米糠贮藏时间对米糠蛋白功能性质的影响

张兆琴，刘玉珍，万小保

（1.江西省粮油科学技术研究所，江西南昌 330029；2.江西工业贸易职业技术学院，江西南昌 330038）

米糠蛋白是一种优质的植物蛋白资源，除富含油脂、蛋白质、多糖和维生素外，还含有生育酚及膳食纤维等近100种生物活性物质，其中可溶性蛋白含量高达70%，起泡性及乳化性与大豆蛋白相当，且具有高营养、低过敏性、非转基因等特性，在食品、医药、保健品、化妆品等领域具有广泛的应用前景[1]。

蛋白质加工主要以植物蛋白为主。植物蛋白是大宗农产品加工的主要副产品，要想将其应用于各种各样的食品和化工产品，核心技术就是蛋白质的改性技术。米糠中蛋白质含量占12%～15%[2]，已成为一种公认的营养价值和经济价值俱佳的优质植物蛋白，然而由于米糠蛋白溶解性较低，使其作为营养添加剂的功能受到限制。酶法改性可有效改善米糠蛋白的溶解性、乳化性、起泡性等功能特性，且最大程度地保留了米糠蛋白的营养成分，效果显著，可使其更好地添加到各类食品中。

试验前期研究确定了复合酶法提取米糠蛋白的最佳工艺条件[3]。以不同贮藏时间的米糠为原料，采用复合酶法提取米糠蛋白[4]，比较了米糠贮藏过程中米糠蛋白溶解性、持水性、乳化性和乳化稳定性、起泡性和泡沫稳定性的变化。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

脱脂米糠、大豆色拉油、十二烷基硫酸钠（SDS），国药集团化学试剂有限公司提供。

1.2 仪器与设备

FA2204B型电子天平，上海精密科学仪器有限公司产品；JJ-1型定时电动搅拌器、HH型恒温水浴锅，江苏金坛市中大仪器厂产品；GL21M型离心机，长沙湘智离心机仪器有限公司产品；pH计，上海雷磁新径仪器有限公司产品；WHL-125B型电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司产品；DZF-6020型真空干燥箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂产品；FJ-200型高速分散均质机，上海标本模型厂产品。

1.3 试验方法

1.3.1 溶解性的测定

精确称取5.00 g米糠蛋白样品，溶解于100 mL蒸馏水中，于室温下磁力搅拌1 h后，以转速5 000 r/min离心20 min除去沉淀，采用凯氏定氮法测定上清液中的氮含量。连续试验3次取平均值。

1.3.2 持水性的测定

称取离心管的质量m1，准确称取 0.2 g米糠蛋白样品m2置于预先称量过的离心管中。逐步向离心管中加去离子水，用玻璃棒搅匀，以转速3 000 r/min离心20 min，倾去上清液，称质量m3。若无上清液，则再加水搅拌、离心，至离心后有少量上清液为止[4]。连续试验3次取平均值。米糠蛋白持水性计算公式如下：

1.3.3 乳化性和乳化稳定性的测定

取质量浓度为1 mg/mL的米糠蛋白溶液15 mL，边搅拌边缓缓加入大豆色拉油5 mL，然后以转速10 000 r/min高速均质2 min制成乳状液，用微量吸液器从底部抽取乳状液20 μL，立即与5 mL 0.1%SDS混合，然后在分光光度计于波长500 nm处测其吸光度，用A表示。空白试验A值记录为A0，30 min后再测定A值记录为A30，连续试验3次取平均值。乳化性和乳化稳定性计算公式如下：

式中：C——米糠蛋白质量浓度（1 mg/mL）；

N——稀释倍数（250）；

φ——油相所占体积分数（0.25）。

1.3.4 起泡性能和泡沫稳定性的测定[5]

将0.2 g米糠蛋白溶解于20 mL浓度为0.05 mol/L，pH值7.0磷酸盐缓冲液中，以转速10 000 r/min均质2 min，然后快速移至100 mL量筒中，记录泡沫体积为V0，静置30 min后记录泡沫体积为V30，连续试验3次取平均值。起泡性与泡沫稳定性计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 米糠贮藏时间对米糠蛋白溶解性的影响

米糠贮藏过程中米糠蛋白溶解性的变化见图1。

图1 米糠贮藏过程中米糠蛋白溶解性的变化

从图1可以看出，随着米糠贮藏时间的延长，米糠蛋白的溶解性逐渐下降。米糠在贮藏过程中巯基氧化形成二硫键，蛋白质分子聚集成高分子蛋白，从而导致其溶解性下降。Khan S H等人[6]发现米糠蛋白溶解性与其二、三级结构的破坏，聚集体的形成及交联程度有关。此外，已有研究结果表明，贮藏过程中米糠中脂肪氧化酶和水解酶将脂肪分解，产生游离脂肪酸，米糠酸败产生的物质也会导致米糠蛋白氧化聚集，因而溶解性下降。

