蛋白质和金属蛋白分布在不同种类的bean (菜豆l .):烹饪的影响

文摘

bean (菜豆l .)是蛋白质和矿物质的主要来源之一。谷物的烹饪是必要的,由于减少一些毒性和抗营养物质的影响,以及提高蛋白质的消化率。在这项研究中,烹饪的影响清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白,谷蛋白浓度和铁与蛋白质的测定对不同大豆品种和菜豆素浓度的共同点和黑豆。不同萃取剂的解决方案(水、氯化钠、乙醇和氢氧化钠)被用于提取清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白,谷蛋白,分别。菜豆素分离的氢氧化钠、盐酸和氯化钠。蛋白质是由布拉德福德的总浓度方法;铜和铁与菜豆素和其他蛋白质获得通过石墨炉原子吸收光谱法和火焰原子吸收光谱法,分别。烹饪对(1)促进了负面影响蛋白质浓度(17(谷蛋白)到95(白蛋白)%)共同豆类和(2)的菜豆素浓度(90%)共同和黑豆。铁与白蛋白、醇溶谷蛋白、谷蛋白并没有改变。在铁、铜与菜豆素增加20 - 37%的常见和黑色品种,分别。

1。介绍

本机的50多个品种菜豆l .存在于拉丁美洲,与常见的黑大豆品种在巴西被最广泛使用的(1,2]。在那个地区,人均摄入量范围从1到40公斤每年(2]。在发达国家,bean消耗也鼓励,因为它促进健康的属性,如预防心血管疾病、肥胖、糖尿病糖尿病和癌症(2,3]。

豆子在巴西有很大的社会和经济重要性作为蛋白质的主要来源之一,植物微量元素和矿物质的人口(4]。豆子一样,总蛋白质含量从16%到33%不等,与高浓度的芳香族氨基酸(赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、天冬氨酸和谷氨酸),尽管低蛋氨酸、半胱氨酸、色氨酸,缬氨酸,苏氨酸(5,6]。

主要的蛋白质分数菜豆大豆球蛋白和清蛋白,而小分数谷蛋白和醇溶谷蛋白(5,7]。高浓度的清蛋白、球蛋白、谷蛋白被发现在原始bean (8]。Salt-soluble球蛋白,构成34总蛋白质含量的81%,富含亮氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺(5]。最高的球蛋白浓度是菜豆素,其内容对应于球蛋白总量的40 - 50% (9,10]。

包含中性糖菜豆素是一种糖蛋白,主要甘露糖,包括三个多肽与分子量亚基43至53 kDa。然而,它的营养价值是有限的低含量硫氨基酸和酶水解的高电阻(3]。生菜豆素是高度耐药体外和体内消化,因为糖基化,使其化学结构刚性和紧凑。此外,菜豆素亲水潜力低限制了其可访问性蛋白水解酶(2]。此外,豆类蛋白质的生白蛋白和谷蛋白分数显示低消化率;在清蛋白的情况下,这一事实也被大量的二硫桥和碳水化合物的存在2]。

低蛋白消化率可以提高使用热疗法,如国内烹饪2]。烹饪bean谷物摄入之前是必要的,因为它可以提高他们的口味和适口性,减少肠胃气胀因素(棉子糖低聚糖)和antinutrients(植酸和单宁)(3,4,11]。然而,重要的是要考虑到烹饪会引起相当大的成分的变化众多化学成分,如氨基酸、维生素和矿物质。此外,研究表明,烹饪可能影响宏观和微量元素的生物利用度。消化率,因此铁等微量元素的吸收,提高了加热过程。与食物的合成软化矩阵,蛋白结合的元素被释放,从而促进其吸收。此外,加热食物改变了固有的因素,抑制矿物质的吸收,比如肌醇六磷酸酯和膳食纤维(8]。

在这个工作中,提取过程对蛋白质分离和测定铁和铜的浓度与蛋白质在几个相关菜豆豆品种通过光谱技术进行评价的影响烹饪豆类。这些研究是必不可少的,因为缺乏信息烹饪对蛋白质的影响(清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白、谷蛋白和菜豆素)和某些基本要素(铁和铜)与蛋白质有关,特别是在巴西豆品种消耗(普通和黑豆)。

