兩種干燥珠蛋白起泡性和乳化活性的研究

趙偉華，王志耕，王玲琴，陳美姣

（安徽農業大學畜產品研究所，安徽合肥230036）

兩種干燥珠蛋白起泡性和乳化活性的研究

趙偉華，王志耕*，王玲琴，陳美姣

（安徽農業大學畜產品研究所，安徽合肥230036）

研究了噴霧干燥珠蛋白和冷凍干燥珠蛋白的起泡性（FAI）與乳化活性（EA）。運用統計學原理對FAI條件進行優化，噴霧干燥珠蛋白在5%的蛋白濃度、溫度50℃、pH5.00和0.2mol/L NaCl時，FAI最好（230.89%），冷凍干燥珠蛋白在5%的蛋白濃度、溫度30℃、pH8.00和0.2mol/L NaCl時，FAI最好（241.36%）。正交實驗表明，噴霧干燥珠蛋白在1%的蛋白濃度、溫度50℃、pH10.00和0.4mol/L NaCl時，EA最好（0.970），冷凍干燥珠蛋白在0.2%的蛋白濃度、溫度60℃、pH2.00和0mol/L NaCl條件下，EA最好（0.866）。

珠蛋白，噴霧干燥，冷凍干燥，起泡性，乳化活性

豬血是一種含有較高營養價值的食品工業副產品，蛋白質含量高達18.9%，其主要為血紅蛋白（Hemoglobin，Hb），存在于紅血球中，占總蛋白質的80%，是重要的蛋白資源。豬血蛋白中8種人體必需氨基酸含量達44.3%［1］，Lys含量占14.1%，是肉、乳、蛋含量的二倍，另外還含有多種生物酶、低分子氨化物、葡萄糖、維生素、微量礦質元素等，因此豬血被人們譽為“液體肉”［2］。豬血離心脫色后，經干燥處理得淡黃色珠蛋白粉末，其蛋白含量在70%以上，可作為優質蛋白源在火腿腸、香腸等產品中應用。目前，珠蛋白功能特性應用研究的報道較少。為了更好地利用珠蛋白和提高其附加值，研究探明珠蛋白的加工特性十分必要。本實驗首次探討了蛋白質濃度（W/V）、離子強度、pH及溫度四個因素對珠蛋白起泡性、乳化活性加工特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豬血 合肥春然屠宰廠；大豆色拉油 金龍魚。

OPD-8型噴霧干燥機 上海大川原干燥設備有限公司；FD-1CE冷凍干燥機 北京德天佑科技發展有限公司；FS-2型可調高速分散器 江蘇金壇金城國盛實驗儀器廠；TU-1901雙光束紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；PHS-3B精密pH計 上海精密科學儀器有限公司雷磁儀器廠；電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 豬血脫色 參見文獻［3］。

1.2.2 干燥處理 真空冷凍干燥法：真空度20Pa，溫度-55℃，處理24h得珠蛋白粉；噴霧干燥法：進口溫度160℃，出口溫度115℃，霧化器轉速12Hz條件下得珠蛋白粉。

1.2.3 起泡性的測定［4］將一定量的蛋白質溶解到100mL蒸餾水中，然后以10000r/min高速分散器均質2min，記錄均質停止時泡沫的體積，起泡性計算公式如下：

1.2.4 乳化活性的測定［5］采用濁度法測定，操作如下：取一定量一定濃度（m/V）的蛋白溶液，加入一定量的大豆油；高速分散器（轉速10000～12000r/min）攪拌2min；用微量進樣器準確量取容器底部乳狀液50μL，用0.1%（w/v）的SDS（十二烷基硫酸鈉）溶液稀釋到一定倍數后放入比色皿中，以相同的SDS溶液做參比液，立即測定其在500nm波長處的吸光度A。實驗已經確定，噴霧干燥珠蛋白以油相體積分數0.4稀釋100倍，冷凍干燥蛋白以油相體積分數0.3稀釋200倍為最佳。

根據趙國華等［6］的方法進行簡化，乳化活性EA用零時刻的吸光度來表示：EA=A0

1.2.5 FAI、EA條件優化

1.2.5.1 蛋白質濃度對 FAI、EA的影響 配制0.5%～6%兩種珠蛋白溶液，調節 pH，于30℃進行FAI測定；配制1%～4%兩種珠蛋白溶液，其中噴干蛋白以18mL蛋白溶液、12mL大豆油制成混合液；凍干蛋白以21mL蛋白溶液、9mL大豆油制成混合液，調節pH，于30℃進行EA測定。

1.2.5.2 離子強度（NaCl）對 FAI、EA的影響 用0～1mol/L NaCl溶液配制5%的兩種珠蛋白溶液，調節pH，30℃下進行FAI測定；分別配制3%、0.2%兩種珠蛋白溶液，制成混合液，調節pH，于30℃進行EA測定。

