扁杏仁分离蛋白与水解蛋白功能性质的比较研究

刘 贺，李清华，刘剑侠，朱丹实，慧丽娟，王 勃，何余堂，马 涛

（渤海大学化学化工与食品安全学院，辽宁省食品安全重点实验室，辽宁省高校重大科技平台“食品贮藏加工及质量安全控制工程技术研究中心”，辽宁锦州121013）

扁杏仁分离蛋白与水解蛋白功能性质的比较研究

刘 贺，李清华，刘剑侠，朱丹实，慧丽娟，王 勃，何余堂，马 涛

（渤海大学化学化工与食品安全学院，辽宁省食品安全重点实验室，辽宁省高校重大科技平台“食品贮藏加工及质量安全控制工程技术研究中心”，辽宁锦州121013）

对扁杏仁水解蛋白与分离蛋白功能性质进行了比较研究，水解蛋白的溶解性、吸水性和吸油性均优于分离蛋白。分离蛋白的起泡性优于水解蛋白，但水解蛋白的泡沫稳定性较好。NaCl及蔗糖对水解蛋白和分离蛋白的乳化能力均有影响，在0.2mol/L的NaCl体系，水解蛋白和分离蛋白的乳化能力最强，分别达到37.04、47.44m/g。蔗糖浓度达到0.4g/L时，水解蛋白和分离蛋白的乳化能力最强，分别为16.74、23.02m/g，分离蛋白的乳化稳定性稍高于水解蛋白。

扁杏仁，分离蛋白，水解蛋白，功能性质

近年来，杏仁在我国的栽培面积得到迅速扩大，其中，在三北地区，大扁杏采收量逐年增加，但其深加工方面报道较少，李艳、陈一等研究了碱液提取法提取杏仁分离蛋白的影响因素[1-2]。盛小娜等探讨了水酶法提取甜杏仁油和水解蛋白的工艺参数[3]，本课题组前期研究表明，利用水酶法制备扁杏仁油是一种有效方法[4]，作为水酶法制备扁杏仁油的另一种主要产物，扁杏蛋白水解物作为天然抗氧化剂的开发资源，具有广阔的应用前景[5]。在pH为5.0和6.46时，杏仁分离蛋白较大豆分离蛋白具有更好的溶解性、更低的黏度和更好的起泡能力。杏仁分离蛋白有更好的吸油性（3.56g/g干重）[6]。李新华等以辽西大扁杏为原料，对甜杏仁蛋白的组成及提取工艺进行了研究，并发现清蛋白和球蛋白为杏仁蛋白的主要的蛋白成分，含量分别为45.76%和40.32%，谷蛋白含量较少，几乎不含醇溶蛋白[7]。为进一步拓展扁杏仁水解蛋白的潜在应用领域，并为其作为功能性食品配料在工业上广泛利用提供指导，本文分别对酶水解法获得的扁杏仁水解蛋白和碱溶酸沉法获得的扁杏仁分离蛋白进行相关功能性质研究，包括两种蛋白溶解性、吸水吸油性、起泡性和泡沫稳定性以及乳化性和乳化稳定性。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

扁杏仁分离蛋白（API）、水解蛋白粉（APH） 为实验室制备[5]。

721型分光光度计 上海欣茂仪器有限公司；JJ-1型精密增力电磁搅拌器 金坛市鑫鑫实验仪器厂；FJ-200型高速分散均质机 上海标本模型厂；DJLC型电动搅拌器 上海衡平仪器仪表厂。

1.2 实验方法

1.2.1 蛋白含量测定 采用微量凯氏定氮法。

1.2.2 扁杏仁蛋白溶解性的测定 分别称取0.125g API和APH样品，加入蒸馏水配制成0.5%（m/v）的蛋白溶液，用0.5mol/L的HCl或者0.5mol/L的NaOH溶液调节蛋白溶液pH为2.0、4.0、6.0、8.0和10.0，磁力搅拌30min，室温3000r/min离心15min。取上清液20mL用微量凯氏定氮法测蛋白质含量[8]。

1.2.3 扁杏仁蛋白功能性质测定

1.2.3.1 扁杏仁蛋白吸水性测定 分别称取0.25g API和APH，加6mL蒸馏水于10mL离心管中，在振荡器上振荡2min，静置30min，于3000r/min下离心20min，弃去上清液，试管称重。以每100g蛋白结合的水量表示蛋白吸水能力。

式中，W0：样品质量，g；W1：“离心管+样品”总质量，g；W2：离心后弃去上清液后“离心管+沉淀”总质量，g。

1.2.3.2 扁杏仁蛋白吸油性测定 分别称取0.5g API和APH，加3mL大豆油于10mL玻璃离心管中，在振荡器上振荡1min，并静置30min后，于3000r/min下离心20min，弃去游离油，称重试管。以每100g蛋白吸收的油的质量表示蛋白吸油能力。

