紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性與乳化特性的研究

吳錦波 吳 振 朱國君,3 趙國華,2

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1,重慶 400715)

(重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點實驗室2,重慶 400715)

(四川省南充市高坪區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局3,南充 637100)

紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性與乳化特性的研究

吳錦波1吳 振1朱國君1,3趙國華1,2

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1,重慶 400715)

(重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點實驗室2,重慶 400715)

(四川省南充市高坪區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局3,南充 637100)

以氮溶解指數(shù)、乳化活性和乳化穩(wěn)定性為考察指標(biāo),研究了溫度、pH值、離子強度、蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度、蔗糖添加量等對紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解特性和乳化特性的影響。紫蘇餅粕濃縮蛋白的NSI在 50～60℃范圍內(nèi)最大。紫蘇餅粕濃縮蛋白的等電點在 pH 4.4,其溶解度與 pH值的關(guān)系呈典型的 V型。低濃度 (<0.05 mol/L)的 NaCl對蛋白質(zhì)的溶解性和乳化性均表現(xiàn)為正面作用,而高濃度 (0.1～0.25 mol/L)NaCl對其影響則截然相反。添加蔗糖(0%～2.5%)明顯改善了紫蘇餅粕濃縮蛋白的乳化活性與乳化穩(wěn)定性。

紫蘇 濃縮蛋白 氮溶解指數(shù) 乳化活性 乳化穩(wěn)定性

紫蘇餅粕是紫蘇籽制油后的副產(chǎn)品,具有良好的色澤和芳香味,蛋白質(zhì)含量高,與菜籽餅粕和棉籽餅粕相比,不含有毒有害物質(zhì),必需氨基酸含量豐富且全面,功效比值、凈蛋白比值和真消化率都很高,是非常好的植物蛋白資源[1-3]。然而目前紫蘇餅粕主要被當(dāng)作動物飼料、燃料或回入田中充當(dāng)肥料,沒有得到充分合理的應(yīng)用。

植物蛋白質(zhì)是人類重要的蛋白質(zhì)來源之一,植物蛋白也作為添加劑在食品工業(yè)中大量使用,賦予產(chǎn)品豐富的營養(yǎng)價值和優(yōu)良的加工性能。尋找和開拓新的植物蛋白資源以及提高優(yōu)質(zhì)蛋白資源的利用率一直是食品工業(yè)和人類營養(yǎng)工作者關(guān)注的重點。作為優(yōu)質(zhì)的植物蛋白質(zhì)除了要具備含量較高、較全面的營養(yǎng)價值外,還要在食品加工中表現(xiàn)出良好的功能性質(zhì)[4-5]。雖然紫蘇餅粕濃縮蛋白是一種營養(yǎng)優(yōu)良的植物蛋白,但其在食品加工中的功能性質(zhì),尚未見詳細報道。本試驗在前期制備紫蘇餅粕濃縮蛋白并測試其理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上[2],研究了溫度、pH值、離子強度、蛋白質(zhì)濃度以及蔗糖等對紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性、乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響,為紫蘇餅粕濃縮蛋白在食品中的應(yīng)用提供試驗科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

紫蘇餅粕:云南麗江先鋒食品開發(fā)有限公司;紅蜻蜓大豆色拉油:市售;其他試劑均為分析純。

1.2 儀器設(shè)備

22PC可見分光光度計:上海棱光技術(shù)有限公司;STA-II3型實驗室高剪切乳化機:上海索祥機電設(shè)備制造有限公司。

1.3 紫蘇餅粕濃縮蛋白制備

紫蘇餅粕粉碎后過 80目篩,用 3倍石油醚攪拌處理 30 min,待靜止分層后除去油層,放于通風(fēng)處進行脫溶,使石油醚揮發(fā),進行脫脂 3次,80℃烘干待用。按照餅粕質(zhì)量的 10倍加入水,并用 10%的NaOH調(diào)整提取液的 pH值為 9,在 50℃下浸提60 min。浸提過程中間歇攪拌。浸提完畢后,3 000 r/min離心 20 min獲得上清液,用濃鹽酸將上清液 pH調(diào)整到 4.4后在 2 000 r/min離心 20 min獲得沉淀,稀堿液中和并水洗,干燥后獲得紫蘇餅粕濃縮蛋白[2,6]。其蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 83.67%。

1.4 紫蘇餅粕濃縮蛋白氮溶解指數(shù)的測定[7-8]

