榛子蛋白粉的制备及其性质

于小磊，孟鑫，李博志

锦州医科大学食品科学与工程学院（锦州 121001）

榛子为榛科（Corylaceae）榛属（CorylusL.）树种，全球约20种，中国有9种[1]。中国该属植物资源丰富，自然分布广泛，已知有22个省区有分布[2]，其中以平榛经济价值较高，且分布广泛，在我国东三省、山西、陕西、山东、河北、河南等地均有分布[3]。欧洲榛子（Corylus avellanaL.）是榛属中被广泛栽培利用的种，被誉为四大干果之一，原产欧洲、亚洲西部的黎巴嫩、叙利亚、伊朗。栽培广泛的国家有土耳其、意大利、西班牙等[4]。

平榛是中国利用最好的榛子品种，其风味甜香，现在主要用于干果炒制，也有少量制成各种巧克力、糖果、糕点等食品[5]。榛子及其深加工产品的规模性生产尚未出现[6]。有关榛子蛋白粉的研究尚未见报道。乳化能力、乳化稳定性、吸油性等是植物蛋白粉在食品加工过程中重要的性质和质量指标，试验测定榛子蛋白粉的这些性质，为榛子蛋白粉的广泛应用和深入研究提供试验和理论依据[7]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

榛子蛋白粉（市售）；菜籽油（市售）；硫酸铜、硫酸钾、硼酸、氢氧化钠、氯化钠、95%乙醇（天津大茂化学试剂厂）；硫酸、盐酸（锦州古城化学试剂厂）；甲基兰、甲基红（北京化工厂）；无水乙醚（辽宁省医药经贸公司试剂厂）。

1.2 主要仪器与设备

DHG-9245A电热鼓风干燥箱（上海一恒科技有限公司）；DZF-6050真空干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；DK-98-11A恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司）；FA135S电子分析天平（上海海康电子仪器厂）；OM-1500A喷雾干燥机（上海欧蒙实业有限公司）；TDL-5-A离心机（上海安亭科学仪器厂）；202-800离心沉淀机（上海手术器械厂）；MSH-55D磁力搅拌器（韩国DAIHAN公司）。

1.3 试验器皿

微量凯氏定氮仪；索氏提取器；烧杯；容量瓶；温度计；碱酸滴定管；称量皿；研钵；滤布；高度尺；电炉等。

1.4 榛子蛋白粉生产工艺

榛子蛋白粉的工艺流程见图1。

图1 榛子蛋白粉的工艺流程

1.5 试验方法

1.5.1 蛋白的提取

1.5.1.1 操作方法

采用碱溶酸沉法。

方法1：榛子蛋白粉→碱提取→离心→酸沉淀→中和→过滤→喷雾干燥→蛋白粉粗品。

方法2：榛子蛋白粉→加10倍1%的氢氧化钠溶解→搅拌→离心15 min（3 000 r/min）→除去油层和下层沉淀→调pH 4.5→离心10 min（3 000 r/min）→保留沉淀→调pH 7.0→40 ℃真空干燥→蛋白粉粗品。

1.5.1.2 提取

将脱脂的榛子蛋白粉过0.850 mm（20目）孔径筛，加入10倍的1%氢氧化钠溶液，在45 ℃温度下提取30 min，提取液全部移入离心机内离心5 min（5 000 r/min），除去杂质和不溶解的部分，收集上层蛋白质滤液。

1.5.1.3 酸沉淀

用盐酸将滤液调pH 4.0~5.0，在55 ℃下蛋白质即凝聚沉淀，弃去上清液，收集下层絮状沉淀。

1.5.1.4 中和

用氢氧化钠溶液将蛋白质凝乳调到pH 6.5以上，中和去酸。

1.5.1.5 干燥

经中和的蛋白质凝乳，在进风温度195 ℃、出风温度95 ℃、空气流量95%、物料流量14 r/min条件下喷雾干燥，得到蛋白粉粗品。

1.5.2 蛋白质的测定

1.5.2.1 试验原理[8]

利用硫酸及催化剂与食品试样共同加热，使蛋白质分解，其中C、H形成CO2及H2O逸去，N以NH3形式与硫酸作用，形成硫酸氨留在溶液中。将消化液碱化、蒸馏，使氨游离，随水蒸气蒸出，被硼酸吸收，用盐酸标准溶液滴定所生成的硼酸氨，从消耗盐酸标准液的总量计算总氨量。

1.5.2.2 操作过程

1) 样品消化

精确称取样品，小心移入干燥的750 mL凯氏烧瓶，向瓶内加入10 g无水硫酸钾、0.5 g硫酸铜、20 mL浓硫酸及3粒玻璃珠，呈45°角倾斜置于电炉上，在通风橱内加热消化。先以小火缓慢加热，待内容物完全炭化，泡沫停止后升高温度，消化至溶液透明呈蓝绿色，加入20 mL蒸馏水，消化0.5 h，冷却。消化时间一般约4 h，消化时间过长会引起氨的损失。待样品冷却到室温，移入100 mL容量瓶中，用蒸馏水冲洗烧瓶6次，洗液并入容量瓶，轻轻摇匀放至室温，用蒸馏水定容备用。

