制油工藝對棉籽粕中蛋白結構與功能特性的影響

付嘉陽，馬夢婷，郭 穎，江 帆，杜雙奎*

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100）

棉籽是分離棉花纖維后剩余的種籽，主要由棉籽殼、棉籽仁和短絨3 部分組成。棉籽仁質量分數(shù)為50%～55%，而棉籽仁中含油30%～35%，含蛋白質35%～45%，是非常重要的油料和植物蛋白來源[1]。棉籽仁提取棉籽油后產(chǎn)生的副產(chǎn)品棉籽粕富含蛋白質，通常作為動物和牲畜飼料[2]。根據(jù)美國食品藥品監(jiān)督管理局的報道，添加棉籽蛋白的食品游離棉酚質量分數(shù)小于0.045%時被認為是可食用的。棉籽粉及其濃縮蛋白可作為功能和營養(yǎng)添加劑用于肉制品、烘焙食品和谷物的制作[3]。棉籽蛋白作為優(yōu)良的蛋白質資源不僅在于其營養(yǎng)價值，人們更看重其功能特性[4]。蛋白質的功能特性與蛋白質構象、功能基團有關[5]，蛋白質的結構-功能關系決定了它們與復合食物系統(tǒng)中自身和其他成分的相互作用[6]。

目前，棉籽油脂的提取方法主要有機械壓榨法、溶劑浸出法、亞臨界流體萃取法等。在過去制油時，一般只考慮棉籽油的出油率，而忽視棉籽餅、粕的質量。加工過程中的高溫會引起蛋白質的變性，同時部分氨基酸與棉粕中的其他物質結合，降低了棉籽蛋白的含量[7]，使棉籽蛋白分離純化的難度提高，造成較大的浪費，不利于高效利用棉籽蛋白。因此，有必要探究不同制油方法對棉籽粕中蛋白功能和結構特性的影響，以指導棉籽蛋白的高效利用。國內外關于棉籽蛋白的理化性質和功能特性已有報道[1,4,8-9]。然而，對于不同制油方法對餅粕棉籽蛋白的功能和結構特性的研究較少。本研究探討熱榨浸出法、冷榨浸出法和亞臨界流體萃取法3?種提油方法對棉籽餅粕中蛋白理化特性、功能特性以及結構的影響，以解釋蛋白功能特性差異的原因，為棉籽粕的制備、棉籽蛋白的利用提供理論依據(jù)和基礎數(shù)據(jù)，促進棉籽粕的利用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

棉籽仁 中國農業(yè)科學院棉花研究所；G-250考馬斯亮藍、R-250考馬斯亮藍、Tris、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、溴酚藍、牛血清白蛋白（100?μg/mL）、棉酚標準品、8-苯氨基萘-1-磺酸銨鹽（8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid ammonium salt，ANS）、β-巰基乙醇 美國Sigma生物試劑有限公司；正己烷（食用級）、丁烷、石油醚（30～60 ℃）、氫氧化鈉、95%（體積分數(shù)，下同）乙醇溶液、85%磷酸溶液均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設備

Q2000差示掃描量熱儀 美國Waters公司；Vetex70傅里葉變換紅外光譜儀 德國布魯克公司；LC-15C液相色譜儀 日本島津公司；LS55熒光分光光度計 美國PE公司；GelDoc XR System凝膠成像系統(tǒng) 美國Bio-Rad公司；KQ-700DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；UV-1200紫外-可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；凱氏定氮儀 丹麥FOSS公司；LGJ-25C真空冷凍干燥機 北京四環(huán)儀器廠；XHF-D高速分散器 寧波新芝生物科技股份有限公司；LH188型智能家用榨油機 佛山市南海莉華電子科技有限公司；CBE-5L型亞臨界流體萃取設備 河南省亞臨界技術研究中心。