稱取紫蘇餅粕濃縮蛋白 0.5 g,溶于 50 mL蒸餾水中,即配成 1%蛋白質(zhì)溶液。分別在 pH為 2～10(每一組都不添加 NaCl)的條件下,室溫磁力攪拌1 h后,4 000 r/min離心 20 min,取 1 mL上清液于試管中,加入 4 mL雙縮脲試劑,在渦旋振蕩器上混勻,室溫放置 30 min,用分光光度計在 540 nm測定吸光值。與以上相似,分別在 NaCl濃度為 0～0.25 mol/L以及室溫磁力攪拌的條件下,進行相同的操作及測定;分別在 pH 7、不添加 NaCl以及于不同溫度 (20～90℃)和磁力攪拌的條件下,進行相同的操作及測定。以牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算上清液中蛋白質(zhì)的含量,微量凱氏定氮法測定紫蘇餅粕濃縮蛋白中蛋白質(zhì)的含量。分別計算紫蘇餅粕濃縮蛋白在不同 pH值、離子強度和溫度下的氮溶解指數(shù) (NSI)。計算公式如下:

綜上所述，小學(xué)階段作為學(xué)生學(xué)習(xí)英語的開端，對學(xué)生的發(fā)展有重要作用。在教學(xué)過程中，教師要將學(xué)生作為課堂主體，根據(jù)學(xué)生的發(fā)展特點制定多元化的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性，促使學(xué)生主動地投入到英語課堂中來，進而有效提升課堂教學(xué)效率。

NSI=上清液中的氮含量 /樣品中的總氧量 ×100%

1.5 紫蘇餅粕濃縮蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的測定[9]

準(zhǔn)確稱取一定量的紫蘇餅粕濃縮蛋白溶于60 mL蒸餾水中,分別配制 0.2%～2.0%的蛋白質(zhì)溶液,分別在不同 pH值 (2～10)、離子強度 (0.05～0.25 mol/L NaCl)以及添加蔗糖 (0.5%～2.5%)的條件下,于室溫 (25℃)磁力攪拌 1 h后加入 20 mL大豆色拉油,在高速乳化剪切機中 (10 000～12 000 r/min)均質(zhì) 2 min制成乳狀液,用微量注射器迅速吸取底部乳狀液 0.1 mL稀釋于 25 mL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.1%SDS溶液,經(jīng)渦旋混合后,以 0.1%SDS溶液做空白參比,立即用分光光度計在 500 nm測定吸光值 (A1);15 min后,再次測定吸光值 (A2)。乳化活性指數(shù) (EA I)用吸光度 (A1)表示,并計算乳化活性指數(shù) (EA I)和乳化穩(wěn)定性 (ES):

EA I=A1×100 ES=A2/A1×t式中:t為時間間隔 (15 min)。

1.6 數(shù)據(jù)分析方法

試驗數(shù)據(jù)采用 Excel分析處理,取 3個測定結(jié)果的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性的影響

圖 1 溫度對紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性的影響

紫蘇餅粕濃縮蛋白的 NSI與溫度關(guān)系曲線如圖1所示。結(jié)果表明,溫度為 50～60℃時,紫蘇餅粕濃縮蛋白 NSI最大,低于 50℃時,NSI隨溫度的升高而增大,60℃時達到最大值 68.6%,高于 60℃時,NSI隨溫度的升高而降低。高溫下 NSI的下降是由于高溫導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性,原來在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的一些疏水基團暴露于分子表面,從而降低了蛋白質(zhì)的溶解度。

2.2 pH對紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性和乳化特性的影響

紫蘇餅粕濃縮蛋白的氮溶解指數(shù)和乳化特性與pH值關(guān)系曲線如圖 2所示。結(jié)果表明,紫蘇餅粕濃縮蛋白與其他植物蛋白一樣,pH-溶解度曲線基本符合“V”字形,可以初步判斷紫蘇餅粕濃縮蛋白的 p I在 pH 4.4左右,此時紫蘇餅粕濃縮蛋白的氮溶解指數(shù)達到最小值 5.3%。紫蘇餅粕濃縮蛋白在 pH 2和pH>8時具有較好的乳化性,在 p I附近其乳化性最差,這是由于蛋白質(zhì)分子表面的結(jié)構(gòu)和帶電荷所決定的。因為在 p I附近,隨著蛋白質(zhì)之間相互作用的增強,導(dǎo)致了較低的表面疏水性,同時減少了凈電荷和溶解度[5]。基于此,pH 2或者 pH>8的情況下可以顯著改善紫蘇餅粕濃縮蛋白的乳化特性。同時從圖 2還可以看出,pH-乳化性和乳化穩(wěn)定性曲線與pH-溶解性曲線的趨勢相似,表明紫蘇餅粕濃縮蛋白的乳化特性與其溶解性呈正相關(guān)[10]。

圖 2 pH對紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性和乳化特性的影響

2.3 離子強度對紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性和乳化特性的影響

離子強度對紫蘇餅粕濃縮蛋白的氮溶解指數(shù)和乳化特性的影響見圖 3。結(jié)果表明,NaCl對紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性和乳化特性的影響表現(xiàn)為:較低濃度時有利,而較高濃度時不利。這是因為較低濃度的NaCl減小液滴之間的靜電斥力,而過高濃度NaCl會改變蛋白質(zhì)乳化液膠體的水化層,破壞了靜電復(fù)合物的形成[11-12]。NaCl濃度 0.05 mol/L時氮溶解指數(shù)達到最大值 46.8%。

