榛子蛋白粉的制備及其性質(zhì)

于小磊，孟鑫，李博志

錦州醫(yī)科大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（錦州 121001）

榛子為榛科（Corylaceae）榛屬（CorylusL.）樹(shù)種，全球約20種，中國(guó)有9種[1]。中國(guó)該屬植物資源豐富，自然分布廣泛，已知有22個(gè)省區(qū)有分布[2]，其中以平榛經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，且分布廣泛，在我國(guó)東三省、山西、陜西、山東、河北、河南等地均有分布[3]。歐洲榛子（Corylus avellanaL.）是榛屬中被廣泛栽培利用的種，被譽(yù)為四大干果之一，原產(chǎn)歐洲、亞洲西部的黎巴嫩、敘利亞、伊朗。栽培廣泛的國(guó)家有土耳其、意大利、西班牙等[4]。

平榛是中國(guó)利用最好的榛子品種，其風(fēng)味甜香，現(xiàn)在主要用于干果炒制，也有少量制成各種巧克力、糖果、糕點(diǎn)等食品[5]。榛子及其深加工產(chǎn)品的規(guī)模性生產(chǎn)尚未出現(xiàn)[6]。有關(guān)榛子蛋白粉的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。乳化能力、乳化穩(wěn)定性、吸油性等是植物蛋白粉在食品加工過(guò)程中重要的性質(zhì)和質(zhì)量指標(biāo)，試驗(yàn)測(cè)定榛子蛋白粉的這些性質(zhì)，為榛子蛋白粉的廣泛應(yīng)用和深入研究提供試驗(yàn)和理論依據(jù)[7]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

榛子蛋白粉（市售）；菜籽油（市售）；硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、氫氧化鈉、氯化鈉、95%乙醇（天津大茂化學(xué)試劑廠）；硫酸、鹽酸（錦州古城化學(xué)試劑廠）；甲基蘭、甲基紅（北京化工廠）；無(wú)水乙醚（遼寧省醫(yī)藥經(jīng)貿(mào)公司試劑廠）。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DHG-9245A電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科技有限公司）；DZF-6050真空干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；DK-98-11A恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）；FA135S電子分析天平（上海海康電子儀器廠）；OM-1500A噴霧干燥機(jī)（上海歐蒙實(shí)業(yè)有限公司）；TDL-5-A離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；202-800離心沉淀機(jī)（上海手術(shù)器械廠）；MSH-55D磁力攪拌器（韓國(guó)DAIHAN公司）。

1.3 試驗(yàn)器皿

微量凱氏定氮儀；索氏提取器；燒杯；容量瓶；溫度計(jì)；堿酸滴定管；稱量皿；研缽；濾布；高度尺；電爐等。

1.4 榛子蛋白粉生產(chǎn)工藝

榛子蛋白粉的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 榛子蛋白粉的工藝流程

1.5 試驗(yàn)方法

1.5.1 蛋白的提取

1.5.1.1 操作方法

采用堿溶酸沉法。

方法1：榛子蛋白粉→堿提取→離心→酸沉淀→中和→過(guò)濾→噴霧干燥→蛋白粉粗品。

方法2：榛子蛋白粉→加10倍1%的氫氧化鈉溶解→攪拌→離心15 min（3 000 r/min）→除去油層和下層沉淀→調(diào)pH 4.5→離心10 min（3 000 r/min）→保留沉淀→調(diào)pH 7.0→40 ℃真空干燥→蛋白粉粗品。

1.5.1.2 提取

將脫脂的榛子蛋白粉過(guò)0.850 mm（20目）孔徑篩，加入10倍的1%氫氧化鈉溶液，在45 ℃溫度下提取30 min，提取液全部移入離心機(jī)內(nèi)離心5 min（5 000 r/min），除去雜質(zhì)和不溶解的部分，收集上層蛋白質(zhì)濾液。

1.5.1.3 酸沉淀

用鹽酸將濾液調(diào)pH 4.0~5.0，在55 ℃下蛋白質(zhì)即凝聚沉淀，棄去上清液，收集下層絮狀沉淀。

1.5.1.4 中和

用氫氧化鈉溶液將蛋白質(zhì)凝乳調(diào)到pH 6.5以上，中和去酸。

1.5.1.5 干燥

經(jīng)中和的蛋白質(zhì)凝乳，在進(jìn)風(fēng)溫度195 ℃、出風(fēng)溫度95 ℃、空氣流量95%、物料流量14 r/min條件下噴霧干燥，得到蛋白粉粗品。