2。材料和方法

2.1。试剂和样品

所有的解决方案都是准备从分析试剂级高纯化学品和去离子水从Milli-Q获得水净化系统(美国微孔、Belford MA)。

连续萃取,以下试剂(美国默克公司)使用:丙酮、氯仿、乙醇、甲醇、生理盐水、盐酸和氢氧化钠。

萃取剂的总蛋白质含量得到使用布拉德福德试剂(BioAgency、巴西),这是之前用去离子水稀释5倍的分析。股票的解决方案用于生成一个标准曲线制备溶解4.0毫克的卵清蛋白(BioAgency、巴西)2.0毫升的去离子水,使用涡流搅拌2分钟。解决方案是然后用去离子水稀释10倍。

分析纯Titrisol解1000毫克L⁻¹铜(CuCl₂)和铁(FeCl₃从默克公司)被用来准备参考校准仪器的解析解。

两个品牌的bean组成的7菜豆品种(常见,黑色,rajado、rosinha bolinha, fradinho,和jalo)在圣保罗在当地市场购买,每个品种重500 g。六个品种相同的品牌,jalo不同的品牌。品种的地理起源是圣保罗(rosinha、rajado bolinha)和米纳斯吉拉斯(常见,黑色、fradinho和jalo),根据生产商。

2.2。仪表

ZEEnit 60模型原子吸收光谱仪(德国耶拿分析仪器公司AG)、德国)配有横向加热石墨雾化器,pyrolytically涂层石墨管和横向塞曼效应背景校正器是用于铜和铁的决心。分光计是使用空心阴极灯操作。所有测量是基于集成的吸光度值。光谱仪的仪器条件和加热程序如表所示1。氩99.998%,v / v(液化空气集团巴西,巴西),用作保护和净化气体。

原子吸收光谱仪(模型原子吸收不同的6,德国耶拿分析仪器公司AG)、耶拿,德国),配备了空心阴极灯的Fe (259 nm、马4和0.8海里)和背景校正,氘灯使用。仪器参数(70 L h⁻¹乙炔流量、430 L h⁻¹气流,8毫米观测高度)是稳定的制造者测定铁的水、氯化钠、乙醇和氢氧化钠萃取剂。

Ultrospec 2100 Pro分光光度计(Biochrom有限公司,剑桥,英国),配备了氙气灯的波长范围190 - 900 nm,用于蛋白质的决心在595海里。

样本使用冷冻干燥机干燥(美国热费希尔科学)。铣削样品在低温进行磨床(775 MA模型、马可尼、巴西)。豆子煮熟在电压力锅(飞利浦Walita日常收集、巴西)。

轨道振动器(Quimis、巴西)被用来混合样品和萃取剂的旋转速度为30分钟250 rpm。相分离是由离心(Spectrafuge 6 c紧凑模型,Labnet国际、美国)。

2.3。初步的样品制备

生的一部分豆类与去离子水清洗和干燥在烤箱60°C到一个恒定的质量。生咖啡豆在低温研磨机,5分钟的冻结后面跟着三个周期的研磨2分钟,1分钟的周期之间的冻结。

烹饪过程是改编自该程序Carrasco-Castilla et al。6]。原始颗粒(ca。20克,而不是地面)留给浸泡在去离子水(ca。200毫升)在室温下24 h。浸泡水被丢弃和浸泡豆子煮熟在去离子水(bean:水= 1:4、w / v) 30分钟。煮熟的豆子和去离子水混合和干在烤箱60°C,直到一个恒定的质量。干混合物是地面使用瓷研钵和杵,v / v HNO之前净化为10%₃。

2.4。顺序提取

连续萃取过程被描述Naozuka和奥利维拉(12]。约5.0克干生的和熟的谷类(所有品种)被用于不同萃取剂的固液顺序提取10毫升:氯仿/甲醇混合物(1:2 v / v)、丙酮(75% v / v) (13),去离子水,0.5摩尔L⁻¹生理盐水、70% (v / v)乙醇,L和0.5摩尔⁻¹氢氧化钠:氯仿/甲醇用于脱脂,丙酮去除酚类,和水、氯化钠、乙醇和氢氧化钠用于生产四个蛋白质研究中纳入分数。拔牙进行了使用一个轨道瓶在1520 g×30分钟。固相的分离是由离心10分钟每分钟4000转。蛋白质和铁的测定,分别由布拉德福德法(14)和火焰原子吸收光谱法(F (AAS)的上层清液,除了甲醇/氯仿和丙酮混合分数。

