高壓均質(zhì)-酶解改性提高酸性條件下花生蛋白的溶解性及其穩(wěn)定性研究

李佳笑 石愛民 趙志浩 馮新玥 胡 暉 劉 麗 王 強(qiáng)

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

酸性飲料包括碳酸飲料類、果蔬汁飲料類、運(yùn)動(dòng)飲料等，因其余味清爽而深受消費(fèi)者青睞，占據(jù)軟飲料市場(chǎng)60%～70%的份額[1]。酸性飲料的主要成分為糖、食用色素以及香精等，蛋白質(zhì)含量低，無(wú)法滿足現(xiàn)今消費(fèi)者均衡飲食的營(yíng)養(yǎng)需求。若能在傳統(tǒng)酸性飲料中加入植物蛋白，可以改善現(xiàn)有酸性飲料營(yíng)養(yǎng)成分單一的缺陷，也是目前軟飲料研發(fā)的熱點(diǎn)[2]。

花生中蛋白質(zhì)含量為24%～36%，其蛋白生物價(jià)(biological value, BV)為59[3]，凈利用率(net protein utilization，NPU)為51，消化率可達(dá)90%[4]?；ㄉ鞍拙哂挟a(chǎn)量大、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高和易吸收等優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白資源。如果可以將其添加到酸性飲料中，開發(fā)新型花生蛋白酸性飲料，不僅能提升產(chǎn)品的風(fēng)味，還可以改善現(xiàn)有酸性飲料營(yíng)養(yǎng)成分單一的缺陷，滿足消費(fèi)者營(yíng)養(yǎng)均衡的需求。然而，大多數(shù)酸性飲料的pH值介于3.0～4.5之間，花生蛋白等電點(diǎn)(isoelectric points，pI)在4.5附近[5]，花生蛋白在等電點(diǎn)處絮凝沉淀限制了其在酸性飲料中的應(yīng)用。目前，在飲料中加入果膠、海藻膠、黃原膠等多糖類膠體穩(wěn)定劑[6]，可以通過(guò)提高飲料黏度抑制蛋白粒子沉淀從而起到穩(wěn)定作用，但采用該方法生產(chǎn)的飲料在長(zhǎng)期放置后易出現(xiàn)分層或沉淀等現(xiàn)象，影響口感。因此，通過(guò)改性提高花生蛋白酸性條件下的溶解性是產(chǎn)業(yè)急需解決的關(guān)鍵難題。

提高植物蛋白在酸性條件下溶解度的改性方法包括物理改性、化學(xué)改性、酶改性和復(fù)合改性[7]。復(fù)合改性方法更有效，其中應(yīng)用較多的復(fù)合改性方法為物理-酶解復(fù)合改性。

李婷婷等[8]使用超聲波聯(lián)合植酸酶和酸性蛋白酶改性以及擠壓膨化聯(lián)合菠蘿蛋白酶改性2種物理-酶解復(fù)合改性方法處理大豆分離蛋白，有效提高了大豆分離蛋白在pH值4.0條件下的溶解度。陳劍兵等[9]研究發(fā)現(xiàn)30 MPa高壓均質(zhì)預(yù)處理菜籽蛋白后，再用堿性蛋白酶進(jìn)行酶解，可將菜籽蛋白的氮溶指數(shù)(nitrogen solubility index，NSI)由16%提升至30%。高壓均質(zhì)預(yù)處理使蛋白球狀結(jié)構(gòu)更為松散，水分子進(jìn)入蛋白結(jié)構(gòu)內(nèi)部與蛋白質(zhì)發(fā)生水合作用增加其溶解度。超高壓物理預(yù)處理方法的效果較好[10]，包括靜態(tài)高壓處理、高壓均化和微射流高壓均化。物理-酶解改性較單一酶解法改性效果更好是因?yàn)楦邏禾幚淼任锢硖幚硎沟鞍踪|(zhì)的內(nèi)部基團(tuán)暴露出來(lái)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的二硫鍵被破壞，暴露出更多的酶切位點(diǎn)[11]，使蛋白酶更好地作用于肽鍵，從而破壞肽鍵并加速蛋白質(zhì)分解[12]。