圖 3 離子強度對紫蘇餅粕濃縮蛋白溶解性和乳化特性的影響

2.4 蔗糖添加量對紫蘇餅粕濃縮蛋白乳化特性的影響

蔗糖添加量對紫蘇餅粕濃縮蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響見圖 4。結(jié)果顯示,隨著蔗糖添加量的增加,紫蘇餅粕濃縮蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性均增大;當(dāng)蔗糖添加量達到 1.5%,其乳化特性趨于穩(wěn)定。其主要原因是一定濃度的蔗糖會增加體系的黏稠度,使乳狀液的乳化穩(wěn)定性得到增強[13]。此外,有學(xué)者認(rèn)為添加蔗糖后形成的保護層阻礙了蛋白質(zhì)發(fā)生聚集,同時有可能形成蛋白質(zhì)與糖膠束結(jié)構(gòu)。蔗糖由于分子小而利于快速移動至膠束結(jié)構(gòu)的“空隙”中,更加鞏固了膠束結(jié)構(gòu),從而有利于蛋白質(zhì)的乳化穩(wěn)定性[14-15]。

圖 4 蔗糖添加量對紫蘇餅粕濃縮蛋白乳化性特性的影響

2.5 蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度對紫蘇餅粕濃縮蛋白乳化特性的影響

紫蘇餅粕濃縮蛋白質(zhì)量濃度對乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響見圖 5。結(jié)果顯示,隨著濃度的增大,紫蘇餅粕濃縮蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性都增大,但是增大的幅度越來越小。一方面,這是因為蛋白質(zhì)總量的增加為乳化提供了更多的可溶性蛋白質(zhì),為形成良好的乳化膜提供了充足的原料。另一方面,隨著濃度的增加,乳化過程中蛋白質(zhì)在界面上的吸附由單分子層變?yōu)槎喾肿訉?形成了規(guī)則排列的界面膜,能夠使得蛋白質(zhì)的乳化穩(wěn)定性得到改善[16]。

圖 5 蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度對紫蘇餅粕濃縮蛋白乳化特性的影響

3 結(jié) 論

3.1 通過調(diào)節(jié)濃縮蛋白濃度、pH、離子強度、溫度以及蔗糖添加量可以顯著改善紫蘇餅粕濃縮蛋白的溶解性和乳化特性。

3.2 隨著蛋白質(zhì)濃度和蔗糖添加量的增加,紫蘇餅粕濃縮蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性均呈上升趨勢;紫蘇餅粕濃縮蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性均隨 pH升高而先降后升,在 pH為 10時最佳;隨著 NaCl濃度的增大,紫蘇餅粕濃縮蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性均呈先升后降的趨勢,但濃度達到 0.05 mol/L之后乳化穩(wěn)定性的變化不明顯。

3.3 紫蘇餅粕濃縮蛋白的氮溶解指數(shù) (NSI)隨著pH值的升高而先降后升,在等電點時達到最小值5.3%;紫蘇餅粕濃縮蛋白的 NSI隨著溫度和 NaCl濃度的升高而先升后降,溫度 60℃和 NaCl濃度0.05 mol/L時達到最大值分別為 68.6%和 46.8%。

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Solubility and Emulsifying Properties of Perilla SeedMeal Protein Concentrate

Wu Jinbo1Wu Zhen1Zhu Guojun1,3Zhao Guohua1,2
(College of Food Science,SouthwestUniversity,Chongqing1400715)
(Chongqing Key Laboratory ofAgricultural Products Processing2,Chongqing 400715)
(Breau ofQuality and Technial Supervision of GaopingDistrict3,Nanchong 637100)

The effectsof temperature,pH,ionic strength,protein concentration and sugaron the solubility and e2 mulsifying properties of perilla seed meal protein concentrate were investigated with indexes of nitrogen solubility,e2 mulsifying activity and emulsifying stability.Results:The denantural temperature of perilla seed meal protein concen2 trate is 50～60℃;its isoelectric point is pH 4.4,and the relationship bet ween its solubility and pH for ms a typical V curve.Low concentration of NaCl(<0.05 mol/L)enhances the solubility and emulsifying properties of perilla seed meal protein concentrate;however,NaClwith high concentration(0.1～0.25 mol/L)deteriorates these proper2 ties,and addition of sugar(0%～2.5%)facilitates significantly the emulsifying activity and stability.

perilla,protein concentrate,nitrogen solubility index,emulsifying activity,emulsifying stability

Q816

A

1003-0174(2011)02-0055-04

云南省省院省校合作項目(2007AD014)

2010-01-07

吳錦波,男,1985年出生,碩士,食品科學(xué)

趙國華,男,1971年出生,教授,博士,食品化學(xué)與營養(yǎng)學(xué)