煙臺大櫻桃仁蛋白的提取及功能性研究

王春玲

（齊魯師范學院生命科學學院，山東濟南250013）

煙臺大櫻桃仁蛋白的提取及功能性研究

王春玲

（齊魯師范學院生命科學學院，山東濟南250013）

采用醇法提取了煙臺大櫻桃仁濃縮蛋白，并對櫻桃仁濃縮蛋白的水溶性，乳化能力及乳化穩(wěn)定性，起泡性及泡沫穩(wěn)定性等進行了研究，結(jié)果表明：櫻桃仁濃縮蛋白的得率為73.4%，粗蛋白含量為55.28%，氮溶解指數(shù)（NSI）為3.42%；實驗條件下，獲得櫻桃仁蛋白最佳乳化性的條件為：蛋白液濃度3%，pH為9.0，均質(zhì)速度為14 000 r/min；隨著蛋白濃度的增加，起泡性和泡沫穩(wěn)定性都有增加的趨勢且逐漸趨于恒定；在非等電點范圍，櫻桃仁蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性均有顯著提高。

煙臺大櫻桃仁；醇法；蛋白；功能性

櫻桃（Ceraras）是一種古老的樹種，屬于薔薇科（Rosaceae）櫻桃屬（Prunus）落葉果樹。煙臺大櫻桃，也稱西洋櫻桃，是歐洲甜櫻桃和歐洲酸櫻桃及其雜交品種的總稱，其果實與中國櫻桃相比較大3倍～4倍。19世紀70年代通過西方傳教士和船員、僑民等引入山東省煙臺地區(qū)開始栽培，煙臺的的環(huán)境氣候非常適合大櫻桃的生長，目前在中國的栽培面積最大，年產(chǎn)量在5萬t以上［1-2］。

目前國內(nèi)還沒有關(guān)于煙臺大櫻桃仁蛋白的研究資料，櫻桃仁提油后的餅粕可作為植物蛋白的提取原料，對其中的蛋白質(zhì)進行提取并進一步研究蛋白質(zhì)的功能性，即溶解性、乳化性、起泡性、凝膠性、組織形成性等［3］。蛋白質(zhì)的功能特性決定了其在食品加工中的應(yīng)用價值。本實驗旨在提取大櫻桃仁蛋白并對其進行功能特性的研究，以期提高煙臺大櫻桃的產(chǎn)品綜合利用價值，為豐富我國植物蛋白資源的開發(fā)，奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫脂櫻桃仁粕：大櫻桃產(chǎn)自煙臺，果核經(jīng)人工剝殼得果仁，實驗室烘干脫脂后備用。乙醇、鹽酸、硫酸均為分析純。

1.2 主要儀器及設(shè)備

DZKW-S-4型電熱恒溫水浴鍋、FZ102微型粉碎機、SRJX-4-13高溫箱式電阻爐：北京永光明醫(yī)療儀器廠；2300自動凱氏定氮儀：丹麥FOSS公司；PHG-9076A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏實驗設(shè)備有限公司；Y6-1800型通風櫥：河南鄭州瑞科實驗室設(shè)備有限公司；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵：鞏義市予華儀器有限責任公司；LD5-10B離心機：北京京立離心機有限公司；A300-70G高速剪切乳化攪拌機：上海昂尼儀器儀表有限公司；PHS-3C精密pH計：上海精密科學儀器有限公司；ZD-85氣浴恒溫振蕩箱：江蘇省金壇市精達儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 櫻桃仁濃縮蛋白中基本成分的測定方法

粗蛋白含量測定：參照GB 5009.5-2010；水分含量測定：參照GB/T 10358-2008；粗脂肪含量測定：參照GB/T 5512-2008；灰分含量測定：參照GB 5009.4—2010。

1.3.2 原料預(yù)處理

先將脫脂櫻桃仁粕進行干燥處理，然后在粉碎機中將其粉碎，過60目篩，將篩下物儲存好備用；將95%乙醇用蒸餾水配置成65%乙醇，待浸提時用。

1.3.3 櫻桃仁濃縮蛋白的提取

采用醇法提取櫻桃仁的濃縮蛋白［4-5］，其工藝流程如下：

脫脂櫻桃仁粕→粉碎→過60目篩→65%乙醇浸提→真空抽濾→65%乙醇浸提→真空抽濾→干燥→濃縮蛋白粉

據(jù)資料顯示［4，6-7］，影響醇法植物蛋白提取率的首要因素是乙醇濃度和浸提時間，其次是浸提溫度和料液比，而pH對提取率影響不大，故本次實驗采用的工藝參數(shù)如下：浸提溫度為50℃；浸提時間為80 min；浸提次數(shù)為2次；浸提乙醇濃度為65%。將低溫去脂后的櫻桃仁粕與65%乙醇按1∶7的比例混勻后，置于設(shè)定溫度為50℃的數(shù)顯磁力攪拌恒溫水浴鍋中恒溫浸提80 min，然后進行真空抽濾，固液分離后，再按上述方法進行第2次浸提，然后真空抽濾，干燥，即得櫻桃仁濃縮蛋白。

