馬齒莧籽粕蛋白功能性質(zhì)分析及應(yīng)用*

于紅，柴文杰，王聰，敬思群

(新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊830046)

馬齒莧(Portulaca oleracea L.)為馬齒莧科馬齒莧屬的一年生肉質(zhì)草本植物，又名長壽菜等，其資源豐富，廣泛分布于中歐，亞洲和地中海等地區(qū)。在中國等地，馬齒莧主要是做成蔬菜或醬湯或混入面食中食用［1］。馬齒莧是國家衛(wèi)生部認(rèn)定的藥食同源的野生植物之一［2］，被營養(yǎng)學(xué)家譽(yù)為“21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色食品”之一［3］。馬齒莧中含有多種生物活性成分，王錦軍等人的研究表明［4］，馬齒莧比其他的蔬菜具有更高的營養(yǎng)價(jià)值，其中含有蛋白質(zhì)［5］，EPA［6］，多種維生素和礦物質(zhì)，并具有較高的 β-胡蘿卜素，抗壞血酸和α-亞麻酸。

馬齒莧籽粕中不但是優(yōu)質(zhì)的ω-3脂肪酸資源，也是一種蛋白資源。其豆粕中氨基酸種類較豐富［7-8］，Abaza等人的研究表明［9］，添加20%的馬齒莧豆粕于兔子飼料中，其生命特征可以達(dá)到最佳值。本文以大豆分離蛋白作為對照品［10］。目前關(guān)于馬齒莧中總生物堿［11］、多糖［12］、酚類化合物［13］、脂肪酸［14］、總黃酮［15-16］等有報(bào)道，而鮮見關(guān)于馬齒莧籽粕蛋白的功能性質(zhì)研究。本研究探討了馬齒莧籽粕蛋白的功能性質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

核桃、金龍魚油、大豆分離蛋白市購;馬齒莧籽粕蛋白由實(shí)驗(yàn)室自制(蛋白質(zhì)含量為91.02%);Na2HPO4(AR)，天津市福晨化學(xué)試劑廠;NaH2PO4(AR)，汕頭市化學(xué)試劑廠;(NH4)2SO4(AR)，天津市化學(xué)試劑三廠;NaCl(AR)，天津市北方化玻購銷中心;碳酸氫鈉，Tween-20(AR)，天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司;EDTA(乙二胺四乙酸二鈉)，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;Tween-80(AR)，天津市富宇精細(xì)化工有限公司;Span-80(AR)，天津市博迪化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AL-104電子天平，梅特勒-托利多(上海)有限公司;TDL-5-A離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠;FZ102-SIM真空冷凍干燥設(shè)備，德國西門子公司;BioLogic LP(731-8350)層析儀，BIO RAD公司;KQ-400DE數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司;FSH-2A可調(diào)高速勻漿乳化機(jī)，金壇市醫(yī)療儀器廠。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 持水性測定［17］

精確稱取1.000 g由本實(shí)驗(yàn)室自制的馬齒莧籽粕蛋白置于50 mL離心管中，稱重記為m1，加蒸餾水40 mL，攪拌30 min，充分吸水后，3 000 r/min離心30 min，去除上清液，稱量離心管重量記為m2。以每g蛋白樣品吸附水的質(zhì)量(g)表示馬齒莧籽粕蛋白的持水性。以大豆分離蛋白為對照品，按相同方法操作。

持水性=m2-m1

1.3.2 持油性測定［18］

精確稱取1.000 g馬齒莧籽粕蛋白置于10 mL離心管中，稱重記為m1，加入8 g金龍魚油，攪拌30 min，混勻后，3 000 r/min離心 30 min，去除上清油液，稱量離心管重量記為m2。以每g蛋白樣品吸附油的g數(shù)表示馬齒莧籽粕蛋白的持油性。以大豆分離蛋白為對照品，按相同方法操作。

