蕎麥蛋白的制備與功能特性分析

□ 周欣悅 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院

蕎麥又名玉麥，是生草本雙子葉廖科蕎麥屬和谷類(lèi)作物，蕎麥耐瘠薄，種植歷史悠久，在公元前5世紀(jì)已有文獻(xiàn)記載，表明我國(guó)是栽培蕎麥最早的國(guó)家。目前，蕎麥屬有15個(gè)種，主要集中于北半球歐亞大陸溫帶地區(qū)。

蕎麥的醫(yī)療保健價(jià)值很早被人們認(rèn)識(shí)，《千金要方》《本草綱目》等藥典皆有記載，蕎麥中含有的成分有較高的藥用價(jià)值。其主要有防治糖尿病、抗氧化、防治心血管疾病等功效。

我國(guó)蕎麥資源豐富，蕎麥變種占全世界的3/4，我國(guó)主要栽培甜蕎麥與苦蕎麥，云南是蕎麥分化中心，蕎麥屬植物大多分布于云南。世界上蕎麥主要生產(chǎn)國(guó)是中國(guó)、日本、加拿大等，我國(guó)是蕎麥生產(chǎn)大國(guó)，目前蕎麥種植面積在7萬(wàn)hm2以上的有內(nèi)蒙古、云南等地。蕎麥產(chǎn)量不穩(wěn)定，是阻礙蕎麥推廣種植的重要原因，甜蕎麥結(jié)實(shí)率為5%～20%，蕎麥為無(wú)限總狀花序，選育結(jié)實(shí)率高的品種是提高蕎麥產(chǎn)量的有效手段[1]。

1 蕎麥蛋白相關(guān)研究

國(guó)外對(duì)蕎麥蛋白質(zhì)的利用主要作為產(chǎn)品配料，熱蕎麥粉面團(tuán)的彈性與蕎麥蛋白質(zhì)的含量成負(fù)相關(guān)。蕎麥蛋白提取物是蕎麥種子經(jīng)粉碎、分離淀粉殘?jiān)?、殺菌等工序制得，具有蕎麥芳香與蛋白質(zhì)特有風(fēng)味，含蛋白質(zhì)65%，包括8種必需氨基酸，為優(yōu)質(zhì)植物蛋白質(zhì)，具有降低膽固醇等多種保健功效。一些蕎麥多肽具有降低血壓的功效，對(duì)血管緊張素轉(zhuǎn)移酶具有很強(qiáng)的抑制作用，蕎麥多肽可作為蕎麥的深加工產(chǎn)品應(yīng)用于保健食品[2]。

蕎麥球蛋白主要由分子量為28kd的13s蛋白質(zhì)構(gòu)成，清蛋白占全部鹽溶蛋白的25%。清蛋白的含硫率氨基酸與脯氨基酸含量不同，蕎麥中醇液蛋白含量較低。

蕎麥蛋白氨基酸含量豐富，比例適當(dāng)，必需氨基酸總量為408，谷氨酸、天冬氨酸含量較高，精氨酸含量高于酪蛋白。研究表明蕎麥蛋白具有一定的降膽固醇功效，蕎麥蛋白消化性較低。蕎麥蛋白具有溶解性、乳化性，具有降低血液膽固醇、抗衰老、改善便秘等生理保健功能。

含氮是蛋白質(zhì)區(qū)別于其他有機(jī)化合物的主要標(biāo)志，蛋白質(zhì)摩爾消化系數(shù)法測(cè)定蛋白質(zhì)含量準(zhǔn)確，具有應(yīng)用范圍廣、回收率好等特點(diǎn)，但操作繁多，雙縮脲法、福林酚試劑法、染料結(jié)合法等是快速測(cè)定蛋白質(zhì)的方法。

