茶葉籽粕蛋白功能特性研究

麻成金，黃 群，余 佶，向小樂，馮 磊，陳功錫

（1.吉首大學食品科學研究所，湖南 吉首 416000；2.吉首大學 植物資源保護與利用湖南省高校重點實驗室，湖南 吉首 416000）

茶葉籽粕蛋白功能特性研究

麻成金1,2，黃 群1,2，余 佶1，向小樂1，馮 磊1，陳功錫2

（1.吉首大學食品科學研究所，湖南 吉首 416000；2.吉首大學 植物資源保護與利用湖南省高校重點實驗室，湖南 吉首 416000）

以大豆分離蛋白為對照，研究堿法和酶法提取茶葉籽粕蛋白的功能特性。結果表明：酶法提取茶葉籽粕蛋白的溶解性、吸油性、乳化能力和乳化穩定性、起泡性、凝膠脆度優于堿法提取茶葉籽粕蛋白，而后者的吸水性、泡沫穩定性則優于前者，兩者所形成蛋白凝膠的黏性和硬度相當。堿法和酶法提取的茶葉籽粕蛋白的乳化能力和乳化穩定性稍優于大豆分離蛋白，但起泡性和泡沫穩定性則不及大豆分離蛋白，溶解性與大豆分離蛋白相當，它們形成凝膠的最低質量分數分別為13%和15%，凝膠的黏性和硬度低于大豆分離蛋白。pH值、蛋白質量分數、NaCl濃度等因素對茶葉籽粕蛋白功能特性均有不同程度的影響。

茶葉籽粕蛋白；堿法提取；酶法提取；溶解性；吸油性；乳化能力

中國是茶葉的故鄉，現有258萬 hm2茶園面積，主要分布在黃河以南各省（市），每年可產80余萬噸茶葉籽，開發利用前景廣闊[1-3]。目前茶葉籽主要用于提取茶葉籽油和茶皂素，提油后茶葉籽粕蛋白含量在13%左右，其綜合利用的有關研究文獻主要集中在蛋白質提取及應用方面[4-7]，茶渣蛋白的功能特性研究已有文獻報道，張士康等[8-9]對茶渣蛋白的氨基酸構成、分子質量分布、蛋白體外消化性等理化特性和吸水性、吸油性、乳化性、起泡性等功能特性進行了研究，謝藍華等[10]對不同提取方法對茶渣蛋白吸水性、持水力、吸油性、起泡性和乳化性等功能特性的影響進行研究。但未見茶葉籽蛋白功能特性研究方面的文獻報道，茶葉籽提油后的主要副產品是籽粕，籽粕中含有豐富的蛋白質，開展茶葉籽蛋白功能特性研究具有積極的現實意義。

本實驗以堿法和酶法提取的茶葉籽粕蛋白為原料，研究其溶解性、吸水性、吸油性、起泡性、凝膠性和乳化性等功能特性，并探討pH值、NaCl濃度、蛋白濃度等外界因素對其乳化特性和泡沫特性的影響情況，同時與大豆分離蛋白（soybean protein isolate，SPI）進行對照比較，旨在為茶葉籽粕蛋白的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶葉籽粕，湖南古丈縣茶葉基地提供茶葉籽，經超臨界CO2萃取油脂后的籽粕，測定蛋白質含量為14.37%。

大豆分離蛋白（粗蛋白含量≥90%） 山東賽康藍山公司；考馬斯亮藍G-250、牛血清白蛋白 美國Amresco公司；堿性蛋白酶（酶活力≥20萬 U/g） 北京奧博星生物；十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）為生化級；氫氧化鉀、氫氧化鈉、鹽酸、氯化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫鈉等均為分析純。

1.2 儀器與設備

TUV-2550型紫外-可見分光光度計 日本島津公司；TA.XT2i/50型質構儀 英國SMS公司；FA25型高剪切分散乳化機 上海弗魯克公司；KQ-250D型超聲波清洗器 昆山超聲波儀器廠；FD5-2.5凍干機 美國SIM公司；pHS-25數字式pH計 上海日島公司；LXJ-ⅡB型離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 實驗用茶葉籽粕蛋白制備

堿法提取茶葉籽粕蛋白（tea seed meal protein from alkali extraction，ATSMP）：提取工藝參照文獻[4]改進。提取工藝流程為：茶葉籽粕→烘干→堿溶浸提→超聲波輔助→離心分離→酸沉→離心分離→沉淀水洗→真空冷凍干燥→茶葉籽粕蛋白。

酶法提取茶葉籽粕蛋白（tea seed meal protein from enzymatic extraction，ETSMP）：提取工藝參照文獻[5]改進。提取工藝流程為：茶葉籽粕→烘干→調節蛋白酶最適溫度、pH值→蛋白酶水解→離心分離→等電點沉淀濃縮→真空冷凍干燥→茶葉籽粕蛋白。

