扁杏仁分離蛋白與水解蛋白功能性質(zhì)的比較研究

劉 賀，李清華，劉劍俠，朱丹實(shí)，慧麗娟，王 勃，何余堂，馬 濤

（渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧省高校重大科技平臺(tái)“食品貯藏加工及質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心”，遼寧錦州121013）

扁杏仁分離蛋白與水解蛋白功能性質(zhì)的比較研究

劉 賀，李清華，劉劍俠，朱丹實(shí)，慧麗娟，王 勃，何余堂，馬 濤

（渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧省高校重大科技平臺(tái)“食品貯藏加工及質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心”，遼寧錦州121013）

對(duì)扁杏仁水解蛋白與分離蛋白功能性質(zhì)進(jìn)行了比較研究，水解蛋白的溶解性、吸水性和吸油性均優(yōu)于分離蛋白。分離蛋白的起泡性優(yōu)于水解蛋白，但水解蛋白的泡沫穩(wěn)定性較好。NaCl及蔗糖對(duì)水解蛋白和分離蛋白的乳化能力均有影響，在0.2mol/L的NaCl體系，水解蛋白和分離蛋白的乳化能力最強(qiáng)，分別達(dá)到37.04、47.44m/g。蔗糖濃度達(dá)到0.4g/L時(shí)，水解蛋白和分離蛋白的乳化能力最強(qiáng)，分別為16.74、23.02m/g，分離蛋白的乳化穩(wěn)定性稍高于水解蛋白。

扁杏仁，分離蛋白，水解蛋白，功能性質(zhì)

近年來，杏仁在我國的栽培面積得到迅速擴(kuò)大，其中，在三北地區(qū)，大扁杏采收量逐年增加，但其深加工方面報(bào)道較少，李艷、陳一等研究了堿液提取法提取杏仁分離蛋白的影響因素[1-2]。盛小娜等探討了水酶法提取甜杏仁油和水解蛋白的工藝參數(shù)[3]，本課題組前期研究表明，利用水酶法制備扁杏仁油是一種有效方法[4]，作為水酶法制備扁杏仁油的另一種主要產(chǎn)物，扁杏蛋白水解物作為天然抗氧化劑的開發(fā)資源，具有廣闊的應(yīng)用前景[5]。在pH為5.0和6.46時(shí)，杏仁分離蛋白較大豆分離蛋白具有更好的溶解性、更低的黏度和更好的起泡能力。杏仁分離蛋白有更好的吸油性（3.56g/g干重）[6]。李新華等以遼西大扁杏為原料，對(duì)甜杏仁蛋白的組成及提取工藝進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)清蛋白和球蛋白為杏仁蛋白的主要的蛋白成分，含量分別為45.76%和40.32%，谷蛋白含量較少，幾乎不含醇溶蛋白[7]。為進(jìn)一步拓展扁杏仁水解蛋白的潛在應(yīng)用領(lǐng)域，并為其作為功能性食品配料在工業(yè)上廣泛利用提供指導(dǎo)，本文分別對(duì)酶水解法獲得的扁杏仁水解蛋白和堿溶酸沉法獲得的扁杏仁分離蛋白進(jìn)行相關(guān)功能性質(zhì)研究，包括兩種蛋白溶解性、吸水吸油性、起泡性和泡沫穩(wěn)定性以及乳化性和乳化穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

扁杏仁分離蛋白（API）、水解蛋白粉（APH） 為實(shí)驗(yàn)室制備[5]。

721型分光光度計(jì) 上海欣茂儀器有限公司；JJ-1型精密增力電磁攪拌器 金壇市鑫鑫實(shí)驗(yàn)儀器廠；FJ-200型高速分散均質(zhì)機(jī) 上海標(biāo)本模型廠；DJLC型電動(dòng)攪拌器 上海衡平儀器儀表廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蛋白含量測定 采用微量凱氏定氮法。

1.2.2 扁杏仁蛋白溶解性的測定 分別稱取0.125g API和APH樣品，加入蒸餾水配制成0.5%（m/v）的蛋白溶液，用0.5mol/L的HCl或者0.5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)蛋白溶液pH為2.0、4.0、6.0、8.0和10.0，磁力攪拌30min，室溫3000r/min離心15min。取上清液20mL用微量凱氏定氮法測蛋白質(zhì)含量[8]。