2.2 米糠贮藏时间对米糠蛋白持水性的影响

米糠贮藏过程中米糠蛋白持水性的变化见图2。

图2 米糠贮藏过程中米糠蛋白持水性的变化

从图2可以看出，随着米糠贮藏时间延长，米糠蛋白持水性先缓慢增加后显著降低，且在贮藏3 d后达到最大值。米糠蛋白持水性与其结构密切相关，米糠初期贮藏时，米糠蛋白结构展开，内部基团分布发生改变，亲水性增强。随着贮藏时间延长，米糠逐渐酸败，水解产生的脂质氧化物导致米糠蛋白氧化，从而使其内部疏水基团暴露，疏水作用使蛋白质发生聚集，因而持水性明显降低。蔡勇建[7]的试验结果显示，米糠贮藏期间蛋白质氧化，二硫键和非二硫键参与形成了米糠蛋白氧化聚集体。Khan S H等人[6]发现，米糠蛋白持水性与其结构变化相关，尤其与极性氨基酸分布密切相关。

2.3 米糠贮藏时间对米糠蛋白乳化性和乳化稳定性的影响

米糠贮藏过程中米糠蛋白乳化性和乳化稳定性的变化见图3。

图3 米糠贮藏过程中米糠蛋白乳化性和乳化稳定性的变化

蛋白质的乳化性和乳化稳定性主要受其内部亲水亲油基团的影响。从图3可以看出，随着米糠贮藏时间的延长，米糠蛋白乳化性和乳化稳定性均先上升后下降。有研究表明，亲水亲油基团的暴露利于脂质的吸附，可形成稳定的油-水界面[5]。初期贮藏时，米糠蛋白结构部分展开，疏水基团暴露，油-水界面吸附较多的亲油基团，乳化性明显增强。随着贮藏时间延长，大量的疏水基团逐渐暴露形成聚集体，对亲油基团的吸附能力降低，导致乳化性和乳化稳定性下降。

2.4 米糠贮藏时间对米糠蛋白起泡性能和泡沫稳定性的影响

米糠贮藏过程中米糠蛋白起泡性能和泡沫稳定性的变化见图4。

图4 米糠贮藏过程中米糠蛋白起泡性能和泡沫稳定性的变化

溶解性和结构稳定性良好的蛋白质其表面张力较低，因而具有较好的起泡性能。从图4可以看出，随着米糠贮藏时间的延长，米糠蛋白起泡性能和泡沫稳定性先增强后降低。李彤等人[4]认为蛋白起泡性能变化是贮藏过程中疏水基团的不断暴露和溶解性下降所导致的。初期贮藏时，米糠蛋白结构部分展开，疏水基团暴露，米糠蛋白表面张力降低，起泡性能增强；随着贮藏时间延长，米糠蛋白氧化程度的加深，暴露的疏水基团通过疏水相互作用聚集形成不可溶聚集体，从而使米糠蛋白起泡性能和泡沫稳定性降低。荧光试验结果显示，米糠贮藏期间，米糠蛋白二级结构中α-螺旋和β-折叠含量下降，无规则卷曲和β-转角增加；内源荧光强度下降，最大荧光峰位移，表面疏水性下降，表明贮藏期间蛋白质氧化导致米糠蛋白结构发生了显著变化[7]。

3 结论

按照前期试验结论，以在室温、相对湿度80%条件下贮藏0，1，3，5，7，9 d后的米糠为原料提取米糠蛋白，研究米糠贮藏时间对米糠蛋白功能性质的影响。结果发现，随着贮藏时间延长，米糠蛋白溶解性下降，持水性、起泡性能和泡沫稳定性、乳化性和乳化稳定性均先上升后下降，表明随着贮藏时间的延长，米糠蛋白氧化聚集形成了不可溶性聚集体。初步分析了米糠贮藏过程中米糠蛋白功能性质的变化，对进一步探索米糠贮藏时间和米糠稳定化，进而将不同功能性质的米糠蛋白用于食品工业具有现实意义。

[1]刘颖，田文娟，马永强.非蛋白酶提取米糠蛋白的研究 [J].农产品加工（学刊），2010（10）：20-23.

[2]Sudarat Jiamyangyuen，Voranuch Srijesdaruk， W.James Harper.Extraction of rice bran protein concentrate and its application in bread[J].Songklanakarin Journal of Science and Technology，2005，27 （1）：55-64.

[3]张兆琴，万小保，徐炎，等.复合酶法提取脱脂米糠中米糠蛋白的工艺优化 [J].农产品加工，2015（9）：37-40.

[4]李彤，吴晓娟，吴伟，等.陈化对籼米米谷蛋白功能特性影响 [J].粮食与油脂，2013，26（7）：22-24.

[5]尤梦圆，何东平，邹翀，等．热稳定米糠粕和米糠低温浸出粕制备米糠蛋白的对比研究 [J].中国油脂，2014（6）：45-48.

[6]Khan S H，Butt M S，Sharif M K，et al．Functional properties of protein isolates extracted from stabilized rice bran by microwave，dry heat，and parboiling[J] ．Agric Food Chem，2011（7）：2 416-2 420.

[7]蔡勇建.米糠贮藏和稳定化过程中米糠蛋白结构和功能性质变化的研究 [D].长沙：中南林业科技大学，2016.◇