FSHW | 富含海带降血压肽豆腐的质构特性

2022-12-07 01:21:23

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Introduction

豆腐是中国的传统食品，最早出现在2100多年前的汉代。传统的豆腐是用凝固剂将加热的豆浆凝固，然后对凝乳进行造型和挤压以提取乳清。各种凝固剂，如CaSO4、MgCl2、葡萄糖-δ-内部脂肪（GDL）和微生物谷氨酰胺转胺酶，已被用于制备豆腐。然而，豆腐的品种不能满足快速增长的消费需求，豆腐的风味也不为西方消费者所接受。因此，利用其他活性成分制作新型豆腐产品将是解决这些问题的一种有效的方法。

海带（Laminaria japonica Aresch）是膳食纤维、维生素、矿物质和蛋白质的极佳来源，并被用作营养膳食补充剂。海带生物活性肽是蛋白质中编码的氨基酸序列，酶解后可释放出来。在前期的研究中，我们发现海带中的有效成分如海带降压肽（KAP）可以作为功能性食品补充剂来改善面条的品质和营养。KAP能抑制血管紧张素转换酶（ACE）的活性，故又称血管紧张素转换酶抑制剂肽。

海带炖豆腐是一种美味又健康的食物，在亚洲国家被广泛食用。海带中的碘可以弥补豆腐中皂苷碘含量的不足。此外，海带和豆腐一起吃有减肥、降血压、降血脂的作用。但这些影响可能还不够显著，而且缺乏科学证据。因此，我们打算制作一种新颖的海带豆腐，来证明和强化海带和豆腐一起吃的效果，改善豆腐的结构。

Results and Discussion

酶解条件优化

本研究中，C（酶浓度）、D（温度）和E（时间）对ACE有较好的抑制作用。设计响应面实验，选择酶浓度、温度和时间为影响因素，ACE抑制活性的IC50为响应值。实验数据的多元回归分析表明，响应变量与测试变量之间通过以下二阶多项式方程存在相关关系：

Y(IC50)=6.15+0.43×A-0.14×B+0.34×C+0.15×A×B+0.073×B×C-0.29×A²-0.19×B²-0.37×C²

最佳酶解条件组合为:酶浓度为1.5%，温度为55 ℃，时间为2 h，酶解液的最佳预测IC50为4.16 mg/mL。

海带降血压肽的氨基酸序列

从海带酶解液中鉴定出二肽Lys-Tyr（KY）（图1A）和Phe-Tyr（FY)（图1B）。合成了KY和FY，IC50值分别为5.24和4.83 μmol/L。同样，鉴定出了分子量为366.5 Da的三肽GKY（图1C）和380.5 Da的Ala-Lys-Tyr（图1D），IC50值分别为7.94和7.52 μmol/L。经鉴定，四肽serl-lys-thrl-tyr（SKTY）、lys-phe-tyr（KKFY）和lys-phe-tyr（KFKY）的分子量分别为497 Da（图1E）、584.94 Da（图1F）和585 Da（图1G）。IC50值分别为20.63、15.33和10.73 μmol/L。此外，还从海带酶解液中分离并鉴定出了一个五肽ala-lys-tyr-ser-tyr（AKYSY），其分子量为631 Da（图1H），它具有最高的ACE抑制活性（IC50＝2.42 μmol/L）。根据8个小肽的结构来看，它们都是由Tyr组成C端的多肽。有报道称，C端由疏水或芳香氨基酸残基、Pro（P）和N端由支链脂肪族氨基酸组成对ACE抑制能力的提高有积极作用。

(A) KY; (B) FY; (C) GKY; (D) AKY; (E) SKTY; (F) KKFY

图1 海带酶解液中多肽的HPLC/ESI - MS和HPLC/ESI - MS/MS质谱图

海带降血压肽（KAP）豆腐同市场所售豆腐的比较

图2A显示石膏豆腐的蛋白质网孔小而密。GDL豆腐（图2B）是一种典型的蛋白网络结构，具有更大的开放空间，其微观结构比石膏豆腐更松散。图2C中的KAP豆腐是将两种混凝剂与KAP结合制成的，结构紧凑、均匀。

与石膏豆腐相比，KAP豆腐具有较低的硬度、弹性、黏结性和咀嚼性。但KAP豆腐的结构参数显著高于GDL豆腐。在图5D中，KAP豆腐的保水率和感官评价得分显著高于石膏豆腐和GDL豆腐（P＜0.05）。石膏豆腐和GDL豆腐使用单一固化剂石膏，快速形成凝胶，因此石膏豆腐的结构粗糙坚硬，而内脂豆腐易碎。KAP豆腐的IC50值显著低于其他两种豆腐（P＜0.05），豆腐中含有从大豆蛋白中提取的活性肽，KAP的添加增加了ACE抑制肽的含量。

