富硒甘薯叶的综合利用及差异蛋白组学分析

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甘薯叶是甘薯种植时主要的副产物之一,产量高于其他常见的叶类蔬菜。开发富硒甘薯叶产品,有助于提高资源的合理利用,延长甘薯的产业链。本文以富硒甘薯叶为原料,采用超微粉碎及剪切粉碎的方式分别粉碎不同富硒浓度的甘薯叶并对不同富硒浓度甘薯叶粉末的理化性能及结构特征进行测定分析;利用碱溶酸沉法提取了不同富硒浓度的甘薯叶可溶性蛋白并对富硒甘薯叶蛋白的理化特性及抗氧化活性进行测定分析;使用蛋白质组学对富硒前后及不同富硒浓度的甘薯叶蛋白发生的变化进行分析。主要结果如下:超微粉碎后可以获得颗粒更小、更亮的均匀富硒甘薯叶粉末。超微粉碎后粗蛋白含量、堆积密度、振实密度、持水性、持油性显著降低(P<0.05),而总多酚含量、总黄酮含量、粗脂肪含量、休止角、滑动角、膨胀力和水溶性指数显著增加(P<0.05),且富硒甘薯叶粉末在60℃的水溶性最好。扫描电镜图像清晰表明超细研磨改变了颗粒形状并降低了表面粗糙度。红外光谱和X射线衍射图表明超微粉碎虽没有改变甘薯叶粉末的官能团,但可以破坏其有序结构。DPPH自由基清除活性、ABTS自由基清除活性、超氧阴离子自由基清除活性、羟基自由基清除活性及还原力的结果显示,超微粉碎后的甘薯叶粉末具有较好的体外抗氧化活性。电子鼻和电子舌的分析结果显示甘薯叶粉表面气味和挥发性风味物质基本上没有受到粉碎方式及富硒浓度的影响。综上所述,超微粉碎技术可能是生产具有更高生物活性化合物含量的富硒甘薯叶粉末的有前景的方法。富硒处理可显著提高(P<0.05)甘薯叶中粗蛋白含量及甘薯叶可溶性蛋白中的硒含量。相较于不富硒的甘薯叶蛋白,富硒处理后蛋白质的分子量略微增加。红外光谱图显示在779 cm-1处出现Se=O的振动特征峰,表明外源硒与甘薯叶蛋白有效地结合形成硒蛋白。此外,富硒处理会显著影响甘薯叶蛋白的二级结构,α-螺旋、β-转角及无规则卷曲相对含量增加,β-折叠的含量降低,使富硒后甘薯叶蛋白的结构稳定性增加,疏水性增加。紫外-可见光谱图显示样品的吸收强度随着硒浓度的增加先增加后降低,且在212 nm与276 nm处有2个吸收峰,说明了提取的样品的主要成分是蛋白质。富硒后会导致甘薯叶蛋白的总巯基和游离巯基的含量降低。同时,富硒后甘薯叶蛋白具有一定的ABTS自由基、羟自由基清除能力与还原力且均明显高于不富硒的甘薯叶蛋白。综上所述,可以将富硒甘薯叶蛋白作为一种日常补硒的产品,拓展甘薯叶的高效利用途径。采用同位素标记相对定量(i TRAQ)技术,对不同硒浓度的甘薯叶样品(HS vs CK、HS vs LS、LS vs CK)的蛋白质组学变化进行分析。共检测到富硒甘薯叶中的195个蛋白(上调蛋白89个,下调蛋白106个)在富硒后发生了显著的丰度变化。差异蛋白GO功能注释分析表明,大部分蛋白参与代谢过程、细胞过程、应激反应等生物过程;涉及蛋白质复合物和细胞解剖实体等细胞组分功能;同时拥有在催化活性、结合功能等分子功能。差异蛋白KEGG通路分析表明,大部分差异蛋白与代谢途径、次生代谢物的生物合成、氨基酸的生物合成、碳代谢有关。低浓度的硒(0.5 mg/L)会增强甘薯叶的光合作用,推测fbp、rbc L、GGAT、GAPA和G6PD可能是导致碳代谢差异的几种关键蛋白。相比于不富硒的甘薯叶,富硒甘薯叶的氨基酸合成量增加,且低浓度的硒效果更好,推测P5CS和ASP5可能是影响高硒与低硒甘薯叶氨基酸生物合成的关键蛋白。结果有助于阐明硒处理提高甘薯叶营养品质的机制。
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