摘要：為提升甘薯的資源化綜合利用價值，文章以甘薯為原料，采用超聲輔助堿提酸沉法從甘薯加工廢水中提取甘薯蛋白，以單因素實驗為基礎，利用響應面法優(yōu)化蛋白提取工藝，并對其結(jié)構(gòu)特性、功能性質(zhì)和抗氧化活性進行分析。結(jié)果表明，甘薯蛋白最佳提取條件為料液比1∶2、pH 10、溫度60 ℃、時間1.25 h、超聲功率150 W，此條件下蛋白提取率為46.44%，蛋白純度為80.13%；甘薯蛋白表面呈現(xiàn)較疏松的片狀結(jié)構(gòu)，二級結(jié)構(gòu)中α-螺旋占20.81%，β-轉(zhuǎn)角占26.68%，β-折疊占29.80%，無規(guī)則卷曲占22.71%；甘薯蛋白中氨基酸種類豐富，且氨基酸組成接近FAO/WHO推薦的氨基酸模式，變性溫度為110.52 ℃；隨著pH的增加，甘薯蛋白的溶解性、乳化性及乳化穩(wěn)定性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性均先降低后升高；當?shù)鞍诐舛葹? mg/mL時，甘薯蛋白對DPPH、ABTS⁺和超氧陰離子自由基的清除率分別為79.35%、34.49%、38.56%。該研究為甘薯蛋白資源的開發(fā)及其在功能食品、調(diào)味品等領域的應用提供了理論參考。

關(guān)鍵詞：甘薯蛋白；提取工藝；結(jié)構(gòu)表征；功能性質(zhì)；抗氧化活性

中圖分類號：TS261.21""""""文獻標志碼：A"""""文章編號：1000-9973（2025）02-0220-09

Optimization of Extraction Process of Sweet Potato Protein and

Study on Its Properties

ZHANG Meng-hua¹， TIAN Qing¹， HUI Ming^1，2*， ZHANG Shou-yu³

（1.School of Biological Engineering， Henan University of Technology， Zhengzhou 450001， China;

2.Henan Key Laboratory of Grain Resource Conversion and Utilization， School of Biological

Engineering， Henan University of Technology， Zhengzhou 450001， China; 3.College

of Smart Health， Henan Polytechnic， Zhengzhou 450046， China）

Abstract： In order to improve the value of resourceful comprehensive utilization of sweet potato， in this paper， with sweet potato as the raw material， sweet potato protein is extracted from sweet potato processing wastewater by ultrasonic-assisted alkaline extraction and acid precipitation method. On the basis of single factor experiment， the protein extraction process is optimized by response surface method， and its structural properties， functional properties and antioxidant activity are analyzed. The results show that the optimal extraction conditions for sweet potato protein are solid-liquid ratio of 1∶2， pH of 10， temperature of 60 ℃， time of 1.25 h and ultrasonic power of 150 W.Under these conditions， the protein extraction rate is 46.44%， and the protein purity is 80.13%. The surface of sweet potato protein presents a relatively loose sheet-like structure， with 20.81% α-helix， 26.68% β-turn， 29.80% β-fold and 22.71% random coil in the secondary structure. Sweet potato protein contains a rich variety of amino acids，

and its amino acid composition is close to the amino acid pattern recommended by FAO/WHO. The denaturation temperature is 110.52 ℃. With the increase of pH， the solubility， emulsibility and emulsifying "stability， foamability and foam stability of sweet potato protein all decrease firstly and then increase. When the protein concentration is 2 mg/mL， the scavenging rates of sweet potato protein against DPPH， ABTS⁺"and superoxide anion radicals are 79.35%， 34.49% and 38.56% respectively. This study has provided theoretical references for the development of sweet potato protein resources and its application in the fields of functional foods and seasonings.