1.5.2 蛋白質(zhì)的測(cè)定

1.5.2.1 試驗(yàn)原理[8]

利用硫酸及催化劑與食品試樣共同加熱，使蛋白質(zhì)分解，其中C、H形成CO2及H2O逸去，N以NH3形式與硫酸作用，形成硫酸氨留在溶液中。將消化液堿化、蒸餾，使氨游離，隨水蒸氣蒸出，被硼酸吸收，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定所生成的硼酸氨，從消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液的總量計(jì)算總氨量。

1.5.2.2 操作過(guò)程

1) 樣品消化

精確稱取樣品，小心移入干燥的750 mL凱氏燒瓶，向瓶?jī)?nèi)加入10 g無(wú)水硫酸鉀、0.5 g硫酸銅、20 mL濃硫酸及3粒玻璃珠，呈45°角傾斜置于電爐上，在通風(fēng)櫥內(nèi)加熱消化。先以小火緩慢加熱，待內(nèi)容物完全炭化，泡沫停止后升高溫度，消化至溶液透明呈藍(lán)綠色，加入20 mL蒸餾水，消化0.5 h，冷卻。消化時(shí)間一般約4 h，消化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起氨的損失。待樣品冷卻到室溫，移入100 mL容量瓶中，用蒸餾水沖洗燒瓶6次，洗液并入容量瓶，輕輕搖勻放至室溫，用蒸餾水定容備用。

2) 蒸餾

裝好微量凱氏定氮裝置，于水蒸氣發(fā)生瓶?jī)?nèi)加水至2/3容積處，加2滴0.1%甲基橙指示劑及5 mL硫酸，加熱煮沸水蒸氣發(fā)生瓶?jī)?nèi)的液體。在接收瓶?jī)?nèi)加入25 mL 4%硼酸及2滴0.2%甲基紅乙醇溶液與0.1%亞甲基藍(lán)乙醇溶液組成的混合指示劑，將冷凝管下端插入液面以下。吸取10 mL樣品消化稀釋液，由進(jìn)樣漏斗快速加入反映室，從進(jìn)樣口加入10 mL 40% NaOH溶液使其緩緩進(jìn)入反應(yīng)室，立即將進(jìn)樣口堵塞嚴(yán)密，并加入少量水于進(jìn)樣漏斗使之密封，以防漏氣，夾緊廢液排出的螺旋夾，開(kāi)始蒸餾。

3) 吸收

從第一滴蒸餾液滴下開(kāi)始記時(shí)，蒸餾5 min，移動(dòng)接受瓶，使冷凝管下端離開(kāi)液面，蒸餾1 min，用少量水沖洗冷凝管下端外部進(jìn)行滴定。

4) 滴定

將上述吸收液用0.01 mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液由綠變?yōu)槲⒓t色時(shí)，即為終點(diǎn)。

1.5.3 脂肪的測(cè)定

1.5.3.1 試驗(yàn)原理

將粉碎、分散的干燥試樣，放入圓筒濾紙中，置于索氏提取管中，利用乙醚在水浴中加熱回流，提取試樣中脂類于接受瓶中，蒸發(fā)出乙醚后稱出殘留物質(zhì)量，即為試樣中脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)[9]。

1.5.3.2 操作過(guò)程

準(zhǔn)確稱取在105 ℃烘干3 h的樣品裝入濾紙筒中。濾紙筒兩端復(fù)以紙片，將濾紙筒放于索氏提取器的提取筒內(nèi)，把提取瓶與已知質(zhì)量的干燥的脂肪燒瓶連接，由提取器冷凝管上端加入乙醚，用量為脂肪燒瓶容積的2/3~3/4，通入冷凝水，用水浴加熱回流6 h。取出濾紙筒，取下脂肪燒瓶，利用抽提筒回收乙醚，至脂肪燒瓶?jī)?nèi)乙醚量1~2 mL時(shí)，放在水浴上驅(qū)除殘留的溶劑，在100~105 ℃烘干至恒重。

1.5.4 水分的測(cè)定

1.5.4.1 試驗(yàn)原理

干燥法（重量法）即在一定溫度和壓力下將樣品加熱，排除其中水分，根據(jù)樣品干燥前后的失重計(jì)算樣品中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)[10]。

1.5.4.2 操作過(guò)程

干燥稱量皿：取潔凈扁形稱量皿，置于105 ℃干燥箱內(nèi)（打開(kāi)蓋）干燥，取出稱量皿，置于干燥器中冷卻至室溫，取出稱量，重復(fù)干燥至恒重（2次稱量結(jié)果之差小于0.002 g）。