植物蛋白制備工藝包括抽提與分離純化等步驟，蛋白質(zhì)抽提液經(jīng)離心將細(xì)胞碎片去除后，根據(jù)蛋白質(zhì)特性將其從混合液中分離。植物蛋白主要制備法有堿溶酸沉法、膜分離法等。蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)是蛋白質(zhì)在加工、制取中影響食品系統(tǒng)質(zhì)構(gòu)的化學(xué)性質(zhì)，蛋白質(zhì)功能特性與理化性質(zhì)直接相關(guān)[3]。

2 蕎麥蛋白制備實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)材料選用內(nèi)蒙古固陽(yáng)縣面粉加工廠提供的蕎麥，儀器設(shè)備包括電動(dòng)攪拌器、電熱恒溫水浴鍋、低速離心機(jī)、精密數(shù)顯酸度計(jì)等。蕎麥成分分析包括水分、粗蛋白、淀粉等內(nèi)容。通過(guò)雙縮脲反應(yīng)測(cè)定蛋白質(zhì)的方法，找出適宜測(cè)定蕎麥蛋白質(zhì)的雙縮脲試劑的配方，取一定量樣品，加入四氯化碳，振搖靜置60 min后離心5 min，上清液在550 nm處檢測(cè)吸光度，提取溶液樣品的測(cè)定對(duì)方法做出初步檢驗(yàn)。

先通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)觀察萃取工藝條件對(duì)蕎麥蛋白提取率的影響，再確定最佳提取工藝條件。濾液經(jīng)離心5 min，得到蕎麥粗蛋白母液，加入10%鹽酸溶液，蕎麥蛋白發(fā)生絮凝，離心5 min，用溫度40 ℃的鹽酸溶液混合洗滌3次蕎麥蛋白沉淀，均質(zhì)分散用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7，干燥得到蕎麥蛋白制品。

2.2 實(shí)驗(yàn)分析

雙縮脲法是較為經(jīng)典的快速檢測(cè)蛋白質(zhì)的方法，雙縮脲試劑的配方有十幾種，采用不同雙縮脲試劑測(cè)定結(jié)果不同，雙縮脲法在動(dòng)物清蛋白的測(cè)定上取得較好的結(jié)果。蛋白質(zhì)與硫酸銅在堿性條件下作用生成紫紅色配合物，實(shí)驗(yàn)以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)樣，加入雙縮脲試劑常溫反應(yīng)60 min。

酸度直接影響顯色劑的顏色，可能導(dǎo)致金屬離子的水解，酸度是重要的顯色反應(yīng)條件。用酸度不等的顯色劑與BSA常溫反應(yīng)60 min，測(cè)量比色液的pH值。顯色反應(yīng)在酸性條件下不能發(fā)生，最大穩(wěn)定的吸光度出現(xiàn)在pH值＞13的酸度環(huán)境。氫氧化鉀濃度為0.5 mol比較合理。選用蛋白材料BSA與BWP來(lái)源動(dòng)植物，在酸度反應(yīng)條件上表現(xiàn)一致的變化趨勢(shì)。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

供試品種蕎米具有較高的淀粉含量，蛋白質(zhì)提取中首先萃取原料，取10 g蕎麥粉加入蒸餾水，蕎麥粉吸收浸泡液，細(xì)胞組織逐漸軟化破碎，蛋白質(zhì)按一定的分配率轉(zhuǎn)移到液相中，觀察料液對(duì)蕎麥蛋白提取率的影響。

加水量較少時(shí)，蕎麥蛋白提取率增大速度減小，料液比增加到1∶10時(shí)，蛋白質(zhì)提取率增加5%，料液較大時(shí)，粗蛋白母液在酸沉析中蛋白質(zhì)流失到乳清中。為提高得率保證酸沉工序正常進(jìn)行，料液比不高于1∶15。