2.5。菜豆素分离

干和地面生的和熟的谷类(常见的和黑色的品种,5.0 g)受到连续提取10毫升的甲醇/氯仿混合(1:2 v / v)和10毫升的丙酮(75% v / v)。这两个拔牙的上层的丢弃。之后,10毫升的去离子水和5毫升氢氧化钠(1.0米)被添加到生成的固体。促进蛋白质沉淀,上清液处理1摩尔L⁻¹HCl直到pH值4.5。2摩尔L的混合物⁻¹氯化钠和1摩尔L⁻¹盐酸(1:20 v / v)添加到沉淀蛋白质在pH = 2.0。4毫升的去离子水添加到上层清液在4°C菜豆素沉淀。完成了降水离开混合物在冰箱后24 h。对萃取过程,混合物是轻轻地搅拌轨道振动器在室温下(30分钟350 rpm)和相分离是通过离心(1520 g×15分钟)。

菜豆素和铜和铁的总浓度与菜豆素是用布拉德福德的方法获得的14)和石墨炉原子吸收光谱法(GF AAS),分别。

2.6。血清总蛋白测定

蛋白质测定是由布拉德福德的方法(14]。分光光度计使用分析参考执行校准解决方案4,6,8,10,12、16、20μg 1.0毫升的布拉德福德卵白蛋白的试剂。

水、氯化钠、乙醇和氢氧化钠提取与去离子水稀释4倍(生的和熟的常见的bean和生jalo bean)或5倍(煮熟的和原始的黑色、fradinho rosinha, rajado, bolinha谷物,和熟jalo谷物)。的氢氧化钠分数rosinha(煮熟的,生)和fradinho(生)受到进一步稀释,分别为10和20倍。

菜豆素分离后,与生理盐水/盐酸沉淀的蛋白质混合物(没有菜豆素)和菜豆素分数前稀释分析。的稀释200倍(生常见和黑豆)或10倍(煮熟的常见和黑豆)没有菜豆素沉淀蛋白。菜豆素分数是稀释200倍(原始常见的bean), 100倍(煮熟的常见和生黑豆),或(煮熟的黑豆)的10倍。

2.7。测定铁与清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白,谷蛋白在所有Bean菜豆品种由F原子吸收光谱法

铁的决心是由F原子吸收的水、氯化钠、乙醇、氢氧化钠提取。仪器校准进行了用解析解浓度从0.5到3.0毫克L⁻¹在v / v HNO 0.1%₃。以前所有的上层清液用去离子水稀释4倍(生的和熟的常见的bean和生jalo bean)或5倍(jalo蚕豆,生的和熟的黑,fradinho, rosinha rajado, bolinha,和共同的bean)。谷蛋白的比例,进一步稀释是必要的熟rosinha bean(10次)和原始fradinho和rosinha bean(20倍)。

2.8。测定铜和铁与由GF AAS菜豆素有关

铜和铁的决心是由GF AAS,使用仪器参数表所示1。一个10μL整除的解析解或样品(上清液和沉淀蛋白质)被引入石墨管没有化学修饰符和受到加热程序中描述表1。铜和铁的沉淀蛋白质的测定(没有菜豆素)与生理盐水/盐酸和菜豆素混合物分数是500年resuspending固体后执行μL(0.5摩尔L⁻¹氢氧化钠。

3所示。结果与讨论

3.1。测定清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白,谷蛋白在所有种类的菜豆bean

蛋白质与布拉德福德方法进行量化(14]。分析校正曲线的特征参数(线性范围、相关系数(),与情感)和检测的局限性(LOD)和量化(定量限)如表所示2。LOD计算使用10测量的标准偏差的分析空白样品(,在那里计算标准偏差),定量限3×LOD。连续萃取,得到的值μg g⁻¹,考虑到样品的质量5 g和最后的10毫升。

脂类和多酚的分离进行了使用甲醇的混合物/氯仿或纯丙酮(15]。在缺乏脂类和多酚类物质,可以分离不同的蛋白质类型由一个连续的提取过程。萃取剂的水、氯化钠、乙醇和氢氧化钠按顺序应用允许清蛋白的分离,球蛋白、醇溶谷蛋白,谷蛋白,分别12]。这些蛋白质的浓度在不同的品种菜豆豆类,生的和熟的,如表所示3。