Key words： sweet potato protein; extraction process; structural characterization; functional properties; antioxidant activity

甘薯是雙子葉植物，又名地瓜，在世界主要糧食作物中排名第七，在我國種植面積較廣^[1]。甘薯中含有一定量的可溶性蛋白，在加工過程中往往隨著廢水的排出而流失，造成了極大的資源浪費和環(huán)境污染。因此將甘薯蛋白從加工廢水中提取出來并加以利用，不僅擴大了甘薯的利用價值，而且具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益^[2]。

目前研究者對甘薯蛋白的提取技術(shù)進行了深入研究，以期提高蛋白的提取率和純度。李郁等^[3]用不同的溶劑提取甘薯蛋白時發(fā)現(xiàn)，蒸餾水比NaCl和NaOH溶液更適合提取甘薯蛋白。何春玫等^[4]通過響應面法優(yōu)化超聲輔助提取甘薯蛋白工藝，為甘薯蛋白工廠化生產(chǎn)和應用提供了一定的理論依據(jù)。近年來植物蛋白被廣泛應用于植物蛋白肉、飲品、調(diào)味品、功能食品和營養(yǎng)補充劑等領域，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?sup>[5]。俎新宇等^[6]使用大豆分離蛋白（SPI）、豌豆分離蛋白（PPI）和小麥面筋蛋白（WGP）的混合原料開發(fā)植物蛋白肉。張志剛等^[7]采用沙棘籽粕和油莎豆粕聯(lián)合制備蛋白肽飲料。甘薯蛋白同樣可以應用于上述食品領域，為消費者提供更多的選擇。

本文采用超聲輔助堿提酸沉法提取甘薯蛋白，以單因素實驗為基礎，利用響應面法優(yōu)化蛋白提取工藝，并對甘薯蛋白進行結(jié)構(gòu)表征、性質(zhì)測定和抗氧化活性分析，以期為甘薯蛋白在飲品、調(diào)味品等食品領域的應用提供理論參考。

1"材料與方法

1.1"實驗材料

商薯19：產(chǎn)自河南南陽;大豆油、花生蛋白、大豆蛋白：市售。

溴化鉀、苯酚、ABTS（2，2′-聯(lián)氨-雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二胺鹽）、DPPH（2，2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基）、L-抗壞血酸（V_C）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司;BCA蛋白濃度測定試劑盒：上海宏葉生物科技有限公司;其余試劑均為分析純。

1.2"儀器與設備

SCIENTZ-10N型冷凍干燥機"寧波新芝生物科技股份有限公司;Sigma 3K15型高速冷凍離心機、Nicolet 6700型傅里葉紅外光譜分析儀"賽默飛世爾科技（中國）有限公司;Quanta 250FEG型掃描電子顯微鏡"美國FEI公司;Kjeltec 8400型全自動凱氏定氮儀"瑞典福斯特卡托公司;S-433D型全自動氨基酸分析儀"日本日立公司;DSC 250型差示掃描量熱儀"美國TA儀器公司;Epoch型酶標儀"美國Bio-Tek公司。

1.3"實驗方法

1.3.1"甘薯蛋白的提取

采用超聲輔助堿提酸沉法^[8]提取甘薯蛋白：挑選無病蟲害、無破損的健康甘薯，洗凈、去皮、切塊，加水打漿，用100目篩過濾，濾液自然沉降12 h，上清液即為甘薯蛋白提取液。取上清液，調(diào)節(jié)pH至10，60 ℃超聲提取1.25 h，然后在6 000 r/min條件下離心20 min，取上清液，調(diào)節(jié)pH至4.5，在6 000 r/min條件下離心20 min，取沉淀，用pH 8.0 Tris-HCl溶液（0.2 mol/L）進行清洗，冷凍干燥后得到甘薯蛋白，置于4 ℃冰箱中備用。

1.3.2"甘薯蛋白提取率的測定

樣品蛋白含量按照GB 5009.5—2016中的方法測定，蛋白質(zhì)換算系數(shù)為6.25；提取液蛋白含量使用BCA蛋白濃度測定試劑盒測定。

甘薯蛋白提取率（%）=提取液蛋白含量（mg/mL）樣品蛋白含量（mg/mL）×100%。（1）

1.3.3"單因素實驗

選擇料液比、溫度、時間、pH、超聲功率、等電點（酸沉pH）作為單因素，分別研究料液比（1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3、1∶3.5）、時間（0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h）、溫度（30，40，50，60，70 ℃）、pH（7，8，9，10，11）、超聲功率（30，90，150，210，270 W）、等電點（酸沉pH）（3.5，4.0，4.5，5.0，5.5）對甘薯蛋白提取率的影響。