1.3 方法

1.3.1 棉籽粕的制備及組分測定

1.3.1.1 棉籽粕的制備

熱榨浸出法制備棉籽粕：棉籽仁經(jīng)140～150 ℃焙炒和揚煙冷卻后在180～200 ℃和60 MPa條件下壓榨，在55 ℃下用料液比1∶2正己烷浸提10 h，經(jīng)粉碎過40 目篩，得到熱榨浸出棉籽粕。

冷榨浸出法制備棉籽粕：棉籽仁用榨油機冷榨模式榨油后，在55 ℃下用料液比1∶2正己烷浸提10 h，粉碎過40 目篩，得到冷榨浸出棉籽粕。

亞臨界流體萃取法制備棉籽粕：參考邢要非等[10]的方法，稱取一定量的棉籽仁粉裝入料桶，再放入萃取罐，用真空泵將容器中的空氣抽盡，真空度為0.1 MPa以下。注入萃取劑丁烷，采用循環(huán)熱水對萃取罐進行加熱，控制溫度47 ℃，每次萃取36 min，萃取4 次后將液態(tài)混合油從萃取罐中放出，進入蒸發(fā)罐進行減壓蒸發(fā)得到棉籽油，棉籽粕經(jīng)減壓蒸發(fā)去除溶劑后從萃取罐中取出，粉碎過40 目篩，得到亞臨界流體萃取棉籽粕。

1.3.1.2 棉籽粕基本組分質量分數(shù)的測定

粗蛋白質量分數(shù)的測定參照GB 5009.5ü2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》，采用半微量凱氏定氮法，蛋白換算系數(shù)為6.25；粗脂肪質量分數(shù)的測定參照GB 5009.6ü2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》；粗纖維質量分數(shù)的測定參照GB/T 6434ü2006《飼料中粗纖維的含量測定?過濾法》；灰分質量分數(shù)的測定參照GB 5009.4ü2016《食品安全國家標準?食品中灰分的測定》。

1.3.1.3 棉籽粕粉游離棉酚含量的測定

參考欒姝等[11]的方法并作相應修改。液相色譜條件：分離柱為Dikma DiamonsilTMC18色譜柱（250 mmh4.6 mm，5 μm），柱溫25 ℃；流動相為甲醇-體積分數(shù)1%磷酸溶液（體積比85∶15），檢測波長235 nm，流速1.0 mL/min，進樣量為20 μL。

準確稱取0.1 g棉籽粕粉，置于20 mL容量瓶中以體積分數(shù)70%丙酮溶液定容，置于超聲波清洗機中，于30 ℃、240 W超聲處理60 min，靜置片刻，取上清液經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾，并按照色譜條件進樣。使用外標法對棉酚含量進行定量。

1.3.2 棉籽蛋白的提取和得率的測定

采用超聲波輔助堿法提取棉籽蛋白[12]：稱取3.0 g脫脂棉籽粕粉，按照液料比20∶1配制成懸濁液，用0.1 mol/L NaOH溶液調節(jié)體系pH值為11.0，在600 W、45 ℃下超聲處理20 min，隨后3 800 r/min離心20 min，取部分分離出的上清液并稀釋至一定倍數(shù)，使用考馬斯亮藍法測定蛋白質量分數(shù)。剩余上清液用0.1 mol/L HCl溶液調節(jié)體系pH值至4.8，離心分離，取沉淀，用0.1 mol/L NaOH溶液調節(jié)pH值至7.0，攪拌使沉淀復溶，冷凍干燥后于－20 ℃貯存?zhèn)溆谩?/p>

稱取10 g經(jīng)過不同處理的棉籽粕粉，經(jīng)超聲波輔助堿法提取棉籽蛋白，將沉淀后的蛋白和重新稱取的10 g經(jīng)過不同處理的棉籽粕放入105 ℃烘箱內干燥至恒質量，分別記為m1、m2。根據(jù)式（1）計算蛋白質得率。