1.2.3 扁杏仁蛋白功能性質(zhì)測定

1.2.3.1 扁杏仁蛋白吸水性測定 分別稱取0.25g API和APH，加6mL蒸餾水于10mL離心管中，在振蕩器上振蕩2min，靜置30min，于3000r/min下離心20min，棄去上清液，試管稱重。以每100g蛋白結(jié)合的水量表示蛋白吸水能力。

式中，W0：樣品質(zhì)量，g；W1：“離心管+樣品”總質(zhì)量，g；W2：離心后棄去上清液后“離心管+沉淀”總質(zhì)量，g。

1.2.3.2 扁杏仁蛋白吸油性測定 分別稱取0.5g API和APH，加3mL大豆油于10mL玻璃離心管中，在振蕩器上振蕩1min，并靜置30min后，于3000r/min下離心20min，棄去游離油，稱重試管。以每100g蛋白吸收的油的質(zhì)量表示蛋白吸油能力。

式中：W0：樣品質(zhì)量，g；W1：“離心管+樣品”總質(zhì)量，g；W2：離心后棄去游離油后“離心管+沉淀”總質(zhì)量，g。

1.2.3.3 起泡性 取0.5g兩種蛋白樣品于50mL水中，經(jīng)高速分散機(jī)以10000r/min攪打2min，記錄攪拌停止時(shí)泡沫及液體的總體積。

式中：V：攪拌停止時(shí)泡沫及液體的總體積，mL；V0：蛋白溶液攪拌前的體積，mL。

1.2.3.4 扁杏仁蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性測定 稱取0.2g API和APH樣品，加入一定濃度的NaCl或蔗糖溶液中，配成0.2%（m/v）的蛋白液。取30mL該溶液加入10mL的大豆色拉油，在高速均質(zhì)機(jī)10000r/min、25℃的狀態(tài)下均質(zhì)1min，用移液器迅速從底部吸取乳化液50μL，用0.1%（m/v）的SDS溶液定容至25mL，經(jīng)混合后，以0.1%SDS（pH7.0）溶液為空白組，立即用分光光度計(jì)在500nm處測定吸光度A0。均質(zhì)后的乳化液在室溫下靜置10min，再按上述方法在500nm處測定吸光度A10。蛋白的乳化能力EC及乳化穩(wěn)定性ES計(jì)算公式如下：

式中：N：稀釋倍數(shù)500；C：樣品濃度0.2%；Φ：乳化液中油相比例0.25；L：比色皿直徑1mL；T：時(shí)間差10min；A0：均質(zhì)后立即測得的吸光度值；A10：靜置10min后測得的吸光度值。

2 結(jié)果與討論

2.1 API和APH的溶解性

影響蛋白質(zhì)溶解性的因素有很多，主要有蛋白質(zhì)自身的平均疏水性和電荷、pH、離子強(qiáng)度、溫度以及有機(jī)溶劑等[9]。蛋白質(zhì)的溶解性是其最重要的也是最基本的功能性質(zhì)，它往往影響著蛋白質(zhì)的起泡性、乳化性、凝膠作用及增稠性等。本實(shí)驗(yàn)研究了室溫下不同pH時(shí)API和APH的溶解性。API和APH的蛋白含量均為85%左右，且無顯著性差異。圖1所示為不同pH條件下，API和APH的溶解情況，從圖1中可看出，API在pH為4.5時(shí)溶解度最小，其等電點(diǎn)與大豆蛋白等電點(diǎn)類似，與盛小娜等學(xué)者研究結(jié)果相近[10]，與脫脂麥胚蛋白的等電點(diǎn)4.0[11]，與蕎麥蛋白的等電點(diǎn)3.8[12]均有一定區(qū)別。API在堿性條件下的溶解度較大，NSI值在80%～85%之間。同時(shí)可以看出APH在所考察pH范圍內(nèi)均具有較高的溶解度，與Jamdar等學(xué)者研究花生蛋白水解后提高其溶解性的研究是一致的[13]，但與大豆分離蛋白經(jīng)選擇性水解后的溶解度變化不大的研究結(jié)果不一致[14]，究其原因，與蛋白質(zhì)的AA組成及肽鍵構(gòu)成有關(guān)。水解后提高扁杏仁蛋白的溶解性，可使APH在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景更廣闊。