本研究選用高壓均質(zhì)-中性蛋白酶改性方法改性提高花生蛋白粉在pH值4.0條件下的NSI，并將改性后的花生蛋白應(yīng)用于果汁飲料中，采用Turbiscan多重光穩(wěn)定性分析花生蛋白對(duì)果汁穩(wěn)定性的影響，確定最優(yōu)的改性蛋白添加比例，旨在提升花生蛋白在酸性條件下的溶解性，使其可以應(yīng)用于酸性飲料加工，進(jìn)而拓寬花生蛋白在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低溫脫脂花生蛋白粉(蛋白質(zhì)含量56.75%，pH值 4.0條件下NSI=4.04%)，由山東青島長(zhǎng)壽食品有限公司提供。100%橙汁純果汁由山東谷神生物科技有限公司提供。

中性蛋白酶(50 000 U·g-1)、Lowry試劑盒和牛血清白蛋白，北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AH-100D納米高壓均質(zhì)機(jī)，上海ATS工程有限公司；HT-110X30水浴振蕩器，上海金電儀表有限公司；B290TWCL-B小型噴霧干燥儀, 瑞士步琦有限公司；HT-500調(diào)溫磁力攪拌加熱板，北京瑞成偉業(yè)儀器設(shè)備有限公司；LYNX 6000離心機(jī)，德國(guó)Thermo Fisher公司；Turbiscan Lab多重光散射穩(wěn)定性分析儀，法國(guó)Formulation公司；Malvern 500納米粒度分析儀，英國(guó) Malvern公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 單因素試驗(yàn)

1.3.1.1 高壓均質(zhì)單因素試驗(yàn) 稱取1.0 g花生蛋白粉若干份，固定單因素試驗(yàn)條件：以料液比[2%、4%、6%、8%、10%， (m∶v)]為變量時(shí)，固定均質(zhì)壓力為60 MPa，均質(zhì)2次[13]；以均質(zhì)壓力(20、40、60、80、100 MPa)為變量時(shí)，固定料液比5%(m∶v)配制花生蛋白溶液，均質(zhì)2次。將處理后樣品進(jìn)行噴霧干燥，用于測(cè)定NSI。

1.3.1.2 中性蛋白酶酶解單因素試驗(yàn) 精確稱取原料花生蛋白粉末1.00 g于三角瓶中，根據(jù)高壓均質(zhì)單因素試驗(yàn)結(jié)果，按照最佳料液比配制花生蛋白溶液，選擇最佳壓力均質(zhì)2次，然后加入中性蛋白酶進(jìn)行酶解反應(yīng)。根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果[13]及廠家提供的最佳酶解pH值及酶解溫度固定單因素試驗(yàn)條件：以加酶量(100、200、300、400、500、600 U·g-1)作為變量時(shí)，固定酶解pH值為7.0、酶解溫度為55℃、酶解時(shí)間為60 min；以酶解時(shí)間(20、30、40、50、60、70 min)為變量時(shí)，固定酶解pH值為7.0、酶解溫度為55℃、加酶量為500 U·g-1， 水浴震蕩(150 r·min-1)進(jìn)行酶解，酶解反應(yīng)完成后 95℃滅酶5 min，冷卻。將處理后樣品進(jìn)行噴霧干燥，用于測(cè)定NSI。

1.3.2 NSI的測(cè)定 酸性條件下花生蛋白NSI的測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[14]，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。精確稱取原料蛋白粉末或經(jīng)過(guò)改性后蛋白粉末1.00 g于三角瓶中，用蒸餾水配制1%(m∶v)的蛋白溶液，并用0.5 mol·L-1HCl調(diào)節(jié)溶液pH值至4.0，攪拌40 min后，20℃、10 000×g離心10 min。上清液中的蛋白含量通過(guò)Lowry法進(jìn)行測(cè)量[15]，以牛血清白蛋白(bovine serum albumin，BSA)為標(biāo)準(zhǔn)，NSI為上清液蛋白含量與溶液總蛋白含量的比值。