1.3.3 棉籽蛋白結構特性分析

1.3.3.1 SDS-PAGE

參考Arogundade等的方法稍作修改[13]。采用質量分數(shù)12.5%分離膠、4%濃縮膠對蛋白質進行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulphatepolyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）分析。將蛋白質溶于0.01 mol/L、pH 7.0的磷酸鹽緩沖液中配成2.0 mg/mL蛋白溶液，取1 mL蛋白溶液，加入250 μL含β-巰基乙醇和電泳加樣緩沖液和不含β-巰基乙醇電泳加樣緩沖液，混勻，100 ℃沸水浴5 min，冷卻后上樣，上樣量為8 μL。上層膠電壓80 V，時間40 min，下層膠電壓120 V，時間100 min。R-250考馬斯亮藍染色2 h后用脫色液脫色，多次更換脫色液直至背景脫凈，然后用GelDoc XR凝膠成像系統(tǒng)拍攝電泳圖譜，用Quantity One軟件分析圖譜。

1.3.3.2 傅里葉變換紅外光譜

將凍干蛋白樣品置于干燥器內用P2O5干燥平衡2 周以上。取適量干燥后的溴化鉀晶體于研缽中磨粉，粉末裝入壓片機下壓制成片，放入載片槽中，然后放入傅里葉變換紅外光譜儀中進行分析參比。再稱取1 mg經(jīng)干燥處理后的蛋白樣品，并按樣品與溴化鉀質量比1∶100加入溴化鉀混合，用研缽研磨成均勻粉末，壓制成薄片，然后于傅里葉變換紅外光譜儀中做全波段（400～4 000 cm－1）掃描。利用Origin 8.0軟件繪圖分析。利用PeakFit V4.12軟件對酰胺I帶區(qū)域即1 600～1 700 cm－1段圖譜進行分析。先進行基線校正和Savitsk-Golay函數(shù)平滑處理，然后用Gaussian去卷積，再由二階倒數(shù)擬合，各部分二級結構含量通過各子峰積分面積與總面積的比計算。

1.3.3.3 熱學特性

利用Q2000差示掃描量熱儀測定蛋白樣品的熱學特性。稱取5 mg樣品置于鋁制坩堝中，密封壓蓋后進行掃描。以空鋁盒為對照，氮氣流速50 mL/min，掃描溫度30～200 ℃，升溫速率為10 ℃/min。利用Universal V3.8B軟件處理數(shù)據(jù)，參數(shù)包括起始溫度、變性溫度及焓變。

1.3.3.4 內源性熒光光譜

用熒光分光光度計測定棉籽蛋白的內源性熒光光譜。將蛋白樣品分別分散于0.01 mol/L磷酸鹽緩沖液（pH 7.0）中，配制蛋白質量濃度為0.2 mg/mL的溶液。熒光發(fā)散光譜分析以蛋白質分子內部的色氨酸熒光基團為探針，熒光光譜激發(fā)波長為295 nm，發(fā)散光譜掃描范圍為300～400 nm，激發(fā)狹縫和發(fā)射狹縫寬度均為5 nm。

1.3.3.5 表面疏水性

采用ANS熒光法，參照Kato等的方法[14]。將蛋白質溶于0.01 mol/L、pH 7.0的磷酸鹽緩沖液中，稀釋成不同的質量濃度梯度（1.00～0.02 mg/mL）。取各質量濃度的樣品溶液5 mL，分別加入25 μL 8 mmol/L ANS溶液，振蕩，避光靜置15 min后在激發(fā)波長390 nm、發(fā)射波長470 nm、狹縫寬度5 nm處測定熒光強度。對熒光強度和蛋白質量濃度作圖，初始段的斜率（r＝0.99）即為蛋白質分子的表面疏水性指數(shù)。