式中：W0：样品质量，g；W1：“离心管+样品”总质量，g；W2：离心后弃去游离油后“离心管+沉淀”总质量，g。

1.2.3.3 起泡性 取0.5g两种蛋白样品于50mL水中，经高速分散机以10000r/min搅打2min，记录搅拌停止时泡沫及液体的总体积。

式中：V：搅拌停止时泡沫及液体的总体积，mL；V0：蛋白溶液搅拌前的体积，mL。

1.2.3.4 扁杏仁蛋白乳化性及乳化稳定性测定 称取0.2g API和APH样品，加入一定浓度的NaCl或蔗糖溶液中，配成0.2%（m/v）的蛋白液。取30mL该溶液加入10mL的大豆色拉油，在高速均质机10000r/min、25℃的状态下均质1min，用移液器迅速从底部吸取乳化液50μL，用0.1%（m/v）的SDS溶液定容至25mL，经混合后，以0.1%SDS（pH7.0）溶液为空白组，立即用分光光度计在500nm处测定吸光度A0。均质后的乳化液在室温下静置10min，再按上述方法在500nm处测定吸光度A10。蛋白的乳化能力EC及乳化稳定性ES计算公式如下：

式中：N：稀释倍数500；C：样品浓度0.2%；Φ：乳化液中油相比例0.25；L：比色皿直径1mL；T：时间差10min；A0：均质后立即测得的吸光度值；A10：静置10min后测得的吸光度值。

2 结果与讨论

2.1 API和APH的溶解性

影响蛋白质溶解性的因素有很多，主要有蛋白质自身的平均疏水性和电荷、pH、离子强度、温度以及有机溶剂等[9]。蛋白质的溶解性是其最重要的也是最基本的功能性质，它往往影响着蛋白质的起泡性、乳化性、凝胶作用及增稠性等。本实验研究了室温下不同pH时API和APH的溶解性。API和APH的蛋白含量均为85%左右，且无显著性差异。图1所示为不同pH条件下，API和APH的溶解情况，从图1中可看出，API在pH为4.5时溶解度最小，其等电点与大豆蛋白等电点类似，与盛小娜等学者研究结果相近[10]，与脱脂麦胚蛋白的等电点4.0[11]，与荞麦蛋白的等电点3.8[12]均有一定区别。API在碱性条件下的溶解度较大，NSI值在80%～85%之间。同时可以看出APH在所考察pH范围内均具有较高的溶解度，与Jamdar等学者研究花生蛋白水解后提高其溶解性的研究是一致的[13]，但与大豆分离蛋白经选择性水解后的溶解度变化不大的研究结果不一致[14]，究其原因，与蛋白质的AA组成及肽键构成有关。水解后提高扁杏仁蛋白的溶解性，可使APH在食品工业中的应用前景更广阔。

2.2 蛋白的吸水吸油性

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

蛋白质的吸水性影响食品的质构、口感和多汁程度，是用来衡量蛋白产品吸附水的能力大小的一项指标，较差的吸水性将会使食品在加工、储藏和流通过程中造成液体损失，影响产品质量[10]。由图2可以看出，水解蛋白的吸水性要高于分离蛋白的吸水性，大豆分离蛋白经水解后吸水性也有所提高[14]，所以对于要求蛋白产品有较高吸水性的食品工艺来说，APH相对于API将是一个更好的选择。

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

非共价键是涉及蛋白质与油反应的主要作用力，其次是氢键，油与蛋白是通过疏水作用结合，蛋白质吸油性受蛋白含量、蛋白颗粒、表面性质、蛋白质疏水性和油的流动性等多方面因素的影响。蛋白质的吸油性能在肉制品、焙烤食品等加工中起着非常重要的作用。由图2可以明显看出水解蛋白的吸油性同样优于分离蛋白的吸油性，这可能是由于水解蛋白具有相对较高的溶解度，有利于蛋白质向油/水界面扩散，研究表明水解蛋白的蛋白质含量要高于分离蛋白，对其吸油性能也产生了一定的影响。但本研究所得结果均低于文献报道水平[6]，可能与杏仁原料及制备工艺有关。

2.3 蛋白的起泡性和泡沫稳定性

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

蛋白质作为有效的起泡剂，必须快速地吸附至气-水界面，易于在界面上展开和重排，通过分子间相互作用形成黏合性膜。蛋白质的起泡性在食品中具有重要作用。由图3可知，初始状态下，与大豆分离蛋白水解后起泡性有所增加[14]；不同的是，分离蛋白的起泡性优于水解蛋白，但水解蛋白的泡沫稳定性较好。一般认为，具有良好起泡性的蛋白质不具有稳定泡沫的能力，而能产生稳定泡沫的蛋白质往往显示不良的起泡性；蛋白质的起泡能力和泡沫稳定性似乎受两种不同的蛋白质分子性质的影响，而这两种蛋白质性质彼此是对立的。扁杏仁水解蛋白和分离蛋白的起泡特性的对比也验证了这一论断。

