ELISA檢測(cè)蛋白質(zhì)潛在致敏性

        參考Meng Xuanyi等[17]的方法采用競(jìng)爭(zhēng)抑制ELISA方法監(jiān)測(cè)OVA、Lys、OVA-Lys對(duì)兔多克隆抗體IgG的結(jié)合能力,并做如下改動(dòng):檢測(cè)Lys對(duì)OVA的免疫原性的影響時(shí),采用1 μg/mL的未處理的OVA進(jìn)行包被,用不同溫度處理后的OVA、OVA-Lys作為競(jìng)爭(zhēng)蛋白,一抗使用卵白蛋白致敏的兔血清(1∶20 000,V/V),二抗使用HRP標(biāo)記羊抗兔IgG(1∶5 000,V/V);檢測(cè)OVA對(duì)Lys的免疫原性的影響時(shí),Lys的包被質(zhì)量濃度為20 μg/mL,用不同溫度處理后的Lys、OVA-Lys作為競(jìng)爭(zhēng)蛋白,一抗使用溶菌酶致敏的兔血清(1∶5 000,V/V),二抗使用HRP標(biāo)記羊抗兔IgG(1∶5 000,V/V),并通過(guò)式(3)進(jìn)行計(jì)算:

        式中:B為有競(jìng)爭(zhēng)蛋白對(duì)應(yīng)的OD值;B0為無(wú)競(jìng)爭(zhēng)蛋白對(duì)應(yīng)的OD值。

        采用競(jìng)爭(zhēng)抑制ELISA方法對(duì)不同溫度處理后的OVA、Lys、OVA-Lys的致敏原性進(jìn)行評(píng)估。檢測(cè)Lys對(duì)OVA致敏原性的影響時(shí),采用3.2 μg/mL的OVA進(jìn)行包被,用不同溫度處理后的OVA、Lys、OVA-Lys作為競(jìng)爭(zhēng)蛋白,過(guò)敏患者血清池(一抗)的稀釋倍數(shù)為 1∶2 0(V/V),二抗使用生物素標(biāo)記的羊抗人I g E(1∶5 000);檢測(cè)OVA對(duì)Lys的致敏原性的影響時(shí),采用1 μg/mL的Lys進(jìn)行包被,用不同溫度處理后的OVA、Lys、OVA-Lys作為競(jìng)爭(zhēng)蛋白。并通過(guò)式(4)進(jìn)行計(jì)算:

        式中:B為有競(jìng)爭(zhēng)蛋白對(duì)應(yīng)的OD值;B0為無(wú)競(jìng)爭(zhēng)蛋白對(duì)應(yīng)的OD值。

        當(dāng)包被蛋白相同時(shí),測(cè)得的OD值越大表明競(jìng)爭(zhēng)蛋白殘余的IgE結(jié)合量越多,即競(jìng)爭(zhēng)蛋白的抗原性越弱,所以B0-B數(shù)值越大,表明競(jìng)爭(zhēng)蛋白的結(jié)合能力越強(qiáng)。以此評(píng)估OVA、Lys、OVA-Lys三者的致敏原性。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        采用Origin Pro 9.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖;并采用IBM SPSS Statistics 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析,P<0.05,差顯著異。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 OVA、Lys、OVA-Lys的溶解度和濁度變化

        利用BCA試劑盒對(duì)不同溫度處理下的OVA、Lys、OVA-Lys的溶解度進(jìn)行分析,如圖2A所示。OVA在70 ℃加熱后溶解度有顯著性降低,但仍在90%以上,可能形成了極少量不溶性聚合物,在60、65 ℃加熱下溶解度無(wú)顯著性變化。Lys單體在60、65 ℃與常溫相比溶解度無(wú)顯著性變化,說(shuō)明較低溫度加熱沒(méi)有使溶菌酶產(chǎn)生不溶性聚合物,而70 ℃加熱后溶解度顯著性降低,熱處理可以引起蛋白分子結(jié)構(gòu)的展開(kāi)同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致分子表面帶電氨基酸重新排布,使蛋白表面電荷發(fā)生改變,對(duì)親水性/疏水性平衡產(chǎn)生影響,從而導(dǎo)致溶解性降低[18]。 OVA-Lys在60、65 ℃混合加熱后溶解度有下降的趨勢(shì),但與單體加熱相比溶解度未呈現(xiàn)顯著性變化,說(shuō)明OVA和Lys混合物加熱溶解度下降的主要原因是受溫度影響,但在70 ℃溶解度與單體相比顯著降低,降為84%,說(shuō)明在70 ℃條件下OVA和Lys會(huì)形成部分不溶性聚合物。

