朱淑云 董 英 陳曉東 周 越

(江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，鎮(zhèn)江 212013)

水飛薊粕蛋白氨基酸組成及加工功能特性研究

朱淑云 董 英 陳曉東 周 越

(江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，鎮(zhèn)江 212013)

以水飛薊粕為原料，研究其蛋白質(zhì)和氨基酸的組成及其蛋白的功能特性。結(jié)果表明，水飛薊粕中粗蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.23%，其中主要以清蛋白為主。17種氨基酸中谷氨酸、天冬氨酸和精氨酸含量豐富，蛋氨酸含量較少。必需氨基酸和總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為14.28%和41.70%。氨基酸評分(AAS)表明賴氨酸和含硫氨基酸分別是第1和第2限制性氨基酸。水飛薊蛋白加工特性良好，有較好的溶解性，乳化性及乳化穩(wěn)定性和發(fā)泡性及泡沫穩(wěn)定性均優(yōu)于大豆分離蛋白，是一種值得開發(fā)的優(yōu)質(zhì)植物蛋白。

水飛薊粕 蛋白質(zhì)組成 氨基酸組成 功能特性

水飛薊Silibum marianum Grertn(milk thistle)為菊科水飛薊屬一、二年生草本植物，原產(chǎn)于地中海沿岸，現(xiàn)廣泛分布于歐洲、北美洲、亞洲、非洲等地，我國陜西、黑龍江、遼寧、江蘇、北京、湖北等地均有栽培。近年來國內(nèi)對水飛薊的研究利用大都以提取水飛薊素為主，其副產(chǎn)品水飛薊粕一般用作飼料或肥料，利用的附加值較低［1－4］。研究證明，水飛薊粕中蛋白質(zhì)含量較高，氨基酸種類齊全，是一種潛力巨大的植物蛋白資源［5］。

蛋白質(zhì)在食品加工和貯藏過程中的溶解性、起泡性和泡沫穩(wěn)定性及乳化性和乳化穩(wěn)定性等因素決定其應(yīng)用范圍和利用價值。目前，國內(nèi)外尚未見有關(guān)水飛薊蛋白功能特性的研究報道，本文以水飛薊粕為原料，研究水飛薊蛋白和氨基酸的組成，并對采用堿溶酸沉法提取的水飛薊蛋白的功能特性進(jìn)行了研究，以期為水飛薊蛋白資源的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

水飛薊種仁:江蘇中興藥業(yè)有限公司，經(jīng)低溫加壓溶劑萃取技術(shù)脫脂，將脫脂水飛薊粕過80目篩備用;大豆油、大豆分離蛋白:市售;其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

加壓溶劑萃取裝置:江南集團(tuán)與江蘇大學(xué)聯(lián)合研制;FC－160型錘式粉碎機(jī):上海中藥機(jī)械廠;WFJ7200可見光分光光度計:尤尼柯(上海)儀器有限公司;ALPHAI－4/2－4型冷凍干燥機(jī):德國CHRIST公司;LD5－2A型離心機(jī):北京醫(yī)用離心機(jī)廠;pHS－3TC型pH計:上海天達(dá)儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蛋白質(zhì)組分的 Osboren 法分級提?。?－7］

取一定量的脫脂水飛薊粕，按1∶10(g/mL)添加去離子水混合均勻，室溫攪拌提取60 min，浸提液于3 500 r/min離心20 min，取上清液測定清蛋白的含量。沉淀加入5%NaCl溶液攪拌混勻，室溫提取60 min，浸提液于3 500 r/min離心20 min，取上清液測定球蛋白的含量。將提取球蛋白時離心分離出的沉淀加入75%乙醇混合均勻，室溫提取60 min，浸提液于3 500 r/min離心20 min，取上清液測定醇溶蛋白的含量。將提取醇溶蛋白時離心分離出的沉淀加入0.2%NaOH溶液混勻，室溫提取60 min，浸提液于3 500 r/min離心20 min，取上清液測定谷蛋白的含量。

1.3.2 水飛薊蛋白的制備

將脫脂水飛薊粕與去離子水按料液比1∶16混合，用1 mol/L NaOH調(diào)pH至11，于50℃下攪拌浸提60 min，然后以4 000 r/min離心20 min。沉淀物再重復(fù)提取1次，合并2次上清液，用1 mol/L HCl調(diào)pH至水飛薊蛋白的等電點，攪拌后靜置20 min再離心，沉淀冷凍干燥即得水飛薊蛋白。

1.3.3 成分測定方法

水分含量:105℃恒重法;粗蛋白:凱氏定氮法;粗脂肪:索氏抽提法;總糖:硫酸—苯酚法［8］;灰分:高溫灼燒法;溶液中蛋白質(zhì)含量測定:考馬斯亮藍(lán)比色法［9］。氨基酸測定:采用安捷倫1100型液相色譜儀測定。

