Thanh法提取7S、11S球蛋白功能特性的研究

段春紅，孫 婉，姚曉琳，韓曉紅，潘思軼，*

(1.武漢生物工程學院生物工程系，湖北武漢430415;2.華中農業大學食品科技學院，湖北武漢430070)

Thanh法提取7S、11S球蛋白功能特性的研究

段春紅1，孫 婉2，姚曉琳2，韓曉紅1，潘思軼2，*

(1.武漢生物工程學院生物工程系，湖北武漢430415;2.華中農業大學食品科技學院，湖北武漢430070)

以中豆36為原料，分別提取大豆分離蛋白(SPI)、7S、11S球蛋白，系統地比較了它們的功能性質的差異。結果表明:SPI、7S及11S的功能特性之間存在較大差異，11S球蛋白具有較強的凝膠性、吸油性和溶解度;7S球蛋白具有較高的持水性和乳化性。

大豆分離蛋白，7S球蛋白，11S球蛋白，功能特性

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中豆36、色拉油 市售;十二烷基硫酸鈉(SDS)、無水石油醚、三羥甲基氨基甲烷 中國醫藥(集團)上海化學試劑公司。

集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 DF-101S型，鄭州長城工貿有限公司;數顯恒溫水浴鍋 HH-2型，國華電器有限公司;冷凍干燥機 1-4LD型，德國CHRIST公司;均質儀 上海醫療器械五廠;紫外可見分光光度儀 722型，上海欣茂儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 大豆 SPI的提取 采用Molina Ortiz等的方法［3］提取SPI，見圖1。

1.2.2 大豆7S、11S球蛋白的提取 采用 Vu Huu Thanh，Kazuo Shibasaki［4］方法提取 11S和 7S，見圖2。

1.2.3 凝膠電泳法測蛋白質分子結構［5］采用SDS -聚丙烯酰胺凝膠電泳法測蛋白質分子結構。采用不連續電泳凝膠，分離膠:15%;濃縮膠:10%;電泳條件:100～150V。電泳譜圖采用薄層掃描儀進行掃描后，用Scion Image軟件進行分析處理。

圖1 大豆SPI的提取工藝

圖2 Thanh法分步提取大豆11S和7S大豆球蛋白工藝

1.2.4 蛋白質吸油性測定［6］取0.4g樣品置于10mL刻度離心管中，加6mL色拉油，每隔5min攪拌30s，30min后于2000r/min離心25min，析出未被吸附的油，通過總油與未被吸附油體積之差，按公式計算吸附油的能力:

吸油性(mL/g)=(6-析出油的體積)/0.4

1.2.5 蛋白質持水性測定［6］取0.2g樣品和6mL水置于10mL刻度離心管中，用細金屬絲攪拌混合1min，靜置 10min，使樣品分散于水中，40℃水浴30min，1600r/min離心25min，讀出游離水的體積，按下式計算持水性:

WHC(mL/g)=(加入水的總體積-游離水體積)/0.5

1.2.6 蛋白質乳化活性及乳化穩定性的測定［6］取0.0180g樣品于80mL小燒杯中，加入18mL水、6mL油，于30000r/min均質1min，分別在均質后0、10min取均質樣100μL加入到10mL 0.1%的SDS溶液中，以0.1%SDS液為空白，于500nm處，測定其吸光值。公式如下:

式中:EAI-單位質量蛋白質的乳化表面積(m2/g);c-樣品溶解液中蛋白質濃度(0.001g/mL); EAImin-乳濁液放置10min后的EAI值;φ-油相所占的分數，本實驗為1/4;EAImax-乳濁液形成后最大的EAI，本實驗中指0min時的EAI值;L-比色皿的光徑(10-2m)。

1.2.7 蛋白質溶解度的測定［6］取0.5g待測樣品溶于50mL燒杯中，用一定量的二次蒸餾水經充分攪拌后，用0.05mol/L鹽酸或0.05mol/L氫氧化鈉調pH至7.0，然后定容于50mL容量瓶中。室溫下磁力攪拌20min后，在10000r/min下離心分離20min，取上清液5mL。用凱氏定氮法測定上清液中的蛋白質含量，溶解度用蛋白溶解指數(Protein Solubility，PS)來表示，公式如下:

PS(%)=(離心后上清液中蛋白含量/初始蛋白含量)×100%

1.2.8 蛋白質凝膠性的測定 精確稱取SPI、7S、11S蛋白，用重蒸水配制成一定濃度的蛋白溶液，室溫下磁力攪拌5min，混合均勻;用0.1mol/L的 HCl或0.1mol/L的NaOH調節到所需的pH。100mL燒杯取樣50mL，密封，放在水浴鍋中80℃水浴30min，成凝膠后取出用自來水冷卻至室溫，放在4℃冰箱過夜，得測。

2 結果與討論

2.1 凝膠電泳圖譜分析

大豆7S、11S球蛋白及SPI凝膠電泳圖譜見圖3。從圖3中可以看出，7S球蛋白的電泳圖譜中的三條主要的蛋白帶所對應的亞基相對分子質量，從上至下依次為81000、72000和51000。11S球蛋白的主要蛋白帶所對應的亞基相對分子質量，從上至下依次為 41000、37500、19600、16000。通過對 SDSPAGE譜圖中的譜帶進行Scion Image掃描分析，7S的純度達到75.4%，11S的純度達到84.9%，符合實驗要求。

圖3 7S、11S球蛋白及SPI電泳圖譜注:1-標準蛋白，2-11S球蛋白，3-7S球蛋白，4-SPI。

2.2 吸油性

吸油性是指蛋白質在一定條件下承受熱加工后保持油脂的能力，吸油性的高低取決于大豆蛋白的親脂能力，尤其是疏水性殘基的數量和結構。SPI、7S和11S的持油性如圖4所示。11S球蛋白的吸油性較7S球蛋白高，SPI的吸油性最高。由于SPI的組分包括7S和11S，具有綜合效應。

