扁杏仁分離蛋白與水解蛋白功能性質的比較研究

劉 賀，李清華，劉劍俠，朱丹實，慧麗娟，王 勃，何余堂，馬 濤

（渤海大學化學化工與食品安全學院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧省高校重大科技平臺“食品貯藏加工及質量安全控制工程技術研究中心”，遼寧錦州121013）

扁杏仁分離蛋白與水解蛋白功能性質的比較研究

劉 賀，李清華，劉劍俠，朱丹實，慧麗娟，王 勃，何余堂，馬 濤

（渤海大學化學化工與食品安全學院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧省高校重大科技平臺“食品貯藏加工及質量安全控制工程技術研究中心”，遼寧錦州121013）

對扁杏仁水解蛋白與分離蛋白功能性質進行了比較研究，水解蛋白的溶解性、吸水性和吸油性均優于分離蛋白。分離蛋白的起泡性優于水解蛋白，但水解蛋白的泡沫穩定性較好。NaCl及蔗糖對水解蛋白和分離蛋白的乳化能力均有影響，在0.2mol/L的NaCl體系，水解蛋白和分離蛋白的乳化能力最強，分別達到37.04、47.44m/g。蔗糖濃度達到0.4g/L時，水解蛋白和分離蛋白的乳化能力最強，分別為16.74、23.02m/g，分離蛋白的乳化穩定性稍高于水解蛋白。

扁杏仁，分離蛋白，水解蛋白，功能性質

近年來，杏仁在我國的栽培面積得到迅速擴大，其中，在三北地區，大扁杏采收量逐年增加，但其深加工方面報道較少，李艷、陳一等研究了堿液提取法提取杏仁分離蛋白的影響因素[1-2]。盛小娜等探討了水酶法提取甜杏仁油和水解蛋白的工藝參數[3]，本課題組前期研究表明，利用水酶法制備扁杏仁油是一種有效方法[4]，作為水酶法制備扁杏仁油的另一種主要產物，扁杏蛋白水解物作為天然抗氧化劑的開發資源，具有廣闊的應用前景[5]。在pH為5.0和6.46時，杏仁分離蛋白較大豆分離蛋白具有更好的溶解性、更低的黏度和更好的起泡能力。杏仁分離蛋白有更好的吸油性（3.56g/g干重）[6]。李新華等以遼西大扁杏為原料，對甜杏仁蛋白的組成及提取工藝進行了研究，并發現清蛋白和球蛋白為杏仁蛋白的主要的蛋白成分，含量分別為45.76%和40.32%，谷蛋白含量較少，幾乎不含醇溶蛋白[7]。為進一步拓展扁杏仁水解蛋白的潛在應用領域，并為其作為功能性食品配料在工業上廣泛利用提供指導，本文分別對酶水解法獲得的扁杏仁水解蛋白和堿溶酸沉法獲得的扁杏仁分離蛋白進行相關功能性質研究，包括兩種蛋白溶解性、吸水吸油性、起泡性和泡沫穩定性以及乳化性和乳化穩定性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

扁杏仁分離蛋白（API）、水解蛋白粉（APH） 為實驗室制備[5]。

721型分光光度計 上海欣茂儀器有限公司；JJ-1型精密增力電磁攪拌器 金壇市鑫鑫實驗儀器廠；FJ-200型高速分散均質機 上海標本模型廠；DJLC型電動攪拌器 上海衡平儀器儀表廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 蛋白含量測定 采用微量凱氏定氮法。

1.2.2 扁杏仁蛋白溶解性的測定 分別稱取0.125g API和APH樣品，加入蒸餾水配制成0.5%（m/v）的蛋白溶液，用0.5mol/L的HCl或者0.5mol/L的NaOH溶液調節蛋白溶液pH為2.0、4.0、6.0、8.0和10.0，磁力攪拌30min，室溫3000r/min離心15min。取上清液20mL用微量凱氏定氮法測蛋白質含量[8]。

1.2.3 扁杏仁蛋白功能性質測定

1.2.3.1 扁杏仁蛋白吸水性測定 分別稱取0.25g API和APH，加6mL蒸餾水于10mL離心管中，在振蕩器上振蕩2min，靜置30min，于3000r/min下離心20min，棄去上清液，試管稱重。以每100g蛋白結合的水量表示蛋白吸水能力。

式中，W0：樣品質量，g；W1：“離心管+樣品”總質量，g；W2：離心后棄去上清液后“離心管+沉淀”總質量，g。

1.2.3.2 扁杏仁蛋白吸油性測定 分別稱取0.5g API和APH，加3mL大豆油于10mL玻璃離心管中，在振蕩器上振蕩1min，并靜置30min后，于3000r/min下離心20min，棄去游離油，稱重試管。以每100g蛋白吸收的油的質量表示蛋白吸油能力。