1.3.4 櫻桃仁濃縮蛋白的功能性測定

本實驗主要研究櫻桃仁濃縮蛋白的水溶性，乳化能力及乳化穩(wěn)定性，起泡性及泡沫穩(wěn)定性等。

1.3.4.1 水溶性的測定［8］

通常蛋白質(zhì)的溶解性即指其水溶性，據(jù)報道櫻桃仁蛋白在中性的水溶液中，溶解度大約為35%［9］。蛋白質(zhì)的溶解度主要有2個參數(shù)即氮溶解指數(shù)（Nitrogen Solubility Index，NSI） 和蛋白質(zhì)分散指數(shù)（Protein Disperse Index，PDI）來表示［3］，本實驗測定大櫻桃仁蛋白質(zhì)的氮溶解指數(shù)來表示其水溶性。

稱取5 g樣品（精確至0.01 g）于磨口帶塞錐形瓶中，加水200 mL，搖勻使充分分散，然后在25℃～30℃的氣浴恒溫振蕩箱中振蕩2 h，取出后將混合液轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻后靜置1 min～2 min，將上層清夜倒入離心筒中，以1 500 r/min的速度離心10 min，再將離心液用快速濾紙過濾，收集清晰濾液于凱式燒瓶中，按GB 5009.5-2010進行消化、蒸餾、滴定。記下滴定樣品液及空白液消耗鹽酸的體積。

式中：V1為滴定5 mL樣品液消耗鹽酸體積，mL；V0為滴定5 mL空白液消耗鹽酸體積，mL；N為標準鹽酸溶液的濃度，mol/L；W為樣品重量，g；M為樣品水分百分含量，%。

1.3.4.2 乳化能力和乳化穩(wěn)定性的測定［8-10］

蛋白質(zhì)的乳化性是指其能使油與水形成穩(wěn)定的乳化液而起的作用，主要包括乳化能力（Ec）和乳化穩(wěn)定性（ES）［11］。

在室溫下，配制一定濃度的pH=7.0蛋白溶液，將等體積的蛋白溶液與大豆色拉油混合，均質(zhì)2 min（14 000 r/min）后，將均質(zhì)所得乳濁液移入離心管中，轉(zhuǎn)速1 500 r/min的條件下離心10 min后取出離心管，觀察乳化情況，記下乳化層高度及管中液體總高度。將其置于70℃水浴中，加熱30 min后，取出立即冷卻至室溫并在1 500 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min，記下乳化層高度及管中液體總高度。

結(jié)果計算：

1.3.4.3 起泡能力和泡沫穩(wěn)定性的測定［10-12］

蛋白質(zhì)的起泡能力（FA）是指泡沫形成的難易程度和生產(chǎn)泡沫量的多少，而泡沫穩(wěn)定性（FS）即持久性則是指泡沫形成以后能保持一定的時間，并具有一定的抗破壞能力。

會計基礎(chǔ)工作的好壞直接影響著單位財務(wù)管理工作的質(zhì)量。實行會計基礎(chǔ)工作標準化，明確每個會計人員的崗位標準和崗位職責，使會計人員在處理各項會計業(yè)務(wù)時都有章可循、有法可依、盡職盡責，保證會計資料的準確、完整、真實。會計基礎(chǔ)工作標準化，可以從會計核算標準化體系、資產(chǎn)管理標準化體系、會計綜合業(yè)務(wù)標準化體系等方面制定實施。

將一定量蛋白質(zhì)溶解到100 mL蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH到7.0，以14 000 r/min均質(zhì)2 min，測量均質(zhì)停止時的泡沫體積，按下式計算櫻桃仁濃縮蛋白的起泡性。

測定均質(zhì)停止30 min后的泡沫體積，確定泡沫穩(wěn)定性。

2 結(jié)果與分析

2.1 大櫻桃仁濃縮蛋白中基本成分含量測定

大櫻桃仁濃縮蛋白中基本成分含量測定見表1。

表1 櫻桃仁濃縮蛋白中的基本成分Table 1 The basic components of Yantai Cherry kernel protein concentrate

通過索氏抽提測得去脂后的櫻桃仁濃縮蛋白中的殘油含量為2.77%，不影響對櫻桃仁濃縮蛋白其他性質(zhì)的研究。煙臺大櫻桃仁濃縮蛋白的得率為73.4%，通過凱氏定氮法測得粗蛋白含量為55.28%，含量較其他濃縮蛋白偏低［4］。