1.3.4 棉籽蛋白功能特性分析

1.3.4.1 吸水性和吸油性

稱取0.5 g棉籽蛋白于10 mL離心管中，稱質量（m1）；加入5 mL蒸餾水（或大豆油）后混勻，恒溫靜置0.5 h，3 000 r/min離心30 min，去上清液，并將離心管倒置于濾紙上，10 min后稱質量（m2）。按式（2）計算吸水性（吸油性），以每克樣品吸附水（油）的質量表示。

式中：WAC為吸水能力/（g/g）；OAC為吸油能力/（g/g）；m為樣品干基質量/g；m1為樣品和離心管質量/g；m2為離心管和沉淀物質量/g。

1.3.4.2 乳化性和乳化穩(wěn)定性

取6 mL質量濃度為10 g/L、pH 7.0的樣品溶液，加入2 mL大豆油混合，10 000 r/min均質1 min，靜置，分別在0、10 min時從容器底部取出50 μL乳狀液于試管中，加入5 mL質量分數(shù)0.1% SDS，混勻后以0.1% SDS為空白，于波長500 nm處測吸光度。乳化活性指數(shù)（emulsifying activity index，EAI）和乳化穩(wěn)定性（emulsifying stability，ES）的計算方法如式（3）、（4）所示。

式中：T為2.303；N為稀釋倍數(shù)（100）；ρ為蛋白質的質量濃度/（g/mL）；φ為溶液油的體積分數(shù)（0.25%）；A0為0 min時乳化液的吸光度；A10為靜置10 min后乳化液的吸光度；Δt為10 min。

1.3.4.3 起泡性及泡沫穩(wěn)定性

稱取0.5 g蛋白樣品，將樣品加入蒸餾水配成質量濃度10 g/L的蛋白溶液，取15 mL蛋白溶液，高速勻漿機10 000 r/min間歇打漿2 min，記錄泡沫體積（V0/mL）。靜置30 min后，再次記錄泡沫體積（V1/mL），重復2 次實驗。起泡性（foaming capacity，F(xiàn)C）和泡沫穩(wěn)定性（foam stability，F(xiàn)S）的計算方法分別如式（5）、（6）所示。

1.3.4.4 溶解性

參考Wu Haiwen等的方法[15]，取500 mg蛋白質溶解于50 mL蒸餾水中，保持pH值為7，將溶液在1 500hg條件下離心30 min，以牛血清白蛋白為標準品做標準曲線，取上清液測定吸光度代入標準曲線計算溶解性。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

實驗結果用fs表示，使用Origin 8.0軟件作圖，使用SPSS 20軟件對實驗結果進行單因素方差分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 棉籽粕的組成

表1 棉籽粕組成成分測定結果Table1 Proximate compositions of four cottonseed meals

如表1所示，不同提油方法獲得的棉籽粕在粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、灰分質量分數(shù)以及棉酚含量上有顯著差異。棉籽粕粗蛋白質量分數(shù)為60.86%～66.65%，粗脂肪質量分數(shù)為0.78%～3.90%，粗纖維質量分數(shù)為3.08%～5.58%，灰分質量分數(shù)范圍為7.52%～8.96%。棉酚含量均低于我國安全食用標準（小于200 mg/kg），更低于聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織規(guī)定的人類食用標準（小于400 mg/kg）。亞臨界流體萃取粕粗蛋白質量分數(shù)高于其他兩種棉籽粕，其與冷榨浸出粕均沒有檢測出游離棉酚；熱榨浸出粕的粗蛋白、粗脂肪質量分數(shù)最低，粗纖維質量分數(shù)最高；冷榨浸出粕有最高的粗脂肪質量分數(shù)。棉籽粕粉蛋白質、脂肪、纖維素、灰分質量分數(shù)和棉酚含量的差別與其制備方法的不同有關。亞臨界流體萃取粕的品質較好，并可實現(xiàn)工業(yè)化，且其萃取溫度低、無溶劑殘留、設備運行成本低、易于目標組分分離，能提高棉籽油品質[10,16]。經(jīng)超聲波輔助堿法提取，熱榨浸出粕蛋白質得率為12.60%，冷榨浸出粕與亞臨界流體萃取粕蛋白質得率相近，分別為47.83%和45.64%。這可能是因為熱榨處理會使蛋白質變性，導致蛋白質得率降低。