式中：W0：樣品質量，g；W1：“離心管+樣品”總質量，g；W2：離心后棄去游離油后“離心管+沉淀”總質量，g。

1.2.3.3 起泡性 取0.5g兩種蛋白樣品于50mL水中，經高速分散機以10000r/min攪打2min，記錄攪拌停止時泡沫及液體的總體積。

式中：V：攪拌停止時泡沫及液體的總體積，mL；V0：蛋白溶液攪拌前的體積，mL。

1.2.3.4 扁杏仁蛋白乳化性及乳化穩定性測定 稱取0.2g API和APH樣品，加入一定濃度的NaCl或蔗糖溶液中，配成0.2%（m/v）的蛋白液。取30mL該溶液加入10mL的大豆色拉油，在高速均質機10000r/min、25℃的狀態下均質1min，用移液器迅速從底部吸取乳化液50μL，用0.1%（m/v）的SDS溶液定容至25mL，經混合后，以0.1%SDS（pH7.0）溶液為空白組，立即用分光光度計在500nm處測定吸光度A0。均質后的乳化液在室溫下靜置10min，再按上述方法在500nm處測定吸光度A10。蛋白的乳化能力EC及乳化穩定性ES計算公式如下：

式中：N：稀釋倍數500；C：樣品濃度0.2%；Φ：乳化液中油相比例0.25；L：比色皿直徑1mL；T：時間差10min；A0：均質后立即測得的吸光度值；A10：靜置10min后測得的吸光度值。

2 結果與討論

2.1 API和APH的溶解性

影響蛋白質溶解性的因素有很多，主要有蛋白質自身的平均疏水性和電荷、pH、離子強度、溫度以及有機溶劑等[9]。蛋白質的溶解性是其最重要的也是最基本的功能性質，它往往影響著蛋白質的起泡性、乳化性、凝膠作用及增稠性等。本實驗研究了室溫下不同pH時API和APH的溶解性。API和APH的蛋白含量均為85%左右，且無顯著性差異。圖1所示為不同pH條件下，API和APH的溶解情況，從圖1中可看出，API在pH為4.5時溶解度最小，其等電點與大豆蛋白等電點類似，與盛小娜等學者研究結果相近[10]，與脫脂麥胚蛋白的等電點4.0[11]，與蕎麥蛋白的等電點3.8[12]均有一定區別。API在堿性條件下的溶解度較大，NSI值在80%～85%之間。同時可以看出APH在所考察pH范圍內均具有較高的溶解度，與Jamdar等學者研究花生蛋白水解后提高其溶解性的研究是一致的[13]，但與大豆分離蛋白經選擇性水解后的溶解度變化不大的研究結果不一致[14]，究其原因，與蛋白質的AA組成及肽鍵構成有關。水解后提高扁杏仁蛋白的溶解性，可使APH在食品工業中的應用前景更廣闊。

2.2 蛋白的吸水吸油性

圖1 API和APH的溶解性Fig.1 The solubility of API and APH

蛋白質的吸水性影響食品的質構、口感和多汁程度，是用來衡量蛋白產品吸附水的能力大小的一項指標，較差的吸水性將會使食品在加工、儲藏和流通過程中造成液體損失，影響產品質量[10]。由圖2可以看出，水解蛋白的吸水性要高于分離蛋白的吸水性，大豆分離蛋白經水解后吸水性也有所提高[14]，所以對于要求蛋白產品有較高吸水性的食品工藝來說，APH相對于API將是一個更好的選擇。

圖2 API和APH的吸水吸油能力Fig.2 Water and oil absorption ability of API and APH

非共價鍵是涉及蛋白質與油反應的主要作用力，其次是氫鍵，油與蛋白是通過疏水作用結合，蛋白質吸油性受蛋白含量、蛋白顆粒、表面性質、蛋白質疏水性和油的流動性等多方面因素的影響。蛋白質的吸油性能在肉制品、焙烤食品等加工中起著非常重要的作用。由圖2可以明顯看出水解蛋白的吸油性同樣優于分離蛋白的吸油性，這可能是由于水解蛋白具有相對較高的溶解度，有利于蛋白質向油/水界面擴散，研究表明水解蛋白的蛋白質含量要高于分離蛋白，對其吸油性能也產生了一定的影響。但本研究所得結果均低于文獻報道水平[6]，可能與杏仁原料及制備工藝有關。