1.3.4"響應面實驗設計

以單因素實驗結(jié)果為依據(jù)，pH（A）、溫度（B）、時間（C）為影響因素，甘薯蛋白提取率為響應值，采用Design-Expert 13軟件設計三因素三水平響應面實驗^[9]，確定最佳的提取工藝，響應面實驗因素和水平見表1。

1.3.5"基本成分分析

甘薯蛋白中各基本成分測定方法：蛋白質(zhì)含量的測定參照GB 5009.5—2016；脂肪含量的測定參照GB 5009.6—2016；水分含量的測定參照GB 5009.3—2016；總淀粉含量的測定參照GB 5009.9—2016；總灰分含量的測定參照GB 5009.4—2016。

1.3.6"掃描電鏡分析

將凍干后的甘薯蛋白樣品均勻地撒在貼有導電膠的硅片上，吹去多余的粉末，在真空條件下噴金，加速電壓5 kV，采用掃描電子顯微鏡對其進行觀察，在不同倍數(shù)下拍攝甘薯蛋白成像^[10]。

1.3.7"傅里葉變換紅外光譜分析

將干燥后的甘薯蛋白樣品和溴化鉀按照1∶100的比例添加到研缽中，在研缽中攪拌，使之成為均勻的粉體，用壓片機壓平，然后采用傅里葉變換紅外光譜儀對樣品進行全譜（400～4 000 cm^-1）掃描^[11]，隨后將酰胺Ⅰ區(qū)（1 600～1 700 cm^-1譜段）的紅外光譜圖數(shù)據(jù)導入PeakFit v4.12軟件進行處理，進而分析甘薯蛋白的二級結(jié)構(gòu)^[12]。

1.3.8"氨基酸組成成分分析

稱取一定量的蛋白質(zhì)樣品于水解管中，依次添加鹽酸和苯酚，并向其中充入氮氣2 min，然后在110 ℃烘箱中水解22 h，取出冷卻并過濾到容量瓶中定容。取適量濾液使其干燥，然后用樣品稀釋液溶解，超聲1～2 min，再用0.22 μm過濾頭過濾到液相小瓶中，利用全自動氨基酸分析儀上柱進行分析^[13]。

1.3.9"熱穩(wěn)定性分析

稱取3～5 mg甘薯蛋白樣品于鋁盒內(nèi)密封，以空鋁盒為空白對照，采用差示掃描量熱儀進行測定。氮氣流速為20 mL/min，溫度掃描范圍為20～130 ℃，加熱速度為10 ℃/min，利用儀器自帶的軟件分析圖譜^[14]。

1.3.10"甘薯蛋白的功能性質(zhì)

參考Yan等^[15]的方法并稍作調(diào)整，以花生蛋白和大豆蛋白為實驗對照，對甘薯蛋白的功能性質(zhì)進行測定。

1.3.10.1"溶解性

配制10 mg/mL蛋白溶液，調(diào)節(jié)溶液pH至2，4，6，8，10，12，于磁力攪拌器中攪拌30 min，在8 000 r/min條件下離心10 min，測量上清液蛋白含量。

溶解性（%）=上清液蛋白含量（mg/mL）樣品蛋白含量（mg/mL）×100%。（2）

1.3.10.2"乳化性和乳化穩(wěn)定性

配制10 mg/mL蛋白溶液，調(diào)節(jié)溶液pH至2，4，6，8，10，12，50 ℃水浴20 min，分別加入等體積的大豆油，高速（10 000 r/min）攪拌2 min，迅速從底部吸取50 μL乳濁液加入5 mL 0.1% SDS溶液中混勻，測定500 nm處的吸光度，記為A₀，放置10 min后重復此操作，測定500 nm處的吸光度，記為A₁₀。