考虑到蛋白质浓度在表3和申请学生的t以及在95%置信上限,可以确认烹饪不同的蛋白质的分布变化。减少被发现的多数菜豆豆品种,尤其是常见的bean(清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白,谷蛋白)。此外,谷蛋白的负面影响被观察到的所有品种。发现蛋白质浓度的增加bolinha(清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白),rajado(白蛋白、球蛋白),和jalo(白蛋白)bean。没有观察到影响fradinho bean的白蛋白;fradinho和jalo豆球蛋白;和醇溶谷蛋白rosinha和rajado bean。

球蛋白和清蛋白构成的主要蛋白质分数在脉冲蛋白质醇溶谷蛋白、谷蛋白存在轻微的分数。原始的白蛋白和豆类蛋白质消化率低的谷蛋白分数值。白蛋白,这一事实有关的二硫桥。热处理诱导蛋白质结构的变化,活性营养因子从而增加豆类蛋白质的消化率和生物价值(7]。先前的调查与常见的bean数据表明所有提取的质量和获得的蛋白质浓度显示烹饪提拔一个明智的蛋白质含量的减少,主要是在球蛋白分数,相比原始的bean (8]。

烹饪可能因此促进蛋白质的物理和化学变化,尤其是谷蛋白,导致蛋白质的溶解度的变化。这种行为可以变化的相关协会和离解加热引起的蛋白质的性质。蛋白质溶解度的热力学平衡蛋白质和protein-solvent之间的互动和平衡的疏水性和亲水性特征有关的蛋白质分子9,16- - - - - -18]。

3.2。测定铁与清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白,谷蛋白在所有种类的菜豆bean

铁测定的参数F AAS最近发表了我们组(19]。表4列表的特点分析校正曲线和LOD和定量限的值。

铁的浓度在不同的蛋白质如表所示5。值得注意的是,高度稀释的上层清液样本用于F原子吸收光谱法分析,以确保在铁化学干扰量化的缺失。

铁与所有相关的分数,都生的和熟的豆子。在原始粒、铁与白蛋白、醇溶谷蛋白、谷蛋白,而在煮熟的谷物铁与清蛋白、谷蛋白在大多数品种。此外,对铁的分布变化的不同种类的豆子被观察到。的主要氨基酸白蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白,谷蛋白,如蛋氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸、赖氨酸,富含硫和带电团体(8,20.- - - - - -22]。这些氨基酸对过渡金属离子有高亲和力(23]。

比较表的浓度5和申请学生的t以及在95%置信上限,可以得出这样的结论:食物在烹调过程中用铁不会引起重大的改变与清蛋白和醇溶谷蛋白rosinha, rajado, fradinho豆品种。球蛋白水平并不会出现任何重大改变后加热rajado, rosinha,黑色,fradinho bean。烹饪时导致铁浓度的变化与谷蛋白为黑色,bolinha, rajado, jalo bean,因为它是可能的观察增加(180%)和减少jalo和rajado bean(78%),分别为。

常见的豆子,研究表明,在原始的谷物,铁与白蛋白、球蛋白、谷蛋白,在烹饪过程中,铁是清蛋白和球蛋白分数。的主要氨基酸成分白蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白,谷蛋白富含硫和由金属离子(带电组目前的高亲和力8]。加热可能会导致蛋白质的变性。在这个场景中,可以建立蛋白质和基本要素之间的相互作用或丢失(24]。软化的食物矩阵允许某些元素与蛋白质被释放,促进他们的被人体吸收19]。此外,在烹饪从肌醇磷酸肌醇六磷酸酯失去联系改变hexaphosphate表示“五”,四——或者三磷酸和减少抑制能力(25]。因此,高温修改antinutrients的成分(例如,肌醇六磷酸酯和饮食纤维),抑制的吸收基本要素(9]。

3.3。烹饪对菜豆素浓度的影响共同之处和黑豆

烹饪的影响在两个菜豆素浓度进行了研究菜豆豆品种大部分消耗在巴西:常见的和黑色的品种。该方法,我们获得的特征参数分析校正曲线(线性范围(2 - 20μ克毫升⁻¹),相关系数(= 0.9917),与情感(0.0106)),以及LOD (0.19μg g⁻¹)和定量限(0.58μg g⁻¹)的值。

沉淀蛋白质的浓度的值没有菜豆素和菜豆素的比例如表所示6。烹饪影响负面沉淀蛋白质(没有菜豆素)和菜豆素豆品种的比例。对于没有菜豆素沉淀蛋白质,最大的效果是观察常见的bean,而黑豆。菜豆素浓度的减少,大约90%,常见和黑豆都具有重要意义。