1.3.3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素基礎(chǔ)上，采用 Box-Behnken 設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行4因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn)，以花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI為響應(yīng)值，用 Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和回歸分析。響應(yīng)面因素水平見表1。

1.3.4 改性后花生蛋白在酸性果汁中的穩(wěn)定性

1.3.4.1 蛋白果汁制作 取3份純橙果汁(pH值3.88)，加入改性后的蛋白樣品，蛋白添加量分別為3%、4%、5%(m∶v)，加入5%白砂糖，攪拌均勻后罐裝。玻璃瓶及瓶蓋于120℃高壓滅菌30 min。將調(diào)配好的蛋白果汁煮沸殺菌90 s后進(jìn)行熱灌裝，灌裝溫度75～80℃。冷卻至室溫，靜置。

1.3.4.2 蛋白果汁穩(wěn)定性測(cè)試 分別取不同蛋白濃度的蛋白果汁樣品20 mL置于Turbiscan Lab專用的圓柱形樣品玻璃瓶中。光源檢測(cè)器從樣品瓶底部掃描至樣品瓶頂部，掃描范圍為2～45 mm。測(cè)定前靜置10 min，測(cè)定時(shí)間12 h，測(cè)定溫度25℃，掃描次數(shù)38次。

得到不同改性蛋白添加量果汁Turbiscan穩(wěn)定性圖譜的背散射光(backscatterif, BS)曲線，最終應(yīng)用TurbiSoft-2.0軟件分析該圖以獲得穩(wěn)定性指數(shù)(turbiscan stability index，TSI)，用于評(píng)估溶液的穩(wěn)定性。按照公式計(jì)算TSI：

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

式中，scani(h)為每次測(cè)量(i)的平均背散射光指數(shù)，scani-1(h)是第i-1次測(cè)量的平均背散射光指數(shù)。H為樣品瓶中樣品高度。

TSI將試驗(yàn)期間的所有單次掃描都考慮在內(nèi)，取其平均值。TSI值越低，說(shuō)明每?jī)纱螔呙柚g樣品穩(wěn)定性差異越小，溶液穩(wěn)定性越好[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS Statistics version 17軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過(guò)Ducan的多范圍檢驗(yàn)確定在95%置信水平下2個(gè)平均值之間的顯著性差異(P<0.05)。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次或3次以上。

2 結(jié)果與分析

2.1 高壓均質(zhì)工藝參數(shù)對(duì)花生蛋白NSI的影響

2.1.1 均質(zhì)壓力對(duì)NSI的影響 由圖1可知，當(dāng)均質(zhì)壓力為60 MPa時(shí)，花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI最高。當(dāng)均質(zhì)壓力介于 20～60 MPa之間時(shí)，花生蛋白的NSI隨著壓力升高顯著增加。這可能是適當(dāng)高壓處理使得蛋白質(zhì)分子解聚，亞基伸展，致使蛋白質(zhì)內(nèi)部的極性基團(tuán)和親水基團(tuán)更大程度地暴露[17]，蛋白質(zhì)分子表面電荷數(shù)量增加，增強(qiáng)了蛋白質(zhì)的水合作用，從而提高了蛋白質(zhì)在酸性條件下的溶解性[18]。當(dāng)均質(zhì)壓力超過(guò)60 MPa時(shí)，花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI隨著壓力升高而顯著降低，這可能是由于當(dāng)?shù)鞍资艿降膲毫^(guò)大時(shí)，蛋白質(zhì)暴露的親疏水基團(tuán)的平衡被打破[19]，在水中的穩(wěn)定性有所降低[20]，致使蛋白質(zhì)絮凝沉淀現(xiàn)象加重，溶解性降低[21]。因此選擇均質(zhì)壓力60 MPa為較佳。

