李 婷 任 虹 王丹丹 蘭社益

4種花生粕蛋白的理化性質(zhì)及功能特性研究

李 婷 任 虹 王丹丹 蘭社益

（北京工商大學(xué)食品學(xué)院；北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048）

以花生粕為原料，采用分級(jí)提取工藝提取花生清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，研究4種花生粕蛋白的理化性質(zhì)和功能特性。掃描電鏡觀察，4種花生粕蛋白的形態(tài)結(jié)構(gòu)各不相同。SDS-PAGE法測(cè)定分子質(zhì)量表明，清蛋白含有4種亞基，分子質(zhì)量為70、40、30、25和15 ku；醇溶蛋白含有2種亞基，分子質(zhì)量分別為25和15 ku；球蛋白含有5種亞基，相對(duì)分子質(zhì)量分別為40、38、30、25和15 ku；谷蛋白含有4種亞基，相對(duì)分子質(zhì)量分別為40、30、25和15 ku?；ㄉ宓鞍住⒋既艿鞍?、球蛋白、谷蛋白的等電點(diǎn)分別為pH 3.6、pH 5.2、pH 4.6、pH 5.0。功能性質(zhì)研究表明，球蛋白的持水性最好，為1.52 mL／g，其次為谷蛋白1.10 mL／g，清蛋白和醇溶蛋白的持水性較低分別為0.49、0.14 mL／g；清蛋白的持油量相對(duì)較高為8.21 mL／g，其次為球蛋白為7.16 mL／g，谷蛋白和醇溶蛋白的持油量相對(duì)較低，分別為3.82 mL／g 和5.49 mL／g；清蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性相對(duì)較高，乳化能力（EC）值和乳化穩(wěn)定性（ES）值分別為71.4%和83.33%，谷蛋白次之，EC和ES值分別為66.7% 和82.86%，醇溶蛋白和球蛋白相對(duì)較低，EC值分別為64.0%和62.2%，ES值分別為82.35% 和76.67%。綜上，花生粕清蛋白的持油性、乳化性和乳化穩(wěn)定性相對(duì)較好。

花生粕 蛋白 理化性質(zhì) 功能特性

花生是一種重要的油料蛋白資源，花生粕是花生榨油后的副產(chǎn)物，其中蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%左右［1］。在植物蛋白資源中，花生蛋白、大豆蛋白是較理想的食用蛋白資源［2］?；ㄉ傻鞍拙哂歇?dú)特的風(fēng)味品質(zhì)，其活性和功能特性與大豆蛋白接近，但與大豆蛋白相比，花生蛋白具有易消化、所含腹脹因子少、無(wú)豆腥味等優(yōu)點(diǎn)，這與花生粕蛋白富含的優(yōu)質(zhì)蛋白有關(guān)［3］，藥理研究發(fā)現(xiàn)，花生粕蛋白對(duì)糖尿病、高血壓、動(dòng)脈硬化和腸胃病的康復(fù)具有一定效果［4］。目前對(duì)于花生蛋白的研究有很多報(bào)道，楊曉泉等［5-6］采用硫酸銨分級(jí)沉淀結(jié)合Sephacyl S-200分子篩柱純化了花生球蛋白、伴花生球蛋白和2S蛋白3種主要蛋白。曾衛(wèi)國(guó)［7］研究了花生總蛋白的溶解性和乳化性，發(fā)現(xiàn)花生總蛋白的乳化性與其溶解性具有一定的相關(guān)性。但目前對(duì)花生粕中蛋白質(zhì)的分類、理化性質(zhì)和功能特性的系統(tǒng)研究較少，多數(shù)花生蛋白產(chǎn)品的功能特性和風(fēng)味不能滿足食用需求［1］，因此對(duì)花生粕進(jìn)行精深加工，研究花生粕中不同種類的蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和功能特性，成為國(guó)內(nèi)外食品、營(yíng)養(yǎng)等科研工作的研究熱點(diǎn)，也為花生粕資源的高值化開(kāi)發(fā)利用提供了理論依據(jù)。