2.2 棉籽蛋白的SDS-PAGE分析

圖1 棉籽蛋白在非還原條件（A）和還原條件（B）下的SDS-PAGE圖譜Fig.1 SDS-PAGE of cottonseed meal proteins under non-reducing (A)and reducing (B) conditions

如圖1所示，在非還原條件下，棉籽蛋白有兩個主要條帶，棉籽蛋白主要亞基的分子質量為50、45 kDa。在還原條件下，棉籽蛋白中也觀察到兩個主要條帶，在14、35 kDa之間出現(xiàn)許多小條帶，表明棉籽蛋白中存在分子間二硫鍵。熱榨浸出粕蛋白在還原條件和非還原條件下條帶類似，表明其蛋白中二硫鍵的含量最低。熱榨浸出粕蛋白中14 kDa條帶的強度高于冷榨浸出粕蛋白和亞臨界流體萃取粕蛋白，而泳道2、3中20～50 kDa條帶的強度比泳道1大。結果表明，熱榨浸出粕蛋白含有許多低分子質量亞基，可能因為高溫、高強度榨油工藝條件使蛋白變性，大分子聚集體斷裂成小分子聚集物導致[17]。

2.3 棉籽蛋白的二級結構分析

蛋白質的二級結構通過主鏈上的C＝O和NüH間的氫鍵作用維持，傅里葉變換紅外光譜圖中一般有酰胺I、II、III 3 組特征吸收譜帶，其波長分別對應于1 700～1 600、1 550～1 530 cm－1和1 300～1 260 cm－1。酰胺I帶對于研究蛋白質的二級結構最有價值且較為成熟，各子峰與各二級結構的對應關系為：1 615～1 638 cm－1和1 682～1 698 cm－1為β-折疊，1 638～1 645 cm－1為無規(guī)卷曲，1 645～1 662cm－1為α-螺旋，1 662～1 682 cm－1為β-轉角[18]。

表2 棉籽蛋白的二級結構和熱特性Table2 Relative contents of secondary structures and thermal properties of cottonseed meal proteins

由表2可知，棉籽蛋白的二級結構主要由β結構（β-轉角和β-折疊）組成，此結果與Reddy等[8]對棉籽蛋白的研究結果一致。不同制油方法所得棉籽粕中蛋白的二級結構含量有顯著差別。熱榨浸出棉籽粕的蛋白含有較高的β-折疊結構和較低的α-螺旋結構含量，表明棉籽蛋白變性可使α-螺旋和β-轉角結構轉變?yōu)棣?折疊結構。大多數(shù)蛋白變性時，二級結構的改變通常表現(xiàn)為α-螺旋的喪失[19]。Timilsena等的研究結果表明蛋白質變性時，α-螺旋、β-轉角和無規(guī)卷曲結構含量增加，β-折疊結構含量減少[20]。在高溫條件下，無規(guī)卷曲部分通過蛋白質自組裝轉化為β-折疊，引起蛋白質二級結構的改變[21]。

2.4 棉籽蛋白的熱特性分析

變性溫度反映了蛋白質的熱穩(wěn)定性，變性溫度與氨基酸組成和蛋白質的結構和構象相關，焓變體現(xiàn)未變性蛋白質的比例和結構的有序程度。此外，熱特性也可以反映蛋白質三級構象的程度[22-23]。棉籽蛋白質的起始溫度、變性溫度和焓變范圍分別為85.6～87.8、94.3～97.7 ℃和5.6～7.9 J/g（表2）。棉籽蛋白只有一個吸熱峰，起始溫度、變性溫度和焓變分別高于85、94 ℃和5.6 J/g，該結果與Zhou Jianzhong等[1]的結果一致。不同制油法所得棉籽粕的蛋白變性溫度和焓變有顯著性差異（P＜0.05）。熱榨浸出法所得棉籽粕蛋白有最高的變性溫度，這可能與該蛋白具有高含量的β-折疊結構有關[23]。

