蕎麥麩皮蛋白的制備及功能特性研究

王立博 陳靜 任艷娟 閆銘歡 張亞坤 王昊然 吳偉菁 羅登林

摘要：探究了蕎麥麩皮蛋白的最佳制備工藝及功能特性差異。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)pH、溫度、料液比和時(shí)間進(jìn)行初步優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上采用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)確定最佳工藝參數(shù)：pH為10，料液比為1∶10，時(shí)間為60 min，溫度為40 ℃。進(jìn)一步分析了溫度和pH對(duì)苦蕎麩皮蛋白和甜蕎麩皮蛋白功能特性的影響。結(jié)果表明，隨著溫度升高，兩種蛋白的溶解性及持水性均呈上升趨勢(shì)，在60～80 ℃時(shí)，兩種蛋白有較好的起泡性和乳化性，且穩(wěn)定性良好。堿性環(huán)境（pH≥8）可提高兩種蛋白質(zhì)的溶解性、持水性、乳化性和乳化穩(wěn)定性。與大豆分離蛋白相比，極酸（pH=2）或堿性（pH≥8）條件下，甜蕎麩皮蛋白展現(xiàn)出良好的起泡性，而苦蕎麩皮蛋白則展現(xiàn)出良好的泡沫穩(wěn)定性。綜上所述，適當(dāng)熱處理及堿性環(huán)境可改善蕎麥麩皮蛋白的功能特性。

關(guān)鍵詞：蕎麥麩皮；蛋白；單因素實(shí)驗(yàn)；響應(yīng)面法；功能特性

中圖分類號(hào)：TS201.21????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A???? 文章編號(hào)：1000-9973（2023）12-0016-09

Preparation and Functional Properties of Buckwheat Bran Protein

WANG Li-bo1， CHEN Jing1， REN Yan-juan1， YAN Ming-huan1， ZHANG Ya-kun2，

WANG Hao-ran3， WU Wei-jing4， LUO Deng-lin1*

（1.College of Food and Bioengineering， Henan University of Science and Technology， Luoyang 471023，

China; 2.College of Agricultural Equipment Engineering， Henan University of Science and

Technology， Luoyang 471023， China; 3.College of Food Science and Engineering，

Beijing University of Agriculture， Beijing 102206， China; 4.Department of

Public Health and Medical Technology， Xiamen Medical College，

Xiamen 361023， China）

Abstract： The optimal preparation process and functional property differences of buckwheat bran protein are investigated. The pH， temperature， solid-liquid ratio and time are preliminarily optimized by single factor experiment. On this basis， response surface experiment is used to determine the optimal process parameters： pH is 10， solid-liquid ratio is 1∶10， time is 60 min and temperature is 40 ℃. The effects of temperature and pH on the functional properties of tartary buckwheat bran protein and common buckwheat bran protein are further analyzed. The results show that the solubility and water holding capacity of tartary buckwheat bran protein and common buckwheat bran protein both increase with the increase of temperature.At 60～80 ℃， the foaming and emulsification properties of tartary buckwheat bran protein and common buckwheat bran protein are good and the stability is also good. The alkaline environment （pH≥8） can improve the solubility， water holding capacity， emulsification property and emulsification stability of tartary buckwheat bran protein and common buckwheat bran protein. Compared with soybean isolated protein， the foaming

property of common buckwheat bran protein is good under very acidic （pH=2） or alkaline （pH≥8） conditions， while the foam stability of tartary buckwheat bran protein is good. In summary， appropriate heat treatment and alkaline environment can improve the functional properties of buckwheat bran protein.

