酶法提取苦蕎麥蛋白的理化性質(zhì)和加工性質(zhì)

朱 慧，涂 世，劉蓉蓉，劉 睿*

酶法提取苦蕎麥蛋白的理化性質(zhì)和加工性質(zhì)

朱 慧，涂 世，劉蓉蓉，劉 睿*

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 湖北 武漢 430070)

以苦蕎麥為原料，采用酶法提取制備苦蕎麥粗蛋白，并進(jìn)一步對粗蛋白進(jìn)行分離得到4種蛋白組分，然后對粗蛋白和各蛋白組分的理化性質(zhì)和加工性質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果顯示：5種蛋白的等電點(diǎn)依次是：粗蛋白pH4.6、清蛋白pH4.4、球蛋白pH5.1、醇溶蛋白pH4.5、谷蛋白pH5.2；變性溫度依次是：粗蛋白95.5℃、清蛋白100.0℃、球蛋白94.3℃、醇溶蛋白53.4℃、谷蛋白84.0℃；苦蕎中各種蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量都較低，缺乏高分子質(zhì)量蛋白質(zhì)組分，容易消化吸收，且氨基酸組成合理，種類齊全，富含賴氨酸。本研究獲得的苦蕎麥粗蛋白和得率最大的谷蛋白組分，能夠在類似火腿腸的體系測試中呈現(xiàn)良好的功能性質(zhì)。

苦蕎麥；蛋白質(zhì)；提??；理化性質(zhì)；功能性質(zhì)

蕎麥?zhǔn)且环N廣泛分布于我國的雙子葉禾谷類作物，又稱烏麥、花麥或三角麥，其種類有苦蕎、甜蕎、金蕎和齒翅蕎4種，而我國常見的蕎麥?zhǔn)强嗍w和甜蕎[1]?？嗍w麥?zhǔn)且环N“食藥兩用”的糧食作物[2]?？嗍w麥蛋白含有人體必需的8種氨基酸，還富含其他谷物限制性氨基酸——賴氨酸，其組成模式符合FAO/WHO推薦標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的生物價值，優(yōu)于大米、小麥粉、玉米粉、小米，苦養(yǎng)麥粉蛋白質(zhì)中必需氨基酸評分在70分以上的有7項[2]，與大豆蛋白質(zhì)相當(dāng)，是高蛋白質(zhì)食品原料。研究結(jié)果表明，苦蕎麥蛋白具有多種生理功能，如降低血液中膽固醇、改善便秘、抑制脂肪積累等，還可預(yù)防膽結(jié)石、乳腺癌、腸癌[3]。目前苦蕎蛋白研究重點(diǎn)主要集中在生理活性方面，而對其加工特性的研究較少，僅少量文獻(xiàn)報道將其用于面條和肉產(chǎn)品中[4]，使得苦蕎蛋白獨(dú)特的加工特性和高營養(yǎng)價值沒有得到充分利用。

本研究主要探討通過堿性蛋白酶制備、分離得到苦蕎麥分離蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和加工性質(zhì)，以期為苦蕎蛋白作為功能性蛋白配料應(yīng)用于火腿腸等食品工業(yè)提供參考，進(jìn)一步提高苦蕎麥的經(jīng)濟(jì)價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

苦蕎麥購于湖北潛江市(產(chǎn)地貴州，蛋白質(zhì)含量13.4%)；苦蕎麥粉(60目)。

堿性蛋白酶(BR，酶比活力183457.2U/mL) 諾維信公司；大豆蛋白(BR) 美國杜邦公司；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、SDS 、甘油(皆為AR級)、酪蛋白(BR)國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；Tris-Base(BR) 武漢天源生物技術(shù)有限公司；丙烯酰胺(BR)、TEMED(AR) 寧波科瑞生物工程有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BETA2-8LD真空冷凍干燥機(jī) 美國Christ公司；722型可見光分光光度計 天津普瑞斯儀器有限公司；RE52CS-1旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮有限公司；835-50型氨基酸自動分析儀 日本日立公司；204F1型差示掃描量熱儀 德國耐馳公司；DYY-Ⅲ4型高壓雙穩(wěn)電泳儀 北京六一儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 酶法制蕎麥粗蛋白