2) 蒸馏

装好微量凯氏定氮装置，于水蒸气发生瓶内加水至2/3容积处，加2滴0.1%甲基橙指示剂及5 mL硫酸，加热煮沸水蒸气发生瓶内的液体。在接收瓶内加入25 mL 4%硼酸及2滴0.2%甲基红乙醇溶液与0.1%亚甲基蓝乙醇溶液组成的混合指示剂，将冷凝管下端插入液面以下。吸取10 mL样品消化稀释液，由进样漏斗快速加入反映室，从进样口加入10 mL 40% NaOH溶液使其缓缓进入反应室，立即将进样口堵塞严密，并加入少量水于进样漏斗使之密封，以防漏气，夹紧废液排出的螺旋夹，开始蒸馏。

3) 吸收

从第一滴蒸馏液滴下开始记时，蒸馏5 min，移动接受瓶，使冷凝管下端离开液面，蒸馏1 min，用少量水冲洗冷凝管下端外部进行滴定。

4) 滴定

将上述吸收液用0.01 mol/L盐酸标准溶液滴定，溶液由绿变为微红色时，即为终点。

1.5.3 脂肪的测定

1.5.3.1 试验原理

将粉碎、分散的干燥试样，放入圆筒滤纸中，置于索氏提取管中，利用乙醚在水浴中加热回流，提取试样中脂类于接受瓶中，蒸发出乙醚后称出残留物质量，即为试样中脂肪质量分数[9]。

1.5.3.2 操作过程

准确称取在105 ℃烘干3 h的样品装入滤纸筒中。滤纸筒两端复以纸片，将滤纸筒放于索氏提取器的提取筒内，把提取瓶与已知质量的干燥的脂肪烧瓶连接，由提取器冷凝管上端加入乙醚，用量为脂肪烧瓶容积的2/3~3/4，通入冷凝水，用水浴加热回流6 h。取出滤纸筒，取下脂肪烧瓶，利用抽提筒回收乙醚，至脂肪烧瓶内乙醚量1~2 mL时，放在水浴上驱除残留的溶剂，在100~105 ℃烘干至恒重。

1.5.4 水分的测定

1.5.4.1 试验原理

干燥法（重量法）即在一定温度和压力下将样品加热，排除其中水分，根据样品干燥前后的失重计算样品中水分质量分数[10]。

1.5.4.2 操作过程

干燥称量皿：取洁净扁形称量皿，置于105 ℃干燥箱内（打开盖）干燥，取出称量皿，置于干燥器中冷却至室温，取出称量，重复干燥至恒重（2次称量结果之差小于0.002 g）。

干燥样品：准确称取3.0 g蛋白粉样品放入已干燥至恒重的称量皿内，使样品在称量皿中的厚度约5 mm，将装有样品的称量瓶置于105 ℃干燥箱内，干燥2 h后，取出放入干燥器内冷却至室温后称重，并重复上述操作至恒重，记录数据并计算水分。

1.5.5 乳化能力与乳化稳定性的测定

称取一定质量的蛋白粉溶于50 mL蒸馏水中，调节pH加入50 mL菜籽油，均质3 min（12 000 r/min），离心6 min（2 000 r/min）。将上述样品置于85 ℃水浴中30 min后，冷却至室温，离心6 min（2 000 r/min），测出此时的乳化层高度。改变蛋白粉溶液浓度、离子强度和pH，测出不同条件的乳化能力与乳化稳定性[11]。

1.5.6 吸油性的测定

准确称取3.0 g蛋白粉于10 mL离心管中，加入3 mL菜籽油，用玻璃棒搅拌2 min后，静置30 min，离心20 min（1 500 r/min），吸去上层未吸附的菜籽油，称量。改变蛋白粉溶液浓度、温度，测出不同条件的吸油性[12]。

1.5.7 起泡能力与泡沫稳定性的测定

将一定量的蛋白粉溶解到100 mL蒸馏水中，调节pH，然后均质2 min（12 000 r/min），记下均质停止时的泡沫体积。均质停止30 min后，记录下此时的泡沫体积。改变蛋白粉溶液浓度、离子强度、pH，测出不同条件下的起泡能力和泡沫稳定性[13]。

1.5.8 溶解性的测定

取3份0.25 g榛子蛋白粉样品分别置于离心管中，加水定容至10 mL，在室温下充分搅拌，离心20 min（3 000 r/min），测定上清液蛋白质质量分数[14]。

2 结果与讨论

2.1 成分测定结果分析

2.1.1 蛋白质

由表1~表3可知：原榛子粉中蛋白质质量分数为31.30%，真空干燥的为50.40%，相对增加19.10个百分点；喷雾干燥的为46.24%，相对增加14.94个百分点。蛋白粉经碱溶酸沉，采用真空干燥所得提取物的蛋白质质量分数比较高；而采用喷雾干燥时，由于温度达195 ℃，所得提取物中蛋白质有一定的损失，故蛋白质提取率较低。