Key words： buckwheat bran; protein; single factor experiment; response surface method; functional properties

蕎麥與小麥、大米等谷物具有相似的化學(xué)和利用特性，隸屬于蓼科（Polygonaceae）蕎麥屬（Fagopyrum）雙子葉植物，常被歸類為一種“偽谷物”[1]。甜蕎（F. esculentum Moench）和苦蕎（F. tataricum （L.） Gaertn.）是常用于農(nóng)業(yè)種植的2個(gè)重要蕎麥品種[2]，兩者所含成分相似，富含淀粉、蛋白質(zhì)、膳食纖維、黃酮類、多酚和維生素等功能物質(zhì)[3-4]。這些功能物質(zhì)賦予兩者良好的加工特性及獨(dú)特的藥用價(jià)值。近年來(lái)，關(guān)于蕎麥用于開(kāi)發(fā)功能性食品的價(jià)值已被廣大研究者所證實(shí)，而現(xiàn)有的關(guān)于蕎麥在食品中的應(yīng)用研究多是以籽粒或全粉的形式來(lái)進(jìn)行復(fù)配應(yīng)用，例如粥、面條、面包、饅頭、餅干、茶[5-7]，而基于蕎麥各功能組分的相關(guān)應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。

蕎麥蛋白營(yíng)養(yǎng)均衡且氨基酸種類豐富，尤其是在蕎麥麩皮中蛋白含量約為12%～24%，其中含有8種人體必需的氨基酸。其中，賴氨酸含量比大米和小麥多2倍以上[8-9]。研究表明，經(jīng)常食用蕎麥或蕎麥制品可以預(yù)防“賴氨酸缺乏癥”，實(shí)現(xiàn)人體營(yíng)養(yǎng)均衡[10]。因此，蕎麥可作為一種比一般谷物更優(yōu)越的蛋白質(zhì)來(lái)源[11]。但由于蕎麥自身的無(wú)麩質(zhì)特性，這也決定了蕎麥麩皮蛋白在食品加工和應(yīng)用中的局限性[12]?？紤]到苦蕎麩皮中黃酮類、多酚等物質(zhì)的含量較高以及對(duì)蛋白提取潛在的影響，本實(shí)驗(yàn)以苦蕎麩皮為代表，結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)進(jìn)行蕎麥麩皮蛋白的提取工藝優(yōu)化研究。在此基礎(chǔ)上，探究苦蕎麩皮蛋白（tartary buckwheat bran protein，TBBP）和甜蕎麩皮蛋白（common buckwheat bran protein，CBBP）在不同pH和溫度條件下功能特性的變化規(guī)律，以期為蕎麥蛋白在功能食品中的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

苦蕎麩皮（黑豐1號(hào)）：山西雁門(mén)清高食業(yè)有限責(zé)任公司；甜蕎麩皮（榆林紅花）：定邊縣塞雪糧油工貿(mào)有限責(zé)任公司；大豆分離蛋白（分散型，soybean isolate protein，SPI）：河南省鯤華生物技術(shù)有限公司。

1.2 試劑

考馬斯亮藍(lán)G250：上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司；十二烷基磺酸鈉：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；氫氧化鈉、鹽酸、石油醚、無(wú)水乙醇（均為分析純）：天津市德恩化學(xué)試劑有限公司。

1.3 儀器與設(shè)備

UNIC UV-2100紫外分光光度計(jì) 廣州瑞豐實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；TDZ5-WS離心機(jī) 湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司；FE20 pH計(jì) 武漢德盟科技有限公司；LGJ-10D冷凍干燥機(jī) 北京四環(huán)起航科技有限公司。

1.4 方法

1.4.1 TBBP的制備

以苦蕎麩皮粉為原料，按1∶10（質(zhì)量與體積比）加入75%乙醇，用保鮮膜封口，常溫下250 r/min電動(dòng)水浴攪拌40 min，以去除類黃酮、色素等物質(zhì)，經(jīng)4 500 r/min離心10 min，收集沉淀，上述步驟重復(fù)5次。按1∶10（質(zhì)量與體積比）在沉淀中加入石油醚，用保鮮膜封口并置于通風(fēng)櫥浸泡脫脂12 h，經(jīng)75%乙醇洗滌3次后放入50 ℃烘箱中干燥4 h備用[13]。

將經(jīng)處理的苦蕎麩皮粉與蒸餾水按一定比例混合均勻，滴加1 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，于不同溫度下200 r/min水浴攪拌一定時(shí)間，經(jīng)4 500 r/min離心20 min后，收集上清液滴加1 mol/L HCl溶液至pH為4.2，經(jīng)4 000 r/min離心15 min后富集沉淀，用蒸餾水沖洗2～3次，將沉淀按1∶3（質(zhì)量與體積比）于蒸餾水中溶解，用1 mol/L NaOH溶液調(diào)pH至中性，真空冷凍干燥后，即得TBBP[12]。