持油性=m2-m1。

1.3.3 起泡性與泡沫穩(wěn)定性測定［19］

將馬齒莧籽粕蛋白用0.01 mol/L的磷酸鹽緩沖溶液(pH值7.0)配成20 g/L的溶液100 mL，用高速勻漿機(jī)(10 000 r/min)攪打起泡1 min。測定馬齒莧籽粕蛋白的起泡性與泡沫穩(wěn)定性。以大豆分離蛋白為對照品，按相同方法操作。

1.3.4 乳化性與乳化穩(wěn)定性測定［20］

將馬齒莧籽粕蛋白配成20 g/L的蛋白溶液，取20 mL蛋白溶液與10 mL金龍魚油混合，在高速勻漿分散機(jī)下以10 000 r/min攪拌30 s，2 000 r/min下離心5 min，在離心管中量取乳化層高度和總高度，然后在50°C水浴10 min，取出，再次測量乳化層高度和總高度。以大豆分離蛋白為對照品，按相同方法操作。

1.3.5 馬齒莧籽粕蛋白的乳化性質(zhì)在核桃乳濁液中的應(yīng)用研究

核桃乳濁液的制備:選取果仁飽滿、無蟲、無霉變的核桃仁，在65℃，1%NaHCO3溶液中浸泡10 min，反復(fù)用水沖洗，除盡核桃仁皮。去皮后的核桃仁在室溫下浸泡12 h，加12倍核桃仁質(zhì)量的水，打漿水溫為60℃。再用膠體磨細(xì)磨，漿渣分離、過濾，待用。

核桃乳濁液體系HLB值的測定:用標(biāo)準(zhǔn)乳化劑Span-80、Tween-80按不同比例，配成不同HLB值的復(fù)合乳化劑系列。以每克核桃乳濁液加入2 mg乳化劑的比例配制混合液，稱量加入樣品質(zhì)量記為m0。然后將混合液在攪拌器上乳化，轉(zhuǎn)速為800 r/min，15 min后進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)，去上清液，稱量剩余殘?jiān)|(zhì)量m。計(jì)算離心沉淀率［21］。

離心沉淀率/%=(m/m0)×100

馬齒莧籽粕蛋白HLB的測定:將不同比例的馬齒莧籽粕蛋白與標(biāo)準(zhǔn)乳化劑Span-80、Tween-80混合，配成不同HLB值的復(fù)合乳化劑系列，以每克核桃乳濁液加入2 mg乳化劑的比例配制混合液。然后將混合液在攪拌器上乳化，轉(zhuǎn)速為800 r/min，15 min后進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)，測離心沉淀率。

馬齒莧籽粕蛋白的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響:將馬齒莧籽粕蛋白分別按 2、3、4、5、6 mg/g的添加量加入核桃乳濁液中混合，然后將混合液在攪拌器上乳化，轉(zhuǎn)速為800 r/min，15 min后進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)，測離心沉淀率。

1.3.6 混合乳化劑配方的研制

將馬齒莧籽粕蛋白與標(biāo)準(zhǔn)乳化劑Span-80、Tween-20、Tween-80按不同比例混合，以形成一系列HLB值(核桃乳濁液體系所需的HLB值)相同的乳化劑，以每克核桃乳濁液加入2 mg乳化劑的比例配制混合液。然后將混合液在攪拌器上乳化，轉(zhuǎn)速為800 r/min，15 min后進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)，測離心沉淀率，得到最優(yōu)配方后再研究混合乳化劑的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響。

1.3.7 混合乳化劑的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響

將混和乳化劑分別按2、3、4、5、6 mg/g 的添加量加入核桃乳濁液中混合，然后將混合液在攪拌器上乳化，轉(zhuǎn)速為800 r/min，15 min后進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)，測離心沉淀率。

1.3.8 馬齒莧籽粕蛋白和混合乳化劑對核桃乳濁液穩(wěn)定性影響

將馬齒莧籽粕蛋白和混和乳化劑分別按2、3、4、5、6 mg/g的添加量加入核桃乳濁液中混合，然后將混合液在攪拌器上乳化，轉(zhuǎn)速為800 r/min，15 min后進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)，測離心沉淀率。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬齒莧籽粕蛋白與大豆分離蛋白功能性質(zhì)比較