本試驗(yàn)以花生粕為原料，采用分級(jí)提取方法提取花生清蛋白、醇溶蛋白、球蛋白和谷蛋白，提取率分別為53.59%、8.62%、9.03% 和4.85%，有關(guān)花生粕蛋白的提取方法、提取率等已在相關(guān)文獻(xiàn)中報(bào)道［8］，重點(diǎn)研究4種花生蛋白的理化性質(zhì)和功能特性，旨在為花生粕蛋白的研究和應(yīng)用提供參考。

1 材料與儀器

1.1 材料

花生粕：北京市青龍湖萬(wàn)春園蔬菜種植中心。

1.2 試劑

BCA試劑盒：北京博奧森生物技術(shù)有限公司；氯化鈉、無(wú)水乙醇、氫氧化鈉（分析純）：北京化工廠；Tris、Mops、EDTA：Amresco 公司；SDS：Sigma 公司；Mini Bis-TrisPrescost PAGE Gel：上海He Goo生物公司。

1.3 儀器

FW-400A傾斜式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；SENCO R-201旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海申順生物科技有限公司；ALPHA1-2LD plus冷凍干燥機(jī)：博勱行儀器有限公司；KQ-400KDB型高功率數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；DKS22電熱恒溫水浴鍋：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；TP-213電子天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；pHS-3D pH計(jì)：上海三信儀表廠；SC-3610低速離心機(jī)：科大創(chuàng)新股份有限公司；臺(tái)式低速離心機(jī)TD5A：湖南赫西儀器裝備有限公司；DYY-6C型電泳儀：北京六一儀器廠；JY-SCZ2+電泳槽：君意儀器廠。

2 試驗(yàn)方法

2.1 花生粕中4種蛋白的分級(jí)提取

花生粕4種蛋白的提取，采用分級(jí)提取方法［8］，取花生粕采用超聲水提法提取，離心得殘?jiān)?和上清液，收集上清液冷凍干燥得清蛋白樣品粉末；向殘?jiān)?中加入NaCl溶液，超聲提取，離心得殘?jiān)?和上清液，上清液冷凍干燥得球蛋白；向殘?jiān)?中加入乙醇溶液后，超聲提取，離心得殘?jiān)?和上清液，將上清液冷凍干燥得到醇溶蛋白樣品；向殘?jiān)屑尤隢aOH溶液，調(diào)節(jié)pH，超聲提取，離心所得上清液冷凍干燥得到谷蛋白樣品。

2.2 花生4種蛋白理化性質(zhì)的測(cè)定

2.2.1 花生粕4種蛋白結(jié)構(gòu)形態(tài)的掃描電鏡觀察

將處理后的4種花生蛋白樣品固定在樣品臺(tái)上，放入掃描電鏡后調(diào)節(jié)最佳視野和放大倍數(shù)進(jìn)行觀察。

2.2.2 花生粕4種蛋白亞基分子質(zhì)量分布的測(cè)定

采用不連續(xù)聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）法，對(duì)花生粕4種蛋白亞基分子質(zhì)量分布進(jìn)行測(cè)定。分別將20μL蛋白Marker和樣品注入樣孔中電泳初始時(shí)設(shè)置電壓80 V，帶樣品進(jìn)入分離膠時(shí)電壓增加到120 V。樣品遷移到凝膠板底部時(shí)，停止電泳，考馬斯亮藍(lán)染色液染色30 min后，用脫色液脫色，然后將凝膠置于凝膠成像系統(tǒng)中拍照分析。