        對(duì)不同溫度處理下的OVA、Lys、OVA-Lys的渾濁程度進(jìn)行分析,如圖2B所示。OVA和Lys單體隨著溫度的升高濁度呈上升趨勢(shì),且在70 ℃加熱與常溫相比均有顯著性變化,說(shuō)明70 ℃加熱能使其形成了少量聚合物。OVA-Lys在60、65 ℃條件下混合加熱后濁度有上升的趨勢(shì),但與單體加熱相比濁度未呈現(xiàn)顯著性變化,說(shuō)明OVA和Lys混合物加熱濁度上升主要是受溫度影響,而兩者并未發(fā)生明顯的作用使渾濁程度增大。但在70 ℃條件下濁度與單體相比顯著升高,說(shuō)明在此溫度下OVA和Lys能相互作用形成了大分子聚合物。濁度和溶解度的變化可以初步判斷OVA和Lys能在70 ℃條件下發(fā)生較明顯的相互作用導(dǎo)致物理性質(zhì)的改變。且對(duì)比濁度變化結(jié)果,隨著濁度的上升,可溶性蛋白含量下降,說(shuō)明在熱處理過(guò)程中蛋白質(zhì)溶液中由于不溶性沉淀的形成可以造成蛋白溶液濁度的上升[19]。

        圖 2 不同溫度下蛋白質(zhì)的溶解度(A)和濁度(B)變化Fig. 2 Soluble protein concentration (A) and turbidity (B) of protein solutions heated at different temperatures

        2.2 OVA、Lys、OVA-Lys的還原型和非還原型SDS-PAGE

        利用還原型和非還原型SDS-PAGE對(duì)不同溫度處理下的蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行分析如圖3所示。對(duì)于OVA單體而言,非還原狀態(tài)下有較多的OVA的二聚體,在還原狀態(tài)下二聚體基本消失,說(shuō)明OVA可以通過(guò)二硫鍵結(jié)合形成二聚體,而溫度對(duì)卵白蛋白單體的影響不大。對(duì)于Lys單體而言,在各溫度下還原和非還原條帶類(lèi)似,說(shuō)明溫度對(duì)其分子質(zhì)量影響不大。對(duì)于OVA-Lys的混合物而言,25、60、65 ℃條件下的蛋白樣品條帶基本一致,且是單體OVA和單體Lys條帶的疊加,但在70 ℃條件下,非還原型SDS-PAGE中的Lys條帶消失,且泳道口有少量聚集物,而在還原型電泳中Lys條帶仍然清晰可見(jiàn),說(shuō)明在70 ℃時(shí)Lys會(huì)與OVA結(jié)合,并且是通過(guò)二硫鍵結(jié)合。

        圖 3 蛋白質(zhì)的還原型和非還原型SDS-PAGEFig. 3 SDS-PAGE analysis of reduced and non-reduced proteins

        2.3 OVA、Lys、OVA-Lys的結(jié)構(gòu)分析

        蛋白質(zhì)產(chǎn)生紫外吸收光譜主要是由于色氨酸和酪氨酸殘基側(cè)鏈對(duì)紫外光的吸收,其次是苯丙氨酸、組氨酸和半胱氨酸殘基側(cè)鏈基團(tuán)對(duì)紫外光的吸收[20],通過(guò)對(duì)紫 外-可見(jiàn)光譜的測(cè)定可以反映蛋白質(zhì)的芳香族氨基酸極性是否發(fā)生改變。對(duì)不同溫度處理下的OVA、Lys、OVA-Lys 的三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析如圖4所示。OVA在25、60、65 ℃條件下圖譜基本相同,說(shuō)明在此溫度下卵白蛋白單獨(dú)加熱三級(jí)結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化,而在70 ℃條件下最大吸收光譜明顯增大,說(shuō)明在70 ℃條件下蛋白質(zhì)展開(kāi)程度變大。Lys在25、60、65、70 ℃條件下圖譜基本相同,說(shuō)明在此溫度下Lys單獨(dú)加熱三級(jí)結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化。OVA-Lys混合物在25、60、65 ℃條件下的圖譜基本一致,說(shuō)明OVA-Lys混合物在此溫度下結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,但在70 ℃條件下加熱10 min后圖譜有輕微的藍(lán)移,說(shuō)明OVA-Lys的芳香族氨基酸殘基的微環(huán)境極性發(fā)生改變,藍(lán)移說(shuō)明殘基移向親水的環(huán)境[21];另一方面OVA-Lys 的最大吸收峰較單體而言明顯增強(qiáng),可能是由于OVA和Lys在70 ℃相互作用后蛋白的展開(kāi)程度進(jìn)一步變大,從而導(dǎo)致色氨酸和酪氨酸殘基暴露在蛋白質(zhì)分子表面[22]。