采用堿性蛋白酶酶法提取苦蕎麥粗蛋白的反應(yīng)條件是：加酶量60U/g、反應(yīng)溫度40℃、pH8、料水比1:12(m/V)、攪拌反應(yīng)時間40min。具體的蕎麥蛋白制備工藝流程如下[5-7]：

苦蕎粉→加入提取液 → 調(diào)節(jié)體系pH值為8 → 加入60U/g堿性蛋白酶，在40℃提取40min → 4000r/min離心5min → 上清液等電點(diǎn)沉淀 → 沉淀分散、中和、透析24h → 冷凍干燥 → 蕎麥粗蛋白固體粉末

1.3.2 苦蕎麥蛋白質(zhì)的測定方法

粉末中蛋白質(zhì)含量測定：凱氏定氮法；溶液中蛋白質(zhì)含量測定：考馬斯亮藍(lán)法。

1.3.3 Osboren蛋白質(zhì)分類法

將制備的粗蛋白用石油醚脫脂后，參照Osboren法[8]，稱取5g苦蕎麥脫脂粗蛋白，加入10倍的蒸餾水，在室溫下攪拌2h，3000r/min離心10min，上清液即為清蛋白，測量上清液的蛋白質(zhì)含量；沉淀物加入10倍體積的2g/100mL NaCl溶液，在室溫下攪拌2h，3000r/min離心10min，上清液即為球蛋白，測量上清液的蛋白質(zhì)含量；沉淀物加入10倍體積的70%乙醇溶液，在室溫下攪拌2h，3000r/min離心10min，上清液即為醇溶蛋白，測量上清液的蛋白質(zhì)含量；沉淀物加入10倍0.05mol/L NaOH溶液，在室溫下攪拌2h，3000r/min離心10min，上清液即為谷蛋白，測量上清液的蛋白質(zhì)含量，如果有蛋白殘留，再測量殘渣中的蛋白質(zhì)含量[5]。

1.3.4 苦蕎蛋白組分的制備

將按1.3.3節(jié)的方法分別得到的清蛋白、球蛋白和谷蛋白上清液，調(diào)節(jié)各上清液的等電點(diǎn)使之沉淀，再置于離心機(jī)4000r/min分離5min，取出沉淀后加蒸餾水均質(zhì)、分散、中和后，進(jìn)行冷凍干燥(料液厚度1～1.5cm，干燥時間24h)，獲得3種蛋白質(zhì)粉末[7]。醇溶蛋白由于溶劑為乙醇，不能通過等電點(diǎn)分離濃縮蛋白質(zhì)，其制備方法是先真空濃縮(溫度≤40℃)，除去乙醇溶劑后，再通過冷凍干燥制得醇溶蛋白粉末。

1.3.5 苦蕎麥蛋白質(zhì)理化性質(zhì)

1.3.5.1 苦蕎麥蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的測定

用0.1mol/L 的醋酸和NaOH溶液配制pH值分別為3、3.5、4、4.5、5、5.5、6的緩沖溶液。再取7個10mL離心管，每管分別加入5mL上述不同pH值的樣品緩沖液，分別加入10mg各種苦蕎麥蛋白，于20℃混合搖勻后，在3000r/min離心10min，取0.1mL上清液，用考馬斯亮藍(lán)法測上清液中蛋白質(zhì)含量[5]，蛋白質(zhì)含量最低時的pH值即為等電點(diǎn)。

1.3.5.2 苦蕎蛋白質(zhì)變性溫度的測定

采用差示掃描量熱儀 (DSC)進(jìn)行，稱取1mg的各蛋白冷凍干燥制品置于鋁盒中，再向鋁盒中添加10μL的pH7.5的磷酸鹽緩沖液，然后將樣品于4℃放置10h左右。以空鋁盒為對照，氮?dú)饬魉偈?0mL/min，掃描范圍是30～120℃，升溫速率是10℃/min[7]。