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.1.2 均質(zhì)料液比對(duì)NSI的影響 由圖2可知，當(dāng)均質(zhì)料液比為6%時(shí)，花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI最高。當(dāng)均質(zhì)料液比介于2%～6%之間時(shí)，花生蛋白的NSI隨著料液比升高顯著增加。當(dāng)均質(zhì)料液比大于6%時(shí)，花生蛋白的NSI顯著降低。這可能是由于溶質(zhì)的體積過(guò)大，會(huì)使物料在水中的分散混勻效果變差，不利于植物材料與溶劑的充分接觸，也不利于目標(biāo)化合物的擴(kuò)散與溶出[22]。若蛋白溶液的料液比較大，在均質(zhì)過(guò)程中會(huì)使均質(zhì)機(jī)堵塞，造成儀器的損傷。因此選擇均質(zhì)料液比6%為最佳。

圖2 均質(zhì)料液比對(duì)pH值4.0條件下花生蛋白NSI的影響

2.2 中性蛋白酶酶解工藝參數(shù)對(duì)花生蛋白NSI的影響

2.2.1 加酶量對(duì)NSI的影響 由圖3可知，當(dāng)加酶量為500 U·g-1時(shí)，花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI最高。當(dāng)加酶量介于100～500 U·g-1之間時(shí)，花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI隨著酶添加量升高而顯著增加，當(dāng)加酶量大于500 U·g-1時(shí)，花生蛋白的NSI顯著下降，說(shuō)明在該底物濃度下，酶濃度已趨于飽和，繼續(xù)增加蛋白酶用量，對(duì)花生蛋白NSI無(wú)顯著提高，且過(guò)度酶解會(huì)使蛋白分解成小分子肽，產(chǎn)生苦味影響改性后花生蛋白的應(yīng)用[23-24]。出于對(duì)口感及節(jié)約成本的綜合考量，選擇加酶量為500 U·g-1。

圖3 加酶量對(duì)pH值4.0條件下花生蛋白NSI的影響

2.2.2 酶解時(shí)間對(duì)NSI的影響 由圖4可知，當(dāng)酶解時(shí)間介于20～50 min時(shí)，花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)顯著增加；當(dāng)酶解時(shí)間大于50 min時(shí)，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，花生蛋白NSI增加的幅度減小，說(shuō)明適當(dāng)延長(zhǎng)酶解時(shí)間可以使花生蛋白充分酶解，但酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，酶的催化活性降低[25-26]。若酶解改性過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，水解度控制不佳，蛋白的深度酶解會(huì)產(chǎn)生苦味肽，同樣影響口感[23]，且酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)不利于食品工業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)。因此選擇酶解時(shí)間為50 min。

圖4 酶解時(shí)間對(duì)pH值4.0條件下花生蛋白NSI的影響

2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及回歸模型的建立

通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)均質(zhì)壓力、均質(zhì)液料比、酶解時(shí)間、加酶量4個(gè)自變量進(jìn)行分析，試驗(yàn)方案及結(jié)果見表2。

通過(guò)增溶試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)測(cè)定值進(jìn)行分析，得到回歸方程式，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合，得到自變量與NSI (Y)的二次多項(xiàng)回歸方程為：