1.3.2 茶葉籽粕蛋白溶解性、吸油性和吸水性測定

茶葉籽粕蛋白溶解性（nitrogen solubility index，NSI）測定參照文獻[11-13]，按照公式（1）計算。

吸油性測定參照文獻[14]，以每克茶葉籽粕蛋白吸附油的體積（mL）表示；吸水性測定參照文獻[15-17]，以每克蛋白樣品吸附水的克數表示。每一個測定進行3 組平行實驗，取平均值為實驗結果。

1.3.3 茶葉籽粕蛋白起泡性（foaming characteristics，FC）及泡沫穩定性（foam stability，FS）的測定

準確稱量茶葉籽粕蛋白0.8 g，溶于40 mL蒸餾水中，制備質量分數為2.0%的茶葉籽粕蛋白質溶液，以7 000 r/min分散乳化1 min后移入100 mL量筒中，記錄初始泡沫體積（V0）和靜置10 min后泡沫體積（Vt）[18-20]。每一個測定進行3 組平行實驗，取平均值為測定結果。按照公式（2）、（3）計算起泡性、泡沫穩定性。

1.3.4 茶葉籽粕蛋白乳化能力及乳化穩定性的測定

準確稱取茶葉籽粕蛋白0.32 g，溶于40 mL蒸餾水中，制備質量分數0.8%茶葉籽粕蛋白質溶液，加入體積分數25%的花生油，以7 000 r/min分散乳化1～2 min，從底部取100 μL乳狀液與5.0 mL質量分數0.1% SDS緩沖溶液混合，立即測定稀釋樣品在500 nm波長處吸光度（A0）；10 min后再從底部取100 μL乳狀液，稀釋同樣倍數，測定吸光度（At）。每一個測定進行3 組平行實驗，取平均值為測定結果。乳化特性以乳化能力指數A0和乳化穩定性指數（emulsifying stability index，ESI）表示[21]，ESI計算公式如下：

式中：t為放置時間/min。

1.3.5 茶葉籽粕蛋白凝膠特性測定

最低凝膠點的確定：準確稱取茶葉籽粕蛋白1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6 g，分別加入20 mL pH 7.0的混合磷酸鹽緩沖液，配制成質量分數為8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%的蛋白溶液，置于90 ℃水浴中保溫1 h，冷卻至室溫后于4 ℃冰箱中保存24 h，觀察凝膠形成情況，確定最低凝膠點。

蛋白凝膠的制備：配制一定濃度的茶葉籽粕蛋白溶液，置于90 ℃水浴中保溫1 h，冷卻至室溫后于4 ℃冰箱保存24 h，取出放置30 min后即為蛋白凝膠，切成20 mm厚度的凝膠塊，備凝膠特性測定用。

凝膠特性的測定[22]：采用質構儀測定蛋白凝膠的力學性質。運行模式：質地多面分析（texture profile analysis，TPA），測前速率0.5 mm/s，測試速率0.5 mm/s，測后速率0.5 mm/s，下壓距離15 mm，觸發力4.0 g，探頭型號：P/0.5，數據采集速率200/s。利用質構儀檢測探頭下壓測得茶葉籽粕蛋白凝膠樣品的特征曲線，然后進行分析。

2 結果與分析

2.1 茶葉籽粕蛋白溶解性

由圖1可知，茶葉籽粕蛋白的溶解性在pH 3.5～5.0之間較低，當pH≥5.0或≤3.5時，其溶解性隨之增大，且與大豆分離蛋白具有相似溶解特性；相同pH值條件下，酶法提取茶葉籽粕蛋白的溶解性稍優于堿法提取茶葉籽粕蛋白，與大豆分離蛋白溶解性接近。

圖1 pH值對茶葉籽粕蛋白溶解性的影響Fig.1 Effect of pH on the solubility of tea seed meal proteins

2.2 茶葉籽粕蛋白吸油性和吸水性

圖2 不同提取工藝對茶葉籽粕蛋白吸油性和吸水性的影響Fig.2 Effects of different extraction methods on oil absorbability and water absorbability of tea seed meal proteins

由圖2a可知，酶法提取茶葉籽粕蛋白的吸油性高于堿法提取茶葉籽粕蛋白，且兩者均優于大豆分離蛋白；由圖2b可知，堿法提取茶葉籽粕蛋白吸水性高于酶法提取茶葉籽粕蛋白，但低于大豆分離蛋白。這可能是由于蛋白酶的部分水解導致包埋于茶葉籽粕蛋白分子內部的疏水性氨基酸側鏈基團伸展暴露，從而增強與非極性基團作用，降低了與水分子的親合力所致[23-24]。

