吐溫－８０與米糠蛋白質(zhì)相互作用對蛋白質(zhì)界面性質(zhì)影響研究

楊思英 高育哲 任建軍 王娜 張一凡 張倩

摘要：天然米糠蛋白質(zhì)因疏水氨基酸含量高而導致功能性質(zhì)較差，限制了其在食品加工中的應用。利用表面活性劑吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)復合，考察復合加熱時間、加熱溫度和吐溫-80濃度對米糠蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的影響。結果表明：在不同加熱時間、吐溫-80濃度和加熱溫度條件下，復合物的界面性質(zhì)不同。吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)在質(zhì)量比為1∶1時起泡性、泡沫穩(wěn)定性和乳化穩(wěn)定性提高的幅度最大，較天然米糠蛋白質(zhì)分別提高28.00%，14.58%和2.97倍，而乳化活性較差;在加熱溫度為50 ℃時起泡性、泡沫穩(wěn)定性、乳化活性和乳化穩(wěn)定性提高的幅度最大;在加熱時間為50 min時起泡性和泡沫穩(wěn)定性提高的幅度最大，較加熱前分別提高28.00%和29.57%，在加熱時間為60 min時乳化活性和乳化穩(wěn)定性最高，較加熱前分別提高96.83%和79.82%。

關鍵詞：米糠蛋白質(zhì);吐溫-80;復合作用;界面性質(zhì)

中圖分類號：TS201.2? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2018）05-0031-04

米糠即稻米碾磨擠壓中所形成的皮層及碎米與米胚的混合物，是水稻加工過程中的主要副產(chǎn)物。米糠是一種極具開發(fā)潛力的高附加值的資源，其必需氨基酸組成平衡合理且具有較低的致敏性，可作為理想的食用蛋白資源加以開發(fā)利用;但是，由于含有較多的疏水氨基酸，其界面性質(zhì)并不理想，在食品加工中應用受到限制。目前，化工、生物及醫(yī)藥等領域的研究學者越來越注重蛋白質(zhì)與表面活性劑（Protein-Surfactant，P-S）的相互作用，蛋白質(zhì)在表面活性劑溶液中可以保持活性，二者混合體系在食品、化妝品及藥物配方中具有廣泛而重要的應用。吐溫（Tween），又名聚山梨酯（polysorbate），是一種親水性水包油（O/W）型乳化劑，具有很好的熱穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性，且其臨界膠束濃度（CMC）較低，增溶能力較強。吐溫可分為吐溫-20（月桂酸酯）、吐溫-60（硬脂酸酯）、吐溫-80（油酸酯）等多種類型，因其結構不同，與蛋白質(zhì)結合后復合物的性質(zhì)有很大差異。目前吐溫類表面活性劑對糧食作物蛋白質(zhì)性質(zhì)的影響少有報道，因此，本課題以米糠中的蛋白質(zhì)為原料，利用表面活性劑吐溫-80與其復合，制備一種具有較優(yōu)界面性質(zhì)的米糠蛋白質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米糠蛋白質(zhì)：市售;吐溫-80、鹽酸、氫氧化鈉等（分析純）：天津市大茂化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

SKD-200型自動凱氏定氮儀：上海沛歐分析儀器有限公司;電子pH計：奧立龍科學儀器有限公司;SKD-20S2型消化爐：上海沛歐分析儀器有限公司;UV-1200型紫外可見分光光度計;ULTRA-TURRAX T 25 basic高速分散機：IKA-WERKE;FSJ180-4型電子分析天平：上海精密儀器儀表有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)復合物的制備 稱取米糠蛋白粉8 g→加蒸餾水100 mL→磁力攪拌→離心沉淀后取上清液→測定上清液中蛋白質(zhì)含量→將其稀釋成3%的蛋白溶液→按一定比例加入吐溫-80→在一定的溫度下加熱制備形成復合物。

1.3.2 吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)復合條件的分析 1） 復合比例。將吐溫-80與米糠蛋白分別以1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，

1∶6比例（質(zhì)量比）復合，于50 ℃共同加熱60 min，加熱完成后將樣品置于冰箱內(nèi)保存。2） 復合溫度。吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)以1∶4比例復合，分別置于30，40，50，60，70 ℃水浴鍋內(nèi)加熱60 min，加熱完成后將樣品置于冰箱內(nèi)保存。3） 復合時間。吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)以1∶4比例復合，于50 ℃下分別加熱20，40，50，60，70 min，加熱完成后將樣品置于冰箱內(nèi)保存。