乳化性（EAI）=2×2.303×A₀×D10 000×Φ×L×C。（3）

乳化穩(wěn)定性（ESI）=A₀A₀-A₁₀×t。（4）

式中：D為稀釋倍數(shù)；Φ為油相的體積分數(shù)，%；L為光程，1 cm；C為樣品的質(zhì)量濃度，g/mL；t為時間，min。

1.3.10.3"起泡性和泡沫穩(wěn)定性

配制10 mg/mL蛋白溶液，調(diào)節(jié)溶液pH至2，4，6，8，10，12，50 ℃水浴20 min，高速（15 000 r/min）攪拌2 min，記錄上層泡沫體積，靜置30 min后，再次記錄上層泡沫體積。

起泡性（%）=攪拌結(jié)束時泡沫體積（mL）原始樣品溶液體積（mL）×100%。（5）

泡沫穩(wěn)定性（%）=靜置30 min后泡沫體積（mL）攪拌結(jié)束時泡沫體積（mL）×100%。（6）

1.3.11"甘薯蛋白的抗氧化活性分析

參考文獻[16]的方法并稍作修改，以V_C為陽性對照，以花生蛋白和大豆蛋白為實驗對照，測定甘薯蛋白對DPPH、ABTS⁺和超氧陰離子自由基的清除能力，依此評價其抗氧化活性。

1.4"數(shù)據(jù)處理

所有實驗均重復3次并取平均值。采用Design-Expert 13軟件進行實驗設計和分析，采用Origin 2018軟件制圖和統(tǒng)計分析。

2"結(jié)果與分析

2.1"單因素實驗結(jié)果

由圖1中A可知，隨著料液比的減小，蛋白提取率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。當料液比為1∶1.5時，蛋白提取率雖較高，但甘薯打漿過程較困難，且沉淀得到的淀粉較少，說明加水量的增多有利于淀粉的分離，但不利于蛋白的溶出^[17]。綜合考慮甘薯打漿條件、淀粉沉淀量和蛋白提取率，最終后續(xù)實驗選擇1∶2作為甘薯蛋白提取的最適料液比。

由圖1中B可知，隨著提取液pH的上升，蛋白提取率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當pH為10時蛋白提取率達到最大，這可能是由于堿性增強，改變了蛋白的構(gòu)象，蛋白質(zhì)表面所帶的負電荷增多，導致蛋白質(zhì)分子間的靜電斥力增強，從而增大了其溶解性^[18]，而pH為11時，蛋白提取率降低，這可能是因為堿性過強，導致蛋白質(zhì)變性，失去了其原有的穩(wěn)定性，導致溶解性降低^[19]。因此，本實驗選擇pH 10作為甘薯蛋白提取的最適pH。

由圖1中C可知，隨著溫度的上升，蛋白提取率呈先上升后下降的趨勢，在60 ℃時蛋白提取率達到最大，這可能是由于溫度適度升高使分子擴散加快，從而使蛋白質(zhì)的溶解性增強^[20]，而溫度大于60 ℃時，蛋白質(zhì)由于高溫可能變性，導致溶解性降低^[21]。因此，本實驗選擇60 ℃作為甘薯蛋白提取的最適溫度。

由圖1中D可知，隨著時間的增加，蛋白提取率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在1.5 h時蛋白提取率達到最大，這可能是因為隨著時間的增加，蛋白質(zhì)受熱，溶解性逐漸升高，而受熱時間過長會使蛋白質(zhì)變性，導致溶解性降低。因此，本實驗選擇1.5 h作為甘薯蛋白提取的最適時間。

由圖1中E可知，隨著超聲功率的增加，蛋白提取率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在150 W時蛋白提取率達到最大，這可能是因為隨著超聲功率的增加，超聲波產(chǎn)生的空化效應增強，從而導致蛋白質(zhì)降解^[22]。因此，本實驗選擇150 W作為甘薯蛋白提取的最適超聲功率。

甘薯蛋白提取液酸沉后，上清液蛋白含量越少，蛋白沉淀率越高，上清液蛋白含量隨酸沉pH增加的變化見圖1中F。由圖1中F可知，上清液蛋白含量在酸沉pH為4.5時上清液蛋白含量最低，此時蛋白沉淀率最高，這是因為蛋白表面帶有相同數(shù)量的正負電荷，使總電荷為零，從而減少了蛋白質(zhì)之間的靜電排斥作用，導致大量蛋白質(zhì)聚合并沉淀析出^[23]。因此，甘薯蛋白的等電點（酸沉pH）確定為4.5。