1.3.4 水飛薊蛋白功能特性測定

1.3.4.1 溶解性的測定［10］

參照Tang的方法，用去離子水配制10 mL 1%的蛋白溶液，分別用0.5 mol/L HCl或NaOH調(diào)節(jié)所需pH值，在室溫下磁力攪拌30 min，在4 000 r/min離心20 min。用考馬斯亮藍(lán)比色法測定上清液中的蛋白含量。用公式計算蛋白的溶解性(PS)。將適量蛋白粉完全溶解在一定pH值的水溶液中，用考馬斯亮藍(lán)比色法測得的蛋白含量作為總蛋白含量。

1.3.4.2 乳化性及乳化穩(wěn)定性的測定

采用濁度法［11］。用一定pH的磷酸鹽緩沖液配制6 mL 0.5%的蛋白質(zhì)懸浮液，分別加入2 mL大豆油，高速勻漿乳化1 min，立即用微量取樣器從溶液底部吸取100 μL乳濁液，加到5 mL 0.1%SDS溶液中，于500 nm測定吸光值A(chǔ)0，靜置10 min后重新從乳濁液取樣測定吸光值得At。每個樣品重復(fù)測定兩次取平均值。乳化活性用A0值表示;乳化穩(wěn)定性表示為A0×t/(A0－At)，其中t為兩次測定乳化活性的時間間隔(此處t=10)。

1.3.4.3 起泡性及泡沫穩(wěn)定性［12］

將適量樣品溶于一系列緩沖溶液中，室溫下磁力攪拌20 min，取20 mL(V0)溶液連續(xù)攪打2 min，立即倒入量筒中，記錄此時溶液的泡沫體積(V1)和靜止30 min后的泡沫體積(Vt)。每個樣品重復(fù)測定兩次取平均值。

蛋白起泡性:FC=V1－V0

2 結(jié)果與討論

2.1 水飛薊蛋白質(zhì)組分及化學(xué)成分的測定

根據(jù)Osboren的蛋白質(zhì)分類提取方法，測定脫脂水飛薊粕中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量。結(jié)果見表1。對堿溶酸沉法制得的水飛薊蛋白進(jìn)行成分測定，結(jié)果如表2所示。

表1 水飛薊粕中蛋白組分的含量

由表1可見，水飛薊蛋白中清蛋白含量最高，它的質(zhì)量對水飛薊蛋白的品質(zhì)和特性有決定性影響。其次球蛋白的含量也較高，醇溶蛋白含量最低。

表2 水飛薊蛋白的主要化學(xué)成分

2.2 水飛薊蛋白的氨基酸組成及含量

本試驗樣品的前處理采用酸水解法，因此氨基酸含量測定中色氨酸含量未進(jìn)行檢測，其他種類的氨基酸含量測定結(jié)果如表3，表4所示。

表3 水飛薊粕中氨基酸的組成和含量

表4 水飛薊蛋白中必需氨基酸含量及評分

水飛薊粕中氨基酸含量豐富，種類齊全，其中谷氨酸的含量最高，達(dá)10.01%。谷氨酸不僅屬于鮮味氨基酸，在醫(yī)學(xué)上谷氨酸還用于治療肝性昏迷，改善兒童智力發(fā)育。水飛薊粕中精氨酸含量也較高。對嬰幼兒來說，精氨酸屬于必需氨基酸，在調(diào)節(jié)免疫力、輔助治療高氨血癥、肝臟機(jī)能障礙等疾病方面頗有效果。水飛薊蛋白中必需氨基酸占總氨基酸的比值為34.24%，必需氨基酸與非必需氨基酸的比值為52%。根據(jù)FAO/WHO的理想模式，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)其氨基酸組成EAA/TAA為40%左右，EAA/NEAA為60%以上。由此可見，水飛薊蛋白中氨基酸組成略低于FAO/WHO的理想模式，質(zhì)量較佳。從評分來看，根據(jù)氨基酸分，水飛薊蛋白中第一限制性氨基酸為賴氨酸，第二限制性氨基酸為含硫氨基酸。苯丙氨酸和酪氨酸含量較高，其它接近FAO/WHO計分模式，說明水飛薊蛋白中必需氨基酸含量基本符合FAO/WHO模式。從化學(xué)分看，第一限制性氨基酸為含硫氨基酸，第二限制性氨基酸為賴氨酸。綜合分析，水飛薊蛋白是一種優(yōu)良的植物蛋白源，如果和其他谷物混合食用可以起到互補(bǔ)作用，提高營養(yǎng)價值。

2.3 水飛薊蛋白的功能特性

2.3.1 水飛薊蛋白的溶解性

溶解性是蛋白質(zhì)的一個重要的功能性質(zhì)，其他功能特性，如起泡性、乳化性和凝膠性則依賴于蛋白質(zhì)的初始溶解性。蛋白質(zhì)的溶解性受其加工條件影響很大，特別是熱變性會嚴(yán)重降低其溶解度，另外，還受pH值、離子強(qiáng)度、有機(jī)溶劑等因素的影響［13］。pH值對水飛薊蛋白溶解性的影響如圖1所示。

圖1 水飛薊蛋白在不同pH值下的溶解性

從圖1中可以看出，在pH 5.5時，水飛薊蛋白的溶解度最低，此為水飛薊蛋白的等電點，離開等電點，蛋白的溶解度都明顯增加，當(dāng)pH值大于9時，大部分蛋白成溶解狀態(tài)。

