冷榨双低菜子粕中蛋白质功能性质的研究

张燕鹏　陈全求　曹杨

摘要：对冷榨双低菜子粕中蛋白质的溶解性、持水性、持油性、起泡性等功能性质进行了研究。结果表明，当热处理温度高于50 ℃时，菜子蛋白质的溶解性会有所增加；在pH为3和5下，菜子蛋白质的溶解度较低，这说明菜子蛋白具有两个等电点；当盐溶液浓度增加时，在pH为8和10的碱性环境下菜子蛋白质的溶解性不断降低，而在低pH下溶解性变化不显著；与大豆分离蛋白质相比，菜子蛋白质的持水性较差，而泡沫的稳定性和持油性较好，这与蛋白质表面疏水性的大小相关。通过对菜子蛋白质功能性质的分析有利于其在食品加工中进一步的开发利用。

关键词：冷榨；双低菜子粕；菜子蛋白质；功能性质

中图分类号：TQ645.9+9；Q51 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）08-2089-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.08.043

Abstract： The functional properties of protein in cold-pressed double low rapeseed meal was studied. The experiment result indicated that when the heat-treatment temperature was above 50 ℃， the solubility of rapeseed protein increased； under the pH 3.0 and 5.0， the solubility of rapeseed protein was the lowest， therefore，it concluded that there were two isoelectric point in rapeseed protein solution； When the salt concentration was increased， the solubility of rapeseed protein was decreased under pH 3.0 and 5.0， but increased under acidic pH value； compared with the soy isolate protein （SPI）， the water-holding capacity of rapeseed protein was lower than SPI， but the fat-binding capacity and foaming stability of rapeseed protein were higher than SPI. The difference in functional properties between rapeseed protein and SPI is depended on the surface hydrophobicity. By analyzing the functional properties of rapeseed protein， it is conducive to the further development and utilization of rapeseed protein in food processing.

Key words： cold-pressing；double low rapeseed meal；rapeseed protein；functional properties

菜子蛋白质為完全蛋白质，具有较好的必需氨基酸平衡性，符合WHO/FAO推荐模式，是一种营养价值较高的蛋白质，为一种潜在的优良植物蛋白质来源[1-4]。菜子中因含有硫代葡萄糖苷、植酸和多酚等抗营养物质，使得菜子蛋白质在食品加工业中的应用受到限制，而主要作为一种动物饲料来源[5]。近几年，双低油菜品种在国内得到了广泛的培育和种植，双低菜子中的硫苷、芥酸等抗营养成分大大降低，并且低温冷榨技术的不断进步有效降低了菜子蛋白质在加工过程中的变性程度和营养价值的损失，这些均为菜子蛋白质的进一步开发利用提供了更为广阔的基础。

目前国内外主要关注菜子蛋白质的提取分离和酶解制备菜子肽[6，7]，而鲜有对冷榨菜子粕中蛋白质功能性质的研究，因此本研究以冷榨处理后的双低菜子粕为研究对象，采用碱溶酸沉法提取制备菜子蛋白质，研究所得蛋白质的功能性质以大豆分离蛋白质为对照，以期为菜子蛋白质的应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冷榨双低菜子粕：实验室中自制冷榨双低菜子粕；浓硫酸：分析纯，广东光华化学厂有限公司；盐酸、氢氧化钠、氯化钠均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器设备

冷冻离心机：J6HC型（美国Beckman Coulter公司）；紫外可见分光光度计：T6-1650F型（北京普析通用仪器有限责任公司）；电热恒温水浴锅：HHS型（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）；数显鼓风干燥箱：GZX-9070MBE型（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）；电子天平：MP-200A型（上海仪器厂）；pH计：DELTA320型（梅特勒-托利多仪器有限公司）；真空冷冻干燥机：LGJ-12A型（北京四环科学仪器厂有限公司）；集热式恒温加热磁力搅拌器：DF-101S型（巩义市英峪予华仪器厂）；定氮仪：KDN-2C型（上海纤检仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 菜子蛋白质的提取制备 称取40 g过80目的菜子粕粉于500 mL烧杯中，按1∶10的比例加入去离子水，在60 ℃下搅拌提取2 h， 并保持pH为9.0，然后将浸提液在8 000 r/min离心20 min，取上清液转移至烧杯中，用2 mol/L的盐酸溶液调节上清液pH为6.0，在转速8 000 r/min离心20 min后可得到蛋白质沉淀，再将所得上清液转移至烧杯中，用2 mol/L的盐酸溶液调节 pH为3.5，在转速8 000 r/min离心20 min，再次收集蛋白质沉淀。将两次离心所得蛋白质沉淀混匀后加入去离子水洗涤2次后再调节pH为7.0进行复溶，经冷冻干燥后可得菜子蛋白质，经凯氏定氮法测定其蛋白质含量为83.1%。

1.3.2 菜子蛋白质溶解性的研究 蛋白质中由于含有酪氨酸、色氨酸等芳香族氨基酸残基，因此在280 nm紫外线处具有特征性的吸收峰，可以用于蛋白质的定量与定性分析。研究表明大豆分离蛋白质在280 nm处的吸光度A280与蛋白质浓度呈正比例变化[8]，说明菜子蛋白质在不同条件下溶解性的变化规律，可通过测定其在280 nm下的吸光度A280来间接定量说明蛋白质浓度的变化。

1）温度对菜子蛋白质溶解性的影响。将配制的1%菜子蛋白质溶液分别在30、40、50、60、70、80、90、100 ℃下水浴加热1 h，然后快速冷却至室温后，在8 000 r/min离心20 min，取上清液用紫外可见分光光度计在280 nm下测其吸光度。