        圖 4 不同溫度處理下蛋白質(zhì)的紫外-可見(jiàn)光譜Fig. 4 UV absorption spectra of protein solutions heated at different temperatures

        在190 nm波長(zhǎng)附近有一個(gè)正峰,222、208 nm波長(zhǎng)處呈負(fù)峰,是典型的α-螺旋結(jié)構(gòu);在185~200 nm波長(zhǎng)處有一強(qiáng)的正峰,216 nm波長(zhǎng)處有一個(gè)負(fù)峰,是β-折疊的結(jié)構(gòu)[22]。由圖5可知,OVA和Lys都具有典型的α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)。對(duì)蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,與未加熱OVA 相比,60、65、70 ℃加熱后的OVA β-轉(zhuǎn)角均有顯著性提高,但只有在70 ℃加熱的OVA無(wú)規(guī)卷曲含量顯著增大,說(shuō)明70 ℃條件下OVA分子逐漸由有序變得無(wú)序。與未加熱Lys 相比,70 ℃加熱后的Lys無(wú)規(guī)卷曲含量顯著增大,說(shuō)明Lys分子在70 ℃條件下由有序變得無(wú)序,而其他溫度下無(wú)明顯變化。OVA-Lys在加熱后α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角含量無(wú)顯著性變化,但在70 ℃無(wú)規(guī)卷曲程度變大,說(shuō)明在70 ℃條件下分子向無(wú)序方向發(fā)展。

        圖 5 不同溫度處理下蛋白質(zhì)的圓二色光譜圖Fig. 5 CD spectra of protein solutions heated at different temperatures

        疏水基團(tuán)的相互作用是維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)最重要的作用力之一,ANS與蛋白質(zhì)結(jié)合的熒光強(qiáng)度與蛋白質(zhì)的表面疏水性呈正相關(guān)[7],利用外源性熒光光譜對(duì)不同溫度處理下的OVA、Lys、OVA-Lys的疏水性進(jìn)行分析如圖6所示。OVA單體隨著溫度的變化其熒光強(qiáng)度變化不大只有輕微上升。Lys單體隨著溫度的升高,熒光強(qiáng)度少量增加,且在70 ℃條件下熒光強(qiáng)度最大,說(shuō)明其隨著溫度升高疏水性變大,且70 ℃條件下疏水性最大。OVA-Lys混合物在60 ℃條件下熒光強(qiáng)度無(wú)明顯變化,65 ℃加熱后熒光強(qiáng)度有少量增加,70 ℃條件下熒光強(qiáng)度增加幅度較大,說(shuō)明OVA-Lys在65、70 ℃加熱后疏水性增大。但OVA-Lys在65 ℃條件下與單體的形狀類(lèi)似,而70 ℃條件下OVA-Lys熒光強(qiáng)度較單體有較明顯的上升,說(shuō)明OVALys在65 ℃條件下熒光強(qiáng)度變大可能只是因?yàn)闇囟鹊挠绊?,?0 ℃條件下OVA-Lys熒光強(qiáng)度上升不僅受到溫度的影響,同時(shí)兩者能相互作用促使疏水基團(tuán)暴露。

        圖 6 不同溫度處理下蛋白質(zhì)的外源性熒光光譜Fig. 6 ANS Fluorescence spectra of protein solutions heated at different temperatures

        2.4 OVA、Lys、OVA-Lys的免疫原性

        利用競(jìng)爭(zhēng)ELISA對(duì)不同溫度處理下的OVA、Lys對(duì)OVA、Lys、OVA對(duì)Lys的免疫原性進(jìn)行分析如圖7所示。OVA、Lys單體隨著溫度的升高免疫原性顯著降低,說(shuō)明加熱能破壞OVA、Lys的IgG結(jié)合位點(diǎn)。對(duì)于復(fù)合物而言,隨著溫度的升高OVA-Lys的免疫原性有顯著性降低,且溫度越高復(fù)合物的免疫原性越低,但由圖7A可知,60、65 ℃條件下OVA-Lys復(fù)合物與OVA單體相比,其免疫原性并沒(méi)有顯著降低(P>0.05),說(shuō)明在60、65 ℃條件下OVA與Lys相互作用后并沒(méi)有降低OVA的免疫原性。在70 ℃條件下OVA-Lys復(fù)合物較OVA單體而言,其免疫原性顯著降低(P>0.05),說(shuō)明OVA與Lys在70 ℃條件下相互作用可以降低OVA的免疫原性。類(lèi)似地,由圖7B可知,60、65 ℃條件下OVA與Lys相互作用后也沒(méi)有降低Lys的免疫原性,70 ℃條件下OVA與Lys相互作用可以降低Lys的免疫原性,說(shuō)明OVA和Lys在70 ℃相互作用后能相互影響蛋白的免疫原性,說(shuō)明其相互作用的位點(diǎn)可能在IgG結(jié)合位點(diǎn)上。

