【摘 要】
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蛋白质是食品中重要的营养与功能成分,对人体健康具有重要意义。摄食后,蛋白首先被胃蛋白酶分解,再进入小肠和血液循环,发挥供能和其他功能作用。然而食品基质的结构特性、组分以及胃蛋白酶在食品基质中的扩散行为都会影响蛋白基食品的胃消化特性。大豆蛋白是当今消费量最大的植物蛋白,其营养丰富、加工性能突出,被广泛应用于食品工业。但大豆中存在高活性的脂肪氧合酶（LOX）,在贮运过程中会不可避免地导致蛋白质氧化,引
【基金项目】
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广东省自然科学基金项目（No.2021A1515010638）; 广州市珠江科技新星专项（No.201610010105）
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蛋白质是食品中重要的营养与功能成分,对人体健康具有重要意义。摄食后,蛋白首先被胃蛋白酶分解,再进入小肠和血液循环,发挥供能和其他功能作用。然而食品基质的结构特性、组分以及胃蛋白酶在食品基质中的扩散行为都会影响蛋白基食品的胃消化特性。大豆蛋白是当今消费量最大的植物蛋白,其营养丰富、加工性能突出,被广泛应用于食品工业。但大豆中存在高活性的脂肪氧合酶（LOX）,在贮运过程中会不可避免地导致蛋白质氧化,引起蛋白结构变化,进而改变大豆蛋白基食品的结构特性及胃消化特性。因此,本文以LOX催化亚油酸（LA）氧化体系为模型,分析了氧化对大豆分离蛋白（SPI）结构和功能特性的影响,并在此基础上,构建不同的SPI食品体系（蛋白溶液、凝胶、乳液和乳液凝胶）,探究食品基质结构和组分对体外胃消化及胃蛋白酶扩散的相互作用机制。主要内容和结果如下:（1）研究了SPI在LOX催化LA氧化模型中的结构变化对胃蛋白酶扩散速率及体外胃消化特性的影响。结果表明,蛋白质氧化造成SPI羰基生成、游离巯基损失、β-折叠含量增多、α-螺旋和无规则卷曲含量降低;同时,包埋在蛋白内部的疏水基团暴露,使得内源荧光强度降低、表面疏水性和zeta电位增加、粒径减小。利用荧光漂白恢复法（FRAP）测定了胃蛋白酶在氧化SPI溶液中的扩散速率,发现添加3 mL LA（3 LA+LOX）组中胃蛋白酶扩散速率（80.51μm~2/s）和水解度（9.11%）最高。相关性分析表明蛋白水解度与胃蛋白酶的扩散速率呈显著相关。（2）采用多种结构表征手段分析了氧化SPI在体外胃消化过程中的多尺度结构和营养特性。结果表明,在胃消化过程中,SPI水解产物的荧光吸收波长逐渐红移,表面疏水性降低,粒径减小。与未氧化SPI相比,适度氧化（3 LA+LOX）能促进胃蛋白酶对SPI的降解,提高SPI的水解度,使其大分子肽段（MW>50 kDa）的含量降低至32.34%,并在扫描电镜下呈现较小碎片。SDS-PAGE表明氧化后的大豆球蛋白更容易被胃蛋白酶水解。但当LA含量增加至7 mL（7 LA+LOX组）,则会造成39.47%的游离氨基酸损失,从而降低SPI的营养特性。（3）探究了蛋白质氧化对SPI凝胶特性和体外胃消化的影响。结果表明,适度氧化能诱导SPI凝胶从无定型聚集体向有序的三维网络结构转变,显著提高SPI凝胶硬度,降低胃蛋白酶在SPI凝胶中的扩散速率。与对照组相比,氧化SPI凝胶中水的流动性因凝胶结构的束缚而降低,其中T2b从0.55 ms降低到0.32 ms;T21从3.22 ms降低到2.42ms。凝胶网络结构降低了胃蛋白酶的扩散速率,增加了酶与底物的接触时间,促进SPI凝胶水解,使蛋白水解度提高,大分子肽段含量降低,小分子肽段积累。相关性分析表明,水的流动性、凝胶强度和微观结构均会影响胃蛋白酶在SPI凝胶中的扩散速率和SPI凝胶的胃消化。（4）分析了蛋白质氧化对SPI乳化特性和体外胃消化的影响。结果表明,蛋白质氧化降低了SPI的乳化性,使油滴粒径增大。SPI乳液表现为剪切变稀的非牛顿流体特性。乳液在体外胃消化过程中,pH值逐渐增加,粒径和浊度逐渐降低。胃消化后,SPI水解物吸附于油水界面上,降低了胃消化液中游离氨基酸含量,但增强了乳液的稳定性,在激光共聚焦显微镜（CLSM）下呈现小粒径油滴。随着氧化程度增加,氧化SPI乳液的粒径逐渐增大,空间阻碍作用变大,胃蛋白酶扩散速率从82.81μm~2/s（对照组）降低至67.52μm~2/s。氧化造成的蛋白结构变化可以通过改变界面蛋白的吸附以及油滴的粒径分布,影响胃蛋白酶对蛋白的可及性,从而改变乳液的胃消化进程。（5）探究了蛋白质氧化对SPI乳液凝胶结构特性和体外胃消化的影响。实验结果表明,玉米油嵌入SPI凝胶网络结构中形成油滴填充型乳液凝胶。与对照组相比,大量油滴嵌入1 LA+LOX组乳液凝胶的网络结构中,增强了凝胶的机械强度、表观粘度和咀嚼做功;而少量油滴嵌入3 LA+LOX组则降低了样品的凝胶强度、表观粘度和粘弹性模量,增加了T2弛豫时间,使其更易被咀嚼。FRAP结果表明,网络结构和油脂的存在,增加了SPI乳液凝胶的空间位阻效应,降低了胃蛋白酶的扩散速率（40.49～56.55μm~2/s）。此外,在37℃水浴振荡条件下,胃蛋白酶向乳液凝胶内部扩散了约3 mm。实时裂解结果表明,胃蛋白酶消化2 h后,SPI凝胶的荧光强度降低了约65%;而SPI乳液凝胶的蛋白荧光强度缓慢降低,油脂逐渐暴露于凝胶表面,红色荧光显著增加。凝胶的微结构均未显著崩塌,推测胃蛋白酶分解SPI凝胶的主要机制为表面侵蚀。
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