2.2"響應面實驗結(jié)果

綜合單因素實驗結(jié)果，以pH（A）、溫度（B）、時間（C）3個影響因素為實驗變量，以單因素實驗中獲得的最優(yōu)值為中心點，以甘薯蛋白提取率為響應值，采用Box-Behnken設計實驗，篩選出甘薯蛋白提取工藝的最優(yōu)條件。

由表3可知，該模型極顯著，失擬項不顯著，相關(guān)系數(shù)R²=0.983 9，校正系數(shù)R_Adj²=0.963 2，表示該模型擬合良好，可以較好地反映響應值與各因素之間的關(guān)系并對實驗進行預測。由P值可知，A、B、A²、B²影響極顯著（Plt;0.01），AC、BC、C²影響顯著（0.01lt;Plt;0.05），C、AB影響不顯著（P＞0.05）。由F值可知，影響甘薯蛋白提取率的各因素主次順序為pH＞溫度＞時間。所得二次回歸方程為Y=47.59+1.95A+1.24B－0.098 3C－0.181 3AB－1.30AC+1.23BC－5.35A²－6.44B²－1.18C²。

由該模型預測甘薯蛋白最佳提取條件為pH 10.416、溫度60.163 ℃、時間1.251 h，該實驗條件下甘薯蛋白提取率為47.28%。考慮到實驗的可行性，將最佳提取條件設為pH 10、溫度60 ℃、時間1.25 h。在該條件下，對甘薯蛋白提取工藝進行3次獨立實驗，得到蛋白提取率為（46.44±0.43）%，實驗值與模型理論值差距較小。因此，該回歸模型能夠較好地預測不同提取條件下甘薯蛋白的提取率。

2.3"基本成分分析

由表4可知，甘薯蛋白中主要成分蛋白質(zhì)的含量為80.13%，此外，還有極少量的脂肪、淀粉等，表明制備得到的甘薯蛋白純度較高。

2.4"掃描電鏡觀察

將經(jīng)堿提酸沉法提取得到的甘薯蛋白在掃描電鏡下觀察，見圖2。

由圖2可知，甘薯蛋白呈現(xiàn)較疏松的片狀結(jié)構(gòu)，表面較平整，有少量凸起，孔隙較大，不夠聚集，這可能是提取過程中酸堿環(huán)境的變化所致，與趙舒暢^[17]的研究結(jié)果相似。

2.5"傅里葉變換紅外光譜分析

利用傅里葉變換紅外光譜分析甘薯蛋白的物質(zhì)組成和官能團，見圖3中A。

由圖3中A可知，酰胺A區(qū)的峰值是由N—H和O—H鍵在3 250 cm^-1處的拉伸振動引起的；—CH₂^-的反對稱伸縮振動是2 990 cm^-1處的吸收峰產(chǎn)生的主要原因；蛋白質(zhì)酰胺Ⅰ帶特征基團R—CO—NH₂中—CO—伸縮振動導致1 600～1 700 cm^-1處的吸收峰產(chǎn)生，這種振動模式主要參與調(diào)控蛋白質(zhì)的折疊、折疊方式以及與周圍環(huán)境的相互作用；1 500～1 600 cm^-1處的吸收峰對應于C—N鍵的拉伸和N—H鍵的彎曲振動，屬于蛋白質(zhì)酰胺Ⅱ帶；在1 310 cm^-1處的吸收峰主要來源于甘薯蛋白中游離COO—的對稱伸縮振動；在1 230 cm^-1處的吸收峰則可能由—C（CH₃）₃中的C—C反對稱伸縮振動引起，這種振動可能來源于碳原子的不對稱性和與鄰近碳原子的相互作用，與蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)有關(guān)；而837，532 cm^-1這兩個吸收峰的發(fā)現(xiàn)更加復雜，它們可能是—OH的存在引起的，羥基作為一個親水性官能團，可以增強蛋白質(zhì)與水分子的相互作用，從而影響其結(jié)構(gòu)和功能特性^[24-26]。

蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)可以通過酰胺Ⅰ帶（1 600～1 700 cm^-1譜段）來表征^[27]。將酰胺Ⅰ區(qū)的紅外譜圖數(shù)據(jù)導入PeakFit v4.12軟件進行擬合，并計算出二級結(jié)構(gòu)中各部分所占的比例^[28]，見圖3中B。

由圖3中B可知，在甘薯蛋白的二級結(jié)構(gòu)中，α-螺旋占20.81%，β-轉(zhuǎn)角占26.68%，β-折疊占29.80%，無規(guī)則卷曲占22.71%。有研究表明，β-折疊含量高的蛋白質(zhì)表現(xiàn)出較低的消化率^[29]，因此甘薯蛋白可能具有較低的消化率。蛋白質(zhì)分子的柔韌性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)中的β-折疊和β-轉(zhuǎn)角這兩種氨基酸殘基比例有著密切的聯(lián)系，當這兩個比值較高時，蛋白質(zhì)展現(xiàn)出更高的柔韌性和穩(wěn)定性，有助于穩(wěn)定水油乳液^[30]，因此表明甘薯蛋白可能具有良好的乳液性質(zhì)。

2.6"氨基酸組成成分分析

甘薯蛋白中氨基酸種類豐富，甘薯蛋白的氨基酸組成見表5。

由表5可知，甘薯蛋白中含有的必需氨基酸總量為29.192%，疏水性氨基酸總量為31.479%，總氨基酸含量為66.486%。甘薯蛋白中含量最高的是Asp、Val、Glu，分別占9.467%、8.458%、6.357%，其中天冬氨酸和谷氨酸作為鮮味物質(zhì)的重要組成成分，能夠提升鮮味，在調(diào)味品、飲品等食品加工行業(yè)具有廣泛用途^[31]。甘薯蛋白中含有的Ala、Met、Pro、Cys、Leu、Gly、Val總量為24.121%，這些氨基酸被認為具有較強的自由基清除能力^[32]，表明其具有一定的抗氧化活性。對照FAO/WHO氨基酸成人推薦模式，甘薯蛋白中含有的蘇氨酸、甘氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和賴氨酸均高于推薦值。因此，甘薯蛋白作為一種良好的植物源蛋白，其營養(yǎng)價值較高，能夠改善食品風味，在食品工業(yè)中具有十分廣闊的應用前景。

2.7"熱穩(wěn)定性分析

甘薯蛋白的DSC曲線見圖4。

由圖4可知，在90～120 ℃范圍內(nèi)，甘薯蛋白由于受熱發(fā)生不可逆的結(jié)構(gòu)變化，導致吸收峰明顯增強。

由表6可知，甘薯蛋白在96.90 ℃時開始變性，在110.52 ℃時達到峰值，在116.87 ℃時結(jié)束變性，熱焓值為7.688 8 J/g。甘薯蛋白變性溫度相對其他蛋白質(zhì)較高，但熱焓值較低，表明其熱吸收能力較好，但在高溫時熱穩(wěn)定性較差^[33]。熱穩(wěn)定性下降表明，隨著溫度的上升和時間的延長，甘薯蛋白的機械性能逐漸減弱，因此在加工過程中應注意熱處理不要過度。

2.8"甘薯蛋白的功能性質(zhì)

2.8.1"溶解性

由圖5可知，甘薯蛋白的溶解性遠高于花生蛋白，略高于大豆蛋白。隨著pH的增大，甘薯蛋白的溶解性先降低后升高，分別在pH 4和pH 12條件下達到溶解性的最小值和最大值，最大溶解性可達到94.45%。這是因為植物蛋白的溶解性與其等電點密切相關(guān)，當溶液體系的pH接近蛋白質(zhì)的等電點時，蛋白質(zhì)的溶解性降至最低，可能導致蛋白質(zhì)分子之間發(fā)生相互黏連和聚集現(xiàn)象；當pH遠離等電點時，蛋白質(zhì)與水分子之間、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互排斥作用增強，有利于溶解性的進一步增加^[34]。

