桃仁蛋白與大豆分離蛋白功能特性比較*

李靜娟，易建華，朱振寶，楊欣

(陜西科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安，710021)

桃仁蛋白與大豆分離蛋白功能特性比較*

李靜娟，易建華，朱振寶，楊欣

(陜西科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安，710021)

為加大桃仁蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用，以大豆分離蛋白(SPI)為對(duì)照，研究了桃仁分離蛋白(PKPI)的溶解性、持水性、持油性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性、乳化性及乳化穩(wěn)定性和凝膠性等。結(jié)果表明:與SPI相比，PKPI具有很好的溶解性、持油性、泡沫穩(wěn)定性、乳化穩(wěn)定性及較低的凝膠濃度，但起泡性、乳化性及持水性較差。PKPI具有良好的功能性質(zhì)，適合于蛋白飲料及高脂肪含量的食品。

桃仁分離蛋白(PKPI)，大豆分離蛋白(SPI)，功能特性

桃是我國(guó)僅次于蘋(píng)果、梨的第三大水果，主要分布于河北、山西、陜西、甘肅、山東、河南、四川、云南等地。桃仁為桃或山桃的干燥成熟種子，7～8月采摘成熟果實(shí)，取出果核，或在食用果肉時(shí)收集果核，除凈果肉及核殼，取出種子，曬干［1］。研究表明，桃仁中油脂和蛋白質(zhì)含量分別為54.5%和27.5%［2］，因此具有很高的利用價(jià)值。目前，桃仁除少量用作中藥外，大部分成為加工廢棄物被拋棄，造成極大的資源浪費(fèi)，因此，開(kāi)發(fā)和利用桃仁資源不僅可以變廢為寶，還能夠提高桃加工廠的經(jīng)濟(jì)效益。

本文以桃仁分離蛋白(PKPI)為研究對(duì)象，著重考察了桃仁蛋白的溶解性、持油持水性、起泡性及乳化性等特性，并與大豆分離蛋白(SPI)的相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比研究，以期為桃仁的深加工及在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

桃仁，由西安藥材市場(chǎng)購(gòu)得。大豆分離蛋白(水分 5.94%、灰分 4.35%、蛋白質(zhì) 84.87%、脂肪0.72%)，購(gòu)于山東萬(wàn)德隆有限公司

實(shí)驗(yàn)中采用的試劑均為分析純。

1.2 試驗(yàn)儀器

721型可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海精密儀器科學(xué)有限公司;PB－10型精密酸度計(jì)，德國(guó)賽多利斯公司;TDL－40B離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠;KDN－04C型凱氏定氮儀，上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司;DS－1高速組織搗碎機(jī)，上海標(biāo)準(zhǔn)模具廠;JBZ－14H型磁力攪拌器，上海大普儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 等電點(diǎn)法提取桃仁分離蛋白

［3］但略有改動(dòng)，將桃仁浸泡去皮，35℃下干燥并粉碎，經(jīng)石油醚脫脂［料液比1∶6(g∶mL)，脫脂4次］，揮發(fā)溶劑后過(guò)60目篩，低溫干燥得桃仁脫脂粉。將桃仁脫脂粉與蒸餾水1∶10(g∶mL)混合，用0.5mol/L NaOH調(diào)pH8.0，室溫?cái)嚢杼崛? h，4 000 r/min離心 20 min，沉淀再按料液比 1∶5(g∶mL)提取2次，合并3次所得上清液。上清液用0.5mol/L HCl調(diào)節(jié)pH至等電點(diǎn)(pI=4.7)，4℃下沉淀1 h，用蒸餾水洗滌沉淀3次，0.5mol/L NaOH調(diào)pH值至pH 7.0，攪拌使沉淀復(fù)溶后，倒入透析袋中，4℃下透析48 h后，冷凍干燥，所得產(chǎn)品即為PKPI。PKPI化學(xué)成分測(cè)定:水分4.78%，灰分1.11%，蛋白86.83%(N×6.25)，脂肪0.98%。

1.3.2 桃仁蛋白質(zhì)溶解性測(cè)定

可溶性蛋白質(zhì)的測(cè)定采用雙縮脲法［4］。

(1)采用最小二乘法，估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為 y=0.046 2x+0.051 7，相關(guān)系數(shù) R=0.999 9?？梢钥闯龃藰?biāo)準(zhǔn)曲線比較理想，回歸方程(即標(biāo)準(zhǔn)曲線方程)具有很好的相關(guān)性，由此可根據(jù)測(cè)得的吸光度，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出待測(cè)液中蛋白質(zhì)含量。