2.2 蛋白的吸水吸油性

圖1 API和APH的溶解性Fig.1 The solubility of API and APH

蛋白質(zhì)的吸水性影響食品的質(zhì)構(gòu)、口感和多汁程度，是用來衡量蛋白產(chǎn)品吸附水的能力大小的一項(xiàng)指標(biāo)，較差的吸水性將會(huì)使食品在加工、儲(chǔ)藏和流通過程中造成液體損失，影響產(chǎn)品質(zhì)量[10]。由圖2可以看出，水解蛋白的吸水性要高于分離蛋白的吸水性，大豆分離蛋白經(jīng)水解后吸水性也有所提高[14]，所以對(duì)于要求蛋白產(chǎn)品有較高吸水性的食品工藝來說，APH相對(duì)于API將是一個(gè)更好的選擇。

圖2 API和APH的吸水吸油能力Fig.2 Water and oil absorption ability of API and APH

非共價(jià)鍵是涉及蛋白質(zhì)與油反應(yīng)的主要作用力，其次是氫鍵，油與蛋白是通過疏水作用結(jié)合，蛋白質(zhì)吸油性受蛋白含量、蛋白顆粒、表面性質(zhì)、蛋白質(zhì)疏水性和油的流動(dòng)性等多方面因素的影響。蛋白質(zhì)的吸油性能在肉制品、焙烤食品等加工中起著非常重要的作用。由圖2可以明顯看出水解蛋白的吸油性同樣優(yōu)于分離蛋白的吸油性，這可能是由于水解蛋白具有相對(duì)較高的溶解度，有利于蛋白質(zhì)向油/水界面擴(kuò)散，研究表明水解蛋白的蛋白質(zhì)含量要高于分離蛋白，對(duì)其吸油性能也產(chǎn)生了一定的影響。但本研究所得結(jié)果均低于文獻(xiàn)報(bào)道水平[6]，可能與杏仁原料及制備工藝有關(guān)。

2.3 蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性

圖3 API和APH的起泡性Fig.3 The foaming ability of API and APH

蛋白質(zhì)作為有效的起泡劑，必須快速地吸附至氣-水界面，易于在界面上展開和重排，通過分子間相互作用形成黏合性膜。蛋白質(zhì)的起泡性在食品中具有重要作用。由圖3可知，初始狀態(tài)下，與大豆分離蛋白水解后起泡性有所增加[14]；不同的是，分離蛋白的起泡性優(yōu)于水解蛋白，但水解蛋白的泡沫穩(wěn)定性較好。一般認(rèn)為，具有良好起泡性的蛋白質(zhì)不具有穩(wěn)定泡沫的能力，而能產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫的蛋白質(zhì)往往顯示不良的起泡性；蛋白質(zhì)的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性似乎受兩種不同的蛋白質(zhì)分子性質(zhì)的影響，而這兩種蛋白質(zhì)性質(zhì)彼此是對(duì)立的。扁杏仁水解蛋白和分離蛋白的起泡特性的對(duì)比也驗(yàn)證了這一論斷。

2.4 蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性

蛋白質(zhì)的乳化性是蛋白質(zhì)分子與水、脂肪等多相體系中分子間相互作用而形成的。乳化性能是蛋白質(zhì)的重要功能性質(zhì)之一。蛋白質(zhì)由于氨基酸種類、數(shù)量的不同及親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的差異而表現(xiàn)出較大的差異性。扁杏仁蛋白的乳化能力及乳化穩(wěn)定性受多種因素的影響，如蛋白濃度、溶解性、離子強(qiáng)度、pH、糖類物質(zhì)的存在與否及溫度等。考慮到杏仁蛋白實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)有鹽、糖的存在，因此本論文探討鹽、糖對(duì)蛋白乳化性的影響，以濁度法測定扁杏仁水解蛋白和分離蛋白在不同溶液環(huán)境下的乳化活性和乳化穩(wěn)定性。圖4和圖5分別表示扁杏仁水解蛋白和分離蛋白在一定濃度梯度NaCl溶液中的乳化性和乳化穩(wěn)定性。

圖4 NaCl溶液對(duì)杏仁蛋白乳化性的影響Fig.4 Effect of NaCl solution on the emulsifying properties of almond proteins

