红辣椒种子中主要蛋白质成分的特性研究：抗氧化能力、理化性质与功能特性，以及通过酶促水解生成肽类

《Food Chemistry: X》：Characterization of main protein fraction from red pepper seeds: antioxidant capacity, physicochemical and functional properties, and enzymatic hydrolysis for peptides generation

　　红 pepper种子蛋白组分及功能特性研究：比较两种辣椒种子蛋白（E-RPSP和Z-RPSP）的抗氧化活性（DPPH、ABTS、OH自由基清除率及Fe2?螯合能力），发现Z-RPSP在0.8 mg/mL浓度下分别达到59.7%、47.6%、38.9%和70.9%的清除率，显著优于E-RPSP。通过SDS-PAGE、圆二色光谱及荧光分析，证实Z-RPSP为α+β型蛋白，其表面疏水性及巯基含量随pH变化呈现规律性。酶解实验表明，胰蛋白酶处理可显著提升抗氧化活性（提高3.5倍）并改善风味（苦味→咸味），LC-MS/MS鉴定出含抗炎、抗氧化活性的功能肽。

　　红辣椒（Capsicum annuum L.）作为一种全球重要的调味作物，在中国有着广泛的种植和消费基础。据相关数据显示，中国是红辣椒的主要生产国，年产量超过6000万吨，占全球供应量的46%。在红辣椒的加工过程中，会产生大量未被充分利用的种子，尽管这些种子具有较高的营养价值，但其在实际应用中仍存在较大的开发空间。红辣椒种子中含有13.8%-28.3%的完整蛋白质，且表现出多种功能特性，同时几乎不含抗营养因子。这些特性使得红辣椒种子蛋白成为一种有前景的替代蛋白补充剂和食品添加剂，因此需要对这类蛋白进行更深入的研究和应用策略的开发。

本研究的重点是分析两种在中国广泛种植和消费的红辣椒品种——“Erjingtiao”和“Zidantou”种子中的主要蛋白质成分。这两种辣椒在实际应用中各有特色，“Erjingtiao”因其良好的风味常用于Ciba辣椒酱的配方中，而“Zidantou”则因其种子与果皮的比例极高（113.6%）而备受关注。研究旨在从这两种辣椒种子中分离并表征主要蛋白质成分，评估其抗氧化、功能及生物活性肽特性。研究不仅比较了从“Erjingtiao”和“Zidantou”辣椒种子中提取的蛋白质成分的抗氧化活性和风味特性，还对这些蛋白质进行了全面的结构和功能分析，同时探索了酶解修饰策略，以提高其生物活性和风味特征。此外，研究还对酶解产物中的生物活性肽进行了鉴定，以全面评估红辣椒种子蛋白作为功能性食品成分的潜力。

在研究方法上，研究人员首先对红辣椒种子进行了脱脂处理，随后采用优化的超声辅助碱提取和等电点沉淀法进行蛋白质的分离和纯化。通过非还原性和还原性SDS-PAGE技术，研究人员对红辣椒种子蛋白的分子量分布进行了分析，并成功分离出接近48 kDa的主要蛋白成分，分别命名为“E-RPSP”（来自Erjingtiao辣椒种子）和“Z-RPSP”（来自Zidantou辣椒种子）。随后，研究人员对这两种蛋白质的抗氧化活性进行了详细评估，包括DPPH、ABTS和羟基自由基清除率，以及还原力和铁离子（Fe2?）螯合能力。结果显示，“Z-RPSP”表现出显著的抗氧化能力，其在0.8 mg/mL浓度下的DPPH、ABTS和羟基自由基清除率分别达到59.7%、47.6%和38.9%。此外，“Z-RPSP”在0.8 mg/mL浓度下的Fe2?螯合率达到70.9%，这表明其在清除自由基和螯合金属离子方面具有良好的潜力。这些结果表明，“Z-RPSP”不仅具有优良的抗氧化性能，还表现出良好的功能特性，如乳化能力（pH 8下的乳化活性和稳定性指数分别为37.9 m2/g和60.8%）和凝胶形成能力（最低凝胶浓度为140 mg/mL）。

为了进一步理解这些蛋白质的结构和功能特性，研究人员还采用了圆二色谱（CD）和内源荧光光谱（intrinsic fluorescence spectrum）等技术。CD光谱分析显示，“Z-RPSP”具有典型的α+β结构，表明其在结构上具有较高的稳定性。在不同pH条件下，研究人员观察到“Z-RPSP”的二级结构发生了显著变化，例如在pH 6-10范围内，α螺旋含量增加，β折叠和无规卷曲含量减少，这可能意味着在中性到碱性条件下，蛋白质结构更加有序，分子刚性增强。而在pH 4（酸性条件）下，α螺旋含量减少，β折叠和无规卷曲含量增加，表明蛋白质结构在酸性条件下可能发生部分展开或聚集，从而影响其功能特性。