(2)樣品的測(cè)定:取0.25 g樣品分散于25mL水(或不同濃度的溶液，根據(jù)需要而定)中，用0.5mol/L HCl或0.5mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH，攪拌30 min，3 500 r/min下離心15 min后備用。取樣品溶液1.0mL置于試管內(nèi)，加入雙縮脲試劑4.0mL，旋渦混合器混勻l min，在室溫下放置30 min后，于540 nm處，以蒸餾水作參比，進(jìn)行比色測(cè)定，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，經(jīng)計(jì)算得樣品溶液的蛋白質(zhì)含量。凱氏定氮法測(cè)樣品中的蛋白質(zhì)含量。氮溶指數(shù)(NSI)計(jì)算公式:

1.3.3 持水性［5］和持油性［6］

稱取0.5 g蛋白樣品于刻度離心管中，加入5mL水，混勻1 min后，在室溫下靜置30 min，4 000 r/min離心30 min，測(cè)量上清液體積，扣除后即為蛋白樣品吸水量。

稱取0.5 g蛋白樣品于刻度離心管中，加入5mL油，混勻1 min后，在室溫下靜置30 min，4 000 r/min離心30 min后，測(cè)量其上清液體積，扣除后即為蛋白樣品吸油量。

1.3.4 乳化性及乳化穩(wěn)定性［7］

配制 50mL，3%的蛋白樣品溶液，調(diào)節(jié)至pH7.0，在高速組織搗碎機(jī)(約12 000 r/min)中均質(zhì)30 s，加入50mL大豆色拉油，再均質(zhì)2 min，迅速將乳化液倒入2個(gè)50mL的離心管中，2 700 r/min下離心5 min，測(cè)量乳化層體積。乳化能力(EA)計(jì)算如下:

乳化穩(wěn)定性:上述方法所得混合液在80℃下，保溫30 min，冷卻至室溫，2 700 r/min下離心5 min，取出后測(cè)量乳化層體積。乳化穩(wěn)定性表示為:

1.3.5 起泡性及泡沫穩(wěn)定性［8］

配制100mL，3%的樣品溶液，倒入高速組織搗碎機(jī)中，約12 000 r/min，均質(zhì)2 min，將均質(zhì)后的溶液迅速倒入250mL的量筒中。氣泡能力(FC)表示為:

泡沫穩(wěn)定性(FS)表示為:20，40，60，120min 后的泡沫體積。

1.3.6 最低膠凝點(diǎn)測(cè)定［9］

分別取 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0 g樣品，溶解于10mL蒸餾水中，用磁力攪拌器攪拌20 min，使樣品充分溶解，制成2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%，16%，18%，20%的樣品溶液，再用0.1mol/L NaOH或HCl調(diào)節(jié)pH至7.0，置沸水浴中1 h后，迅速水冷至室溫，于4℃下靜置12 h，觀察凝膠情況:把試管倒置，凝膠不流下來(lái)的樣品定義為“+”，可形成自持凝膠;反之為“－”，不能形成凝膠?？尚纬勺猿帜z的最低蛋白質(zhì)濃度(The Least Gelation Concentration Endpoint)，稱為 LGE。

2 結(jié)果與討論

2.1 桃仁蛋白的溶解性

2.1.1 pH值對(duì)桃仁蛋白溶解性的影響

桃仁和大豆蛋白氮溶指數(shù)(NSI)與pH值關(guān)系曲線如圖1所示。由圖1可知，pH值對(duì)蛋白質(zhì)溶解性的影響較大。PKPI和 SPI的 pH-溶解性曲線都呈“V”字型，即PKPI和SPI分別在pI 5.0和pI 4.0時(shí)，NSI最低，分別為5.5%、7.4%，pH值高于或低于等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)溶解性都比較大。同時(shí)，蛋白質(zhì)的水合作用也可促進(jìn)蛋白質(zhì)溶解性增加。從圖1還可看出，相同pH值下(除等電點(diǎn)外)，PKPI的NSI值都顯著高于SPI的NSI(P＜0.01)。

圖1 pH值對(duì)蛋白質(zhì)溶解性的影響

2.1.2 離子強(qiáng)度對(duì)桃仁蛋白溶解性的影響

圖2為離子強(qiáng)度對(duì)桃仁及大豆蛋白溶解性的影響。由圖2可知，離子強(qiáng)度對(duì)SPI溶解性影響比較大，而對(duì)PKPI的溶解性影響較小。NaCl濃度＜0.05mol/L，SPI的NSI值隨鹽濃度增大略有升高，NaCl濃度＞0.05mol/L，SPI的NSI迅速下降至20%以下。這可能是由于大豆蛋白具有較高比例的非極性區(qū)域，鹽離子所產(chǎn)生的電荷屏蔽效應(yīng)會(huì)明顯降低其溶解性。