由圖4可以看出，水解蛋白的乳化性優(yōu)于分離蛋白的乳化性，觀察兩種蛋白乳化能力的走勢，會(huì)發(fā)現(xiàn)在較低的鹽濃度時(shí)，其乳化能力隨鹽濃度的增加而提高，由于低濃度的NaCl使蛋白質(zhì)的溶解度增加，從而使乳化性得到提高。曾有研究表明，蛋白質(zhì)的乳化性與其溶解性在一定情況下呈現(xiàn)正相關(guān)，因?yàn)樗獾鞍椎娜芙舛却笥诜蛛x蛋白，故其乳化性也強(qiáng)于分離蛋白。在NaCl濃度接近0.2mol/L時(shí)乳化能力最強(qiáng)，而在NaCl濃度高于0.2mol/L后乳化能力不斷下降，這可能是較高的鹽濃度使蛋白質(zhì)開始變得不溶或溶解度減小，鹽析效應(yīng)使其乳化性降低。

由圖5可以看出水解蛋白和分離蛋白的乳化穩(wěn)定性差別不大，扁杏仁分離蛋白的乳化穩(wěn)定性稍高于水解蛋白，但造成這種結(jié)果的原因及機(jī)理尚待研究。

圖6顯示，添加蔗糖對(duì)扁杏仁蛋白乳化性的影響是比較小的，添加一定量的蔗糖會(huì)使扁杏仁蛋白的乳化性有一定的提高，但提高效果不明顯，當(dāng)蔗糖濃度達(dá)到0.4g/L時(shí)，乳化能力最強(qiáng)，這可能是因?yàn)檎崽羌尤氲饺闋钜褐?，增?qiáng)了蛋白質(zhì)的氮溶解指數(shù)，增加了蛋白質(zhì)的乳化特性；而另一方面蛋白質(zhì)分子片斷上帶正電荷的區(qū)域與陰離子多糖能發(fā)生靜電吸引相互作用，從而形成可溶絡(luò)合物使蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì)提高。但當(dāng)蔗糖濃度高于0.4g/L后，蛋白乳化性又下降。水解蛋白的乳化性略高于分離蛋白，因此在實(shí)際的應(yīng)用上，水解蛋白的應(yīng)用前景要優(yōu)于分離蛋白。

圖6 蔗糖溶液對(duì)扁杏仁蛋白的乳化性的影響Fig.6 Effect of sucrose solution on the almond emulsion of protein

圖7 蔗糖溶液對(duì)扁杏仁蛋白的乳化穩(wěn)定性的影響Fig.7 Effect of sucrose solution on the almond protein emulsion stability

由圖7可以看到，蔗糖濃度的變化對(duì)蛋白乳化穩(wěn)定性的影響也不明顯，但扁杏仁分離蛋白的乳化穩(wěn)定性整體上強(qiáng)于水解蛋白，較低的蔗糖濃度下，兩種扁杏仁蛋白的乳化穩(wěn)定性隨濃度增加而增加，當(dāng)蔗糖濃度為0.3g/L時(shí)，兩種蛋白的乳化穩(wěn)定性最強(qiáng)，當(dāng)蔗糖濃度高于0.3g/L時(shí)，乳化穩(wěn)定性逐漸降低?？赡苁且?yàn)檎崽情_始與蛋白質(zhì)分子競爭結(jié)合水的能力，進(jìn)而改變了水相介質(zhì)的流動(dòng)性，改變了體系粘稠度，并且和蛋白質(zhì)發(fā)生了交互作用，從而造成乳化性和乳化穩(wěn)定性的下降。

3 結(jié)論

扁杏仁水解蛋白的溶解性、吸水吸油性均優(yōu)于分離蛋白。分離蛋白的起泡性優(yōu)于水解蛋白，但水解蛋白的泡沫穩(wěn)定性較好。考察NaCl濃度對(duì)其乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，NaCl濃度接近0.2mol/L時(shí)水解蛋白和分離蛋白的乳化能力最強(qiáng)，分別達(dá)到37.04、47.44m/g，但兩者的乳化穩(wěn)定性未表現(xiàn)出明顯差異；考察蔗糖溶液對(duì)其乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響結(jié)果顯示，水解蛋白和分離蛋白的乳化能力在蔗糖濃度達(dá)到0.4g/L時(shí)最強(qiáng)，分別為16.74、23.02m/g，分離蛋白的乳化穩(wěn)定性稍高于水解蛋白，當(dāng)蔗糖濃度為0.3mol/L時(shí)，兩種蛋白的乳化穩(wěn)定性最強(qiáng)。綜合分析，扁杏仁水解蛋白的功能性質(zhì)優(yōu)于分離蛋白，具有更為廣闊的應(yīng)用前景。

[1]李艷，鄭亞軍.杏仁分離蛋白提取工藝的研究[J].現(xiàn)代食品科技，2007，23（1）：57-59.

