两种干燥珠蛋白起泡性和乳化活性的研究

赵伟华，王志耕，王玲琴，陈美姣

（安徽农业大学畜产品研究所，安徽合肥230036）

两种干燥珠蛋白起泡性和乳化活性的研究

赵伟华，王志耕*，王玲琴，陈美姣

（安徽农业大学畜产品研究所，安徽合肥230036）

研究了喷雾干燥珠蛋白和冷冻干燥珠蛋白的起泡性（FAI）与乳化活性（EA）。运用统计学原理对FAI条件进行优化，喷雾干燥珠蛋白在5%的蛋白浓度、温度50℃、pH5.00和0.2mol/L NaCl时，FAI最好（230.89%），冷冻干燥珠蛋白在5%的蛋白浓度、温度30℃、pH8.00和0.2mol/L NaCl时，FAI最好（241.36%）。正交实验表明，喷雾干燥珠蛋白在1%的蛋白浓度、温度50℃、pH10.00和0.4mol/L NaCl时，EA最好（0.970），冷冻干燥珠蛋白在0.2%的蛋白浓度、温度60℃、pH2.00和0mol/L NaCl条件下，EA最好（0.866）。

珠蛋白，喷雾干燥，冷冻干燥，起泡性，乳化活性

猪血是一种含有较高营养价值的食品工业副产品，蛋白质含量高达18.9%，其主要为血红蛋白（Hemoglobin，Hb），存在于红血球中，占总蛋白质的80%，是重要的蛋白资源。猪血蛋白中8种人体必需氨基酸含量达44.3%［1］，Lys含量占14.1%，是肉、乳、蛋含量的二倍，另外还含有多种生物酶、低分子氨化物、葡萄糖、维生素、微量矿质元素等，因此猪血被人们誉为“液体肉”［2］。猪血离心脱色后，经干燥处理得淡黄色珠蛋白粉末，其蛋白含量在70%以上，可作为优质蛋白源在火腿肠、香肠等产品中应用。目前，珠蛋白功能特性应用研究的报道较少。为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。本实验首次探讨了蛋白质浓度（W/V）、离子强度、pH及温度四个因素对珠蛋白起泡性、乳化活性加工特性的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜猪血 合肥春然屠宰厂；大豆色拉油 金龙鱼。

OPD-8型喷雾干燥机 上海大川原干燥设备有限公司；FD-1CE冷冻干燥机 北京德天佑科技发展有限公司；FS-2型可调高速分散器 江苏金坛金城国盛实验仪器厂；TU-1901双光束紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；PHS-3B精密pH计 上海精密科学仪器有限公司雷磁仪器厂；电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 猪血脱色 参见文献［3］。

1.2.2 干燥处理 真空冷冻干燥法：真空度20Pa，温度-55℃，处理24h得珠蛋白粉；喷雾干燥法：进口温度160℃，出口温度115℃，雾化器转速12Hz条件下得珠蛋白粉。

1.2.3 起泡性的测定［4］将一定量的蛋白质溶解到100mL蒸馏水中，然后以10000r/min高速分散器均质2min，记录均质停止时泡沫的体积，起泡性计算公式如下：

1.2.4 乳化活性的测定［5］采用浊度法测定，操作如下：取一定量一定浓度（m/V）的蛋白溶液，加入一定量的大豆油；高速分散器（转速10000～12000r/min）搅拌2min；用微量进样器准确量取容器底部乳状液50μL，用0.1%（w/v）的SDS（十二烷基硫酸钠）溶液稀释到一定倍数后放入比色皿中，以相同的SDS溶液做参比液，立即测定其在500nm波长处的吸光度A。实验已经确定，喷雾干燥珠蛋白以油相体积分数0.4稀释100倍，冷冻干燥蛋白以油相体积分数0.3稀释200倍为最佳。

根据赵国华等［6］的方法进行简化，乳化活性EA用零时刻的吸光度来表示：EA=A0

1.2.5 FAI、EA条件优化

1.2.5.1 蛋白质浓度对 FAI、EA的影响 配制0.5%～6%两种珠蛋白溶液，调节 pH，于30℃进行FAI测定；配制1%～4%两种珠蛋白溶液，其中喷干蛋白以18mL蛋白溶液、12mL大豆油制成混合液；冻干蛋白以21mL蛋白溶液、9mL大豆油制成混合液，调节pH，于30℃进行EA测定。