馬齒莧籽粕蛋白與大豆分離蛋白功能性質(zhì)如表1所示。

表1 馬齒莧籽粕蛋白與大豆分離蛋白功能性質(zhì)比較Table 1 The functional properties of purslane seed meal protein and soybean protein isolate

在同等條件下，馬齒莧籽粕蛋白與大豆分離蛋白功能特性相比，乳化性及乳化穩(wěn)定性明顯高于大豆分離蛋白，馬齒莧籽粕蛋白的持油性略高于大豆分離蛋白，持水性和起泡性均低于大豆分離蛋白。這與喬一騰等［22］的試驗(yàn)結(jié)果一致。

2.2 馬齒莧籽粕蛋白在核桃乳濁液體系中的應(yīng)用

2.2.1 核桃乳濁液體系HLB值的確定

復(fù)配物的HLB值等于組成復(fù)配物中各種乳化劑的加權(quán)平均值［23］。如表2所示，HLB值對乳濁液穩(wěn)定性影響較大，HLB值為13時(shí)乳濁液的穩(wěn)定性最好，這說明該核桃乳濁液體系所需的HLB值為13。乳化劑的功效與親水、親油基的種類，分子的結(jié)構(gòu)和相對分子質(zhì)量有關(guān)［24］?？赡艿脑蚴谴藭r(shí)乳化劑中親水、親油部分大小、比例合適，在乳濁液兩相中溶解平衡，乳化劑不易留存于界面兩邊的任何一相中，界面張力較低，乳濁液穩(wěn)定性較好。

表2 HLB值對核桃乳濁液體系穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of HLB value on stability of walnut emulsion system

2.2.2 馬齒莧籽粕蛋白的HLB值

馬齒莧籽粕蛋白對核桃乳濁液體系穩(wěn)定性的影響如表3所示。馬齒莧籽粕蛋白與標(biāo)準(zhǔn)乳化劑以不同的比例混合時(shí)，對乳濁液穩(wěn)定性的影響也不同。原因可能是混合比例不同，復(fù)合乳化劑的HLB值不同。當(dāng)馬齒莧籽粕蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%、Tween-80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%時(shí)，離心出的沉淀質(zhì)量最小，說明此時(shí)體系中HLB的值與乳化劑的HLB的值相近。從而得出馬齒莧籽粕蛋白的HLB值為11，適用于O/W型乳濁液。結(jié)果表明馬齒莧籽粕蛋白可以作為乳化穩(wěn)定劑添加到核桃乳濁液中以提高其穩(wěn)定性。

2.2.3 馬齒莧籽粕蛋白的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響

馬齒莧籽粕蛋白的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響如圖1所示。隨著馬齒莧籽粕蛋白添加量的增加，乳濁液的離心沉淀率逐漸降低，表明乳濁液的穩(wěn)定性與馬齒莧籽粕蛋白的添加量呈正相關(guān)。當(dāng)馬齒莧籽粕蛋白的添加量在2～5 mg/g時(shí)，離心沉淀率明顯減少，從0.383 g/g降低至0.097 g/g，而當(dāng)添加量增加至6 mg/g時(shí)，離心沉淀率僅由0.097 g/g降至0.089 g/g，表明對乳濁液穩(wěn)定性影響不明顯，因此馬齒莧籽粕蛋白的適宜添加量為5 mg/g。

表3 馬齒莧籽粕蛋白對核桃乳濁液體系穩(wěn)定性的影響Table 3 Effect of purslane seed meal protein on stability of walnut emulsion system

圖1 馬齒莧籽粕蛋白的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effects of the amount of purslane seed meal protein on walnut emulsion stability