[2]陳一，何曉葉.熱堿法提取杏仁粕分離蛋白的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（32）：15906-15909.

[3]盛小娜，王璋，許時(shí)嬰.水酶法提取甜杏仁油及水解蛋白的研究[J].中國油脂，2007，32（11）：26-30.

[4]錢建華，何余堂，劉賀，等.一種從扁杏仁中提取油脂的生物學(xué)方法：中國，200910220588.0[P].

[5]劉賀，王雪，李君，等.扁杏仁水解蛋白的噴霧干燥及其抗氧化活性[J].食品科學(xué)，2012，33（16）：18-23.

[6]K W C Sze-Tao，S K Sathe.Functional properties and in vitro digestibility of almond（Prunus dulcis L.）protein isolate[J]. Food Chemistry，2000，69（2）：153-160.

[7]李新華，閆榮.遼西大扁杏杏仁蛋白的組成及堿法提取工藝的研究[J].食品科技，2009，34（5）：132-135.

[8]張水華.食品分析[M].北京：輕工業(yè)出版社，2004.

[9]王璋，許時(shí)嬰，江波.食品化學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2003.

[10]盛小娜，王璋，許時(shí)嬰.甜杏仁蛋白的功能和結(jié)構(gòu)的研究[J].食品工業(yè)科技，2008，29（5）：133-136.

[11]葛毅強(qiáng)，孫愛東，倪元穎，等.脫脂麥胚蛋白的制取和理化及其功能特性的研究[J].中國糧油學(xué)報(bào)，2002，17（4）：20-24.

[12]陶健，毛立新，楊小姣，等.堿萃取酸等電沉淀制備蕎麥蛋白[J].中國食品學(xué)報(bào)，2006，6（3）：49-54.

[13]S N Jamdar，V Rajalakshmi，M D Pednekar，et al.Influence of degree of hydrolysis on functional properties，antioxidant activity and ACE inhibitory activity of peanut protein hydrolysate [J].Food Chemistry，2010，121（1）：178-184.

[14]Kazunobu Tsumura，Tsutomu Saito，Keisuke Tsuge，et al. Functional properties of soy protein hydrolysates obtained by selective proteolysis[J].LWT-Food Science and Technology，2005，38（3）：255-261.

Study on comparison of properties of sweet almond protein isolated and protein hydrolysate

LIU He，LI Qing-hua，LIU Jian-xia，ZHU Dan-shi，HUI Li-juan，WANG Bo，HE Yu-tang，MA Tao
（College of Chemistry，Chemical Engineering and Food Safety，Bohai University，F(xiàn)ood Safety Key Lab of Liaoning Province，Engineering and Technology Research Center of Food preservation，Processing and Safety Control of Liaoning Province，Jinzhou 121013，China）

Comparison of physical properties of sweet almond protein hydolysate（APH）and sweet almond protein isolate（API）was studied.Solubility，water absorption and oil absorption ability of APH were better than API. The foaming ability of API was better than APH，APH had better foam stability.Both NaCl and sucrose had effects on the emulsifying capacity of the API and APH.In 0.2mol/L NaCl system，the strongest emulsifying ability of the APH and API were obtained as 37.04m/g and 47.44m/g，respectively.When sucrose concentration reached 0.4g/L，the emulsifying ability of the APH and API was the strongest and reached respectively 16.74m/g and 23.02m/g，the emulsion stability of the API was slightly higher than the APH.

sweet almond；protein isolated；protein hydrolysate；properties

TS202.3

A

1002-0306（2014）04-0092-04

2013－07－08

劉賀（1979－），男，博士，副教授，研究方向：食品大分子的結(jié)構(gòu)與功能及其修飾。

遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃（LJQ2011123）；錦州市科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目（12A1B27）。