1.3.5.3 苦蕎蛋白質(zhì)SDS-PAGE電泳分析

采用不連續(xù)SDS-PAGE電泳凝膠，使用垂直板電泳槽，分離膠12%，濃縮膠5%。12%的分離膠配方：雙蒸水3.29mL、丙烯酰胺4mL、分離膠緩沖液2.5mL、TEMED 10μL、10%過硫酸胺100μL、10% SDS 100μL。5%的濃縮膠配方：雙蒸水2.765mL、30%丙烯酰胺650μL、濃縮膠緩沖液500μL、TEMED 4μL、10%過硫酸胺40μL、10% SDS 40μL。制備分離膠和濃縮膠后，進(jìn)行樣品的處理，樣品以1:4(m/V)加入緩沖液，上樣量為20μL，采用SDS-PAGE低相對分子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)蛋白作參比。電泳開始時電壓為50V，進(jìn)入分離膠后電壓改為100V。電泳結(jié)束后，采用考馬斯亮藍(lán)R-250染色2h，然后脫色12h后，拍照記錄分析[9]。

1.3.5.4 苦蕎蛋白質(zhì)的氨基酸組成分析

將苦蕎麥4種蛋白組分，溶于一定量的6mol/L的鹽酸溶液中，移入水解管封管后，在110℃中水解20～24h，開管將各蛋白組分樣品全部洗滌到蒸發(fā)皿水浴蒸干除去鹽酸，過濾定溶至50mL[8]，用日立氨基酸自動分析儀測定各蛋白組分的氨基酸組成。

1.3.6 苦蕎蛋白質(zhì)加工性質(zhì)研究

加工性質(zhì)的研究在模擬火腿腸條件下[7,10]進(jìn)行，pH7.5、NaCl質(zhì)量濃度為3g/100mL、蔗糖質(zhì)量濃度為1g/100mL的磷酸鹽緩沖溶液，并以大豆蛋白作為對照。

1.3.6.1 苦蕎蛋白質(zhì)溶解性的測定

取6個加入了25mL配制的pH7.5、NaCl質(zhì)量濃度為3g/100mL、蔗糖質(zhì)量濃度為1g/100mL的磷酸鹽緩沖溶液的50mL刻度離心管，再分別加入0.1g 5種苦蕎蛋白樣品和大豆蛋白樣品，23000r/min均質(zhì)分散2min，放置30min后在4000r/min離心5min[8,11]，取出上清液，測定各蛋白上清液的吸光度，蛋白質(zhì)溶解性用溶解的蛋白質(zhì)占總蛋白質(zhì)的百分含量表示。

1.3.6.2 苦蕎蛋白質(zhì)乳化性的測定

將15mL的pH7.5、NaCl質(zhì)量濃度為3g/100mL、蔗糖質(zhì)量濃度為1g/100mL的磷酸鹽緩沖溶液，加入3g/100mL的蛋白樣品，用均質(zhì)器以23000r/min均質(zhì)2min后，加入15mL的色拉油，再在23000r/min均質(zhì)2min，立取10mL的乳狀液于15mL刻度離心管中，在2500r/min離心5min，取出離心管，讀出乳化層的體積[8,11]。按照公式(1)計算乳化能力(EC)；將以上乳化樣品于80℃水浴30min，取出冷卻后讀出乳化層高度，按照公式(2)計算乳化穩(wěn)定性(ES)。

1.3.6.3 苦蕎蛋白質(zhì)起泡性能的測定

蛋白質(zhì)的起泡性能包括起泡能力和泡沫穩(wěn)定性，取一定量的pH7.5、NaCl質(zhì)量濃度為3g/100mL、蔗糖質(zhì)量濃度為1g/100mL的磷酸鹽緩沖溶液，加入3g/100mL的蛋白樣品，測量溶液的體積V1，在勻漿機(jī)中23000r/min均質(zhì)2min后，測量攪打停止時的泡沫體積V2，放置3min后測量此時的泡沫高度V3。按式(3)、(4)計算起泡能力(FC)和起泡穩(wěn)定性(FS)[8]。