2.3 蛋白的起泡性和泡沫穩定性

圖3 API和APH的起泡性Fig.3 The foaming ability of API and APH

蛋白質作為有效的起泡劑，必須快速地吸附至氣-水界面，易于在界面上展開和重排，通過分子間相互作用形成黏合性膜。蛋白質的起泡性在食品中具有重要作用。由圖3可知，初始狀態下，與大豆分離蛋白水解后起泡性有所增加[14]；不同的是，分離蛋白的起泡性優于水解蛋白，但水解蛋白的泡沫穩定性較好。一般認為，具有良好起泡性的蛋白質不具有穩定泡沫的能力，而能產生穩定泡沫的蛋白質往往顯示不良的起泡性；蛋白質的起泡能力和泡沫穩定性似乎受兩種不同的蛋白質分子性質的影響，而這兩種蛋白質性質彼此是對立的。扁杏仁水解蛋白和分離蛋白的起泡特性的對比也驗證了這一論斷。

2.4 蛋白的乳化性和乳化穩定性

蛋白質的乳化性是蛋白質分子與水、脂肪等多相體系中分子間相互作用而形成的。乳化性能是蛋白質的重要功能性質之一。蛋白質由于氨基酸種類、數量的不同及親水基團和疏水基團的差異而表現出較大的差異性。扁杏仁蛋白的乳化能力及乳化穩定性受多種因素的影響，如蛋白濃度、溶解性、離子強度、pH、糖類物質的存在與否及溫度等。考慮到杏仁蛋白實際應用中可能會有鹽、糖的存在，因此本論文探討鹽、糖對蛋白乳化性的影響，以濁度法測定扁杏仁水解蛋白和分離蛋白在不同溶液環境下的乳化活性和乳化穩定性。圖4和圖5分別表示扁杏仁水解蛋白和分離蛋白在一定濃度梯度NaCl溶液中的乳化性和乳化穩定性。

圖4 NaCl溶液對杏仁蛋白乳化性的影響Fig.4 Effect of NaCl solution on the emulsifying properties of almond proteins

由圖4可以看出，水解蛋白的乳化性優于分離蛋白的乳化性，觀察兩種蛋白乳化能力的走勢，會發現在較低的鹽濃度時，其乳化能力隨鹽濃度的增加而提高，由于低濃度的NaCl使蛋白質的溶解度增加，從而使乳化性得到提高。曾有研究表明，蛋白質的乳化性與其溶解性在一定情況下呈現正相關，因為水解蛋白的溶解度大于分離蛋白，故其乳化性也強于分離蛋白。在NaCl濃度接近0.2mol/L時乳化能力最強，而在NaCl濃度高于0.2mol/L后乳化能力不斷下降，這可能是較高的鹽濃度使蛋白質開始變得不溶或溶解度減小，鹽析效應使其乳化性降低。

由圖5可以看出水解蛋白和分離蛋白的乳化穩定性差別不大，扁杏仁分離蛋白的乳化穩定性稍高于水解蛋白，但造成這種結果的原因及機理尚待研究。

圖6顯示，添加蔗糖對扁杏仁蛋白乳化性的影響是比較小的，添加一定量的蔗糖會使扁杏仁蛋白的乳化性有一定的提高，但提高效果不明顯，當蔗糖濃度達到0.4g/L時，乳化能力最強，這可能是因為蔗糖加入到乳狀液中，增強了蛋白質的氮溶解指數，增加了蛋白質的乳化特性；而另一方面蛋白質分子片斷上帶正電荷的區域與陰離子多糖能發生靜電吸引相互作用，從而形成可溶絡合物使蛋白質的乳化性質提高。但當蔗糖濃度高于0.4g/L后，蛋白乳化性又下降。水解蛋白的乳化性略高于分離蛋白，因此在實際的應用上，水解蛋白的應用前景要優于分離蛋白。

圖6 蔗糖溶液對扁杏仁蛋白的乳化性的影響Fig.6 Effect of sucrose solution on the almond emulsion of protein

圖7 蔗糖溶液對扁杏仁蛋白的乳化穩定性的影響Fig.7 Effect of sucrose solution on the almond protein emulsion stability

由圖7可以看到，蔗糖濃度的變化對蛋白乳化穩定性的影響也不明顯，但扁杏仁分離蛋白的乳化穩定性整體上強于水解蛋白，較低的蔗糖濃度下，兩種扁杏仁蛋白的乳化穩定性隨濃度增加而增加，當蔗糖濃度為0.3g/L時，兩種蛋白的乳化穩定性最強，當蔗糖濃度高于0.3g/L時，乳化穩定性逐漸降低。可能是因為蔗糖開始與蛋白質分子競爭結合水的能力，進而改變了水相介質的流動性，改變了體系粘稠度，并且和蛋白質發生了交互作用，從而造成乳化性和乳化穩定性的下降。