圖2 離子強(qiáng)度對(duì)蛋白質(zhì)溶解性的影響

研究表明，在低鹽濃度時(shí)蛋白質(zhì)出現(xiàn)鹽溶效應(yīng)，促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解［10］。當(dāng)鹽濃度較高時(shí)則出現(xiàn)鹽析效應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的溶解性降低。據(jù)報(bào)道，在低鹽濃度時(shí)，蛋白質(zhì)溶解性降低，而在鹽濃度升高時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解性也隨之升高［3］。在本實(shí)驗(yàn)研究的離子強(qiáng)度范圍內(nèi)，鹽離子濃度對(duì)PKPI的影響不大。

2.1.3 溫度對(duì)桃仁蛋白溶解性的影響

溫度是影響蛋白質(zhì)溶解性的重要因素。低溫不利于水分子和蛋白質(zhì)分子的相互作用，適當(dāng)提高溫度，有利于提高蛋白質(zhì)的溶解性，但高溫會(huì)加速蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的弱鍵開(kāi)始斷裂，肽鍵原有特定排列也有所改變，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的一些疏水基團(tuán)暴露于分子表面，分子間相互凝結(jié)沉淀，從而降低了蛋白質(zhì)的溶解性。

圖3為溫度對(duì)蛋白質(zhì)NSI的影響。由圖3可以看出，溫度對(duì) PKPI的溶解性影響較大，30～50℃，PKPI的NSI值隨溫度升高而增大，并達(dá)到最大值(77.9%);溫度 ＞50℃，繼續(xù)升溫，NSI迅速下降。SPI的NSI隨溫度升高而增加，70℃達(dá)到最高，為64.3%;再升溫，NSI開(kāi)始下降，這主要是因?yàn)镾PI中7S球蛋白的熱變性溫度在(70±2)℃［11］。圖3同時(shí)表明，相同溫度下，PKPI的溶解性在30～60℃時(shí)顯著優(yōu)于SPI的溶解性(P＜0.01)。

圖3 溫度對(duì)蛋白質(zhì)溶解性的影響

2.1.4 蛋白質(zhì)的濃度對(duì)桃仁蛋白溶解性的影響

圖4為蛋白質(zhì)濃度對(duì)NSI的影響曲線。由圖4可知，PKPI和SPI的NSI值都隨蛋白質(zhì)濃度的增加而降低。這可能是由于不同濃度的蛋白質(zhì)分散相的持水性不同，導(dǎo)致自由水質(zhì)量的不同，濃度越大，蛋白分子束縛水分子越多，水的活度就越低，水分子進(jìn)入蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的難度也就越大;另外，蛋白質(zhì)分散相濃度越大，蛋白分子間疏水鍵作用越大，分子之間結(jié)合能力越強(qiáng)，蛋白質(zhì)越容易聚集沉淀，也會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解性降低［11］。圖4還表明，相同濃度下，PKPI的NSI極顯著高于SPI的NSI值(P＜0.01)，這說(shuō)明PKPI具有很好的溶解性，有益于其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

圖4 蛋白質(zhì)濃度對(duì)蛋白質(zhì)溶解性的影響

2.2 桃仁蛋白的持水性

桃仁蛋白持水性研究結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可知，PKPI的持水性相對(duì)SPI較弱。蛋白質(zhì)的吸水能力源于蛋白質(zhì)分子表面的極性基團(tuán)與極性水分子的親合作用，蛋白質(zhì)分子表面的極性基團(tuán)越多，吸水性越強(qiáng)。Hermanssont［12］認(rèn)為，蛋白質(zhì)制品具有良好持水性必須具備3方面條件:蛋白質(zhì)顆粒復(fù)水后能充分溶脹，但不溶解;蛋白質(zhì)顆粒復(fù)水后具有很高粘度;蛋白可形成凝膠網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SPI顆粒復(fù)水后明顯充分溶脹，但不溶解，并且具有很高的黏度。而PKPI則恰恰相反，由于具有很好的溶解性，復(fù)水后大部分溶解到水中，形成蛋白質(zhì)溶液，因此，PKPI的持水性小于SPI的持水性。有研究也表明，蛋白質(zhì)溶解性越強(qiáng)，則會(huì)導(dǎo)致其持水性越差［13］。