1.3.3 吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)復合物功能性質(zhì)的測定 1） 起泡性及泡沫穩(wěn)定性。精確稱取11 g米糠蛋白，溶解于200 mL蒸餾水中，室溫下攪拌4 h后，以7 000

r/min離心15 min，除去沉淀，測定上清液中的氮含量。調(diào)節(jié)上清液蛋白質(zhì)濃度至3%，按一定的體積比加入2%吐溫溶液，水浴加熱，加熱結束后取15 mL復合物樣品，在高速均質(zhì)機下以4 000 r/min攪打1 min，快速移至100 mL量筒中，記錄0，15 min時泡沫的高度，進行3次重復試驗。攪打結束后0 min時的泡沫高度表示蛋白起泡性;泡沫穩(wěn)定性按下列公式計算。

式中：H0為攪打結束后0 min時泡沫的高度，cm;H15為攪打結束后15 min時泡沫的高度，cm。

2） 乳化活性及乳化穩(wěn)定性。準確稱取11 g米糠蛋白，加入200 mL蒸餾水，室溫下攪拌4 h后，以

7 000 r/min離心15 min，除去沉淀，測定上清液中的氮含量。將上清液配置成3%的蛋白溶液，按一定體積比加入2%吐溫溶液，水浴加熱，加熱結束后取10 mL復合物溶液與3.3 mL大豆油充分混合，利用高速剪切乳化機以4 000 r/min乳化1 min，然后立刻在燒杯底部吸取20 μL乳狀液，加入至5 mL 0.1%的SDS溶液中混合均勻，使之稀釋 250倍，測定500 nm下的吸光值。按下列公式計算乳化活性（EAI）。

式中：T=2.303;N為稀釋倍數(shù)，250;C為乳化液未形成前蛋白質(zhì)溶液的濃度，g/mL;Φ為乳化液中油相體積分數(shù)，0.25;A0為0 min時的吸光值。

測定蛋白質(zhì)的乳化穩(wěn)定性，需要等乳化液放置10 min后，再從燒杯底部吸取液體，按上述方法測定吸光值。按下列公式計算乳化穩(wěn)定性（ESI）。

式中：At為t時刻的吸光值。

令K=At/A0，則當ΔT一定時，K與ESI成正比關系。為了避免計算時出現(xiàn)ΔA為0及負值，引進吸光值比K來描述乳化穩(wěn)定性，這里K=A10/A0。

2 結果與分析

2.1 吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)復合比例對復合物界面性質(zhì)的影響

吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)不同質(zhì)量比復合物的起泡性、泡沫穩(wěn)定性和乳化活性、乳化穩(wěn)定性的測定結果如圖1和圖2所示。

由圖1可以看出：吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)以不同比例復合時，隨著吐溫-80含量增加，起泡性增加，在二者質(zhì)量比為1∶1時起泡性提高的幅度最大，較天然米糠蛋白質(zhì)起泡性提高了28.00%;低濃度吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)復合后泡沫穩(wěn)定性較天然米糠蛋白差，繼續(xù)提高吐溫-80濃度使泡沫穩(wěn)定性提高，在二者質(zhì)量比為1∶1時泡沫穩(wěn)定性最高，較天然米糠蛋白質(zhì)提高了14.58%。

由圖2可以看出：加入表面活性劑吐溫-80，乳化活性并沒有提高，并且二者質(zhì)量比為1∶2時乳化活性最差，較天然米糠蛋白質(zhì)的乳化活性降低了14.49%;低濃度吐溫-80不會提高復合物的乳化穩(wěn)定性，繼續(xù)提高吐溫-80的濃度使乳化穩(wěn)定性提高，在二者質(zhì)量比為1∶1時乳化穩(wěn)定性最高，較天然米糠蛋白質(zhì)提高了2.97倍。

2.2 復合溫度對復合物界面性質(zhì)的影響

不同溫度下吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)復合物的起泡性、泡沫穩(wěn)定性和乳化活性、乳化穩(wěn)定性的測定結果如圖3和圖4所示。