1.4.2 TBBP提取工藝參數(shù)單因素實(shí)驗(yàn)

考慮到影響TBBP得率的主要因素為pH、溫度、料液比和時(shí)間，以pH 9、溫度35 ℃、料液比1∶10、時(shí)間60 min為固定值分析各因素變化對(duì)蛋白質(zhì)得率的影響。各因素設(shè)置：pH為8，8.5，9，9.5，10；溫度為25，30，35，40，45 ℃；料液比為1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14（質(zhì)量與體積比）；時(shí)間為20，40，60，80，100 min。以TBBP得率（干重）為響應(yīng)值，按照上述設(shè)置進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

蛋白質(zhì)得率（%）=提取得到粗蛋白質(zhì)量（干重）脫脂苦蕎麩皮質(zhì)量（干重）×100%。

1.4.3 響應(yīng)面法優(yōu)化TBBP的提取條件

采用四因素三水平的Box-Behnken實(shí)驗(yàn)，考察pH、溫度、料液比和時(shí)間對(duì)TBBP得率的影響。各因素水平設(shè)置見(jiàn)表1。

1.4.4 蛋白質(zhì)功能特性的測(cè)定

基于上述最優(yōu)工藝制備TBBP和CBBP，并以大豆分離蛋白為參照，考察不同溫度（20，40，60，80，100 ℃）及pH （2，4，6，8，10）對(duì)制備的TBBP和CBBP溶解性、持水性、起泡性以及乳化性的影響。

1.4.4.1 溶解性的測(cè)定

量取20 mL不同溫度和pH的蛋白質(zhì)溶液（1%，質(zhì)量與體積比），室溫下2 000 r/min渦旋30 s，4 500 r/min離心15 min，之后用紫外分光光度計(jì)在595 nm處測(cè)定上清液中蛋白質(zhì)的含量[14]。

溶解性（%）=上清液中蛋白質(zhì)含量樣品中總蛋白含量×100%。

1.4.4.2 持水性的測(cè)定

稱取0.5 g蛋白樣品粉末（干重）置于離心管中，與不同溫度和pH下制備的0.05 mol/L磷酸鹽緩沖溶液混合制成1%的蛋白質(zhì)溶液，并以500 r/min磁力攪拌至溶解，經(jīng)4 500 r/min離心10 min后，棄去上清液，稱量離心管和沉淀總重[15]。

持水性（%）=m3-m2m1×100%。

式中：m1為樣品質(zhì)量，g；m2為離心管和樣品總重，g；m3為離心管和沉淀總重，g。

1.4.4.3 起泡性及泡沫穩(wěn)定性的測(cè)定

量取一定體積（V1）不同溫度和pH條件下制備的蛋白質(zhì)溶液（1%，質(zhì)量與體積比）于50 mL試管中，10 000 r/min均質(zhì)1 min，立即記錄溶液的體積（V2）。室溫靜置30 min后，記錄體積（V3）[16]。

起泡性（%）=V2-V1V1×100%，

泡沫穩(wěn)定性（%）=V2-V3V2-V1×100%。

式中：V1為原始體積，mL；V2為0 min時(shí)溶液和泡沫的總體積，mL；V3為30 min時(shí)溶液和泡沫的總體積，mL。

1.4.4.4 乳化性及乳化穩(wěn)定性的測(cè)定

準(zhǔn)確量取12 mL不同溫度和pH條件下制備的蛋白質(zhì)溶液（1%，質(zhì)量與體積比）于100 mL離心管中，加入4 mL大豆油，在10 000 r/min條件下均質(zhì)1 min，立即從離心管的底部吸取20 μL溶液并與5 mL 0.1%（質(zhì)量與體積比）SDS溶液混勻，在500 nm處測(cè)定吸光度值。30 min后繼續(xù)取樣測(cè)定吸光度，計(jì)算乳化穩(wěn)定性[17]。