圖5 蛋白質(zhì)的持水性

2.3 桃仁蛋白的持油性

蛋白質(zhì)的持油性如圖6所示，PKPI比SPI具有更好的持油性。持油性和持水性代表了蛋白質(zhì)兩個(gè)對(duì)立方面的性質(zhì)。從微觀角度講，持油性與蛋白質(zhì)分子表面親脂基團(tuán)的性質(zhì)有關(guān)，但越來(lái)越多的證據(jù)表明物理截留作用對(duì)蛋白質(zhì)的持油能力有重要貢獻(xiàn)。容積密度越大，持油能力越小。本試驗(yàn)測(cè)定，容積密度SPI＞PKPI，因此 PKPI的持油性大于 SPI。

圖6 蛋白質(zhì)的持油性

由于桃仁蛋白具有良好的持油性，應(yīng)用于高油脂食品中，可促進(jìn)脂肪與蛋白質(zhì)結(jié)合，從而減少食品蒸煮時(shí)脂肪損失;桃仁蛋白應(yīng)用于肉制品中，因其具有良好的持油性和一定的持水性，可使產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)細(xì)膩、口感柔嫩，可在保持成品質(zhì)量不變的前提下，降低瘦肉比率，提高產(chǎn)品質(zhì)地、得率和蛋白質(zhì)指標(biāo)，增加脂肪含量和產(chǎn)品熱加工穩(wěn)定性，降低成本。

2.4 桃仁蛋白的起泡性及泡沫穩(wěn)定性

蛋白質(zhì)分子具有典型的兩親結(jié)構(gòu)，即同時(shí)含有親水性和親油性基團(tuán)，因而在分散液中能表現(xiàn)較強(qiáng)的界面活性，具有一定程度降低界面張力的作用，蛋白質(zhì)溶膠受到急速的機(jī)械攪拌時(shí)，會(huì)有大量的氣體混入，形成相當(dāng)量的水－空氣界面，溶液中的蛋白分子吸附到這些界面上，降低了界面張力，促進(jìn)界面形成，同時(shí)由于蛋白質(zhì)的部分肽鏈在界面伸展，并通過(guò)肽鏈間(包括分子內(nèi)和分子間)的相互作用，形成一個(gè)二維保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，使界面膜得以加強(qiáng)，從而促進(jìn)了泡沫的形成與穩(wěn)定［15］。

圖7和圖8分別為桃仁蛋白的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性。圖7表明，PKPI較SPI的起泡能力低。從圖8可以看出，泡沫穩(wěn)定性與起泡能力呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，即泡沫穩(wěn)定性表現(xiàn)為PKPI大于SPI。這說(shuō)明具有良好起泡能力的蛋白質(zhì)不具有穩(wěn)定泡沫的能力，而能形成穩(wěn)定泡沫的蛋白質(zhì)往往顯示不良的起泡能力。因此，可以得出結(jié)論，PKPI起泡能力較SPI差，但泡沫穩(wěn)定性好。

圖7 蛋白質(zhì)起泡能力

圖8 蛋白質(zhì)的泡沫穩(wěn)定性

2.5 桃仁蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性

蛋白質(zhì)分子的兩親結(jié)構(gòu)，使其在油水混合液中可以擴(kuò)散到油水界面形成油水乳化液，在油滴周圍形成一層膜，避免脂肪的聚集，蛋白質(zhì)促使油和水形成乳化液，并保持乳化液穩(wěn)定的能力即為蛋白質(zhì)的乳化特性。由圖9可知，與SPI相比，PKPI乳化能力較差，而乳化穩(wěn)定性較強(qiáng)。蛋白質(zhì)的乳化能力不僅與其溶解性有關(guān)，還與蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。桃仁蛋白分子中親水基和疏水基的比例對(duì)形成油水體系乳化液的貢獻(xiàn)較小，所以其乳化能力較弱，但其乳化穩(wěn)定性較強(qiáng)，這意味著油滴不易脫離蛋白質(zhì)溶液。

圖9 蛋白質(zhì)的乳化性及乳化穩(wěn)定性

2.6 桃仁蛋白的凝膠性

桃仁蛋白分散于水中形成溶膠體，在溶膠體中，蛋白質(zhì)分子呈現(xiàn)出一種卷曲的緊密結(jié)構(gòu)，表面被水化膜包圍著具有相對(duì)的穩(wěn)定性。加熱后，蛋白質(zhì)分子從卷曲狀態(tài)舒展開(kāi)來(lái)，使包裹在卷曲結(jié)構(gòu)內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露出來(lái)，而蛋白質(zhì)分子卷曲結(jié)構(gòu)外部的親水性基團(tuán)則相應(yīng)減少，同時(shí)蛋白質(zhì)分子由于熱動(dòng)能，運(yùn)動(dòng)加劇，這不僅使蛋白質(zhì)分子間疏水相互作用加強(qiáng)，而且促進(jìn)了分子間二硫鍵的形成，最終形成具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠態(tài)［16］。