2.2.3 花生粕蛋白的等電點(diǎn)測(cè)定

用冰醋酸、磷酸鹽配制不同pH的緩沖液，取5mL不同pH的緩沖液于離心管中，分別加入5 mg花生蛋白，混勻，3 000 r／min 離心10 min，在280 nm 下測(cè)定上清液吸光度，以上清液中吸光度為指標(biāo)表示蛋白質(zhì)含量，蛋白質(zhì)含量最低時(shí)的pH值即為等電點(diǎn)［9］。

2.3 花生粕4種蛋白功能性質(zhì)的測(cè)定

2.3.1 花生粕蛋白持水性及持油性測(cè)定［10］

分別取0.5 g樣品與5 mL去離子水和大豆油混勻，靜置，2 000 r／min離心30 min測(cè)定上清液體積，前后體積差值即為樣品的吸水量和吸油量。持水性由每克樣品吸附水的體積（mL）表示，持油性由每克樣品吸附油的體積（mL）表示。

2.3.2 花生粕4種蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性的測(cè)定［11］

取質(zhì)量濃度為50 g／L的4種花生蛋白溶液各25 mL分別與25 mL大豆油混和，高速攪拌，使其充分形成水-油乳化物，再將10 mL上述乳化物裝入有刻度的離心管中，2 500 r／min離心30 min，離心后測(cè)量其乳化層體積，按照公式計(jì)算乳化能力（EC／%）：

EC＝（乳化層體積／離心管中液體總體積）×100%

將以上乳化樣品于80℃水浴30 min，取出冷卻后讀出乳化層高度，按照公式計(jì)算乳化穩(wěn)定性（ES／%）：

ES＝（仍保持乳液狀的液體高度／原乳化層高度）×100%

3 結(jié)果與分析

3.1 花生粕4種蛋白理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果

3.1.1 花生粕4種蛋白結(jié)構(gòu)形態(tài)電鏡掃描結(jié)果

圖1 花生粕4種蛋白的1 000倍電鏡掃描圖

花生粕4種蛋白的掃描結(jié)果如圖1所示，在1 000倍掃描電鏡下觀察4種蛋白質(zhì)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，清蛋白呈片狀，表面有突起，突起以外的位置較平滑；球蛋白呈塊狀，表面凹凸不平；醇溶蛋白表面極不平整，呈球狀，并且緊密連接在一起；谷蛋白的表面較醇溶蛋白平整，但有較多不規(guī)則形狀的凸起。4種蛋白的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，故其所表現(xiàn)的性質(zhì)也不相同。

3.1.2 花生粕4種蛋白的亞基分子質(zhì)量分布

花生粕4種蛋白經(jīng)SDS-PAGE電泳法分析所得電泳圖如圖2所示。

經(jīng)SDS-PAGE電泳分析，花生粕4種蛋白在15～70 ku范圍內(nèi)都有分布，如圖2所示，清蛋白分布在70、40、30、25 和15 ku，杜寅等［12］只報(bào)道了相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)較小的15和19 ku水溶性蛋白。醇溶蛋白亞基分子質(zhì)量在70、40 ku處分布很少，主要分布在25、15 ku，說(shuō)明醇溶蛋白所含的亞基分子質(zhì)量相對(duì)較小。球蛋白亞基分子質(zhì)量主要分布在40、38、30、25、15 ku，與黃上志等［13］和封小龍［14］報(bào)道的花生球蛋白（40.5、37.5、35.5、23.5 ku）和伴花生球蛋白Ⅰ（15.5、17.0、18.0 ku）相似。谷蛋白的亞基分子質(zhì)量主要分布在40、30、25 和15 ku，杜寅等［12］也報(bào)道了2種堿溶性的谷蛋白，分子質(zhì)量分別為30、17 ku。這與本試驗(yàn)結(jié)果基本相符，但有些蛋白亞基的大小稍有差別，原因是不同溶劑提取的蛋白所含亞基分子質(zhì)量不同，這可能是因?yàn)椴煌軇?duì)蛋白破壞的程度不同［15］，故清蛋白的亞基分子質(zhì)量較大，70 ku處分布較其他3種蛋白多，醇溶蛋白所含亞基分子質(zhì)量最小，可能是由于乙醇溶液在提取過(guò)程中對(duì)花生蛋白的破壞較大。