Y=34.40+5.71X1+0.59X2+2.02X3+8.18X4-3.36X1X3+2.54X1X4+2.26X2X3+2.26X3X4-5.90X12-2.42X22-3.69X32-7.88X42。

2.4 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)測(cè)定值

2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)交互作用分析

響應(yīng)面圖中曲線越陡峭，表明該因素對(duì)花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI影響越大。通過(guò)響應(yīng)面圖(圖5～圖10)及表3顯著性分析可知，均質(zhì)壓力與均質(zhì)料液比、均質(zhì)料液比與加酶量的交互作用對(duì)花生蛋白NSI的影響均不顯著；酶解時(shí)間與均質(zhì)壓力、酶解時(shí)間與均質(zhì)料液比、加酶量與均質(zhì)壓力、酶解時(shí)間與加酶量的交互作用對(duì)花生蛋白NSI的影響均顯著；通過(guò)Design-Expert 軟件分析得到最佳改性條件為均質(zhì)壓力79.74 MPa、料液比7.23%，酶解時(shí)間48.20 min，加酶量517 U·g-1，此條件下花生蛋白的NSI為39.07%。為證明該響應(yīng)面結(jié)果的可行性，對(duì)響應(yīng)面所得最佳條件進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)5次平行。驗(yàn)證試驗(yàn)測(cè)定pH值4.0條件下花生蛋白的NSI為 37.49%，與未改性(4.04%)之間有極顯著差異(P<0.01)，與模型預(yù)測(cè)值接近，說(shuō)明本研究的響應(yīng)面結(jié)果可靠。

2.6 改性蛋白添加量對(duì)蛋白酸性果汁穩(wěn)定性的影響

將改性后的花生蛋白加入橙汁，靜置7 d后均呈現(xiàn)分層現(xiàn)象，不添加蛋白的橙汁也出現(xiàn)分層，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)橙汁及橙汁飲料中感官要求的狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)“呈均勻液狀，允許有果肉或囊胞沉淀[27]”。根據(jù)設(shè)備的檢測(cè)原理， 圖11顯示不同改性蛋白添加量果汁的 Turbiscan 穩(wěn)定性圖譜的BS曲線，左側(cè)是樣品的底部，右端是樣品的頂部。如果底部曲線向上移動(dòng)，則意味著樣品反射光增加，說(shuō)明此區(qū)域內(nèi)樣品濃度增加，表明樣品體系出現(xiàn)沉淀[28]；頂部曲線向上運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)向上漂浮的表現(xiàn)[29-30]。中間曲線移動(dòng)太多，表明溶液有結(jié)塊或絮凝現(xiàn)象。將初始掃描樣本數(shù)據(jù)作為0起始線，隨著時(shí)間的增加，體系的穩(wěn)定性也發(fā)生變化[31-33]。與原始起跑線的偏差越大，穩(wěn)定性越差[34]。結(jié)果表明，3%蛋白添加量的果汁樣品溶液體系最穩(wěn)定，5%蛋白添加量的果汁樣品溶液體系穩(wěn)定性最差，沉淀絮凝情況比其他花生蛋白添加量的果汁嚴(yán)重。

表3 回歸方程式系數(shù)顯著性分析

圖5 均質(zhì)料液比和均質(zhì)壓力對(duì)NSI影響的響應(yīng)面圖

圖7 加酶量和均質(zhì)壓力對(duì)NSI影響的響應(yīng)面圖

圖8 酶解時(shí)間和均質(zhì)料液比對(duì)NSI影響的響應(yīng)面圖

圖9 加酶量和均質(zhì)料液比對(duì)NSI影響的響應(yīng)面圖

圖10 加酶量和酶解時(shí)間對(duì)NSI影響的響應(yīng)面圖

圖11 不同改性蛋白添加量果汁的 Turbiscan 背散射光圖譜

ΔBS指每?jī)纱螔呙璞成⑸渲g的差值，用于判斷每?jī)纱螔呙栝g樣品體系的變化情況，進(jìn)而判斷樣品體系的穩(wěn)定性。3%蛋白添加量的果汁底部和樣品中間部分的ΔBS波動(dòng)較小，表明蛋白質(zhì)顆粒的沉淀和絮凝作用不明顯。在38～40 mm處有一個(gè)小的凸起峰，ΔBS值為1.7%，體系頂部略微有果肉，纖維等雜質(zhì)上浮。由圖11可知，3%蛋白添加量的果汁樣品溶液的穩(wěn)定性與未添加蛋白的果汁差別不大,說(shuō)明改性后蛋白在果汁體系中穩(wěn)定性較好。4%蛋白添加量的果汁樣品底部(0.0～5.0 mm)ΔBS值為2.7%～3.0%,沉淀情況比3%蛋白添加量果汁樣品更明顯。樣品中間部分存在蛋白質(zhì)絮凝等波動(dòng)，在樣品的頂部(36.00～40.00 mm)，ΔBS逐漸增加到1.2%。綜上，4%蛋白添加量的果汁樣品體系比3%穩(wěn)定性略差。5%蛋白添加量果汁樣品在測(cè)定的12 h內(nèi)底部存在蛋白質(zhì)沉降。樣品在4.00～34.00 mm高度范圍內(nèi)，ΔBS為5%，說(shuō)明樣品中部有蛋白的絮凝和聚結(jié)，樣品頂部(36.00～40.00 mm)出現(xiàn)ΔBS值為9%的上峰值。因此可知，5%蛋白添加量果汁樣品的穩(wěn)定性與其他樣品相比較差。