2.5 內源性熒光光譜和表面疏水性分析

在295 nm處激發(fā)的色氨酸殘基的固有熒光主要反映了蛋白質的環(huán)境；熒光強度是表征蛋白質構象的敏感手段，可用于研究蛋白質三級結構的改變[24]。最大吸收波長（λmax）與色氨酸殘基所處微環(huán)境有關：λmax小于330 nm時，表明色氨酸殘基位于蛋白質分子內部的非極性環(huán)境中；λmax大于330 nm時，表明色氨酸殘基位于蛋白質分子外部的非極性環(huán)境中。

圖2 棉籽蛋白的熒光強度Fig.2 Fluorescence intensity of cottonseed meal proteins

如圖2所示，棉籽蛋白的λmax均大于330 nm，表明棉籽蛋白中色氨酸殘基位于蛋白質分子外部的非極性環(huán)境。不同制油工藝處理后，原先包裹在棉籽蛋白內部的疏水側鏈會暴露在分子表面的極性環(huán)境中，這種微環(huán)境的變化會導致蛋白質中的構象變化，從而導致色氨酸熒光光譜的變化。亞臨界流體萃取粕蛋白相對于冷榨浸出粕蛋白的λmax較?。?62 nm），熱榨浸出粕蛋白λmax最大（657 nm）。表明榨油工藝使得原來位于球狀結構內部非極性環(huán)境中的色氨酸殘基轉移到蛋白質分子外部，蛋白所在的微環(huán)境極性得到提高。熱榨浸出粕蛋白具有最低的熒光強度，表明其存在高度變性的蛋白質分子。變性可能導致色氨酸殘基廣泛暴露于親水（水性）環(huán)境，這種現(xiàn)象有助于熒光猝滅[25]。相比之下，亞臨界流體萃取粕蛋白具有較少變性和更多折疊的構象（表2），這些特征減少了色氨酸暴露于親水環(huán)境，使其具有更高的表面疏水性[26]。

圖3 棉籽蛋白的表面疏水性Fig.3 Surface hydrophobicity of cottonseed meal proteins

表面疏水性可作為蛋白質在極性環(huán)境中其表面與疏水基團結合數(shù)目的指標，與蛋白質的乳化性等密切相關[21]。由圖3可看出，3 種蛋白的表面疏水性之間呈顯著差異，亞臨界流體萃取粕蛋白表面疏水性最高（727.45），熱榨浸出粕蛋白表面疏水性最差（103.71）。表明經(jīng)亞臨界流體萃取法處理的棉籽粕中蛋白含有更多與極性環(huán)境接觸的疏水基團。在熱榨法處理下，部分熱聚體的形成使得疏水基團聚合包埋，導致表面疏水性變差。

2.6 吸水性和吸油性分析

表3 棉籽蛋白的功能特性Table3 Functional properties of cottonseed meal proteins

蛋白質的吸水性是指在食品加工中對原料中水分的吸收能力以及保持能力。吸油性是指蛋白質與脂肪相結合的能力[27]。由表3可知，棉籽蛋白吸水能力和吸油能力分別為1.87～2.91 g/g和4.03～5.35 g/g。冷榨浸出粕蛋白的吸水性和吸油性遠高于熱榨浸出粕蛋白，3 種方法中亞臨界流體萃取粕蛋白吸水性和吸油性最高，能在食品使用中表現(xiàn)出很好的吸水和吸油能力，特別適合用于粉碎肉和焙烤面團中，其吸水作用可以改進面團的加工特性，并可維持食品中的水分，延長食品的保鮮期。李園等的研究發(fā)現(xiàn)，熱榨萃取粕中提取的芝麻蛋白吸水性和吸油性均低于冷榨萃取粕所得蛋白[27]，這與本研究的規(guī)律一致。趙小龍等[28]報道的棉籽蛋白吸水性高于本研究結果，而吸油性低于本研究結果，這可能與棉籽粕樣品、制備蛋白質方式不同有關。