圖2 花生粕4種蛋白SDS-PAGE電泳圖

3.1.3 花生粕4種蛋白的等電點(diǎn)

由于在等電點(diǎn)處蛋白質(zhì)間的相互作用力超過(guò)蛋白質(zhì)和溶劑間的相互作用力，蛋白多肽鏈間的靜電排斥力減弱而引起蛋白質(zhì)聚集，導(dǎo)致蛋白溶解性降低［11］，故在等電點(diǎn)處蛋白溶解度最小。圖3是不同pH的上清液蛋白在280 nm的吸光度，pH在2～14范圍內(nèi)，清蛋白在pH 3.6處蛋白含量最少，隨著pH不斷向兩端變化，蛋白含量逐漸增加，增加到pH 6后蛋白含量逐漸平穩(wěn)。隨著pH增大，在強(qiáng)堿條件下，蛋白質(zhì)發(fā)生變性導(dǎo)致溶解性降低。由于醇溶蛋白含量少、溶解性小，故在不同pH下的變化較小，在pH 5.2處，醇溶蛋白的含量最少。球蛋白在pH 4.6處含量最低，隨pH變化蛋白含量增加；谷蛋白在pH 5.0處蛋白含量最小，隨pH增加蛋白含量逐漸增大，在稀堿溶液中溶解度最好。由于4種蛋白中所含的亞基個(gè)數(shù)和種類不同，各個(gè)亞基與溶劑之間有不同的相互作用力，故4種蛋白的等電點(diǎn)不同，花生清蛋白、醇溶蛋白、球蛋白、谷蛋白的等電點(diǎn)分別為pH 3.6、pH 5.2、pH 4.6、pH 5.0。

圖3 不同pH下離心后上清液蛋白吸光度

3.2 花生粕4種蛋白功能性質(zhì)測(cè)定結(jié)果

3.2.1 花生粕4種蛋白持水性及持油性結(jié)果比較

蛋白質(zhì)較好的持水性可以使其作為添加劑在肉制品加工中保持濕度，在焙烤食品中，可以保留水分，使其柔軟。蛋白質(zhì)的吸油性可以促進(jìn)脂肪吸收和結(jié)合，從而減少蒸煮時(shí)脂肪的損失［16］，故蛋白質(zhì)持水性和持油性在食品加工中尤為重要。4種花生粕蛋白持水性和持油性如圖4，球蛋白和谷蛋白有較好的蛋白持水性，分別為1.52、1.10 mL／g。清蛋白水溶性較好，但持水性只有0.49 mL／g，醇溶蛋白持水性最差，僅為0.14 mL／g。由圖4b 可知，清蛋白持油量最高，為8.21 mL／g；其次是球蛋白，為7.16 mL／g。在進(jìn)行食品加工中，餅干類含油較高的食品，可選用持油性較好的清蛋白和球蛋白。谷蛋白和醇溶蛋白雖略低于清蛋白及球蛋白，持油量分別為3.82、5.49 mL／g。

圖4 花生粕4種蛋白持水性、持油性比較

3.2.2 花生粕4種蛋白乳化性及乳化性結(jié)果比較

乳化性是食品加工中非常重要的性質(zhì)和質(zhì)量控制指標(biāo)［17］。花生粕4種蛋白質(zhì)乳化性及乳化穩(wěn)定性比較如圖5所示，4種蛋白的乳化性強(qiáng)弱依次為清蛋白（71.4%）、谷蛋白（66.7%）、醇溶蛋白（64.0%）、球蛋白（62.2%）；乳化穩(wěn)定性依次為清蛋白（83.33%）、谷蛋白（82.86%）、醇溶蛋白（82.35%）、球蛋白（76.67%）?；ㄉ鞍椎娜芙庑耘c乳化性有關(guān)［7］，清蛋白的溶解性高，持水性低，故其乳化性和乳化穩(wěn)定性最高，這與王艷玲［15］所得結(jié)果一致。