1.2.5.3 溫度對FAI、EA的影響 配制5%的兩種珠蛋白溶液，調節pH，分別于30～100℃進行FAI測定，分別配制3%、0.2%兩種珠蛋白溶液，制成混合液，調節pH，在不同溫度下進行EA測定。

1.2.5.4 pH對FAI、EA的影響 配制5%的兩種珠蛋白溶液，30℃下在不同pH下進行FAI測定；分別配制3%、0.2%兩種珠蛋白溶液，制成混合液，30℃下在不同pH下進行EA測定。

1.2.5.5 正交實驗確定最佳FAI和EA 以蛋白濃度、離子強度、溫度及pH為因素，每個因素設置3個水平，選擇L9（34）表進行正交實驗。

2 結果與討論

2.1 珠蛋白濃度對FAI、EA的影響

分別配制0.5%～6%兩種珠蛋白溶液，調節pH到7.00，于30℃進行FAI測定。由圖1可見，冷凍干燥珠蛋白，FAI在5%蛋白濃度時最好（238.76%），蛋白濃度超過5%后，FAI呈下降趨勢；噴霧干燥珠蛋白，FAI在5%蛋白濃度時最好（192.19%），蛋白濃度超過5%后，FAI呈下降趨勢。這可能是由于，當蛋白濃度繼續增大時，溶液的粘度增大，不利于泡沫的形成。相同條件下，冷凍干燥珠蛋白的起泡性優于噴霧干燥蛋白。

分別配制1%～4%兩種珠蛋白溶液，與大豆油制成混合液，調pH為7.00，于30℃下進行EA測定。從圖2可以看出，冷凍干燥的珠蛋白，EA在0.2%蛋白濃度時最好（0.756），在0.2%～1%區域內變化不明顯，1%后呈下降趨勢；噴霧干燥的珠蛋白，EA在3%蛋白濃度時最好（0.448）

圖1 蛋白濃度對FAI的影響

圖2 蛋白濃度對EA的影響

2.2 離子強度對FAI、EA的影響

用0～1mol/L NaCl溶液配制5%的兩種珠蛋白溶液，pH7.00，溫度30℃不變，進行FAI測定。由圖3可以看出，冷凍干燥珠蛋白，FAI在0mol/L NaCl時最好（238.76%）；噴霧干燥珠蛋白，FAI在0.2mol/L NaCl時最好（222.120%）。兩種珠蛋白在離子強度0～1mol/L范圍內，變化趨勢不明顯，說明兩種珠蛋白的起泡性受離子強度的影響較小。配制0.2%凍干珠蛋白溶液、3%的噴干珠蛋白溶液，分別與大豆油制成混合液，pH7.00，溫度30℃不變，進行EA測定。由圖可以看出，離子強度為0mol/L時，凍干蛋白（0.756）和噴干蛋白（0.448）乳化性都為最大。凍干蛋白曲線呈逐漸下降趨勢，噴干蛋白曲線先下降，后呈上升趨勢，最終趨于平緩。鹽對蛋白乳化活性的影響主要是影響了蛋白在界面的絮凝和聚結。

圖3 離子強度對FAI、EA的影響

2.3 溫度對FAI、EA的影響

分別配制5%兩種珠蛋白溶液，調節pH7.00，分別于30～100℃下進行FAI測定。從圖4可以看出，當溫度為30℃時，凍干蛋白FAI最大（238.76%），之后隨著溫度的升高而降低，這可能是由于凍干時產品由低溫下濃縮產生，對熱比較敏感，溫度越高，熱變性越明顯，導致起泡性下降。當溫度為40℃時，噴干蛋白FAI最大（207.36%），在30～50℃區域內很平緩，隨后呈下降趨勢。配制0.2%凍干珠蛋白溶液、3%的噴干珠蛋白溶液，分別與大豆油制成混合液，調pH7.00，分別于30～100℃下進行EA測定。從圖可以看出，凍干蛋白60℃時最佳（0.806），隨后降低，可能是由于溫度的升高，影響了脂肪滴表面的張力，使乳化活性降低。噴干蛋白曲線變化平緩，EA在40℃時最佳（0.552）。

圖4 溫度對FAI、EA的影響

2.4 pH對FAI、EA的影響

配制5%的兩種珠蛋白溶液，溫度30℃，分別于pH3.00～10.00下進行FAI測定。從圖5可以看出，當pH為7.00時，兩種方式干燥的蛋白FAI也最好，分別達到了238.76%和207.36%。可能原因是pH影響珠蛋白的等電點，使蛋白質的疏水基團暴露，從而有利于形成泡沫，在pH＜7.00時，起泡性欠佳，可能是由于珠蛋白受到離子的影響而難以平衡分配在體系中。

圖5 pH對FAI的影響

配制0.2%凍干珠蛋白溶液、3%的噴干珠蛋白溶液，分別與大豆油制成混合液，溫度30℃，分別于pH3.00～10.00下進行EA測定。由圖6可以看出，凍干蛋白在 pH4.00達到最佳（0.652），噴干蛋白在pH10.00達到最佳（0.790）。