圖12體現(xiàn)了不同改性蛋白添加量果汁的Turbiscan穩(wěn)定性指數(shù)(TSI)隨時(shí)間的變化。此結(jié)果與背散射光圖譜分析一致，3%改性后蛋白添加量的果汁穩(wěn)定性最好，平均TSI為1.95，且與未添加蛋白的果汁相比穩(wěn)定性變化無(wú)明顯差異；4%改性后蛋白添加量的果汁，平均TSI為2.23，略高于3%蛋白添加量的果汁；5%蛋白添加量的果汁平均TSI為3.29，高于其他蛋白添加量樣品，說(shuō)明5%蛋白添加量果汁穩(wěn)定性在幾種樣品中最差。

圖12 12 h內(nèi)不同改性蛋白添加量果汁TSI值

3 討論

近年來(lái)越來(lái)越多的研究者采用物理-酶解復(fù)合改性方法對(duì)植物蛋白進(jìn)行增溶改性，探究增溶效果更好的物理預(yù)處理與酶相結(jié)合的方法。改善蛋白質(zhì)溶解性的物理改性方法主要包括熱處理(高溫水)、高壓均質(zhì)、超聲波處理、高速剪切等。其中，植物蛋白增溶最常用的是高壓均質(zhì)法，高壓均質(zhì)-酶解改性方法操作簡(jiǎn)單，在以往研究中應(yīng)用效果較好。趙飛[35]探討了物理預(yù)處理對(duì)大豆分離蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和分子聚集狀態(tài)的作用機(jī)制, 發(fā)現(xiàn)高壓均質(zhì)處理可改變大豆分離蛋白的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu), 20和30 MPa高壓均質(zhì)處理使大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)由緊實(shí)的球狀變?yōu)槎喾稚⒕€團(tuán)狀，提高其在水中的溶解性。馬鐵錚[13]采用物理前處理、限制性酶解和高壓均質(zhì)酶解處理工藝對(duì)花生濃縮蛋白進(jìn)行增溶改性，在最優(yōu)條件下可將花生濃縮蛋白中性條件下NSI平均值提高到 96.57%。但以往研究主要集中于植物蛋白中性條件下的增溶改性，對(duì)克服植物蛋白酸性條件下絮凝沉淀的特性，提升其酸性條件下溶解度的研究相對(duì)較少；且研究多集中于大豆蛋白的增溶，對(duì)花生蛋白酸性條件下的增溶改性的研究還不充分。

基于以往研究，本研究選用高壓均質(zhì)-中性蛋白酶改性方法改性提高花生蛋白酸性條件下的溶解性，可將花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI由4.04%提升至37.49%，改性后蛋白應(yīng)用于酸性飲料中穩(wěn)定性良好。提高蛋白在酸性條件下溶解性主要是通過(guò)改變蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)(分子量、表面電荷、疏水性和構(gòu)象等)從而影響其溶解度等功能性質(zhì)。植物蛋白在高壓均質(zhì)過(guò)程中，均質(zhì)空化釋放的能量改變了蛋白質(zhì)分子內(nèi)部空穴和肽鏈骨架的三維結(jié)構(gòu)，能夠更有效地分散蛋白質(zhì)，進(jìn)而使其溶解度和穩(wěn)定性得到提升[34]。高壓均質(zhì)-酶解改性法增溶效果好，綠色安全，可制備出酸性條件下溶解性、穩(wěn)定性較好的花生蛋白。