2.2 大櫻桃仁濃縮蛋白的水溶性

蛋白質(zhì)的水溶性直接影響著蛋白的乳化性、膠凝性、起泡性等其他功能性質(zhì)的發(fā)揮，也決定著蛋白質(zhì)在食品加工中的穩(wěn)定性、風味等。蛋白質(zhì)的水溶性受加工條件的影響很大，如加工過程中發(fā)生熱變性則可大大降低其溶解性。同時，蛋白質(zhì)的水溶性還與介質(zhì)的pH、溫度、離子強度等也有著密切的關(guān)系［13］。實驗測得大櫻桃仁蛋白的氮溶解指數(shù)為3.42%，溶解性較差，可能是乙醇造成了部分蛋白質(zhì)變性所致［6］。

2.3 影響乳化性的單因素實驗

2.3.1 pH對蛋白質(zhì)乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

圖1 櫻桃仁濃縮蛋白的乳化性與pH之間的關(guān)系Fig.1 The relationship between emulsion and pH of Cherry kernel protein concentrate

由圖1可知，在相同條件下，櫻桃仁濃縮蛋白在堿性條件下乳化性很好，在等電點附近乳化性較差。這是因為在等電點附近，蛋白質(zhì)發(fā)生絮凝，溶解度最小，而在偏離等電點的環(huán)境中，蛋白質(zhì)的乳化性較好，可見蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì)與其溶解度有著密切的關(guān)系，主要是由于蛋白質(zhì)分子表面的結(jié)構(gòu)和所帶電荷性所決定的。水解作用導致蛋白質(zhì)分子緊密構(gòu)象的破壞，進而引起包埋于分子內(nèi)部的疏水性氨基酸側(cè)鏈基團暴露，在乳化體系形成過程中，易于與脂類結(jié)合，有利于形成穩(wěn)定的乳化體系。

2.3.2 蛋白質(zhì)濃度對乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

EA和ES隨蛋白濃度的變化如圖2所示。

圖2 蛋白液濃度與乳化性之間的關(guān)系Fig.2 The relationship between emulsion and Protein concentration

由圖2可知，在相同條件下，低濃度時櫻桃仁蛋白的EA與ES隨濃度的增加而呈較大幅度的上升，當濃度達到一定程度后，雖然仍處于增長狀態(tài)，但逐漸趨于平緩。這是由于低濃度下表面張力隨乳化劑濃度增加而迅速減小，當濃度上升到一定程度時，蛋白質(zhì)分子彼此靠在一起聚集成為膠束，膠束的形成有利于乳化性的提高，但隨著蛋白質(zhì)濃度的增加，當乳狀液達到臨界膠束濃度（即能形成穩(wěn)定膠束的蛋白質(zhì)最低濃度）后，油水界面上的乳化劑不隨濃度增加而增多，導致乳化性不再升高。

2.3.3 均質(zhì)速度對乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

EA和ES隨均質(zhì)速度的變化如圖3所示。

圖3 均質(zhì)速度對乳化性的影響Fig.3 Effects of homogenizing speed on emulsification

由圖3可知，在相同條件下，櫻桃仁濃縮蛋白的EA和ES隨著均質(zhì)速度的不斷增大都呈先增大后降低的趨勢。均質(zhì)速度的提高，使得油珠顆粒破碎的程度加大，乳狀液顆粒的粒徑更小，乳狀液顆粒更難于聚集在一起。因此，ES的值相應(yīng)增加。但是，當均質(zhì)機轉(zhuǎn)速過高，體系會產(chǎn)生大量熱量，起到物理改性的作用，并且均質(zhì)機極強的剪切力會破壞蛋白質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)，從而影響蛋白的乳化性。

2.3.4 影響櫻桃仁濃縮蛋白乳化性的正交實驗

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，采用L9（34）正交表，以蛋白質(zhì)的乳化性為考察指標進行正交試驗，正交試驗因素水平表見表2，正交試驗方案及極差分析見表3及4。

表2 正交實驗三因素三水平表Table 2 Table of three level and three factors about orthogonal test

表3 正交實驗設(shè)計表Table 3 Table of orthogonal test design

表4 正交實驗極差分析表Table 4 Range analysis of orthogonal test

從表4可以看出，蛋白液濃度對櫻桃仁濃縮蛋白的乳化性影響最為明顯，因為低濃度下表面張力隨乳化劑濃度增加而迅速減小，當濃度上升到一定程度時，蛋白質(zhì)分子彼此靠在一起聚集成為膠束，膠束的形成有利于乳化性的提高；pH對其影響次之，只有在等電點附近蛋白質(zhì)的溶解性最低，也進一步證實了蛋白質(zhì)的乳化性取決于其溶解性的高低［14］。pH＞7時由于蛋白質(zhì)水解作用導致分子空間構(gòu)象的破壞，使包埋于分子內(nèi)部的疏水性氨基酸側(cè)鏈基團暴露，易于與脂類結(jié)合，有利于形成穩(wěn)定的乳化體系。均質(zhì)速度對櫻桃仁濃縮蛋白的乳化性影響較小。最佳實驗方案應(yīng)是蛋白液濃度3%，pH為9.0，均質(zhì)速度為14 000 r/min。