圖5 花生粕4種蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性比較

4 結(jié)論

采用分級(jí)提取工藝得到花生清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4種蛋白，對(duì)其理化及功能特性進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：1）通過(guò)掃描電鏡觀察，花生粕4種蛋白結(jié)構(gòu)形態(tài)不同；2）清蛋白含5種亞基，分子質(zhì)量主要為70、40、30、25、15 ku，醇溶蛋白亞基分子質(zhì)量在70、40 ku處分布較少，主要分布在25、15 ku，球蛋白亞基分子質(zhì)量主要分布在40、38、30、25、15 ku，谷蛋白的亞基分子質(zhì)量主要分布在40、30、25、15 ku；3）花生清蛋白、醇溶蛋白、球蛋白、谷蛋白的等電點(diǎn)分別為pH 3.6、pH 5.2、pH 4.6、pH 5.0；4）球蛋白、谷蛋白、清蛋白、醇溶蛋白持水量分別為1.52、1.10、0.49、0.14 mL／g，持油量依次為7.16、3.82、8.21、5.49 mL／g；5）乳化性和乳化穩(wěn)定性測(cè)定結(jié)果表明，清蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白和球蛋白的乳化能力EC 值分別為71.4%、66.7%、64.0% 和62.2%，乳化穩(wěn)定性ES 值分別為83.33%、82.86%、82.35%和76.67%，4種花生蛋白的乳化性質(zhì)相差不大，其中，清蛋白的乳化性質(zhì)最好。

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Physicochemical and Functional Properties of 4 Peanut Meal Protein

Li Ting Ren Hong Wang Dandan Lan Sheyi
（College of Food Sciences，Beijing Technology ＆ Business University，Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients，Beijing 100048）

4 protein fractions （albumin，globulin，prolamine and glutelin）were fractionated from peanut meal and their physicochemical and functional properties were determined.On the view of scanning electron microscope，the surface of the 4 protein fractions was different.The result showed that the subunit molecular weight of albumin was determined as70，40，30，25 and 15 ku by SDS-PAGE.The subunit molecular weight of prolamine was mainly distributed in 25 ku and 15 ku.The subunit molecular weight of globulin was determined as 40，38，30，25 and 15 ku.The electric point of peanut albumin，prolamin，globulin and glutelin were respectively pH 3.6，pH 5.2，pH 4.6，pH 5.0.The result of functional properties was that the water binding capacity of albumin，prolamine，globulin and glutelin was 0.49，0.14，1.52，1.10 mL／g.The glutelin was the best.The oil binding capacity of albumin was higher than the other protein.It was 8.21 mL／g.The oil binding capacity of globulin，glutelin and prolamine was 7.16，3.82 and 5.49 mL／g.The emulsifying property and stability of albumin were the best，and its EC and ES were 71.4%and 83.33%.The EC and ESof glutelin was 66.7%and 82.86%.The emulsifying property and stability of prolamine and globulin was lower than albumin and glutelin.The EC of prolamine and globulin was 64.0%and 62.2%，and the ESwas respectively 82.35%and 76.67%.The properties of albumin were the best，so the albumin has high value in food processing.

peanut meal，protein，physicochemical properties，functional properties

TS209

A

1003-0174（2016）11-0037-06

863計(jì)劃（2007AA09Z411），北京工商大學(xué)學(xué)科與研究生教育-食品學(xué)科特色學(xué)科群建設(shè)（PXM2011-014213-113634）

2015-03-23

李婷，女，1988年出生，碩士，天然功能因子

任虹，女，1967年出生，副教授，天然功能因子及其作用靶點(diǎn)