        圖 7 不同溫度處理下蛋白質(zhì)的免疫原性Fig. 7 IgG Binding ability of protein solutions heated at different temperatures

        2.5 OVA、Lys、OVA-Lys的致敏原性

        利用競(jìng)爭(zhēng)ELISA對(duì)不同溫度處理下的OVA單體、Lys單體、OVA-Lys的致敏原性進(jìn)行分析,結(jié)果如圖8所示。圖8A顯示,OVA單體在70 ℃加熱10 min后致敏原性顯著降低(P<0.05),說(shuō)明70 ℃加熱能破壞OVA的IgE結(jié)合位點(diǎn),而60、65 ℃對(duì)OVA的致敏原性沒(méi)有顯著影響 (P>0.05)。圖8B顯示,Lys單體在加熱的情況下致敏原性無(wú)明顯變化,說(shuō)明加熱并沒(méi)有顯著影響Lys的致敏原性(P>0.05)。與25 ℃相比較,由圖8C、D可知,65、70 ℃條件下OVA-Lys復(fù)合物的致敏原性呈下降趨勢(shì),說(shuō)明較高溫度熱處理能降低OVA-Lys的致敏原性;60、65 ℃條件下OVA-Lys復(fù)合物與單體相比,其致敏原性并沒(méi)有顯著降低,說(shuō)明在此溫度下OVA與Lys相互作用后并沒(méi)有降低OVA或Lys的致敏原性。但在70 ℃條件下,與單體相比,OVA-Lys復(fù)合物的致敏原性顯著降低,說(shuō)明OVA與Lys在70 ℃條件下相互作用可以影響對(duì)方的潛在致敏性。

        圖 8 不同溫度處理下蛋白質(zhì)的致敏原性Fig. 8 IgE binding ability of protein solutions heated at different temperatures

        3 討 論

        溶菌酶等電點(diǎn)為10.7,含有4 個(gè)二硫鍵。因此,它易與其他酸性蛋白質(zhì)發(fā)生靜電作用,如卵白蛋白[23]、卵轉(zhuǎn)鐵蛋白[24]等。卵白蛋白是蛋清中的主要蛋白質(zhì),等電點(diǎn)為4.5,含有1 個(gè)二硫鍵和4 個(gè)自由巰基,二硫鍵位于Cys 73和Cys 120之間,自由巰基均位于蛋白質(zhì)分子的內(nèi)部疏水核心中[25],Iwashita等[26]表明加熱后的OVA能使自由巰基暴露,從而與Lys通過(guò)可逆的非共價(jià)鍵以及不可逆的二硫鍵進(jìn)行結(jié)合,但未從結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行深入的解釋。本研究從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面對(duì)OVA和Lys相互作用進(jìn)行了分析,結(jié)果表明70 ℃熱處理可以導(dǎo)致OVA三級(jí)結(jié)構(gòu)展開(kāi),無(wú)規(guī)卷曲程度變大,分子由有序結(jié)構(gòu)向無(wú)序方向發(fā)展,從而導(dǎo)致OVA和Lys之間的巰基相互反應(yīng)產(chǎn)生二硫鍵,形成不溶性聚合物,導(dǎo)致溶液變渾濁,而且還原型和非還原型電泳圖也證明了該結(jié)果。因此,OVA和Lys在70 ℃條件下能通過(guò)二硫鍵相互作用。在60、65 ℃條件處理下,OVA和Lys的三級(jí)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有展開(kāi),只有輕微的二級(jí)結(jié)構(gòu)變化。因此,無(wú)法通過(guò)二硫鍵進(jìn)行結(jié)合。另一方面,由于在生理pH值下,Lys帶正電荷,而OVA帶負(fù)電荷,所以?xún)烧呖梢宰园l(fā)地通過(guò)靜電相互作用進(jìn)行反應(yīng)[27],且溫度越高,反應(yīng)程度越大。所以O(shè)VA和Lys能在70 ℃發(fā)生顯著的相互作用主要是因?yàn)镺VA在70 ℃條件下結(jié)構(gòu)展開(kāi),疏水基團(tuán)暴露,從而會(huì)與Lys通過(guò)靜電相互作用以及二硫鍵相互作用進(jìn)行結(jié)合。