2.4 櫻桃仁濃縮蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性的測定結(jié)果

蛋白質(zhì)的起泡性和泡沫穩(wěn)定性與溶液的濃度，pH，離子濃度，熱處理，蛋白質(zhì)改性及蛋白質(zhì)的種類等都有密切關(guān)系［15-16］。本實驗僅研究了蛋白質(zhì)溶液的濃度及pH對起泡性和泡沫穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見圖4和5。

2.4.1 蛋白質(zhì)濃度對起泡性和泡沫穩(wěn)定性的影響

蛋白質(zhì)濃度對起泡性和泡沫穩(wěn)定性的影響見圖4。

圖4 蛋白液濃度與起泡性和泡沫穩(wěn)定性的關(guān)系Fig.4 The relationship between protein concentration and foaming properties

由圖4可以看出，隨著蛋白質(zhì)溶液濃度的增加，F(xiàn)A和FS都有增加的趨勢，在蛋白濃度達到7%～8%時逐漸趨于恒定。這可能是因為隨著蛋白液濃度的增加，蛋白質(zhì)在泡沫中的界面濃度逐漸增加，高蛋白質(zhì)濃度提高了黏度有助于在界面形成多層的黏合蛋白質(zhì)膜［14］。但當?shù)鞍踪|(zhì)濃度提高到一定程度后，黏度過大，越不容易起泡。大多數(shù)蛋白質(zhì)在濃度2%～8%范圍內(nèi)顯示最高的起泡能力［14］。

2.4.2 pH對蛋白質(zhì)起泡性和泡沫穩(wěn)定性的影響

pH對蛋白質(zhì)起泡性和泡沫穩(wěn)定性的影響見圖5。

圖5 pH與起泡性的關(guān)系Fig.5 The relationship between pH and foaming properties

蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)往往受蛋白質(zhì)溶解度的影響，其中最受影響的功能性質(zhì)是起泡等作用［14］。從圖5中可以看出，在pH4～5的范圍內(nèi)，大櫻桃仁蛋白質(zhì)的起泡性和泡沫穩(wěn)定性都最低，而據(jù)報道，櫻桃仁濃縮蛋白的等電點在4.1～4.9之間［12］，在這附近其溶解度最低，因而起泡能力最差，這可能是因為在蛋白質(zhì)的等電點范圍內(nèi)時，分子間的靜電相吸增加了吸附在空氣/水界面上蛋白質(zhì)膜的厚度和硬度造成的。而在非等電點的酸性和堿性區(qū)域內(nèi)，隨著蛋白質(zhì)的溶解度的提高，F(xiàn)A和FS都有不同程度的改善。

3 結(jié)論

1）煙臺大櫻桃仁濃縮蛋白的得率為73.4%，粗蛋白含量為55.28%，NSI為3.42%。

2）獲得煙臺大櫻桃仁蛋白最佳乳化性的條件為：蛋白液濃度3%，pH為9.0，均質(zhì)速度為14 000 r/min。

3）蛋白質(zhì)的起泡性和泡沫穩(wěn)定性都隨著大櫻桃仁蛋白液濃度的增加而提高，在濃度達到7%～8%逐漸趨于恒定；在pH4～5的范圍內(nèi)，大櫻桃仁濃縮蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性均為最低，在此范圍以外，櫻桃仁蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性均有顯著提高。

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Study on Extraction and Functionality of Yantai Cherry Kernel Protein

WANG Chun-ling
（School of Life Sciences，Qilu Normal University，Jinan 250013，Shandong，China）

The alcohol leaching process for Yantai Cherry kernel protein concentrate was introduced，watersolubility，emulsifying capacity and emulsion stability and foamability and foam stability about the protein were studied.Analysis showed：Yantai Cherry kernel contains 55.28%raw protein，and the yield was 73.4%of thelprotein concentrate，nitrogen solubility Indes（NSI）was 3.42%.Got the best emulsification with the optional experimental conditions was：protein concentration was3%，pH 9.0 and homogeneous velocity was 14 000 r/min. By studying the effects of pH and protein solution，we find that the foamability and foam stability becomes large with the increase of its concentration when the protein solution is in a state of low concentration.the protein foaming and foam stability is better when it is away from the isoelectric point.

Yantai Cherry kernel；alcohol method；protein；functionality

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.007

2013-12-02

王春玲（1977—），女（漢），講師，碩士，研究方向：糧食、油脂及植物蛋白工程。