表1 蛋白粉中蛋白质质量分数

表2 碱溶酸沉、真空干燥提取物中蛋白质的质量分数

表3 碱溶酸沉、喷雾干燥提取物中蛋白质质量分数

2.1.2 脂肪

由表4~表6可知，榛子粉中的脂肪质量分数为13.68%，真空干燥的为6.34%，减少7.34个百分点，喷雾干燥的为4.49%，减少9.19个百分点。

表4 蛋白粉中脂肪的质量分数测定

表5 真空干燥提取蛋白粉中脂肪的测定

表6 喷雾干燥提取蛋白粉中脂肪的测定

2.1.3 水分

由表7~表9可知：榛子粉中水分为9.93%，真空干燥的为4.12%，喷雾干燥的为5.05%；通过碱溶酸沉法从榛子蛋白粉得到相应提取物，其中的蛋白质质量分数有所增加（增幅8%~20%），脂肪质量分数有所减少（减幅1%~13%），有利于产品的使用和储存。

表7 榛子蛋白粉的水分测定

表8 真空干燥得榛子蛋白粉的水分测定

表9 喷雾干燥得榛子蛋白粉的水分测定

2.2 性质测定结果分析

2.2.1 影响蛋白质乳化性质的因素

由图2可知，随着蛋白粉浓度增加，其乳化能力和乳化稳定性也随之增大，但增大幅度越来越小。这是因为蛋白质浓度增加，增加界面膜厚度，从而提高膜的强度，增加乳化性和稳定性。

图2 蛋白粉浓度与乳化性质的关系

由图3可知，蛋白质在碱性条件下乳化性很好，在等电点附近乳化性较差。这是因为等电点附近，蛋白质发生絮凝，溶解度较小，而在偏离等电点时，蛋白质溶解度较大，这说明蛋白质的乳化性与蛋白质的溶解度有密切关系，都是由于蛋白质分子表面的结构和所带电荷性决定的。

图3 pH与乳化性质的关系

由图4可知：在NaCl浓度0~0.4 mol/L范围内，蛋白质的乳化性和乳化稳定性随浓度增大而增大；在浓度0.4~1 mol/L范围内，乳化性随浓度增大而减小。

图4 离子强度与乳化性质的关系

2.2.2 影响蛋白质吸油性的因素

由图5和图6可知，蛋白质的吸油性随蛋白质质量增加而增加，随温度增高而增高。

图5 蛋白粉质量与吸油性的关系

图6 温度与吸油性的关系

2.2.3 影响蛋白质起泡性质的因素

由图7~图9可知：起泡能力及泡沫稳定性曲线均随着蛋白质浓度升高而升高，起泡能力随泡沫高度增大而增大，而泡沫的稳定性则相反；起泡能力也随pH增大而增大，泡沫的稳定性则不然；根据图8可知，pH 5时，棒子蛋白起泡能力曲线与其泡沫稳定性曲线相距最近，说明在30 min内泡沫回落幅度最小，即表现出泡沫的最大稳定性。这是因为pH 5时接近蛋白的等电点，有许多蛋白质沉淀出来，这些不溶的蛋白质粒子能提高表面黏度，对稳定泡沫有利。花生蛋白、棒子蛋白的起泡能力及泡沫稳定性曲线都随NaCl浓度的增大而提升，这是因为NaCl影响了蛋白质的溶解度和黏度。

图7 蛋白粉浓度与起泡性质的关系

图8 pH与起泡性质的关系

图9 离子强度与起泡性质的关系

2.2.4 溶解性

由表10可知，榛子蛋白粉的溶解性为29.83%。

表10 榛子蛋白粉的溶解性

3 结论

试验证明，经过低温冷榨生产出的榛子蛋白粉具有丰富的营养成分，榛子蛋白粉蛋白质质量分数为31.30%、脂肪质量分数为13.86%，水分为9.933%。

从蛋白质乳化能力、乳化稳定性、吸油性、起泡能力、泡沫稳定性、溶解性等方面，测定榛子蛋白粉中蛋白质的功能特性：

1) 随着蛋白粉浓度增加，榛子蛋白质乳化能力和乳化稳定性也随之增大，蛋白粉浓度0.5%时，蛋白质乳化能力和乳化稳定性增幅最大；在碱性条件下蛋白质乳化性很好，在等电点附近乳化性较差；NaCl浓度在0~0.4 mol/L范围内，蛋白质的乳化性和乳化稳定性随浓度增大而增大，浓度在0.4~1 mol/L范围内，乳化性随浓度增大而减小。

2) 榛子蛋白质的吸油性随蛋白粉浓度增加而增强，随温度增高而增强，温度高于70 ℃时，增幅显著。

3) 榛子蛋白质的起泡能力及泡沫稳定性均随着蛋白粉浓度升高而增强；起泡能力随离子强度、pH增大而增大；泡沫稳定性随离子强度增大而减小，泡沫稳定性在pH 5时，表现最大的稳定性。

4) 榛子蛋白粉在水中的溶解性为29.83%。