圖6 pH對EA的影響

2.5 最佳FAI條件的確定

4因素3水平正交實驗優化兩種干燥珠蛋白FAI條件，結果如表1、表2。

由表1的極差分析可以看出，各因素對噴霧干燥珠蛋白FAI的影響排序為：A＞C＞B＞D，優化方案為：A2B3C1D1，即 5%的蛋白濃度、溫度 50℃、pH5.00、離子強度0.2mol/L NaCl。

由表2極差分析可以看出，各因素對冷凍干燥珠蛋白FAI的影響排序為：A＞B＞D＞C，優化方案為：A3B1C3D1，即5%的蛋白濃度、溫度30℃、pH8.00、離子強度0.2mol/L NaCl。

表1 噴霧干燥珠蛋白FAI正交實驗結果

表2 真空冷凍干燥珠蛋白FAI正交實驗結果

2.6 最佳EA條件的確定

4因素3水平正交實驗優化兩種干燥蛋白EA條件，結果如表3、表4。

表3 噴霧干燥珠蛋白EA正交實驗結果

由表3極差分析可以看出，各因素對噴霧干燥珠蛋白EA的影響排序為：A＞D＞C＞B，優化方案為：A1B2C2D3，即 1% 的蛋白濃度、溫度 50℃、pH10.00、離子強度0.4mol/L NaCl。

表4 真空冷凍干燥珠蛋白EA正交實驗結果

由表4極差分析可以看出，各因素對冷凍干燥珠蛋白EA的影響排序為：C＞A＞D＞B，優化方案為：A2B2C1D1，即 0.2% 的蛋白濃度、溫度 60℃、pH2.00、離子強度0mol/L NaCl。

3 結論

珠蛋白的起泡性和乳化特性與蛋白濃度、離子及強度、溫度和溶液pH等因素有關。噴霧干燥珠蛋白在5%的蛋白濃度、溫度50℃、pH5.00和離子強度0.2mol/L NaCl，FAI最好（230.89%）；冷凍干燥珠蛋白在5%的蛋白濃度、溫度30℃、pH8.00和離子強度0.2mol/L NaCl，FAI最好（241.36%）。噴霧干燥珠蛋白在1%的蛋白濃度、溫度50℃、pH10.00和離子強度0.4mol/L NaCl，EA最好（0.970）；冷凍干燥珠蛋白在0.2%的蛋白濃度、溫度60℃、pH2.00和離子強度0mol/L NaCl條件下EA最好（0.866）。

［1］馮來坤，楊洪興，江文正，等.豬胸腺肽對人紅細胞免疫功能的影響［J］.中國生化藥物雜志，1999，20（2）：86-86.

［2］車振明，高平.豬血的綜合開發和利用［J］.農牧產品開發，2000（3）：29-30.

［3］姚成虎，王志耕，梅林，等.CMS脫除豬血紅蛋白酶解液色澤的技術研究［J］.食品包裝與食品機械，2005，25（4）：41-43.

［4］郭興鳳.豌豆蛋白的功能特性研究［J］.鄭州糧食學院學報，1996，3（17）：69-74.

［5］Kevin NP，John EK.Emulsifying properties to proteins：evaluation of a turbidimetric technique［J］.J Agric Food Chem，1978，26（3）：716-723.

［6］趙國華，明建，陳綜道.酶解大豆分離蛋白乳化特性的研究［J］.中國糧油學報，2002，17（2）：48-50.

［8］江志煒，沈蓓英，潘秋琴.蛋白質加工技術［M］.北京：化學化工出版社，2002：192.

Study on foaming and emulsifying properties of two kinds of globin

ZHAO Wei-hua，WANG Zhi-geng*，WANG Ling-qin，CHEN Mei-jiao
（Institute of Animal Product Processing，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China）

Foaming activity index（FAl）and emulsifying activity index（EA）of spray drying globin and freeze-dried globin were studied.To optimize FAl by statistical methodology，the FAl was best as high as 230.89%under the optimal of 5%spray drying globin，50℃，pH5.00 and 0.2mol/L NaCl，the FAl was best as high as 241.36%under the optimal of 5%freeze-dried globin，30℃，pH8.00 and 0.2mol/L Nacl.The optimal condition of EA was also confirmed at 1%spray drying globin，50℃，pH10.00 and 0.4mol/L NaCl by orthogonal test，the EA was 0.970，0.2% freeze-dried globin，60℃，pH2.00 and 0mol/L NaCl was the best condition，the EA was 0.866.

globin；spray drying；freeze drying；foaming activity index（FAl）；emulsifying activity index（EA）

TS201.2+1

A

1002-0306（2010）11-0148-04

2009-11-05 *通訊聯系人

趙偉華（1982-），男，在讀碩士，研究方向：農產品加工及貯藏工程。