2.3 持水性

持水性是指蛋白質在一定條件下承受熱加工后保持水分的能力，實質上就是蛋白分子物理截留水的能力，其影響因素包括蛋白分子的大小、形狀、空間、構象等［7］。大豆7S、11S球蛋白和SPI的持水性如圖5所示。7S和11S球蛋白的持水性均高于SPI。7S球蛋白持水性最高。這可能引起7S球蛋白中含有較多的疏水基團，易與水結合，增加了蛋白質和水的結合能力，使其持水性增強。

圖4 蛋白質吸油性比較

圖5 蛋白質持水性比較

2.4 乳化活性及乳化穩定性

在食品的乳化體系中，蛋白質能夠降低油水界面的界面張力，從而阻止體系中油滴的聚合，提高體系的穩定性。常用乳化活性指數(EAI)和乳化穩定性(ES)來評價蛋白質的乳化性能。

蛋白質具有兩親性質，它可以在分散的脂相和連續的水相間被吸收。研究表明大豆蛋白的乳化機理與蛋白的組成和表面疏水性有關［8］。7S、11S和SPI的乳化活性和乳化穩定性的結果如圖6所示，7S的乳化性高于11S和SPI。產生這種現象的原因可能由于7S和11S結構特征存在差異。7S球蛋白的疏水性較強，且分子量較低，因此，7S比11S更能與油滴結合，增強其乳化性。

圖6 蛋白質乳化性比較

2.5 溶解度

溶解性是指蛋白質在水溶液或食鹽溶液中溶解的性能，其溶解的程度又稱溶解度［9］。在各種不同條件下，溶解度性質是蛋白質可應用性的一個很重要的指標，它影響著蛋白質的凝膠作用、乳化作用和起泡作用的能力［8］。如圖7所示，SPI、7S及11S球蛋白中溶解度不同。7S球蛋白的溶解度最低，11S球蛋白的溶解度最高，這主要是與SPI、7S及11S球蛋白本身的結果有關。溶解性本身受到疏水性及電荷頻率兩個參數的影響，它們控制著蛋白質分子的排斥和締合，高的電荷頻率、低的疏水性可以有效提高溶解性［10］。7S球蛋白含有較多的疏水性氨基酸，使其溶解度較低。

圖7 蛋白質溶解度比較

2.6 凝膠性

蛋白質的凝膠性是指熱或其它試劑使蛋白質從溶液分散液轉變成凝膠網絡結構，其隨蛋白質的不同而不同。7S、11S和SPI的凝膠性的結果如圖8所示。由圖8可知，11S球蛋白凝膠性較強，其次是SPI，7S球蛋白凝膠性較差。Circle認為在熱誘導凝膠形成過程中二硫鍵起到了重要的作用［7］，這可能是因為11S球蛋白內的二硫鍵及巰基含量高于7S球蛋白，并且11S球蛋白和7S球蛋白對加熱變性敏感度不同，所以11S球蛋白比7S球蛋白更易制成堅實、易恢復原狀的凝膠。

圖8 蛋白質凝膠性比較

3 結論

通過功能特性比較發現，SPI、7S及11S的功能特性之間存在較大差異，11S球蛋白具有較強的凝膠性、吸油性和溶解度;7S球蛋白具有較高的持水性和乳化性，這主要是因為它們的結構存在差異。

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Study on functional properties of 7S and 11S globulin extracted by Thanh method

DUAN Chun-hong1，SUN Wan2，YAO Xiao-lin2，HAN Xiao-hong1，PAN Si-yi2，*
(1.Department of Bioengineering，Wuhan Bioengineering Institute，Wuhan 430415，China; 2.College of Food Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China)

SPI，7S globulin and 11S globulin were extracted by bean 36.By comparing the functional properties of SPI，7S and 11S globulins，the result showed that there was a big difference among them.11S globulins had better gel property，oil-absorbing capacity and solubility.7S globulins had better capabilities in water-holding and emulsification.

SPI;7S globulin;11S globulin;functional properties

Q512+.2

A

1002-0306(2011)06-0079-04

大豆蛋白是食品工業配料，對于改善加工食品的質構特性具有重要影響。大豆蛋白具有與食品質量相關的多種物化特性，如乳化性、吸油性、保水性、凝膠性、起泡性等，將其添加到食品中不僅可以增加食品風味，還可以改善食品的結構［1］。大豆蛋白按照沉降模式應用超速離心分離方法進行分離，可分為7S、11S、2S、15S 4個組分，其中主要組分是7S和11S球蛋白，它們對大豆蛋白的各項物化特性起著十分重要的作用。由于11S和7S有著各自特殊的氨基酸組成和結構，使它們對大豆蛋白的功能特性產生不同的貢獻。我國關于大豆蛋白組成與大豆蛋白功能性關系的研究很少。掌握了大豆7S和11S球蛋白的功能性質，就能在大豆加工中，遵循大豆蛋白質的變化規律，制造出功能特性好、質量穩定的大豆蛋白質產品［2］。本研究以大豆為原料，分別提取大豆分離蛋白、7S球蛋白及11S球蛋白，系統地比較了它們功能特性的差異，為充分發揮大豆蛋白在食品中的應用提供理論依據。

2010-05-17 *通訊聯系人

段春紅(1981-)，女，博士，講師，研究方向:蛋白質工程。

863項目(2006AA10Z330);湖北省新世紀高層次人才工程入選人員科研擇優資助項目(鄂人［2003］31號)。