2.7 溶解性、乳化性、乳化穩(wěn)定性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性

溶解性是蛋白質最重要的功能性質，與其他功能性質密切相關；蛋白質的乳化性是指蛋白質能使油與水形成穩(wěn)定的乳狀液而起到乳化劑的作用；乳化穩(wěn)定性是指其維持乳狀液分散體系不被破壞的性質；乳化效果主要表現(xiàn)為降低油水界面處的張力，并通過形成吸附層控制油滴的擴散和聚集[29-30]。如表3所示，棉籽蛋白的EAI和ES分別為13.30～21.64 m2/g和17.30～25.00 min。冷榨浸出粕和亞臨界流體萃取粕蛋白乳化性較好，熱榨浸出粕蛋白乳化性最差；熱榨浸出粕和亞臨界流體萃取粕蛋白的乳化穩(wěn)定性較好，冷榨浸出粕蛋白的乳化穩(wěn)定性較差。溶解性是乳液成型性的決定性因素，蛋白質在水中良好的溶解性對其乳液形成是非常重要的[31]。不同棉籽蛋白溶解性在26.59%～34.30%之間，熱榨浸出粕蛋白的溶解性最高、乳化性最低，這可能是由于熱榨浸出粕蛋白表面疏水性較低，疏水基團包埋導致溶解性增高。同時由于高溫導致蛋白質變性，使得蛋白質乳化性降低。Gong Kuijie等認為乳化活性和乳化穩(wěn)定性與蛋白質的分子結構不同直接相關[31]。蛋白質的功能特性基本上由蛋白質構象和蛋白質表面的物理化學性質和空間特性決定[17]。

由表3和圖3可以看出，亞臨界流體萃取粕蛋白具有較高的表面疏水性、乳化性和乳化穩(wěn)定性。其表面疏水性與乳化性呈正相關，當暴露高數(shù)量的疏水基團時，乳液中乳化劑和油滴之間的結合能力變強；疏水基團的增加改善了油-水界面的分子排列，從而提高了加工過程中的乳化性[32]。起泡性是指蛋白產(chǎn)品攪打時形成泡沫的能力，泡沫穩(wěn)定性是指泡沫的維持能力，這兩種性能主要決定于蛋白質的結構、組成、pH值、溫度和質量濃度[33]。由表3可知，亞臨界流體萃取粕所制蛋白具有最高的起泡性和起泡穩(wěn)定性，分別為81.48%和88.64%。不同制油方法所得粕中的蛋白質起泡性之間具有顯著差異。李園等[27]對芝麻蛋白的研究表明熱榨分離蛋白起泡性低于冷榨浸分離蛋白，泡沫穩(wěn)定性則相反，這與本研究結果一致。

3 結 論

不同制油工藝對棉籽蛋白的結構特性和功能特性有顯著影響。熱榨浸出法對棉粕中蛋白質的影響最大，導致棉籽蛋白二級結構發(fā)生較大變化，二硫鍵含量降低，α-螺旋和β-轉角結構轉變?yōu)棣?折疊結構，進而影響蛋白質的功能特性。熱榨浸出粕蛋白的吸水性、吸油性、乳化性、起泡穩(wěn)定性最低，蛋白質得率較低，不利于蛋白質的回收利用。冷榨浸出法對蛋白質結構特性的影響較小，其蛋白質具有良好的功能特性。亞臨界流體萃取法對蛋白質的結構特性影響最小，保留了蛋白質的天然結構和功能，蛋白質得率較高，并且亞臨界流體萃取粕蛋白具有較高的吸水性、吸油性、乳化穩(wěn)定性、起泡性和起泡穩(wěn)定性。