乳化性（m2/g）=2×2.303×A0×Nc×L×θ×10，

乳化穩(wěn)定性（min）=30×A0A0-At。

式中：A0為0 min時(shí)測(cè)得的吸光度；At為30 min時(shí)測(cè)得的吸光度；N為稀釋因子，N=100；c為蛋白質(zhì)樣品濃度，g/mL；θ為乳化液中油相的比例，θ=0.25；L為孔板體積，L=0.01 m-2。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 26.0及Origin 2021進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與繪圖；采用Design-Expert 13.0進(jìn)行響應(yīng)面分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 TBBP提取的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

由圖1中A可知，隨著pH的增加，TBBP得率呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，在pH為8.5時(shí)，蛋白質(zhì)得率最低，為19.33%。當(dāng)pH＞8.5時(shí)，隨著pH的增加，TBBP得率有明顯的上升，并且在pH為9.5時(shí)達(dá)到拐點(diǎn)（P<0.05），為20.74%。當(dāng)pH過(guò)高時(shí)，蛋白質(zhì)易發(fā)生變性，其加工性質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均會(huì)降低，考慮到后續(xù)蛋白功能特性需要，確定pH值為9.5。

由圖1中B可知，當(dāng)溫度逐漸升高時(shí)，蛋白質(zhì)得率呈現(xiàn)階梯式上升趨勢(shì)；當(dāng)溫度為25～30 ℃時(shí)，蛋白質(zhì)得率無(wú)顯著變化。當(dāng)溫度達(dá)到35 ℃時(shí)蛋白質(zhì)得率最高（P<0.05），為20.43%；當(dāng)溫度大于35 ℃時(shí)，蛋白質(zhì)得率處于穩(wěn)定狀態(tài)（P>0.05），因此確定最佳溫度為35 ℃。

由圖1中C可知，TBBP得率隨著料液比的增加呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢(shì)，當(dāng)料液比小于1∶8時(shí)，蛋白質(zhì)得率無(wú)顯著變化。當(dāng)料液比為1∶10時(shí)蛋白質(zhì)得率達(dá)到最大值（P<0.05），為20.41%，之后隨著料液比的增加，TBBP得率緩慢降低，但無(wú)顯著差異，因此確定最佳料液比為1∶10。

由圖1中D可知，當(dāng)時(shí)間為20～40 min時(shí)，蛋白質(zhì)得率顯著增加（P<0.05），當(dāng)時(shí)間為40 min時(shí)達(dá)到最大值，為20.39%；當(dāng)時(shí)間大于40 min時(shí)，蛋白質(zhì)得率先降后升，但無(wú)顯著差異，為提高提取效率和節(jié)約資源，確定最佳時(shí)間為40 min。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇pH（9.5）、溫度（35 ℃）、料液比（1∶10）和時(shí)間（40 min）為影響因素，以蛋白質(zhì)得率為響應(yīng)值，進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)表1，響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。以TBBP得率為指標(biāo)，使用Design-Expert 13.0軟件對(duì)自變量進(jìn)行二次多元線性回歸分析，得到回歸方程：Y=-0.620 716+0.344 960A-0.962 104B+6.972 83C- 0.347 200D+0.143 780AB-0.207 075AC-0.005 493AD-0.050 270BC+0.009 190BD+0.003 363CD-0.071 657A2-0.004 715B2-0.156 897C2+0.000 842D2。

2.2.2 響應(yīng)面模型的方差分析

對(duì)回歸模型進(jìn)行檢驗(yàn)，方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，該模型的F值為24.88，具有重要意義，P<0.000 1，表明該回歸模型極顯著；失擬項(xiàng)的P值為0.562 3>0.05，模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.961 4，調(diào)整系數(shù)RAdj2=0.922 7，表明該響應(yīng)面模型的擬合程度較好，可用于TBBP最佳工藝條件的分析與預(yù)測(cè)[18-19]。由F值的大小可知各因素對(duì)蛋白質(zhì)得率的影響程度為pH（A）>料液比（C）>時(shí)間（D）>溫度（B）。