2.3 茶葉籽粕蛋白泡沫特性

2.3.1 pH值對茶葉籽粕蛋白泡沫特性的影響

圖3 pH值對茶葉籽粕蛋白起泡性和泡沫穩定性的影響Fig.3 Effect of pH on FC and FS of tea seed meal proteins

由圖3可知，在等電點附近，3 種蛋白質的起泡性達最低值，其FC值大小為SPI＞ETSMP＞ATSMP；泡沫穩定性達最大值，FS值大小為SPI＞ATSMP＞ETSMP。酶法提取茶葉籽粕蛋白和堿法提取茶葉籽粕蛋白的起泡性和泡沫穩定性均不及大豆分離蛋白。

2.3.2 NaCl濃度對茶葉籽粕蛋白泡沫特性的影響

圖4 NaCl濃度對茶葉籽粕蛋白起泡性和泡沫穩定性的影響Fig.4 Effect of NaCl concentration on FC and FS of tea seed meal proteins

由圖4可知，茶葉籽粕蛋白起泡性及泡沫穩定性均隨著NaCl濃度的增加而升高，在NaCl濃度小于0.2 mol/L時，增加趨勢明顯，在NaCl濃度大于0.2 mol/L后，增加趨勢平緩。

2.3.3 蛋白質量分數對茶葉籽粕蛋白泡沫特性的影響

圖5 蛋白質量分數對茶葉籽粕蛋白起泡性和泡沫穩定性的影響Fig.5 Effect of protein concentration on FC and FS of tea seed meal proteins

由圖5可知，酶法和堿法提取茶葉籽粕蛋白的起泡性與泡沫穩定性均隨蛋白質量分數的增大而提高，與大豆分離蛋白泡沫特性相似，但大豆分離蛋白的起泡性和泡沫穩定性均優于前者；與堿法相比，酶法提取茶葉籽粕蛋白具有更好的起泡性但泡沫穩定性稍差。其機理可能是由于蛋白質經蛋白酶部分水解后黏度降低，降低表面張力有利于泡沫的形成，但液膜的強度降低會導致泡沫穩定性下降[25-26]。

2.4 茶葉籽粕蛋白乳化特性

2.4.1 NaCl濃度對茶葉籽粕蛋白乳化特性的影響

圖6 NaCl濃度對茶葉籽粕蛋白乳化特性的影響Fig.6 Effect of NaCl concentration on emulsifying properties of tea seed meal proteins

由圖6a可知，當NaCl濃度小于0.2 mol/L時，茶葉籽粕蛋白的乳化能力隨著NaCl濃度的增加有較大幅度降低，當NaCl濃度大于0.2 mol/L后，乳化能力的降低趨于平緩，其機理可能是離子強度增加會掩蔽蛋白質自身所帶的電荷，減少靜電排斥，降低溶解度，最終導致蛋白質乳化活性的降低[27]。由圖6b可知，乳化穩定性在NaCl濃度小于0.1 mol/L時，隨著NaCl濃度的增加而上升，NaCl濃度大于0.1 mol/L后，乳化穩定性呈緩慢下降趨勢。

2.4.2 pH值對茶葉籽粕蛋白乳化特性的影響

圖7 pH值對茶葉籽粕蛋白乳化特性的影響Fig.7 Effect of pH on emulsifying properties of tea seed meal proteins

由圖7a可知，茶葉籽粕蛋白在等電點附近乳化能力達到最低值，遠離等電點時乳化能力逐漸增加；由圖7b可知，乳化穩定性先隨pH值增大而減小，在等電點達最小值，而后隨pH值增大而增大，當pH值大于8后乳化穩定性又開始下降。在所選的pH值范圍內，茶葉籽粕蛋白的乳化能力和乳化穩定性總體優于大豆分離蛋白，酶法提取茶葉籽粕蛋白的乳化能力和乳化穩定性稍優于堿法提取的茶葉籽粕蛋白。

2.4.3 蛋白質量分數對茶葉籽粕蛋白乳化特性的影響

圖8 蛋白質量分數對茶葉籽粕蛋白乳化特性的影響Fig.8 Effect of protein concentration on emulsifying properties of tea seed meal proteins

由圖8可知，隨著蛋白質質量分數的增大，茶葉籽粕蛋白的乳化能力和乳化穩定性都呈上升趨勢。這是由于蛋白質質量分數的增大，增加了界面膜的厚度，從而提高膜的強度，乳化性和乳化穩定性增加；堿法和酶法提取的茶葉籽粕蛋白的乳化能力和乳化穩定性總體稍優于大豆分離蛋白。

2.5 茶葉籽粕蛋白凝膠特性

2.5.1 茶葉籽粕蛋白最低凝膠點

由于食品體系大多為中性或偏酸性，本實驗選擇考察中性條件下蛋白質量分數對茶葉籽粕蛋白凝膠性的影響，確定茶葉籽粕蛋白的最低凝膠點實驗結果見表1。

表1 蛋白質量分數對茶葉籽粕蛋白凝膠性能的影響Table1 Effect of protein concentration on gel-forming capacity of tea seed meal proteins