1.3.6.4 苦蕎蛋白質(zhì)持水性的測定

準(zhǔn)確稱取0.1g蛋白樣品于10mL離心管中，加入5mL pH7.5、NaCl質(zhì)量濃度為3g/100mL，蔗糖質(zhì)量濃度為1g/100mL的磷酸鹽緩沖溶液，用玻璃棒攪拌將樣品攪勻，于2500r/min離心10min，離心后除去上層清液稱質(zhì)量。

按式(5)計算持水性(WA)[12]：

式中：m為樣品質(zhì)量/g；m1為離心管和樣品質(zhì)量/g；m2為離心管和沉淀物質(zhì)量/g。

1.3.6.5 苦蕎蛋白質(zhì)持油性的測定

準(zhǔn)確稱取0.3g樣品于10mL離心管中，加入2mL色拉油，室溫下靜置1h后，在3500r/min離心20min，倒掉上清液，10min后稱量離心管和沉淀的質(zhì)量[13]。按式(6)計算持油性(FA)。

式中：m為樣品質(zhì)量/g；m1為離心管和樣品質(zhì)量/g；m2為離心管和沉淀物的質(zhì)量/g。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦蕎蛋白質(zhì)的提取

采用堿性蛋白酶輔助提取、等電點(diǎn)沉淀、透析袋脫鹽、冷凍干燥等工藝來提取、制備苦蕎麥蛋白質(zhì)，本實(shí)驗(yàn)所獲得的苦蕎粗蛋白的提取率可以達(dá)到73%，冷凍干燥后的粗蛋白干粉用凱氏定氮法測量，其中蛋白質(zhì)的含量是72.3%。

2.2 苦蕎蛋白質(zhì)的分離及其組成

將苦蕎粗蛋白按Osborne法分離成清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，分離提取4種蛋白的組分比例見表1。

表1 苦蕎粗蛋白中4種分離蛋白比例Table 1 Protein composition of the protein-rich extract from tatary buckwheat

由表1可知，在粗蛋白組分中，谷蛋白的含量最高，清蛋白和球蛋白含量相似，醇溶蛋白含量最低，只有4.4%。谷蛋白含量高可能是因?yàn)榇值鞍椎奶崛…h(huán)境是堿性，因此在分類過程中溶于堿溶液的谷蛋白含量最高。張超[5]報導(dǎo)直接從苦蕎粉中分離出4種蛋白組分發(fā)現(xiàn)，苦蕎蛋白質(zhì)中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白的比例是32%:27%:3%:38%。但是Javornik等[14]采用與之同樣的方法研究發(fā)現(xiàn)，苦蕎蛋白含有18%清蛋白，43%球蛋白、1%醇溶蛋白和38%谷蛋白及殘基。皆與本實(shí)驗(yàn)的測定結(jié)果不相同，這可能由于一是制備4種蛋白質(zhì)的方法不相同，二是苦蕎的品種和產(chǎn)地不同所致。

2.3 苦蕎蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

2.3.1 苦蕎蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)

圖1 苦蕎蛋白組分的等電點(diǎn)測定結(jié)果Fig.1 Determination of isoelectric point of the crude extract and its four fractions

5種苦蕎麥蛋白的等電點(diǎn)測定結(jié)果見圖1。建立不同pH值條件下對應(yīng)上清液中蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度曲線方程，通過計算曲線的最低點(diǎn)得到5種苦蕎蛋白的等電點(diǎn)依次是：粗蛋白4.6、清蛋白4.4、球蛋白5.1、醇溶蛋白4.5、谷蛋白5.2。

2.3.2 苦蕎蛋白質(zhì)的變性溫度

通過差示掃描量熱法分別測定苦蕎粗蛋白和分離組分的變性溫度結(jié)果見表2。

表2 苦蕎蛋白組分的變性溫度Table 2 Denaturation temperature of tartary buckwheat protein dilute solution solution