内源荧光光谱分析进一步揭示了“Z-RPSP”在不同pH条件下的结构变化。在pH 4到pH 10范围内，荧光强度呈现先升高后降低的趋势，这可能与芳香族氨基酸残基的暴露程度有关。在pH 4时，荧光强度达到峰值，而随着pH升高，荧光强度逐渐下降。这种变化模式与蛋清蛋白在类似pH条件下的结构变化相似，表明“Z-RPSP”在pH变化下可能会经历类似的构象重排。此外，研究人员还对“Z-RPSP”的表面疏水性和自由巯基（SH）含量进行了测定。结果显示，“Z-RPSP”的表面疏水性在pH 4时达到最大值，而在pH 10时最低。这可能意味着pH变化对蛋白质的构象和功能特性具有重要影响。

为了进一步评估“Z-RPSP”的功能特性，研究人员还对其乳化活性（EAI）和乳化稳定性（ESI）、起泡能力（FC）和起泡稳定性（FS）、持水能力（WHC）和持油能力（OHC）进行了测定。结果表明，“Z-RPSP”在不同pH条件下的乳化活性和稳定性表现出显著差异，其中在pH 8时达到最高值。起泡能力随着pH的增加而逐渐增强，但在pH 4时达到最大值。持水能力在30-60°C时增加，而在更高温度下则下降。持油能力则在40°C时达到峰值，表明该蛋白在一定温度范围内具有良好的油结合能力。这些结果表明，“Z-RPSP”在多种功能特性上表现出色，具备良好的应用潜力。

此外，研究人员还通过计算机模拟和生物信息学分析，对“Z-RPSP”的酶解策略进行了初步探索。通过虚拟酶解模拟，研究人员筛选出具有较高生物活性的肽片段，并选择了胰蛋白酶和木瓜蛋白酶进行实际酶解实验。酶解后，研究人员对产物的抗氧化活性和风味特性进行了测定。结果显示，胰蛋白酶酶解后的产物在抗氧化活性和风味特性上表现出显著提升，特别是在ABTS和羟基自由基清除率方面，其活性比原始蛋白质提高了约2.5倍和3.5倍。同时，风味特性也发生了显著变化，原始的苦味被转化为更明显的咸味，这表明酶解不仅提高了蛋白质的生物活性，还改变了其风味特征。这种风味改良现象在其他植物蛋白中也有类似报道，例如通过酶解得到的香菇提取物中的咸味增强肽，进一步验证了酶解技术在风味调节中的广泛适用性。

在生物活性肽的鉴定方面，研究人员采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术对胰蛋白酶酶解后的产物进行了分析，并结合PeptideRanker、ToxinPred和BIOPEP-UWM数据库筛选出具有高安全性和功能性的肽。结果表明，从T-Z-RPSP中鉴定出多种具有不同功能的生物活性肽，包括76种鲜味肽、50种咸味肽、100种苦味肽、8种增强风味肽、5种增强咸味肽、15种抗氧化肽和5种抗炎肽。这些肽可能是在酶解过程中产生的，它们的存在不仅解释了蛋白质功能的提升，也为进一步研究蛋白质的生物活性提供了理论依据。

研究还对“Z-RPSP”的最低凝胶浓度（LGC）进行了测定，结果表明，其LGC为140 mg/mL，这一数值低于豌豆蛋白（160 mg/mL），表明“Z-RPSP”在形成凝胶方面具有更好的性能。这使得“Z-RPSP”在食品工业中具有较高的应用价值，特别是在需要良好凝胶性能的产品中。

综上所述，本研究通过对“Erjingtiao”和“Zidantou”红辣椒种子中主要蛋白质成分的分离和表征，发现“Z-RPSP”在抗氧化能力、功能特性以及生物活性肽的生成方面表现出显著优势。此外，研究还揭示了pH对“Z-RPSP”结构和功能特性的影响，以及酶解技术在提升其功能和风味特性方面的潜力。这些发现不仅为红辣椒种子蛋白的应用提供了理论支持，也为未来进一步开发其作为功能性食品成分和营养补充剂奠定了基础。未来的研究可以进一步探索“Z-RPSP”在不同功能特性上的具体作用机制，并寻求技术手段以优化其生物利用度和风味特性。同时，通过动物实验验证其健康效益，有助于全面评估其在植物基食品系统和营养补充剂中的应用潜力。