2.3 不同乳化劑復(fù)配對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響

不同乳化劑復(fù)配對核桃乳濁液體系穩(wěn)定性的影響如表4所示。HLB值相同的不同乳化劑復(fù)合使用時(shí)所形成的乳濁液穩(wěn)定性相差較大，6號復(fù)配效果最好，2號最差。這可能是由于Tween-20與Span-80的HLB值相差太大，它們的極性大不相同，乳化劑分子間作用力弱，難以發(fā)生絡(luò)合，因而在界面上的吸附較少，形成的膜強(qiáng)度和彈性較弱［25］。而馬齒莧籽粕蛋白和Tween-80、Tween-20復(fù)配，由于三者之間的相互作用，使油、水之間形成緊密的復(fù)合乳化劑界面膜，從而體系更加穩(wěn)定?；旌先榛瘎┳顑?yōu)配方為:馬齒莧籽粕蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%，Tween-80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%，Tween-20的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19%。

表4 不同乳化劑復(fù)配對核桃乳濁液體系穩(wěn)定性的影響Table 4 Effects of the various emulsifier formulation on walnut emulsion stability

2.4 混合乳化劑的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響

混合乳化劑的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響如圖2所示。

圖2 混合乳化劑的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effects of the amount of mix emulsifier on walnut emulsion stability

當(dāng)混合乳化劑的添加量小于4 mg/g時(shí)，離心沉淀率隨混合乳化劑添加量的增加而驟減，表明乳濁液的穩(wěn)定性在逐漸增強(qiáng);當(dāng)乳化劑的添加量大于4 mg/g之后，穩(wěn)定性大體保持不變。這說明添加乳化劑適宜量為4 mg/g。可能是因?yàn)槿榛瘎┨砑恿枯^低時(shí)，界面上吸附分子較少，界面膜的強(qiáng)度較差;所形成的乳濁液穩(wěn)定性也就較差;隨著乳化劑添加量的增加，界面上吸附分子逐漸變多，穩(wěn)定性就增強(qiáng)很快［26］;當(dāng)添加乳化劑的添加量大于4 mg/g之后，乳化劑在界面上定向地緊密排列，基本飽和，膜的強(qiáng)度也相應(yīng)較大，乳濁液液珠聚結(jié)時(shí)所受到的阻力也較大，形成的乳濁液穩(wěn)定性較好。

2.5 馬齒莧籽粕蛋白和混合乳化劑對核桃乳濁液穩(wěn)定性影響效果

馬齒莧籽粕蛋白和混合乳化劑對核桃乳濁液穩(wěn)定性影響效果如圖3所示。馬齒莧籽粕蛋白的最適添加量為5 mg/g，離心沉淀率為0.097 g/g;混合乳化劑的最適添加量為5 mg/g，離心沉淀率為0.027 g/g。且在相同添加量的情況下，添加馬齒莧籽粕蛋白的核桃乳濁液穩(wěn)定性均低于添加混合乳化劑的核桃乳濁液。說明2種或2種以上的乳化劑復(fù)配比使用單一種乳化劑具有更好的乳化效果和良好的乳化穩(wěn)定性，這與胡培亮［27］等人的研究相符合。

圖3 乳化劑的添加量對核桃乳濁液穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effects of the amount of emulsifier on walnut emulsion stability

3 結(jié)論

馬齒莧籽粕蛋白的持水性和起泡性低于大豆分離蛋白，持油性略高于大豆分離蛋白，乳化性和乳化穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于大豆分離蛋白;馬齒莧籽粕蛋白的HLB=11，適用于O/W型乳濁液;馬齒莧籽粕蛋白在核桃乳濁液中的最適添加量為5 mg/g;核桃乳濁液乳化劑最優(yōu)配方為:馬齒莧籽粕蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%，Tween-80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%，Tween-20的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19%;混合乳化劑最適添加量為4 mg/g;2種或2種以上的乳化劑復(fù)配比使用單一種乳化劑具有更好的乳化效果和良好的乳化穩(wěn)定性，以上研究結(jié)果為深度利用和開發(fā)馬齒莧蛋白質(zhì)具有重要的意義。

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