        Golias等[28]已證實(shí)70 ℃條件下加熱可以引起OVA的二級(jí)結(jié)構(gòu)變化,能夠改變其消化性和抗原表位的構(gòu)象,最終導(dǎo)致其致敏性的降低。Jiménez-Saiz等[29]模擬巴氏滅菌條件,在65 ℃對(duì)OVA加熱30 min,結(jié)果表明,熱處理可以降低OVA與過(guò)敏患者血清致敏原性以及和兔血清免疫原性。本研究在25、60、65、70 ℃對(duì)蛋白質(zhì)水浴加熱10 min,選取10 min進(jìn)行處理主要是因?yàn)楦鲊?guó)對(duì)蛋清巴氏殺菌的時(shí)間并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),而10 min完全滿(mǎn)足巴氏殺菌的要求。研究發(fā)現(xiàn)OVA在60 ℃和65 ℃加熱條件下致敏原性并沒(méi)有明顯變化,可能是因?yàn)樵谳^低的溫度以及較短時(shí)間內(nèi)OVA結(jié)構(gòu)并沒(méi)有展開(kāi),抗原性沒(méi)有明顯變化;而70 ℃條件下分子結(jié)構(gòu)展開(kāi),疏水基團(tuán)暴露,可能使部分過(guò)敏原表位被掩埋或破壞,所以致敏性有所降低。吳慶櫟等[30]研究發(fā)現(xiàn),加熱溫度超過(guò)110 ℃時(shí),Lys的IgE的結(jié)合能力顯著降低,蛋白的免疫原性降低,在100 ℃以下加熱對(duì)Lys的致敏原性影響不大,該結(jié)果與本研究結(jié)果類(lèi)似。而Lys在熱加工處理后免疫原性有所降低,說(shuō)明隨著Lys疏水基團(tuán)的暴露,其IgG結(jié)合位點(diǎn)可能被掩埋或被破壞。而致敏原性并沒(méi)有顯著變化,說(shuō)明其在疏水基團(tuán)暴露的情況下IgE結(jié)合位點(diǎn)可能并沒(méi)有暴露、掩埋或破壞。

        OVA單獨(dú)加熱時(shí),70 ℃條件下無(wú)規(guī)卷曲程度變大,三級(jí)結(jié)構(gòu)展開(kāi),疏水基團(tuán)暴露,免疫原性降低,潛在致敏性降低,而在60、65 ℃條件下變化不大。Lys單獨(dú)加熱時(shí),隨著溫度的升高無(wú)規(guī)卷曲程度變大,且疏水基團(tuán)有所暴露,免疫原性隨著溫度升高而降低,但潛在致敏性無(wú)明顯變化。OVA在70 ℃條件下結(jié)構(gòu)展開(kāi),疏水基團(tuán)暴露,從而會(huì)與Lys通過(guò)靜電相互作用以及二硫鍵相互作用進(jìn)行結(jié)合,使其濁度顯著增加,溶解度顯著降低。而且在70 ℃條件下由于OVA和Lys相互作用可以使OVA的免疫原性和致敏原性顯著降低,同時(shí)也能使Lys的免疫原性和致敏原性顯著降低,說(shuō)明兩者在70 ℃條件下能相互作用的位點(diǎn)可能在致敏表位上,從而使蛋白質(zhì)的潛在致敏性得到有效的降低。而60、65 ℃條件下兩者相互作用不明顯。

        4 結(jié) 論

        OVA-Lys在60、65 ℃條件下加熱10 min后不會(huì)顯著影響彼此的結(jié)構(gòu)以及潛在致敏性,而在70 ℃條件下,由于OVA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的展開(kāi),Lys疏水基團(tuán)的暴露,兩者會(huì)通過(guò)二硫鍵相互作用從而顯著降低彼此的潛在致敏性。蛋清蛋白質(zhì)的相互作用會(huì)影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),從而對(duì)蛋白質(zhì)的致敏性產(chǎn)生影響,而結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)影響到蛋白質(zhì)的其他功能性質(zhì),所以通過(guò)了解蛋清中主要蛋白質(zhì)的相互作用可以為蛋清蛋白在熱處理過(guò)程中功能性質(zhì)的變化提供一定的理論基礎(chǔ)。未來(lái)也將進(jìn)一步關(guān)注蛋清蛋白的其他組合,從而更詳細(xì)地了解在巴氏殺菌過(guò)程以及其他熱加工過(guò)程中蛋白質(zhì)系統(tǒng)的品質(zhì)變化。

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