研究表明,加热促进总蛋白浓度下降,特别是对球蛋白,如菜豆素(8]。加热可以改变蛋白质的天然构象由于非共价相互作用的干扰,稳定蛋白质结构,修改协会和游离氨基酸之间的相互作用发生包含相反电荷和/或蛋白质亚基之间,改变他们的等电点,因此,他们的溶解度5,8,16]。共同大豆、菜豆素的二级结构是一样的,而其三级和四级结构变更、增加亲水表面,表明破裂菜豆素亚基的相互作用,导致更高的水解度(2]。

3.4。烹饪对铜和铁的浓度的影响与菜豆素共同点和黑豆

铜和铁的决心与菜豆素是由GF AAS有关。探测器具有高灵敏度,如在GF AAS,是必要的,以确定在提取铜和铁分离步骤用于隔离菜豆素。参数测定铜和铁的女朋友AAS表中列出7。

铜和铁的浓度与沉淀蛋白质(没有菜豆素)和菜豆素的比例如表所示8。为常见的豆子,烹饪促进增长91%浓度的铁与沉淀蛋白质(没有菜豆素)和减少24%的铁与菜豆素有关。相反的效果观察铜、烹饪后在菜豆素增加了20%。

黑豆,类似的效果观察与常见的bean。烹饪促进增长146%浓度的铁与沉淀蛋白质(没有菜豆素)和减少21%的铁与菜豆素有关。加热过程中铜与沉淀蛋白质的浓度降低了56%,增加了37%的菜豆素分数。

铜和铁的存在与菜豆素可能是一种芳香的根的存在和酸和基本的氨基酸,如精氨酸、组氨酸、赖氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,和酪氨酸负责络合反应的基本元素。与Jamapa先前的研究不同,螯合活性的菜豆素和其他低分子量蛋白质对铜证实了低分子量的蛋白质。此外,作者表明,羧基组通过静电相互作用对铜有很高的亲和力。感兴趣的两个元素有一个类似的机制与菜豆素的相互作用;然而,菲协会与球蛋白是弱于铜自加热减少铁浓度菜豆素分数。可以推断,这种效应的结果从一个更高的配位数比铜铁螯合(6]。

此外,铜和铁浓度的变化可以通过相互作用促进了这些元素的矩阵组件。菲生物利用度修改的单宁,antinutrients当与铁形成不溶性复合物。单宁浓度随豆壳的颜色,在更高更深的种子。因此,与铁形成不溶性复合物有望在黑豆,导致更少的铁与蛋白质用于络合。两个大豆品种、铁浓度的增加沉淀蛋白质(没有菜豆素)在烹饪时的加热过程降低了行动antinutrient化合物和铁形成不溶性复合物(8,17,25]。对铜、铜浓度的减少沉淀蛋白质(没有菜豆素)可以解释为美拉德化合物的形成12,26,27]。处理富含蛋白质和碳水化合物的食物可以促进美拉德反应的发展,美拉德反应产品像阴离子聚合物,形成稳定的配合物与金属阳离子如铜(28]。

4所示。结论

烹饪菜豆豆品种变化白蛋白、球蛋白(包括菜豆素),醇溶谷蛋白,谷蛋白分布,所有四个分数的溶解度降低,溶解性的影响程度随蛋白质的类型。此外,铁和铜金属离子与加热过程中都会发生变化。化学反应可以证明这些变化。研究烹饪的影响是至关重要的,因为之前烹饪豆类消费是必要的;这些研究的结果将提供营养信息将增加价值的食物,这是广泛被世界人口。最后,重要的是要指出,化学物种形成食品科学研究必须展示烹饪化学物种的分布的影响,对人类至关重要。

相互竞争的利益

没有报告的作者潜在的利益冲突。

确认

企业管理学院德帕罗基金会艾琳Pereira de Oliveira承认尽管Estado de圣保罗/ FAPESP(2015/01128-6)必须占州政府提供的奖学金。朱莉安娜Naozuka承认FAPESP(2015/15510-0和2012/11517-1)必须占州政府和慰问Nacional de Desenvolvimento Cientifico e学府(CNPq 475282/2013-2)财政支持。Geyssa f·安德拉德谢谢教授Angerson Nogueira do Nascimento (UNIFESP / Diadema)首次在实验的支持。

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