由表2可知，在苦蕎蛋白中，粗蛋白、清蛋白、球蛋白和谷蛋白溶液的熱變性溫度較高，都在80℃以上，熱穩(wěn)定性良好，加工過程的適應(yīng)性好。而苦蕎醇溶蛋白溶液的熱變性溫度較低，在熱處理過程中較易發(fā)生變性。郭榮榮[7]報道甜蕎中粗蛋白、清蛋白和谷蛋白的變性溫度都高于球蛋白和醇溶蛋白，變性溫度的測定結(jié)果都高于本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，這可能是由于原料的差異以及制備蛋白方法的不同，本研究的原料是苦蕎，蛋白組分是從粗蛋白中分離得到；而郭榮榮[7]采用的原料是甜蕎，蛋白組分是直接從甜蕎粉中獲得。

2.3.3 苦蕎蛋白質(zhì)的電泳分析

圖2 酶法工藝制備苦蕎粗蛋白質(zhì)及其分離組分的SDS-PAGE圖譜Fig.2 SDS-PAGE of the crude extract and its four fractions

將苦蕎麥粗蛋白及其分離組分進(jìn)行SDS-PAGE凝膠電泳，結(jié)果如圖2所示?？嗍w各種蛋白的分子質(zhì)量分布是：粗蛋白分子質(zhì)量分布廣泛，在1×104～12×104kD都有分布，主要條帶集中在43000、33000kD和19000kD；清蛋白的分子質(zhì)量分布介于1×104～5× 104kD，主要蛋白條帶約是43000、18500kD和15200kD；球蛋白主要條帶較多，主要分布約是68000、43000、34000、27000kD和18400kD；醇溶蛋白主要分布在凝膠下端分子質(zhì)量較低的區(qū)域，沒有明顯條帶，分子質(zhì)量主要分布在17000kD以下；谷蛋白的條帶分布與粗蛋白、清蛋白和谷蛋白相似，主要分布帶較少，只有4400kD和18500kD，在5×104～10×104kD和1×104～3×104kD也有少量分布。

苦蕎各種蛋白的分子質(zhì)量都較低，采用本實(shí)驗(yàn)方法所獲得的蕎麥各種蛋白都不含有高分子質(zhì)量蛋白質(zhì)組分，這與陶健[15]、張超[5]和Feliciano等[16]的研究結(jié)果相類似。而蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量較低，在一定程度上將有利于苦蕎麥蛋白在人體中的消化吸收，因此本研究制備的苦蕎蛋白質(zhì)由于分子質(zhì)量低，易于溶解和吸收，是一種良好的蛋白質(zhì)資源。

2.3.4 苦蕎蛋白質(zhì)組分的氨基酸組成分析

表3 苦蕎蛋白組分的氨基酸組成分析Table 3 Amino acid composition of the crude extract and its four fractions g/100g

由表3可知，清蛋白中除色氨酸以外的必需和半必需氨基酸僅蛋氨酸稍低外，其他的氨基酸全都高于FAO/WHO推薦的成人需要量，其中蘇氨酸、蛋氨酸、賴氨酸、組氨酸高于兒童需要量；球蛋白的氨基酸組成與清蛋白類似，8種必需和半必需氨基酸中只有蛋氨酸低于成人需要量，其他的氨基酸都高于成人需要量，其中纈氨酸、組氨酸、異亮氨酸含量高于兒童需要量；醇溶蛋白中各種氨基酸含量都偏低；谷蛋白的氨基酸組成中，蛋氨酸的含量與成人需要量基本相當(dāng)，其他氨基酸都高于成人需要量，其中纈氨酸、組氨酸的含量高于小孩需要量。對于非必需氨基酸，清蛋白、球蛋白和谷蛋白中含量較高的依次是：谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸。醇溶蛋白中各種氨基酸的含量均較低，小于1%。