控制提取體系的pH值為7，提取時(shí)間30 min，觀察不同體系溫度對(duì)蕎麥蛋白提取率的影響。萃取溫度升高有助于蛋白質(zhì)的溶出，蕎麥蛋白提取率隨著溫度升高而增加。增加粗蛋白母液黏度，50 ℃是蛋白質(zhì)大幅度變性的臨界溫度，蛋白質(zhì)變性加速600倍，蛋白質(zhì)經(jīng)外消旋、去硫等化學(xué)變化，有些變化可能生成有毒的氨基酸。萃取溫度控制在30～50 ℃。

pH值是影響蕎麥蛋白提取率的關(guān)鍵因素，體系溫度30 ℃，將體系pH值設(shè)置為四個(gè)水平，觀察對(duì)蕎麥蛋白提取率的影響。酸性條件蕎麥粉細(xì)胞壁不易破裂，蕎麥蛋白在酸性環(huán)境中溶解性不好。堿液可使蛋白質(zhì)中緊密結(jié)構(gòu)松散，使某些極性基團(tuán)解離，促進(jìn)結(jié)合物與蛋白質(zhì)分離。體系堿性強(qiáng)，蕎麥蛋白提取率高。pH值過(guò)高，導(dǎo)致脫氨與水解反應(yīng)，不利于保存產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量，喪失食用價(jià)值。pH大于8時(shí)，粗蛋白母液呈現(xiàn)褐色，pH值過(guò)高會(huì)使產(chǎn)品鹽分增加，導(dǎo)致工藝失敗。提取體系的H值保持在7～8。

3 研究討論

實(shí)驗(yàn)選用材料白花甜蕎麥產(chǎn)自?xún)?nèi)蒙古陰山后山地區(qū)固陽(yáng)，實(shí)驗(yàn)選材具有一定代表性，所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果制對(duì)選材負(fù)責(zé)，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果為其他蕎麥研究提供借鑒。對(duì)固態(tài)物料，測(cè)定值總是小于真實(shí)值。雙縮脲法可根據(jù)具體情況酌情選擇。常溫下反應(yīng)20 min可滿(mǎn)足要求，想要得到最佳準(zhǔn)確度，需延長(zhǎng)時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)蕎麥蛋白提取率為69%，有30%的蛋白質(zhì)未提取，可能溶解性差。蕎麥蛋白有26%的蛋白質(zhì)流失到乳清中，實(shí)驗(yàn)選用堿萃取酸沉析工藝無(wú)法回收部分蛋白質(zhì)，酸沉析后蕎麥蛋白質(zhì)凝乳經(jīng)三次水洗，水洗得率為85%，蕎麥蛋白自制品得率為63%，蕎麥蛋白提取操作中，蛋白質(zhì)對(duì)酸堿具有緩沖能力，試樣中應(yīng)用磷酸鹽緩沖液。蕎麥蛋白的制備工藝包括多個(gè)單元操作，實(shí)驗(yàn)研究涉及影響蛋白質(zhì)產(chǎn)品得率的提取等關(guān)鍵步驟。其他單元操作更多參照大豆分離蛋白生產(chǎn)工藝。

4 結(jié)語(yǔ)

雙縮脲反應(yīng)測(cè)定蛋白質(zhì)方法可通過(guò)條件實(shí)驗(yàn)得到優(yōu)化，適用于毫克級(jí)可溶性蛋白提取蛋白質(zhì)濃度的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)蕎麥蛋白提取測(cè)定中，回收率達(dá)到97%，可代替費(fèi)事的定氟法。體系pH值是影響蕎麥蛋白提取率的重要因素，通過(guò)正交試驗(yàn)確定從蕎麥粉中提取蕎麥蛋白的最佳工藝參數(shù)，料液比1∶15。蕎麥蛋白提取率為69%。酸沉析后蕎麥蛋白質(zhì)凝乳經(jīng)三次水洗，水洗得率為85%。蕎麥與蕎麥蛋白質(zhì)品蛋白質(zhì)組成相似。蕎麥蛋白的起泡能力與泡沫穩(wěn)定性隨蛋白質(zhì)濃度增大，蕎麥蛋白起泡能力隨pH值增大而減小，蕎麥蛋白在40 ℃左右具有最大的起泡能力，蔗糖的加入降低了蕎麥蛋白的起泡能力。