酸溶性植物蛋白在食品領(lǐng)域中具有極大的應(yīng)用潛力，近年國(guó)外一些企業(yè)開展了對(duì)酸溶性植物蛋白的研究和應(yīng)用，美國(guó)Archer Daniels Midland公司研制出一款既澄清又具有完全蛋白營(yíng)養(yǎng)的大豆分離蛋白CLARISOY，可將其應(yīng)用于pH值低于4.0的酸性飲料中，溶解后溶液澄清，穩(wěn)定性良好[2]。郭睿[36]對(duì)大豆蛋白采用植酸酶酶解后進(jìn)行循環(huán)超濾滲濾濃縮，將處理過(guò)后的濃縮蛋白液經(jīng)巴氏殺菌、噴霧干燥得到酸溶性大豆蛋白產(chǎn)品，所得蛋白在pH值3.0～4.0條件下NSI高達(dá)45%～90%；將其溶解于果汁飲料、運(yùn)動(dòng)飲料等酸性溶液中可制備各種功能飲料。酸性條件下具有高溶解度植物蛋白的潛在應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，相關(guān)研究也日漸增多。但以往研究的酸性可溶蛋白種類主要集中在大豆蛋白上，有關(guān)酸性可溶花生蛋白等其他植物蛋白的研究較少，且酸性可溶花生蛋白的相關(guān)專利仍較為匱乏，通過(guò)改性提高花生蛋白在酸性條件下的溶解性是產(chǎn)業(yè)需要迫切解決的瓶頸。但是在改性方法、性質(zhì)研究和應(yīng)用方面仍存在以下問題:

(1)對(duì)增溶改性后酸性可溶植物蛋白理化性質(zhì)和功能特性方面的表征不夠全面，改性后植物蛋白在酸性條件下能夠穩(wěn)定的機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。

(2)雖然近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在提高植物蛋白酸性溶解性方面開展了相關(guān)研究，但目前市場(chǎng)上此種類產(chǎn)品較少，且存在應(yīng)用于果汁飲料體系當(dāng)中難以穩(wěn)定易產(chǎn)生沉淀、應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)飲料體系中澄清度低等問題。

因此，本研究致力于開發(fā)綠色高效、更適用于工業(yè)生產(chǎn)的酸溶性花生蛋白改性制備方法，同時(shí)滿足消費(fèi)者對(duì)營(yíng)養(yǎng)飲料、功能飲料的多元化需求，以期為酸性條件下蛋白改性增溶研究奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本研究建立了高壓均質(zhì)-中性蛋白酶酶解改性花生蛋白的復(fù)合工藝。對(duì)高壓均質(zhì)和中性蛋白酶酶解的各項(xiàng)條件進(jìn)行優(yōu)化，并進(jìn)行響應(yīng)面分析得到了高壓均質(zhì)-中性蛋白酶酶解改性的最優(yōu)參數(shù)為均質(zhì)壓力79.74 MPa、料液比7.23%，酶解時(shí)間48.20 min，加酶量517 U·g-1， 可將花生蛋白在pH值4.0條件下的NSI由4.04%顯著提升至37.49%。將改性后的花生蛋白添加到酸性果汁飲料中，通過(guò)穩(wěn)定性分析確定了改性蛋白的最優(yōu)添加量為3%。本研究利用復(fù)合改性方法制備了在酸性條件下具有較好溶解性和穩(wěn)定性的花生蛋白，并將其應(yīng)用到酸性果汁飲料中，為明確蛋白質(zhì)導(dǎo)致酸性飲料分散體系不穩(wěn)定的機(jī)理提供了理論依據(jù)，為花生蛋白的資源開發(fā)以及未來(lái)其在酸性飲料中應(yīng)用提供了技術(shù)支持。