因此，苦蕎蛋白質(zhì)作為一種植物蛋白，其氨基酸種類齊全，含量豐富，特別是一般谷物蛋白質(zhì)中比較缺乏的賴氨酸含量較高，是全價蛋白質(zhì)。所含必需氨基酸與世界衛(wèi)生組織提出的WHO模式相比較，大部分高于其模式含量，只有蛋氨酸的含量較低，為第一限制性氨基酸，可以通過提高苦蕎蛋白質(zhì)中含硫氨基酸(蛋氨酸和胱氨酸)含量的方式來改良苦蕎營養(yǎng)品質(zhì)。

2.4 苦蕎蛋白質(zhì)的加工功能性質(zhì)

2.4.1 苦蕎蛋白組分的溶解性測定

圖3 苦蕎蛋白組分的溶解性比較Fig.3 Solubility comparison among the crude extract and its four fractions

由圖3可知，溶解性最好的是粗蛋白，其次為清蛋白；球蛋白與谷蛋白溶解性相當(dāng)，醇溶蛋白和大豆蛋白溶解性最差。醇溶蛋白的溶解性差可能是由于蛋白質(zhì)的溶解性受有機(jī)溶劑的影響，醇溶蛋白可能含有少量的乙醇?xì)埩?，乙醇會使水的介電常?shù)降低，因而使其溶解性降低[17]。

溶解性質(zhì)在蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)中處于基礎(chǔ)性地位，影響著其他功能性質(zhì)如增稠、起泡、乳化和膠凝等，溶解性不佳的蛋白質(zhì)在食品中的應(yīng)用往往是非常有限的[18]。因此蕎麥蛋白中粗蛋白和清蛋白的應(yīng)用前景最好，除了醇溶蛋白之外，蕎麥蛋白總體溶解性都高于大豆蛋白，這在一定程度上說明苦蕎麥蛋白代替大豆蛋白作為功能性的食品配料是可行的。

2.4.2 苦蕎蛋白質(zhì)的乳化性

圖4 苦蕎蛋白組分的乳化性能比較Fig.4 Comparisons of emulsifying capacity and emulsion stability among the crude extract and its four fractions

由圖4所示，6種供試蛋白都有良好的乳化能力和乳化穩(wěn)定性。乳化能力的測定中，苦蕎清蛋白的最好，其次是粗蛋白，而醇溶蛋白、球蛋白、谷蛋白和大豆蛋白的乳化穩(wěn)定性相差不大。乳化穩(wěn)定性的測定中，6種供試蛋白測定結(jié)果均在95%以上，其中球蛋白的乳化穩(wěn)定性最強(qiáng)，達(dá)到了99%，說明供試蛋白都可以較好的長時間保持其乳化作用。綜合乳化能力和乳化穩(wěn)定性兩個因素考慮，清蛋白和粗蛋白的乳化性能最佳，而大豆蛋白的乳化性能在6種供試蛋白中最差。

蛋白質(zhì)乳化作用在一定程度是以溶解性為基礎(chǔ)的，溶解性良好的蛋白質(zhì)才能表現(xiàn)出良好的乳化性質(zhì)，在本實(shí)驗(yàn)中，溶解性最佳的是粗蛋白和清蛋白，這與乳化性質(zhì)的測定中表現(xiàn)最好的是清蛋白和粗蛋白相符。

2.4.3 苦蕎蛋白質(zhì)的起泡性

圖5 苦蕎蛋白組分的起泡性能比較Fig.5 Comparisons of foaming capacity and foam stability among the crude extract and its four fractions

圖5 結(jié)果表明，在起泡能力的測定中，大豆蛋白的起泡能力最好，達(dá)到了122.7%；其次是谷蛋白和清蛋白，起泡能力最差的是醇溶蛋白；在起泡穩(wěn)定性的測定中，清蛋白表現(xiàn)最好，其次是大豆蛋白，表現(xiàn)最差的是粗蛋白。粗蛋白的溶解性表現(xiàn)最好，而溶解性好是起泡性好的必要條件，但溶解性最好的粗蛋白的起泡性最差，這可能是由于粗蛋白中含有一定的脂肪，而脂類物質(zhì)會嚴(yán)重?fù)p害蛋白質(zhì)的起泡性能，阻礙泡沫的產(chǎn)生和穩(wěn)定[17]，因此粗蛋白的起泡性較差。