1.2.5.2 离子强度（NaCl）对 FAI、EA的影响 用0～1mol/L NaCl溶液配制5%的两种珠蛋白溶液，调节pH，30℃下进行FAI测定；分别配制3%、0.2%两种珠蛋白溶液，制成混合液，调节pH，于30℃进行EA测定。

1.2.5.3 温度对FAI、EA的影响 配制5%的两种珠蛋白溶液，调节pH，分别于30～100℃进行FAI测定，分别配制3%、0.2%两种珠蛋白溶液，制成混合液，调节pH，在不同温度下进行EA测定。

1.2.5.4 pH对FAI、EA的影响 配制5%的两种珠蛋白溶液，30℃下在不同pH下进行FAI测定；分别配制3%、0.2%两种珠蛋白溶液，制成混合液，30℃下在不同pH下进行EA测定。

1.2.5.5 正交实验确定最佳FAI和EA 以蛋白浓度、离子强度、温度及pH为因素，每个因素设置3个水平，选择L9（34）表进行正交实验。

2 结果与讨论

2.1 珠蛋白浓度对FAI、EA的影响

分别配制0.5%～6%两种珠蛋白溶液，调节pH到7.00，于30℃进行FAI测定。由图1可见，冷冻干燥珠蛋白，FAI在5%蛋白浓度时最好（238.76%），蛋白浓度超过5%后，FAI呈下降趋势；喷雾干燥珠蛋白，FAI在5%蛋白浓度时最好（192.19%），蛋白浓度超过5%后，FAI呈下降趋势。这可能是由于，当蛋白浓度继续增大时，溶液的粘度增大，不利于泡沫的形成。相同条件下，冷冻干燥珠蛋白的起泡性优于喷雾干燥蛋白。

分别配制1%～4%两种珠蛋白溶液，与大豆油制成混合液，调pH为7.00，于30℃下进行EA测定。从图2可以看出，冷冻干燥的珠蛋白，EA在0.2%蛋白浓度时最好（0.756），在0.2%～1%区域内变化不明显，1%后呈下降趋势；喷雾干燥的珠蛋白，EA在3%蛋白浓度时最好（0.448）

图1 蛋白浓度对FAI的影响

图2 蛋白浓度对EA的影响

2.2 离子强度对FAI、EA的影响

用0～1mol/L NaCl溶液配制5%的两种珠蛋白溶液，pH7.00，温度30℃不变，进行FAI测定。由图3可以看出，冷冻干燥珠蛋白，FAI在0mol/L NaCl时最好（238.76%）；喷雾干燥珠蛋白，FAI在0.2mol/L NaCl时最好（222.120%）。两种珠蛋白在离子强度0～1mol/L范围内，变化趋势不明显，说明两种珠蛋白的起泡性受离子强度的影响较小。配制0.2%冻干珠蛋白溶液、3%的喷干珠蛋白溶液，分别与大豆油制成混合液，pH7.00，温度30℃不变，进行EA测定。由图可以看出，离子强度为0mol/L时，冻干蛋白（0.756）和喷干蛋白（0.448）乳化性都为最大。冻干蛋白曲线呈逐渐下降趋势，喷干蛋白曲线先下降，后呈上升趋势，最终趋于平缓。盐对蛋白乳化活性的影响主要是影响了蛋白在界面的絮凝和聚结。

图3 离子强度对FAI、EA的影响

2.3 温度对FAI、EA的影响

分别配制5%两种珠蛋白溶液，调节pH7.00，分别于30～100℃下进行FAI测定。从图4可以看出，当温度为30℃时，冻干蛋白FAI最大（238.76%），之后随着温度的升高而降低，这可能是由于冻干时产品由低温下浓缩产生，对热比较敏感，温度越高，热变性越明显，导致起泡性下降。当温度为40℃时，喷干蛋白FAI最大（207.36%），在30～50℃区域内很平缓，随后呈下降趋势。配制0.2%冻干珠蛋白溶液、3%的喷干珠蛋白溶液，分别与大豆油制成混合液，调pH7.00，分别于30～100℃下进行EA测定。从图可以看出，冻干蛋白60℃时最佳（0.806），随后降低，可能是由于温度的升高，影响了脂肪滴表面的张力，使乳化活性降低。喷干蛋白曲线变化平缓，EA在40℃时最佳（0.552）。