由圖3可以看出：吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)在不同溫度下復合時，隨著溫度增加，起泡性和泡沫穩(wěn)定性變化趨勢相似，均先提高后降低。在加熱溫度為50 ℃時，起泡性和泡沫穩(wěn)定性提高幅度最大;溫度繼續(xù)升高，起泡性降低，可能是因為高溫使米糠蛋白質(zhì)發(fā)生變性，導致起泡性大幅降低。

由圖4可以看出：吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)在不同溫度下復合時，隨著溫度增加，乳化活性和乳化穩(wěn)定性變化趨勢相似，均先提高后降低。在加熱溫度為50 ℃時，乳化活性和乳化穩(wěn)定性最高;溫度繼續(xù)升高，乳化活性大幅降低，乳化穩(wěn)定性較50 ℃時有所降低，但仍然高于天然米糠蛋白質(zhì)的乳化穩(wěn)定性。

2.3 加熱時間對復合物界面性質(zhì)的影響

不同加熱時間下吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)復合物的起泡性、泡沫穩(wěn)定性和乳化活性、乳化穩(wěn)定性的測定結果如圖5和圖6所示。

由圖5可以看出：吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)在不同加熱時間下復合時，隨著加熱時間延長，起泡性和泡沫穩(wěn)定性變化趨勢相似，均先提高后降低。在加熱時間為50 min時，起泡性和泡沫穩(wěn)定性提高的幅度最大，較加熱前分別提高了28.00%和29.57%;繼續(xù)加熱，起泡性和泡沫穩(wěn)定性降低。

由圖6可以看出：吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)在不同加熱時間下復合時，隨著加熱時間延長，乳化活性和乳化穩(wěn)定性在前20 min內(nèi)變化幅度不大;之后乳化活性和乳化穩(wěn)定性變化趨勢相似，均先提高后降低。在加熱60 min時，乳化活性和乳化穩(wěn)定性最高，較加熱前分別提高了96.83%和79.82%;繼續(xù)加熱，乳化活性和乳化穩(wěn)定性有所降低。

3 結論

吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)以不同復合比例在不同溫度和加熱時間條件下復合所得復合物的界面性質(zhì)不同。吐溫-80與米糠蛋白質(zhì)在質(zhì)量比為1∶1時起泡性、泡沫穩(wěn)定性和乳化穩(wěn)定性提高的幅度最大，較天然米糠蛋白質(zhì)分別提高了28.00%，14.58%和2.97倍，而乳化活性較差;在加熱溫度為50 ℃時起泡性、泡沫穩(wěn)定性、乳化活性和乳化穩(wěn)定性提高的幅度最大;在加熱時間為50 min時起泡性和泡沫穩(wěn)定性提高的幅度最大，較加熱前分別提高了28.00%和29.57%，在加熱時間為60 min時乳化活性和乳化穩(wěn)定性最高，較加熱前分別提高了96.83%和79.82%。

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Research Progress on Effect of Interaction between Tween-80 and

Rice Bran Protein on the Protein Interface Properties

YANG Siying， GAO Yuzhe*， REN Jianjun*， WANG Na， ZHANG Yifan， ZHANG Qian

（College of Grain Science and Technology， Shenyang Normal University， Shenyang 110034， China）

Abstract： Natural rice bran protein has poor functional properties due to its high hydrophobic amino acid content， which limits its application in food processing. Surfactant Tween -80 used to compound rice bran protein， the effect of compound heating time， heating temperature and tween -80 concentration on the functional properties of rice bran protein were investigated.The results showed that the interface properties of the complex are different under different heating time， Tween-80 concentration and heating temperature. The interface of the complex was best when the ratio of Tween-80 to rice bran protein was 1∶1， the foambility， foam stability and ESI increased 28.00%，14.58% and 2.97 times respectively， while the emulsifying activity was poor; When the heating temperature of 50 ℃， foam， foam stability， emulsifying activity and emulsifying stability increased the most; When the heating time was 50 min， foam and foam stability increased the most， which was 28.00% and 29.57% higher than before the heating. When the heating time was 60 min， the emulsifying activity and emulsion stability were the highest， which was 96.83% and 79.82% higher than before heating.

Key words： rice bran protein; Tween-80; compound action; interfacial properties