3 結論

扁杏仁水解蛋白的溶解性、吸水吸油性均優于分離蛋白。分離蛋白的起泡性優于水解蛋白，但水解蛋白的泡沫穩定性較好。考察NaCl濃度對其乳化性和乳化穩定性的影響時發現，NaCl濃度接近0.2mol/L時水解蛋白和分離蛋白的乳化能力最強，分別達到37.04、47.44m/g，但兩者的乳化穩定性未表現出明顯差異；考察蔗糖溶液對其乳化性和乳化穩定性的影響結果顯示，水解蛋白和分離蛋白的乳化能力在蔗糖濃度達到0.4g/L時最強，分別為16.74、23.02m/g，分離蛋白的乳化穩定性稍高于水解蛋白，當蔗糖濃度為0.3mol/L時，兩種蛋白的乳化穩定性最強。綜合分析，扁杏仁水解蛋白的功能性質優于分離蛋白，具有更為廣闊的應用前景。

[1]李艷，鄭亞軍.杏仁分離蛋白提取工藝的研究[J].現代食品科技，2007，23（1）：57-59.

[2]陳一，何曉葉.熱堿法提取杏仁粕分離蛋白的工藝研究[J].安徽農業科學，2012，40（32）：15906-15909.

[3]盛小娜，王璋，許時嬰.水酶法提取甜杏仁油及水解蛋白的研究[J].中國油脂，2007，32（11）：26-30.

[4]錢建華，何余堂，劉賀，等.一種從扁杏仁中提取油脂的生物學方法：中國，200910220588.0[P].

[5]劉賀，王雪，李君，等.扁杏仁水解蛋白的噴霧干燥及其抗氧化活性[J].食品科學，2012，33（16）：18-23.

[6]K W C Sze-Tao，S K Sathe.Functional properties and in vitro digestibility of almond（Prunus dulcis L.）protein isolate[J]. Food Chemistry，2000，69（2）：153-160.

[7]李新華，閆榮.遼西大扁杏杏仁蛋白的組成及堿法提取工藝的研究[J].食品科技，2009，34（5）：132-135.

[8]張水華.食品分析[M].北京：輕工業出版社，2004.

[9]王璋，許時嬰，江波.食品化學[M].北京：中國輕工業出版社，2003.

[10]盛小娜，王璋，許時嬰.甜杏仁蛋白的功能和結構的研究[J].食品工業科技，2008，29（5）：133-136.

[11]葛毅強，孫愛東，倪元穎，等.脫脂麥胚蛋白的制取和理化及其功能特性的研究[J].中國糧油學報，2002，17（4）：20-24.

[12]陶健，毛立新，楊小姣，等.堿萃取酸等電沉淀制備蕎麥蛋白[J].中國食品學報，2006，6（3）：49-54.

[13]S N Jamdar，V Rajalakshmi，M D Pednekar，et al.Influence of degree of hydrolysis on functional properties，antioxidant activity and ACE inhibitory activity of peanut protein hydrolysate [J].Food Chemistry，2010，121（1）：178-184.

[14]Kazunobu Tsumura，Tsutomu Saito，Keisuke Tsuge，et al. Functional properties of soy protein hydrolysates obtained by selective proteolysis[J].LWT-Food Science and Technology，2005，38（3）：255-261.

Study on comparison of properties of sweet almond protein isolated and protein hydrolysate

LIU He，LI Qing-hua，LIU Jian-xia，ZHU Dan-shi，HUI Li-juan，WANG Bo，HE Yu-tang，MA Tao
（College of Chemistry，Chemical Engineering and Food Safety，Bohai University，Food Safety Key Lab of Liaoning Province，Engineering and Technology Research Center of Food preservation，Processing and Safety Control of Liaoning Province，Jinzhou 121013，China）

Comparison of physical properties of sweet almond protein hydolysate（APH）and sweet almond protein isolate（API）was studied.Solubility，water absorption and oil absorption ability of APH were better than API. The foaming ability of API was better than APH，APH had better foam stability.Both NaCl and sucrose had effects on the emulsifying capacity of the API and APH.In 0.2mol/L NaCl system，the strongest emulsifying ability of the APH and API were obtained as 37.04m/g and 47.44m/g，respectively.When sucrose concentration reached 0.4g/L，the emulsifying ability of the APH and API was the strongest and reached respectively 16.74m/g and 23.02m/g，the emulsion stability of the API was slightly higher than the APH.

sweet almond；protein isolated；protein hydrolysate；properties

TS202.3

A

1002-0306（2014）04-0092-04

2013－07－08

劉賀（1979－），男，博士，副教授，研究方向：食品大分子的結構與功能及其修飾。

遼寧省高等學校優秀人才支持計劃（LJQ2011123）；錦州市科學技術計劃項目（12A1B27）。