图4 温度对FAI、EA的影响

2.4 pH对FAI、EA的影响

配制5%的两种珠蛋白溶液，温度30℃，分别于pH3.00～10.00下进行FAI测定。从图5可以看出，当pH为7.00时，两种方式干燥的蛋白FAI也最好，分别达到了238.76%和207.36%。可能原因是pH影响珠蛋白的等电点，使蛋白质的疏水基团暴露，从而有利于形成泡沫，在pH＜7.00时，起泡性欠佳，可能是由于珠蛋白受到离子的影响而难以平衡分配在体系中。

图5 pH对FAI的影响

配制0.2%冻干珠蛋白溶液、3%的喷干珠蛋白溶液，分别与大豆油制成混合液，温度30℃，分别于pH3.00～10.00下进行EA测定。由图6可以看出，冻干蛋白在 pH4.00达到最佳（0.652），喷干蛋白在pH10.00达到最佳（0.790）。

图6 pH对EA的影响

2.5 最佳FAI条件的确定

4因素3水平正交实验优化两种干燥珠蛋白FAI条件，结果如表1、表2。

由表1的极差分析可以看出，各因素对喷雾干燥珠蛋白FAI的影响排序为：A＞C＞B＞D，优化方案为：A2B3C1D1，即 5%的蛋白浓度、温度 50℃、pH5.00、离子强度0.2mol/L NaCl。

由表2极差分析可以看出，各因素对冷冻干燥珠蛋白FAI的影响排序为：A＞B＞D＞C，优化方案为：A3B1C3D1，即5%的蛋白浓度、温度30℃、pH8.00、离子强度0.2mol/L NaCl。

表1 喷雾干燥珠蛋白FAI正交实验结果

表2 真空冷冻干燥珠蛋白FAI正交实验结果

2.6 最佳EA条件的确定

4因素3水平正交实验优化两种干燥蛋白EA条件，结果如表3、表4。

表3 喷雾干燥珠蛋白EA正交实验结果

由表3极差分析可以看出，各因素对喷雾干燥珠蛋白EA的影响排序为：A＞D＞C＞B，优化方案为：A1B2C2D3，即 1% 的蛋白浓度、温度 50℃、pH10.00、离子强度0.4mol/L NaCl。

表4 真空冷冻干燥珠蛋白EA正交实验结果

由表4极差分析可以看出，各因素对冷冻干燥珠蛋白EA的影响排序为：C＞A＞D＞B，优化方案为：A2B2C1D1，即 0.2% 的蛋白浓度、温度 60℃、pH2.00、离子强度0mol/L NaCl。

3 结论

珠蛋白的起泡性和乳化特性与蛋白浓度、离子及强度、温度和溶液pH等因素有关。喷雾干燥珠蛋白在5%的蛋白浓度、温度50℃、pH5.00和离子强度0.2mol/L NaCl，FAI最好（230.89%）；冷冻干燥珠蛋白在5%的蛋白浓度、温度30℃、pH8.00和离子强度0.2mol/L NaCl，FAI最好（241.36%）。喷雾干燥珠蛋白在1%的蛋白浓度、温度50℃、pH10.00和离子强度0.4mol/L NaCl，EA最好（0.970）；冷冻干燥珠蛋白在0.2%的蛋白浓度、温度60℃、pH2.00和离子强度0mol/L NaCl条件下EA最好（0.866）。

［1］冯来坤，杨洪兴，江文正，等.猪胸腺肽对人红细胞免疫功能的影响［J］.中国生化药物杂志，1999，20（2）：86-86.

［2］车振明，高平.猪血的综合开发和利用［J］.农牧产品开发，2000（3）：29-30.

［3］姚成虎，王志耕，梅林，等.CMS脱除猪血红蛋白酶解液色泽的技术研究［J］.食品包装与食品机械，2005，25（4）：41-43.

［4］郭兴凤.豌豆蛋白的功能特性研究［J］.郑州粮食学院学报，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］赵国华，明建，陈综道.酶解大豆分离蛋白乳化特性的研究［J］.中国粮油学报，2002，17（2）：48-50.

［8］江志炜，沈蓓英，潘秋琴.蛋白质加工技术［M］.北京：化学化工出版社，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 *通讯联系人

赵伟华（1982-），男，在读硕士，研究方向：农产品加工及贮藏工程。