2）pH对菜子蛋白质溶解性的影响。称取一定量的菜子蛋白质溶于蒸馏水中配置成1%的蛋白质溶液，用2 mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节其pH为2～8，室温下搅拌1 h后在8 000 r/min离心20 min，取上清液用紫外可见分光光度计在280 nm下测其吸光度。

3）离子强度对菜子蛋白质溶解性的影响。称取一定量的菜子蛋白质溶于配置好的不同浓度的NaCl溶液中，然后调节pH，并搅拌1 h后在8 000 r/min离心20 min，取上清液以不加菜子蛋白质的溶液为空白，用紫外可见分光光度计在280 nm下测其吸光度。

1.3.3 菜子蛋白质持水性的测定 参照Lqari等[9]的方法并略作调整，称取1 g菜子蛋白质，放入已知质量的10 mL离心管中，加入5 mL去离子水，用振荡器混合均匀，静置10 min后在转速4 500 r/min离心15 min，取出除去上层液体后称重，然后通过公式（1）计算持水性（WHO），并以大豆分离蛋白质为对照进行分析。

式中，W1为菜子分离蛋白质质量，g；W2为离心管质量，g；W3为离心管和持水后样品的质量，g。

1.3.4 菜子蛋白质起泡性测定 蛋白质的起泡性能的研究根据Lawhon等[10]的方法并做一定的修改。取100 mL的浓度为1%的蛋白质溶液加入250 mL的量筒中，在高速搅拌器作用下以10 000 r/min搅拌1 min后立即测定其泡沫体积V0。将量筒静置120 min后，再次测量泡沫的体积V120，通过公式（2）计算蛋白质的起泡能力（FC）和泡沫稳定性（FS），并以大豆分离蛋白质为对照进行分析。

1.3.5 菜子蛋白质持油性测定 蛋白质的吸油能力的测定采用Fuhrmeister等[11]的方法进行。取0.3 g蛋白质样品与3 mL的大豆油一起放入预先称重好的10 mL离心管中，并在涡旋振荡器上充分混匀。把混匀的蛋白质和油脂在3 000 r/min离心20 min后去除游离的油脂，再次称重。蛋白质的吸油能力（FBC）的按公式（4）进行计算，并以大豆分离蛋白质为对照进行分析。

式中，W1为蛋白质和离心管的总重量，g；W2为蛋白质，油脂和离心管的总重量，g；W0为蛋白质的重量，g。

2 结果与分析

2.1 不同温度下对菜子蛋白溶解性的分析

由图1可知，当菜子蛋白质在50 ℃下加热处理1 h后，其溶解度最小，而后随着加热温度的升高，其溶解度反而上升，这表明在30～50 ℃范围内，随着温度的升高，菜子蛋白质发生变性，其疏水基团暴露，分子之间相互聚集沉淀，因此溶解度降低；当加熱温度超过50 ℃时，菜子蛋白质溶解性反而升高的原因可能是因为部分蛋白质分子的聚集体转化为可溶性聚集体，这说明高温处理可以改善菜子蛋白质的溶解性。

2.2 不同pH下菜子蛋白质溶解性的分析

pH对溶液中蛋白质分子的解离和带电性影响很大，从而改变蛋白质分子同水分子结合的能力。由图2可知，当pH为2～4时，菜子蛋白质的溶解度先减小后增大；而当pH为4～8时，溶解度先减小后增大，这说明菜子蛋白质具有两个等电点，分别为pH 3和5，因此在此pH下吸光度和溶解度相对较低些。

2.3 不同盐浓度下菜子蛋白质溶解性分析

根据图3可知，当溶液的pH为2和4时，菜子蛋白质溶解性随盐离子浓度的变化不明显，其溶解性显著低于其他pH；当溶液pH为6时，菜子蛋白质溶解性随盐离子浓度增加，其溶解度会略有升高，这可能是因为当接近等电点时，离子强度的增加可以增加蛋白质表面的电荷，有助于蛋白质的溶解，但当离子强度升高至一定范围时，蛋白质的溶解度反而会下降即发生盐析；当溶液pH为8和10时，菜子蛋白质溶解性随离子强度增加而不断减小，这主要是由于在碱性条件下，菜子蛋白质带有较多的静电荷，因而与其他pH相比溶解性较高，但随着盐离子浓度的增加NaCl的正负离子会屏蔽其静电荷，从而降低了蛋白质分子之间的静电荷作用[12]，同时盐与蛋白质争夺水分子的能力增强，因此使得菜子蛋白质的溶解性降低。

2.4 菜子蛋白质功能性质的分析

由表1可知，与大豆分离蛋白质相比，菜子蛋白质在泡沫稳定性和持油性方面具有较显著的优势，而持水性不如大豆分离蛋白质。功能性质方面的差异主要与蛋白质的分子结构有关，菜子蛋白质的持水性较低而持油性较高，这说明与大豆分离蛋白质相比，其表面疏水基团较多，同时菜子蛋白质的起泡性较好，说明其在水-空气界面易于展开和重新排列，分子的柔性较好，另外由于其疏水基团较多，因此蛋白质分子之间通过疏水作用易于形成蛋白质膜从而起到稳定泡沫的作用[13，14]。

3 结论

菜子蛋白质在50 ℃以上进行热处理有助于其溶解性的提高，这可能是因为在较高温度的作用下，菜子蛋白质中部分聚集体发生解离而使得蛋白质的溶解性增加。离子浓度和pH均会对菜子蛋白质分子的解聚、表面静电荷及与水分子的相互作用产生影响，因此在不同的离子浓度和pH下菜子蛋白质具有不同的溶解特性。与大豆分离蛋白质相比，菜子蛋白质的持水性较差，但持油性和泡沫稳定性较好，因此可根据具体的食品加工体系选择性将菜子蛋白质与大豆蛋白质搭配使用。

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