(A)石膏豆腐; (B) KAP豆腐; (C) GDL（葡萄糖-δ-内脂）豆腐; (D)豆腐的保水能力、感官评价评分、白度和IC50

图2 不同豆腐的扫描电镜及性质

Conclusion

本研究将海带降血压肽与豆腐相结合开发食品。结果表明，KAP、石膏和葡萄糖-δ-内脂共同使用有助于提高豆腐的品质，包括保水率、感官评价和微观结构。通过对海带酶解液中的多肽进行鉴定和合成，确定海带降血压肽的IC50值为Lys-Tyr（IC50：5.24 μmol/L）、Phe-Tyr（4.83 μmol/L）、Gly-Lys-Tyr（7.94 μmol/L）、Ala-Lys-Tyr（7.52 μmol/L）、Ser-Lys-Thr-Tyr（20.63 μmol/L）、Lys-Lys-Phe-Tyr（15.33 μmol/L）、Lys-Phe-Lys-Tyr（10.73 μmol/L）、Ala-Lys-Tyr-Ser-Tyr（2.42 μmol/L）。KAP豆腐的IC50为（2.06±0.04）mg/mL，低于石膏豆腐和葡萄糖-δ-内脂豆腐。本研究结果表明，海带中的活性成分可以作为功能性食品的补充来改善豆腐的品质和营养。

作者简介

第一作者

叶贤江，男，水产品加工及贮藏工程专业硕士，主要研究方向为海藻中的降血压肽的活性、构效关系及其应用。目前已第一作者身份发表EI论文1篇，北大核心论文1篇。

通信作者

陈继承，男，福建农林大学食品科学学院副教授。2011年3月毕业于浙江大学食品科学与营养系食品科学专业，获工学博士学位，主要从事生物活性成分分析检测及功能性食品研究。2013年3月至2014年3月在美国康奈尔大学食品营养系访学一年，从事细胞代谢信号调控研究。美国食品科技学会（IFT）会员，中国营养学会会员。在Food chemistry等期刊上发表学术论文20余篇，申请授权国家发明专利3项，以副主编、编者参与完成出版国家级规划教材5部。目前主持国家自然科学基金、中国博士后基金面上项目、福建省自然科学基金等科研课题多项，以主要成员参与完成国家“十一五”科技支撑、国家“863”、国家自然基金项目、浙江省重大科技攻关等项目多项。

目前主要的研究领域为：1）、建立体外快速筛选模型，研究天然食品和药食同源中草药中抗氧化、抗衰老、抗炎症、降血压、降血脂等有益健康的植物化学成分；2、营养药物组分提取、分离纯化、结构鉴定及其构效关系研究；3、从辅助降血压、降血脂功能角度出发，研究营养药物组分作用的分子机理（食品基因组学、蛋白组学分析和细胞代谢信号通路分析）。

Process optimization, texture and microstructure of novel kelp tofu

Xianjiang Ye, Li Chen, Zhichen Su, Xiaojuan Lin, Jicheng Chen

College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China

*Corresponding author.

E-mail address: newtaicjc@163.com

Abstract

Laminaria japonica Aresch as an edible and medicine dual-purpose marine algae, has been gradually accepted by people. Tofu was Chinese traditional food, combining kelp function ingredients with tofu has practical value. The extraction-optimization methodology and the sequences of kelp antihypertensive peptide (KAP) were investigated. The sensory, whiteness, water retention ability (WRA) and microstructure of KAP tofu were evaluated. The scanning electron microscope (SEM) results showed KAP addition (20 %) significantly improved the tofu texture, with a denser network composed of relatively even pores. Compared with gypsum tofu and glucose-δ-interior fat (GDL) tofu, KAP tofu had significantly higher WRA (94.49 ± 0.49)% and sensory evaluation score value (92.54 ± 0.52), and a significantly lower IC50 value at (2.06 ± 0.04) mg/mL (P < 0.05). The maximum IC50 value (4.14 mg/mL) of kelp enzymatic hydrolysate was observed at enzyme (at an alkaline protease:trypsin ratio of 2:1) concentration 1.5 %, temperature 55 °C and time 2 h. The sequences of 8 identified peptides were Lys-Tyr, Phe-Tyr, Gly-Lys-Tyr, Ala-Lys-Tyr, Ser-Lys-Thr-Tyr, Lys-Lys-Phe-Tyr, Lys-Phe-Lys-Tyr and Ala-Lys-Tyr-Ser-Tyr with IC50 values of 5.24, 4.83, 7.94, 7.52, 20.63, 15.33, 10.73 and 2.42 μmol/L, respectively. These results indicated the potential use of KAP tofu as a valuable resource for development of functional foods.

Reference:

YE X J, CHEN L, SU Z C, et al. Process optimization, texture and microstructure of novel kelp tofu[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(1): 111-118. DOI:10.1016/j.fshw.2022.07.029.

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