2.3.2 水飛薊蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性

蛋白質(zhì)的乳化性是指蛋白質(zhì)能使油與水形成穩(wěn)定的乳化液的能力，主要包括乳化能力和乳化穩(wěn)定性。影響蛋白產(chǎn)品乳化性和乳化穩(wěn)定性的因素很多，pH值對水飛薊蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響及與大豆分離蛋白進(jìn)行比較的結(jié)果，見圖2、圖3。

由結(jié)果可知，蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性隨pH值的增大均呈現(xiàn)出先減小后升高的趨勢，在等電點附近水飛薊蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性都最低，在pH大于5時，均隨pH的增大而增加。這與蛋白的溶解性有密切關(guān)系，許多蛋白均有“等電點附近乳化性差，偏離等電點乳化性增強(qiáng)”的規(guī)律。這是因為蛋白質(zhì)在它的表面性質(zhì)起作用之前必須先溶解和移動到表面，不溶性的蛋白對乳化作用的貢獻(xiàn)很小，因此蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì)和溶解度之間通常呈正相關(guān)。而pH首先影響了蛋白的溶解性，而溶解的蛋白的乳化性質(zhì)又依賴于乳化液中的親油－親水基的動態(tài)平衡［14］。在所選擇的pH值范圍內(nèi)，水飛薊蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性均優(yōu)于大豆分離蛋白。

2.3.3 水飛薊蛋白的起泡性及泡沫穩(wěn)定性

起泡性是蛋白質(zhì)的一項重要的功能性質(zhì)，是蛋糕、面包、冰淇淋等食品加工過程中非常重視的質(zhì)量控制指標(biāo)，凡是影響蛋白質(zhì)內(nèi)在結(jié)構(gòu)及其聚集狀態(tài)的內(nèi)、外在因素，都會影響其起泡性。pH值對水飛薊蛋白起泡性和泡沫穩(wěn)定性的影響的結(jié)果，如圖4、圖5所示。

從圖4、圖5中可以看出，在所選擇的pH范圍內(nèi)，水飛薊蛋白的起泡性及泡沫穩(wěn)定性明顯優(yōu)于作為對照的大豆分離蛋白，且pH值對二者的起泡性及泡沫穩(wěn)定性的影響顯著。圖4顯示蛋白質(zhì)的起泡性隨著pH值的增加呈現(xiàn)先降低后增強(qiáng)的趨勢，在其等電點處具有最弱的發(fā)泡能力，這可能是因為大多數(shù)蛋白質(zhì)都沉淀下來，溶解在溶液中的蛋白質(zhì)較少，故起泡性較差;圖5顯示水飛薊蛋白泡沫穩(wěn)定性隨pH值變化的趨勢與起泡性的變化相似，大豆分離蛋白的泡沫穩(wěn)定性較差。

3 結(jié)論

3.1 水飛薊粕中蛋白質(zhì)含量較高，其粗蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.23%，其中主要以清蛋白為主，其次球蛋白的含量也較高，醇溶蛋白含量最低。

3.2 水飛薊蛋白中富含酸性氨基酸Glu和Asp及堿性氨基酸Arg，必需氨基酸占總氨基酸的比值為34.24%，必需氨基酸與非必需氨基酸的比值為52%，賴氨酸為其第一限制性氨基酸。

3.3 水飛薊蛋白的等電點在5.5左右，在堿性條件下，溶解性較好。水飛薊蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性和起泡性及泡沫穩(wěn)定性均優(yōu)于大豆分離蛋白，可作為乳化劑、食品添加劑開發(fā)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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Study on Protein and Amino Acid Composition of Milk Thistle Meal and Functional Properties

Zhu Shuyun Dong Ying Chen Xiaodong Zhou Yue
(School of Food and Biological Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang 212013)

The protein and amino acid composition of milk thistle meal and the functional properties were studied.Results were as follows:the crude protein mass fraction of the milk thistle meal was 47.23%.The albumin was the main constituent.Among the 17 detected amino acids，the contents of Glu，Asp and Arg were relatively high，while the content of Met was relatively low.The mass fraction of essential amino acids and total amino acids were 14.28%and 41.70%.The average amino acid scores(AAS)indicated that Lys，Cys and Met were the first and second limiting amino acids respectively.The processing properties of the milk thistle protein were excellent.The solubility of the protein was better and the foaming capacity and foam stability，emulsification capacity and stability were remarkably superior to that of the soy protein isolate.The milk thistle protein was considered as a fine protein source that was worth of exploiting in the future.

milk thistle meal，protein composition，amino acid composition，functional properties

TS209

A

1003－0174(2011)08－0071－05

江蘇大學(xué)高級人才科研啟動基金(09JDG027)，江蘇大學(xué)博士研究生科研創(chuàng)新計劃(CX10B_007X)

2010－11－01

朱淑云，女，1975年出生，講師，博士，食品科學(xué)與工程通訊作者:董英，女，1954年出生，教授，食品生物技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品深加工與綜合利用