由表1可知，隨著蛋白質量分數的提高，蛋白質形成自持凝膠的能力逐漸增強，大豆分離蛋白質量分數為12%時即可形成自持凝膠，酶法提取茶葉籽粕蛋白質量分數為15%、堿法提取茶葉籽粕蛋白質量分數為13%時可形成自持凝膠，大豆分離蛋白形成凝膠的能力更強。

2.5.2 茶葉籽粕蛋白凝膠特性

圖9 茶葉籽粕蛋白凝膠特性曲線Fig.9 Texture properties of tea seed meal protein gels

脆度是指曲線上第一個明顯破裂點處的力，硬度是指第一次壓縮過程中的峰值力，黏性是指第一次壓縮過程中負峰下的面積，代表將探頭拔出樣品所做的功[22]。由圖9可得如下判斷：ATSMP凝膠和SPI凝膠的脆度相當，但低于ETSMP凝膠的脆度；ETSMP凝膠和ATSMP凝膠的黏性和硬度相似，但低于SPI凝膠的黏性和硬度。

3 結 論

在相同條件下，酶法提取茶葉籽粕蛋白的溶解性優于堿法提取茶葉籽粕蛋白，與大豆分離蛋白溶解性接近。堿法提取茶葉籽粕蛋白吸水性略高于酶法提取茶葉籽粕蛋白，但低于大豆分離蛋白；而酶法提取茶葉籽粕蛋白吸油性則高于堿法提取茶葉籽粕蛋白，且優于大豆分離蛋白。

pH值、蛋白質量分數、NaCl濃度等外部環境因素對茶葉籽粕蛋白乳化能力和乳化穩定性、起泡性及泡沫穩定性具有不同程度的影響。酶法提取茶葉籽粕蛋白的乳化能力和乳化穩定性稍優于堿法提取茶葉籽粕蛋白；與堿法提取茶葉籽粕蛋白相比，酶法提取茶葉籽粕蛋白具有更好的起泡性但泡沫穩定性稍差；堿法和酶法提取的茶葉籽粕蛋白的乳化能力和乳化穩定性總體稍優于大豆分離蛋白，但其起泡性和泡沫穩定性則不及大豆分離蛋白。

堿法和酶法提取的茶葉籽粕蛋白形成自持凝膠所需的最低蛋白質量分數分別為13%、15%，ATSMP凝膠和SPI凝膠的脆度相當，但低于ETSMP凝膠的脆度；ETSMP凝膠和ATSMP凝膠的黏性和硬度相似，但低于SPI凝膠的黏性和硬度。

通過與大豆分離蛋白對比發現，堿法和酶法提取的茶葉籽粕蛋白具有較好的溶解性、持水性、凝膠特性、乳化能力和乳化穩定性，以及一定的起泡性和泡沫穩定性，可應用于食品加工等領域。

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Functional Properties of Protein from Press Cake from Tea Seed Oil Processing

MA Cheng-jin1,2, HUANG Qun1,2, YU Ji1, XIANG Xiao-le1, FENG Lei1, CHEN Gong-xi2
(1. Institute of Food Science, Jishou University, Jishou 416000, China; 2. Key Laboratory of Plant Resource Conservation and Utilization of Hunan Province, Jishou University, Jishou 416000, China)

The functional properties of tea seed meal proteins extracted with alkali and alkaline protease were studied by comparing with soybean protein isolate (SPI). The results showed that some properties such as solubility, oil absorbability, emulsifying capacity (EC), emulsion stability index (ESI), foaming capacity (FC) and gel frangibility of tea seed meal protein extracted with the enzyme (ETSMP) were better than those of tea seed meal protein from alkali extraction (ATSMP), but water absorbability and foam stability (FS) of ATSMP were better than those of ETSMP. The gel viscosity and hardness of ATSMP and ETSMP were similar. EC and ESI of both tea seed protein isolates were better than those of SPI, but FC and FS were weaker and solubility was similar. The gels of ATSMP and ETSMP were formed at the lowest protein concentration 13% and 15%, respectively, and the viscosity and hardness were weaker than those of SPI. Some factors such as pH, NaCl concentration and protein concentration had obvious effects on functional properties of these two tea seed meal proteins in various degrees.

tea seed meal protein; alkali extraction; enzymatic extraction; solubility; oil absorbability; emulsifying capacity

TS229；TS201.2

A

1002-6630（2014）23-0114-05

10.7506/spkx1002-6630-201423023

2014-07-03

2010年湖南省高校科技成果產業化培育項目（10CY010）

麻成金（1963—），男，教授，碩士，研究方向為食物資源研究與利用。E-mail：machengjin368@126.com