干燥樣品：準(zhǔn)確稱取3.0 g蛋白粉樣品放入已干燥至恒重的稱量皿內(nèi)，使樣品在稱量皿中的厚度約5 mm，將裝有樣品的稱量瓶置于105 ℃干燥箱內(nèi)，干燥2 h后，取出放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱重，并重復(fù)上述操作至恒重，記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算水分。

1.5.5 乳化能力與乳化穩(wěn)定性的測(cè)定

稱取一定質(zhì)量的蛋白粉溶于50 mL蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH加入50 mL菜籽油，均質(zhì)3 min（12 000 r/min），離心6 min（2 000 r/min）。將上述樣品置于85 ℃水浴中30 min后，冷卻至室溫，離心6 min（2 000 r/min），測(cè)出此時(shí)的乳化層高度。改變蛋白粉溶液濃度、離子強(qiáng)度和pH，測(cè)出不同條件的乳化能力與乳化穩(wěn)定性[11]。

1.5.6 吸油性的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取3.0 g蛋白粉于10 mL離心管中，加入3 mL菜籽油，用玻璃棒攪拌2 min后，靜置30 min，離心20 min（1 500 r/min），吸去上層未吸附的菜籽油，稱量。改變蛋白粉溶液濃度、溫度，測(cè)出不同條件的吸油性[12]。

1.5.7 起泡能力與泡沫穩(wěn)定性的測(cè)定

將一定量的蛋白粉溶解到100 mL蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH，然后均質(zhì)2 min（12 000 r/min），記下均質(zhì)停止時(shí)的泡沫體積。均質(zhì)停止30 min后，記錄下此時(shí)的泡沫體積。改變蛋白粉溶液濃度、離子強(qiáng)度、pH，測(cè)出不同條件下的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性[13]。

1.5.8 溶解性的測(cè)定

取3份0.25 g榛子蛋白粉樣品分別置于離心管中，加水定容至10 mL，在室溫下充分?jǐn)嚢?，離心20 min（3 000 r/min），測(cè)定上清液蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)[14]。

2 結(jié)果與討論

2.1 成分測(cè)定結(jié)果分析

2.1.1 蛋白質(zhì)

由表1~表3可知：原榛子粉中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.30%，真空干燥的為50.40%，相對(duì)增加19.10個(gè)百分點(diǎn)；噴霧干燥的為46.24%，相對(duì)增加14.94個(gè)百分點(diǎn)。蛋白粉經(jīng)堿溶酸沉，采用真空干燥所得提取物的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較高；而采用噴霧干燥時(shí)，由于溫度達(dá)195 ℃，所得提取物中蛋白質(zhì)有一定的損失，故蛋白質(zhì)提取率較低。

表1 蛋白粉中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表2 堿溶酸沉、真空干燥提取物中蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表3 堿溶酸沉、噴霧干燥提取物中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.1.2 脂肪

由表4~表6可知，榛子粉中的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.68%，真空干燥的為6.34%，減少7.34個(gè)百分點(diǎn)，噴霧干燥的為4.49%，減少9.19個(gè)百分點(diǎn)。

表4 蛋白粉中脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定

表5 真空干燥提取蛋白粉中脂肪的測(cè)定

表6 噴霧干燥提取蛋白粉中脂肪的測(cè)定

2.1.3 水分

由表7~表9可知：榛子粉中水分為9.93%，真空干燥的為4.12%，噴霧干燥的為5.05%；通過(guò)堿溶酸沉法從榛子蛋白粉得到相應(yīng)提取物，其中的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所增加（增幅8%~20%），脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所減少（減幅1%~13%），有利于產(chǎn)品的使用和儲(chǔ)存。

表7 榛子蛋白粉的水分測(cè)定

表8 真空干燥得榛子蛋白粉的水分測(cè)定

表9 噴霧干燥得榛子蛋白粉的水分測(cè)定

2.2 性質(zhì)測(cè)定結(jié)果分析

2.2.1 影響蛋白質(zhì)乳化性質(zhì)的因素

由圖2可知，隨著蛋白粉濃度增加，其乳化能力和乳化穩(wěn)定性也隨之增大，但增大幅度越來(lái)越小。這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)濃度增加，增加界面膜厚度，從而提高膜的強(qiáng)度，增加乳化性和穩(wěn)定性。