2.2.3 各因素之間的交互作用

由圖2中A1和A2可知，隨著pH的增加，TBBP得率也隨之逐漸增加，而隨著溫度的升高，蛋白質(zhì)得率呈緩慢下降的趨勢(shì)。等高線圖顯示，沿pH的等高線比較密集，說(shuō)明pH對(duì)蛋白質(zhì)得率的影響更顯著。而等高線圖部分彎曲，表明pH和溫度兩個(gè)因素存在交互作用且影響顯著（P<0.05）。由圖2中B1和B2可知，隨著料液比的增加，蛋白質(zhì)得率顯著升高（P<0.05）。等高線顯示，沿料液比等高線比較密集，因此料液比對(duì)蛋白質(zhì)得率的影響比溫度顯著。等高線呈橢圓形，表明料液比和溫度兩個(gè)因素的交互作用高度顯著（P<0.01）[20]。由圖2中C1和C2可知，隨著溫度的升高，蛋白質(zhì)得率顯著下降（P<0.05），而時(shí)間的變化對(duì)蛋白質(zhì)得率無(wú)顯著影響。等高線圖顯示，沿時(shí)間方向等高線比較密集，表明時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)得率的影響顯著。而等高線呈馬鞍形，表明時(shí)間和溫度兩個(gè)因素的交互作用較強(qiáng)，影響極顯著（P<0.001）[21]。

2.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

通過(guò)回歸模型分析，確定最佳工藝條件：pH為9.92，溫度為38.48 ℃，料液比為1∶9.53，時(shí)間為58.42 min，預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)得率為22.76%。為方便實(shí)驗(yàn)操作，將工藝參數(shù)調(diào)整為pH 10、溫度40 ℃、料液比1∶10、時(shí)間60 min，在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，TBBP得率為（22.09±0.37）%，CBBP得率為（22.34±0.45）%，與最佳條件下預(yù)測(cè)值接近，證明該優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠，模型適用于蛋白質(zhì)的提取。

2.3 蛋白質(zhì)功能特性結(jié)果與分析

在響應(yīng)面優(yōu)化最佳工藝條件下制備TBBP和CBBP，以SPI為參照，考察不同溫度及pH對(duì)蛋白質(zhì)功能特性的影響。

2.3.1 蛋白質(zhì)溶解性結(jié)果與分析

由圖3中A可知，隨著溫度的升高，TBBP和CBBP的溶解性整體呈增加的趨勢(shì)，在100 ℃時(shí)達(dá)到最大溶解性，分別為30.27%和48.95%，而SPI在60 ℃時(shí)的溶解性最大，為32.71%，而溫度過(guò)高或者過(guò)低，SPI的溶解性顯著降低。表明高熱處理對(duì)TBBP和CBBP的影響小于SPI，不易導(dǎo)致蕎麥蛋白的過(guò)度聚集，致使蛋白質(zhì)的溶解性降低。

由圖3中B可知，當(dāng)pH在蛋白質(zhì)等電點(diǎn)附近（pH=4.2）時(shí)，SPI、TBBP和CBBP的溶解性均達(dá)到最低值，分別為4.77%、6.78%和3.49%，這一特性與大多谷物蛋白相似，如燕麥蛋白[22]。而當(dāng)pH>4時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解性均顯著增強(qiáng)，其中，TBBP和CBBP的溶解性較相近，且顯著高于SPI，這是因?yàn)楫?dāng)pH遠(yuǎn)離等電點(diǎn)時(shí)，蕎麥蛋白分子的電荷和靜電排斥力會(huì)增加，從而促使蛋白質(zhì)與水分子結(jié)合，進(jìn)而展現(xiàn)出較高的溶解性[23]。

2.3.2 蛋白質(zhì)持水性結(jié)果與分析

不同溫度和pH對(duì)蛋白質(zhì)持水性的影響見(jiàn)圖4。

由圖4中A可知，3種蛋白在100 ℃時(shí)持水性均達(dá)到最大值。其中SPI的持水性增加最劇烈（從3.62%增加至21.84%），而在60 ℃時(shí)，TBBP和CBBP的持水性呈階梯式增加，分別從2.66%和7.74%增加到3.92%和12.81%。這是由于隨著溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)更加劇烈，使水分子在蛋白質(zhì)體系中的分布更加均勻，促使蛋白質(zhì)與水結(jié)合的速度加快。此外，高溫處理亦會(huì)使包裹在球狀蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的極性側(cè)鏈發(fā)生解離，轉(zhuǎn)向蛋白質(zhì)分子表面，從而提高了蛋白質(zhì)的持水性[24]。