由表1可知，PKPI和SPI最低膠凝濃度分別為10%和12%，這說(shuō)明PKPI較SPI更容易形成凝膠。

表1 蛋白質(zhì)的凝膠性

3 結(jié)論

(1)本研究系統(tǒng)考察了PKPI的功能性質(zhì)，與SPI相比，PKPI具有良好溶解性、持油性、泡沫穩(wěn)定性、乳化穩(wěn)定性及較低的凝膠濃度，但持水性、起泡能力及乳化能力較差。

(2)PKPI具有良好的功能特性，適合作為食品添加劑。PKPI較高的溶解性及較弱的起泡性，適合于飲料、奶粉及各類速溶食品，即強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)利用其功能特性，改善食品的品質(zhì);PKPI的高持油性，可應(yīng)用于高脂肪含量的食品中。

參考文獻(xiàn)

［1］南京中醫(yī)藥大學(xué)編著.中藥大辭典［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005.

［2］Rahma E H，Abd M H，El-Aal著，馬仲登譯.桃仁油和蛋白質(zhì)的化學(xué)特性－桃仁粉的體外消化率和氨基酸分布［J］.中國(guó)油脂，1989(1):32－37.

［3］張濤.鷹嘴豆分離蛋白的制備及其功能性質(zhì)研究［D］.無(wú)錫:江南大學(xué)，2005.

［4］朱國(guó)君.紫蘇餅粕蛋白質(zhì)的分離提取及其功能特性研究［D］.重慶:西南大學(xué)，2008.

［5］Lopez OP.Chickpea protein isolate:physicochemical，functional and nutrional characterization ［J］.Food Science，1991，56(3):726－729.

［6］Carcea B M.Functional properties of drum-dried chickpea(Cicer arietinum L.)flours［J］.Food Science，1986，51(6):1 518－1 521.

［7］Chau C F，Cheung P C.Functional properties of flours prepared from three chinese indigenous legume seeds［J］.Food Chemistry，1998，61(4):429－433.

［8］Pedroche J，Yust M M，Lqari H，et al.Brassica carinata protein isolates:chemical composition，protein characterization and improvement of functional properties by protein hydrolysis［J］.Food Chemistry，2004(88):337 – 346.

［9］Adebowale K O，Lawal O S.Foaming，gelation and electrophoretic characteristics of mucuna bean(Mucuna Pruriens)protein concentrates［J］.Food Chemistry，2003，83，237－246.

［10］熊犍，馮凌凌，葉君.SPC溶解性的研究［J］.食品工業(yè)科技，2006，27(7):86－92.

［11］汪立軍，李里特.利用DSC對(duì)大豆蛋白質(zhì)熱變性的研究［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，6(6):93－96.

［12］Helmansson A M.Methods of studying functional characteristics of vegetable proteins［J］.JAOCS，1979，56:272－279.

［13］管斌，林洪，王廣策.食品蛋白質(zhì)化學(xué)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［14］李雪琴，苗笑亮，裘愛(ài)泳.蠶豆分離蛋白的制備及其功能性質(zhì)研究［J］.糧食與飼料工業(yè)，2003(5):41－43.

［15］黃友如，華欲飛，裘陵泳.大豆分離蛋白功能性質(zhì)及其影響因素［J］.糧食與油脂，2003(5):12－15.

Study on the Functional Characteristics of Peach Kernel Protein

Li Jing-juan，Yi Jian-hua，Zhu Zhen-bao，Yang Xin
(School of Life Science and Engineering，Shaanxi University of Science ＆ Technology，Xi’an 710021，China)

To enhance the application of peach kernel protein in the food industry，the functional properties including water holding capacity，oil holding capacity，foaming and foam stability，emulsifying and emulsion stability and gel properties were studied compared with the relevant properties of SPI.The results showed that PKPI had better solubility，oil holding capacity，foam stability and emulsion stability than those of SPI while the foaming，emulsifying and water holding capacity were weaker.PKPI had good functional properties，which are suitable for some kinds of foods，such as beverages and high fat content foods.

peach kernel protein isolates(PKPI)，isolated soy protein(SPI)，functional property

碩士研究生(易建華副教授為通訊作者)。

*陜西省科技廳自然科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目(2009JM3021)

2010－07－18，改回日期:2010－09－12