圖2 蛋白粉濃度與乳化性質(zhì)的關(guān)系

由圖3可知，蛋白質(zhì)在堿性條件下乳化性很好，在等電點(diǎn)附近乳化性較差。這是因?yàn)榈入婞c(diǎn)附近，蛋白質(zhì)發(fā)生絮凝，溶解度較小，而在偏離等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)溶解度較大，這說(shuō)明蛋白質(zhì)的乳化性與蛋白質(zhì)的溶解度有密切關(guān)系，都是由于蛋白質(zhì)分子表面的結(jié)構(gòu)和所帶電荷性決定的。

圖3 pH與乳化性質(zhì)的關(guān)系

由圖4可知：在NaCl濃度0~0.4 mol/L范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)的乳化性和乳化穩(wěn)定性隨濃度增大而增大；在濃度0.4~1 mol/L范圍內(nèi)，乳化性隨濃度增大而減小。

圖4 離子強(qiáng)度與乳化性質(zhì)的關(guān)系

2.2.2 影響蛋白質(zhì)吸油性的因素

由圖5和圖6可知，蛋白質(zhì)的吸油性隨蛋白質(zhì)質(zhì)量增加而增加，隨溫度增高而增高。

圖5 蛋白粉質(zhì)量與吸油性的關(guān)系

圖6 溫度與吸油性的關(guān)系

2.2.3 影響蛋白質(zhì)起泡性質(zhì)的因素

由圖7~圖9可知：起泡能力及泡沫穩(wěn)定性曲線均隨著蛋白質(zhì)濃度升高而升高，起泡能力隨泡沫高度增大而增大，而泡沫的穩(wěn)定性則相反；起泡能力也隨pH增大而增大，泡沫的穩(wěn)定性則不然；根據(jù)圖8可知，pH 5時(shí)，棒子蛋白起泡能力曲線與其泡沫穩(wěn)定性曲線相距最近，說(shuō)明在30 min內(nèi)泡沫回落幅度最小，即表現(xiàn)出泡沫的最大穩(wěn)定性。這是因?yàn)閜H 5時(shí)接近蛋白的等電點(diǎn)，有許多蛋白質(zhì)沉淀出來(lái)，這些不溶的蛋白質(zhì)粒子能提高表面黏度，對(duì)穩(wěn)定泡沫有利?；ㄉ鞍住糇拥鞍椎钠鹋菽芰芭菽€(wěn)定性曲線都隨NaCl濃度的增大而提升，這是因?yàn)镹aCl影響了蛋白質(zhì)的溶解度和黏度。

圖7 蛋白粉濃度與起泡性質(zhì)的關(guān)系

圖8 pH與起泡性質(zhì)的關(guān)系

圖9 離子強(qiáng)度與起泡性質(zhì)的關(guān)系

2.2.4 溶解性

由表10可知，榛子蛋白粉的溶解性為29.83%。

表10 榛子蛋白粉的溶解性

3 結(jié)論

試驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)低溫冷榨生產(chǎn)出的榛子蛋白粉具有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，榛子蛋白粉蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.30%、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.86%，水分為9.933%。

從蛋白質(zhì)乳化能力、乳化穩(wěn)定性、吸油性、起泡能力、泡沫穩(wěn)定性、溶解性等方面，測(cè)定榛子蛋白粉中蛋白質(zhì)的功能特性：

1) 隨著蛋白粉濃度增加，榛子蛋白質(zhì)乳化能力和乳化穩(wěn)定性也隨之增大，蛋白粉濃度0.5%時(shí)，蛋白質(zhì)乳化能力和乳化穩(wěn)定性增幅最大；在堿性條件下蛋白質(zhì)乳化性很好，在等電點(diǎn)附近乳化性較差；NaCl濃度在0~0.4 mol/L范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)的乳化性和乳化穩(wěn)定性隨濃度增大而增大，濃度在0.4~1 mol/L范圍內(nèi)，乳化性隨濃度增大而減小。

2) 榛子蛋白質(zhì)的吸油性隨蛋白粉濃度增加而增強(qiáng)，隨溫度增高而增強(qiáng)，溫度高于70 ℃時(shí)，增幅顯著。

3) 榛子蛋白質(zhì)的起泡能力及泡沫穩(wěn)定性均隨著蛋白粉濃度升高而增強(qiáng)；起泡能力隨離子強(qiáng)度、pH增大而增大；泡沫穩(wěn)定性隨離子強(qiáng)度增大而減小，泡沫穩(wěn)定性在pH 5時(shí)，表現(xiàn)最大的穩(wěn)定性。

4) 榛子蛋白粉在水中的溶解性為29.83%。