由圖4中B可知，SPI的持水性隨著pH的增加呈先降低后升高的趨勢(shì)，而TBBP和CBBP的持水性在pH<4時(shí)無(wú)顯著差異，之后隨著pH的增加呈上升趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S著pH值遠(yuǎn)離等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)與水分子間的結(jié)合能力逐漸增強(qiáng)。其中，TBBP和CBBP的持水性遠(yuǎn)低于SPI，這歸因于它們的表面疏水性差異。當(dāng)pH=4時(shí)，SPI、TBBP和CBBP的持水能力相近且均為最小值，分別為5.58%、4.25%和4.89%，這一現(xiàn)象與紫蘇籽粕蛋白的報(bào)道相似[25]，這是由于在等電點(diǎn)附近時(shí)，蛋白質(zhì)分子之間不存在靜電斥力，分子間引力增強(qiáng)，促進(jìn)蛋白質(zhì)分子間的相互結(jié)合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)與水分子的結(jié)合能力減弱。

2.3.3 蛋白質(zhì)起泡性和泡沫穩(wěn)定性結(jié)果與分析

由圖5中A和C可知，隨著溫度的升高，SPI的起泡性顯著增加，在100 ℃時(shí)起泡性達(dá)到最大值（43.54%），其泡沫穩(wěn)定性在60 ℃時(shí)達(dá)到最大值，為65.71%。隨著溫度升高，CBBP和TBBP的起泡性及泡沫穩(wěn)定性整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，起泡性分別在60 ℃和80 ℃時(shí)最高，為69.73%和48.67%。當(dāng)溫度低于60 ℃時(shí)，CBBP的起泡性遠(yuǎn)高于其余兩種蛋白，這是因?yàn)闇囟容^低時(shí)，蛋白質(zhì)分子間運(yùn)動(dòng)減緩，蛋白質(zhì)的黏度增加，因而表現(xiàn)出良好的起泡性[26]。當(dāng)溫度升高時(shí)（>60 ℃），蛋白質(zhì)的黏度下降，因而TBBP和CBBP溶液的起泡性及泡沫穩(wěn)定性均顯著下降。

由圖5中B和D可知，蛋白質(zhì)溶液的起泡性及泡沫穩(wěn)定性隨著pH的增加均呈先下降后上升的趨勢(shì)。當(dāng)pH在2～4時(shí)，SPI、TBBP和CBBP的起泡性顯著降低（分別從54.15%、38.90%和90.80%降低至19.07%、12.95%和17.77%），而當(dāng)pH>4時(shí)，蛋白質(zhì)溶液的起泡性均顯著升高。這是因?yàn)橹挥械鞍踪|(zhì)的可溶性部分參與泡沫的形成，因此在等電點(diǎn)附近（pH=4.2）蛋白質(zhì)的起泡性能減弱，極酸或堿性條件下蛋白質(zhì)的溶解性增大，而使得蛋白質(zhì)溶液的起泡性能增強(qiáng)并逐漸趨于平穩(wěn)[27]。其中，CBBP的起泡性升高最顯著，而TBBP的泡沫穩(wěn)定性則高于其余兩種蛋白。因此，與SPI相比，極酸（pH=2）或堿性（pH≥8）條件下，CBBP展現(xiàn)出良好的起泡性（>91%），但泡沫穩(wěn)定性欠佳（<9%）；而TBBP的起泡性較差（<39%），但泡沫穩(wěn)定性較好（>69%）。