綜合兩個評價指標(biāo)，起泡性能最好的是大豆蛋白，起泡性能最差的是粗蛋白，而其他蕎麥蛋白組分的起泡性能都表現(xiàn)較好。蕎麥蛋白的起泡性總體都低于大豆蛋白，這與陶健[15]和Feliciano等[16]的研究結(jié)果相同。

2.4.4 苦蕎蛋白質(zhì)的持水性

圖6 苦蕎蛋白組分的持水性能比較Fig.6 Water-binding capacity comparison among the crude extract and its four fractions

如圖6所示，持水性最好的是谷蛋白，其次是粗蛋白和清蛋白，醇溶蛋白的持水性最差。除了醇溶蛋白外，苦蕎蛋白組分的持水性都要高于大豆蛋白。由于蛋白質(zhì)持水能力在各種食品的質(zhì)地性能中起著主要作用，食品如火腿腸中蛋白質(zhì)保持的水分越多，制作出的食品口感越鮮嫩，因此從蛋白的持水性角度可以看出，用苦蕎蛋白來代替大豆蛋白應(yīng)用于食品中具有一定的優(yōu)勢。

2.4.5 苦蕎蛋白質(zhì)的持油性

圖7 苦蕎蛋白組分的持油性能比較Fig.7 Oil-binding capacity comparison among the crude extract and its four fraction

如圖7所示，大豆蛋白的持油性最好，明顯高于苦蕎中各種蛋白質(zhì)。而在苦蕎蛋白中，持油性最好的是粗蛋白，其次是清蛋白和球蛋白，醇溶蛋白的持油性最差。持油性決定了蛋白質(zhì)所能吸附油脂能力的大小，這對于含油食品，特別是火腿腸、肉餡等食品中蛋白質(zhì)的添加應(yīng)用有重要的影響，因此苦蕎蛋白中粗蛋白、清蛋白和谷蛋白較之醇溶蛋白和球蛋白，更適合作為功能性的蛋白質(zhì)添加劑加入到含油食品中。

在蕎麥蛋白的持水性和持油性方面，前人研究較少。Tomotake 等[13]研究表明蕎麥粗蛋白持水性低于大豆蛋白，持油性高于大豆蛋白，這與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果相反，這可能是由于蕎麥的種類、產(chǎn)地和提取制備的方法不同，同時采用的參考大豆蛋白的制備方法和品種也不相同所導(dǎo)致的。

3 討 論

3.1 由酶法制備苦蕎粗蛋白，工藝參數(shù)為：反應(yīng)體系pH值為8，加酶量60U/g，反應(yīng)溫度40℃，反應(yīng)時間40min，其蕎麥粗蛋白的提取率為73%。將提取液在等電點(diǎn)沉淀、透析袋脫鹽、冷凍干燥等得到苦蕎麥粗蛋白，其蛋白質(zhì)含量為72.3%。

3.2 將實(shí)驗(yàn)制得的苦蕎粗蛋白，利用溶解性差異按Osborne法分離后，可制得苦蕎清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白4種蛋白質(zhì)，其含量組成分別是19.1%、21.5%、4.4%、55%。

3.3 苦蕎粗蛋白和4種分離蛋白組分的等電點(diǎn)測定結(jié)果依次是：粗蛋白4.6、清蛋白4.4、球蛋白5.1、醇溶蛋白4.5、谷蛋白5.2。

3.4 通過差示掃描量熱法測定苦蕎粗蛋白和4種蛋白組分的熱變性溫度結(jié)果是：粗蛋白95.5℃、清蛋白100.0℃、球蛋白94.3℃、醇溶蛋白53.4℃、谷蛋白84.0℃。