2.4 蛋白的乳化性和乳化稳定性

蛋白质的乳化性是蛋白质分子与水、脂肪等多相体系中分子间相互作用而形成的。乳化性能是蛋白质的重要功能性质之一。蛋白质由于氨基酸种类、数量的不同及亲水基团和疏水基团的差异而表现出较大的差异性。扁杏仁蛋白的乳化能力及乳化稳定性受多种因素的影响，如蛋白浓度、溶解性、离子强度、pH、糖类物质的存在与否及温度等。考虑到杏仁蛋白实际应用中可能会有盐、糖的存在，因此本论文探讨盐、糖对蛋白乳化性的影响，以浊度法测定扁杏仁水解蛋白和分离蛋白在不同溶液环境下的乳化活性和乳化稳定性。图4和图5分别表示扁杏仁水解蛋白和分离蛋白在一定浓度梯度NaCl溶液中的乳化性和乳化稳定性。

图4 NaCl溶液对杏仁蛋白乳化性的影响Fig.4 Effect of NaCl solution on the emulsifying properties of almond proteins

由图4可以看出，水解蛋白的乳化性优于分离蛋白的乳化性，观察两种蛋白乳化能力的走势，会发现在较低的盐浓度时，其乳化能力随盐浓度的增加而提高，由于低浓度的NaCl使蛋白质的溶解度增加，从而使乳化性得到提高。曾有研究表明，蛋白质的乳化性与其溶解性在一定情况下呈现正相关，因为水解蛋白的溶解度大于分离蛋白，故其乳化性也强于分离蛋白。在NaCl浓度接近0.2mol/L时乳化能力最强，而在NaCl浓度高于0.2mol/L后乳化能力不断下降，这可能是较高的盐浓度使蛋白质开始变得不溶或溶解度减小，盐析效应使其乳化性降低。

由图5可以看出水解蛋白和分离蛋白的乳化稳定性差别不大，扁杏仁分离蛋白的乳化稳定性稍高于水解蛋白，但造成这种结果的原因及机理尚待研究。

图6显示，添加蔗糖对扁杏仁蛋白乳化性的影响是比较小的，添加一定量的蔗糖会使扁杏仁蛋白的乳化性有一定的提高，但提高效果不明显，当蔗糖浓度达到0.4g/L时，乳化能力最强，这可能是因为蔗糖加入到乳状液中，增强了蛋白质的氮溶解指数，增加了蛋白质的乳化特性；而另一方面蛋白质分子片断上带正电荷的区域与阴离子多糖能发生静电吸引相互作用，从而形成可溶络合物使蛋白质的乳化性质提高。但当蔗糖浓度高于0.4g/L后，蛋白乳化性又下降。水解蛋白的乳化性略高于分离蛋白，因此在实际的应用上，水解蛋白的应用前景要优于分离蛋白。

图6 蔗糖溶液对扁杏仁蛋白的乳化性的影响Fig.6 Effect of sucrose solution on the almond emulsion of protein

图7 蔗糖溶液对扁杏仁蛋白的乳化稳定性的影响Fig.7 Effect of sucrose solution on the almond protein emulsion stability

由图7可以看到，蔗糖浓度的变化对蛋白乳化稳定性的影响也不明显，但扁杏仁分离蛋白的乳化稳定性整体上强于水解蛋白，较低的蔗糖浓度下，两种扁杏仁蛋白的乳化稳定性随浓度增加而增加，当蔗糖浓度为0.3g/L时，两种蛋白的乳化稳定性最强，当蔗糖浓度高于0.3g/L时，乳化稳定性逐渐降低。可能是因为蔗糖开始与蛋白质分子竞争结合水的能力，进而改变了水相介质的流动性，改变了体系粘稠度，并且和蛋白质发生了交互作用，从而造成乳化性和乳化稳定性的下降。

3 结论

扁杏仁水解蛋白的溶解性、吸水吸油性均优于分离蛋白。分离蛋白的起泡性优于水解蛋白，但水解蛋白的泡沫稳定性较好。考察NaCl浓度对其乳化性和乳化稳定性的影响时发现，NaCl浓度接近0.2mol/L时水解蛋白和分离蛋白的乳化能力最强，分别达到37.04、47.44m/g，但两者的乳化稳定性未表现出明显差异；考察蔗糖溶液对其乳化性和乳化稳定性的影响结果显示，水解蛋白和分离蛋白的乳化能力在蔗糖浓度达到0.4g/L时最强，分别为16.74、23.02m/g，分离蛋白的乳化稳定性稍高于水解蛋白，当蔗糖浓度为0.3mol/L时，两种蛋白的乳化稳定性最强。综合分析，扁杏仁水解蛋白的功能性质优于分离蛋白，具有更为广阔的应用前景。

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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

刘贺（1979－），男，博士，副教授，研究方向：食品大分子的结构与功能及其修饰。

辽宁省高等学校优秀人才支持计划（LJQ2011123）；锦州市科学技术计划项目（12A1B27）。