2.3.4 蛋白質(zhì)乳化性和乳化穩(wěn)定性結(jié)果與分析

由圖6中A和C可知，隨著溫度的升高，3種蛋白質(zhì)的乳化性均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。SPI和CBBP的乳化性波動(dòng)顯著，兩者在80 ℃時(shí)乳化性最高，分別為8.41 m2/g和8.86 m2/g，而TBBP的乳化性在60 ℃時(shí)最高，為4.76 m2/g。這可能是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)募訜峥梢允沟鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)舒展，暴露出更多的疏水基團(tuán)，提高蛋白質(zhì)分子的柔軟性和表面疏水能力，使得蛋白質(zhì)更容易吸附到油-水界面，從而使蛋白質(zhì)的乳化性提高[24]。隨著溫度繼續(xù)升高，蛋白質(zhì)的乳化性均顯著下降，并且TBBP和CBBP表現(xiàn)出較低的乳化性，這是因?yàn)楦邷貙?dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生變性而聚集，使蛋白質(zhì)分子的疏水性與親水性的比值減小，從而影響蛋白質(zhì)的乳化性[28]。

由圖6中B和D可知，蛋白質(zhì)的乳化性及乳化穩(wěn)定性在pH為4時(shí)均達(dá)最低值，此時(shí)SPI、TBBP和CBBP的乳化性分別為1.77，2.17，0.88 m2/g。當(dāng)pH為6～8時(shí)，TBBP和CBBP的乳化性及乳化穩(wěn)定性顯著升高，并且CBBP的乳化性及乳化穩(wěn)定性顯著高于其他兩種蛋白，這與pH對(duì)蛋白質(zhì)的溶解性影響規(guī)律基本一致（見(jiàn)圖3中B），即在接近等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)分子表面的正負(fù)電荷數(shù)量基本相同，分子間作用力較小，乳化微粒間相互碰撞發(fā)生聚集沉淀，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的乳化性降低[29]。當(dāng)pH遠(yuǎn)離蛋白質(zhì)等電點(diǎn)后，氨基酸側(cè)鏈發(fā)生解離，產(chǎn)生靜電排斥力，避免了蛋白質(zhì)的聚集，從而表現(xiàn)出良好的乳化性和乳化穩(wěn)定性[30]。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用堿提酸沉的方法從蕎麥麩皮中提取蛋白質(zhì)，先通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)TBBP的提取條件進(jìn)行初步優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，確定提取的最優(yōu)工藝參數(shù)：pH為10，料液比為1∶10，時(shí)間為60 min，溫度為40 ℃，在此條件下TBBP的得率為（22.09±0.37）%，CBBP得率為（22.34±0.45）%，接近預(yù)測(cè)值，表明提取工藝條件可靠，可用于蛋白質(zhì)的提取。

在此工藝條件下制備TBBP和CBBP，并探究不同溫度及pH對(duì)兩種蛋白功能特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，兩種蛋白的溶解性及持水性均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，在60～80 ℃時(shí)，兩種蛋白展現(xiàn)出較好的起泡性和乳化性，且穩(wěn)定性較好。過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集，黏度下降，從而使得兩者的起泡性和乳化性降低。當(dāng)pH在等電點(diǎn)附近時(shí)（pH=4.2），蛋白質(zhì)的溶解性、持水性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性、乳化性及乳化穩(wěn)定性均最低。堿性環(huán)境（pH≥8）可提高蛋白質(zhì)的溶解性、持水性、乳化性和乳化穩(wěn)定性。與SPI相比，極酸（pH=2）或堿性（pH≥8）條件下，CBBP展現(xiàn)出良好的起泡性（>91%），但泡沫穩(wěn)定性欠佳（<9%），而TBBP的起泡性較差（<39%），但泡沫穩(wěn)定性較好（>69%）。綜上所述，適當(dāng)?shù)募訜崽幚砑皦A性環(huán)境可改善TBBP和CBBP的功能特性，后續(xù)可針對(duì)蕎麥蛋白展現(xiàn)的功能特性差異進(jìn)行深層次研究。

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收稿日期：2023-06-24

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（32202096）；河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)（科技攻關(guān)）（232102110159）；教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（220503880205011）；河南省重大公益專項(xiàng)（201300110300）；河南科技大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金（13480082）

作者簡(jiǎn)介：王立博（1988—），男，講師，博士，研究方向：谷物科學(xué)與利用。

*通信作者：羅登林（1976—），男，教授，博士，研究方向：食品營(yíng)養(yǎng)與健康。