3.5 對苦蕎蛋白組分進(jìn)行電泳分析，探討苦蕎粗蛋白分子質(zhì)量分布。結(jié)果顯示：粗蛋白在1×104kD到12× 104kD都有分布，條帶主要集中在43000、33000kD和19000kD；清蛋白的分布介于1×104kD到5×104kD，條帶主要集中在43000、18500kD和15200kD；球蛋白的分布價于1×104kD到7×104kD，條帶主要集中在68000、43000、34000、27000kD和18400kD；醇溶蛋白分子質(zhì)量較低，分子質(zhì)量主要分布在17000kD以下，沒有明顯條帶；谷蛋白分布和清蛋白相似，但主要分布帶較少，分別是44000kD和18500kD。

3.6 苦蕎麥蛋白組分中，4種蛋白中除色氨酸以外的必需和半必需氨基酸齊全，蕎麥蛋白組分中清蛋白、球蛋白和谷蛋白的氨基酸組成全部都高于或接近FAO/WHO推薦的成人需要量，而醇溶蛋白的氨基酸組成含量普遍較低。

3.7 將苦蕎麥粗蛋白和蛋白組分在pH7.5、NaCl質(zhì)量濃度為3g/100mL、蔗糖質(zhì)量濃度為1g/100mL的磷酸鹽緩沖溶液中測定它們的功能性質(zhì)，以大豆蛋白為對照，測定結(jié)果是溶解性和乳化性最好的都是清蛋白和粗蛋白；起泡性能最好的是大豆蛋白，其次是清蛋白；持水性最好的粗蛋白和谷蛋白，持油性最好的是大豆蛋白和粗蛋白。

苦蕎蛋白組分的功能性質(zhì)的測定是在類似于火腿腸的體系環(huán)境進(jìn)行的，即在pH7.5、NaCl質(zhì)量濃度為3g/100mL、蔗糖質(zhì)量濃度為1g/100mL的磷酸鹽緩沖溶液中測定它們的功能性質(zhì)，目的是更好的研究苦蕎蛋白作為食品配料添加到火腿腸等食品所呈現(xiàn)的功能性質(zhì)，這為苦蕎蛋白更好的作為功能性配料添加到食品中提供一定的理論依據(jù)。研究結(jié)果表明，苦蕎蛋白組分除醇溶蛋白外都能在火腿腸的模擬體系環(huán)境中能呈現(xiàn)較好的加工性質(zhì)，但具體在火腿腸等食品中添加苦蕎蛋白的種類及添加量的多少，需要進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討。

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Physico-chemical and Functional Properties of Enzymatically Prepared Tatary Buckwheat Protein

ZHU Hui，TU Shi，LIU Rong-rong，LIU Rui*
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

A crude protein-rich extract was enzymatically prepared from tatary buckwheat, and fractionation of the extract was carried out and four fractions (albumen, globulin, prolamin and prolamine) were obtained. The physico-chemical and functional properties of the extract and its four fractions were then characterized. The isoelectric point of the crude extract was determined to be 4.6, and those of separated albumen, globulin, prolamin and glutenin were 4.4, 5.1, 4.5 and 5.2, respectively. Their denaturation temperatures were 95.5, 100.0, 94.3, 53.4 ℃ and 84.0 ℃, respectively. Tartary buckwheat was rich in low molecular weight proteins, but lacked in high molecular weight ones, indicating that it is easy to digest and absorb. Moreover, its amino acid composition was reasonable, with a complete range and abundant lysine content. The crude extract and glutenin with the largest yield obtained in this study showed good functional properties in a simulated ham system.

tartary buckwheat；protein；extraction；physico-chemical properties；functional properties

TS201.2

A

1002-6630(2010)19-0197-07

2010-06-25

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)SRF項目(A08057)

朱慧(1987—)，女，本科，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程。E-mail：zhuhui87@yahoo.cn

*通信作者：劉睿(1969—)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)楣δ苁称芳稗r(nóng)副產(chǎn)品深加工。E-mail： liurui@mail.hzau.edu.cn