2.8.2"乳化性和乳化穩(wěn)定性

由圖6可知，甘薯蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性優(yōu)于花生蛋白和大豆蛋白，隨著pH的增大呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，在pH為12時，甘薯蛋白的乳化性為4.279 m²/g，乳化穩(wěn)定性為94.24%，這可能是因為當pH遠離等電點時，甘薯蛋白的溶解性增大，蛋白結(jié)構(gòu)由緊密的聚集狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭嬲範顟B(tài)，使得蛋白分子間的疏水基團暴露出來，蛋白可覆蓋的界面區(qū)域增大且穩(wěn)定性升高，使得蛋白的乳化能力增強^[35]。

2.8.3"起泡性和泡沫穩(wěn)定性

由圖7可知，甘薯蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性均優(yōu)于花生蛋白，但不及大豆蛋白，隨著pH的增大呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，在pH為12時，甘薯蛋白的起泡性為176.7%，泡沫穩(wěn)定性為50.24%，這是因為遠離等電點時，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)會發(fā)生顯著變化，使得溶解性增加，有利于蛋白質(zhì)在氣-液界面快速捕獲空氣形成多層蛋白膜，從而形成更多更穩(wěn)定的蛋白泡沫^[36]。

2.9"甘薯蛋白的抗氧化活性分析

采用大豆蛋白和花生蛋白作為實驗對照，由圖8可知，隨著蛋白濃度的增加，3種蛋白對DPPH自由基、ABTS⁺自由基和超氧陰離子自由基的清除率均逐漸上升，表現(xiàn)出顯著的劑量依賴效應，且與V_C相比均較低。

由圖8中A可知，甘薯蛋白對DPPH自由基的清除率高于花生蛋白和大豆蛋白。當?shù)鞍诐舛葹?.0 mg/mL時，DPPH自由基清除率為79.35%，可以看出甘薯蛋白在設定的濃度范圍內(nèi)對DPPH自由基的清除能力與V_C接近，表明甘薯蛋白是一種有效的DPPH自由基清除劑。由圖8中B可知，甘薯蛋白對ABTS⁺自由基的清除率略高于大豆蛋白，但低于花生蛋白，當?shù)鞍诐舛葹?.0 mg/mL時，ABTS⁺自由基清除率為34.49%。由圖8中C可知，甘薯蛋白對超氧陰離子自由基的清除率高于大豆蛋白，但低于花生蛋白，當?shù)鞍诐舛葹?.0 mg/mL時，超氧陰離子自由基清除率為38.56%。

綜上所述，甘薯蛋白具有一定的清除自由基能力，是一種有潛力的抗氧化劑。

3"結(jié)論

本研究采用超聲輔助堿提酸沉法提取甘薯蛋白的最佳工藝參數(shù)為料液比1∶2、pH 10、溫度60 ℃、時間1.25 h、超聲功率150 W，此條件下蛋白提取率為46.44%，蛋白純度為80.13%。甘薯蛋白表面呈現(xiàn)較疏松的片狀結(jié)構(gòu)，二級結(jié)構(gòu)中β-轉(zhuǎn)角和β-折疊占比較大，表明甘薯蛋白可能具有良好的乳液性質(zhì)和較低的消化率。甘薯蛋白中氨基酸種類豐富，且氨基酸組成接近FAO/WHO推薦的氨基酸模式，營養(yǎng)價值較高，變性溫度為110.52 ℃，其熱吸收能力較強。甘薯蛋白的功能性質(zhì)對pH具有高度依賴性，遠離等電點時功能性質(zhì)顯著改善，且具有一定的抗氧化活性，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ目寡趸瘎?。該法得到的甘薯蛋白有望開發(fā)新型功能食品，在飲品、調(diào)味品等食品領域具有廣闊的應用前景，提升了甘薯的資源利用價值。

參考文獻：

[1]陳金日，冉旭，黃曉斌，等.植物乳桿菌發(fā)酵甘薯原汁飲料的研制[J].食品研究與開發(fā)，2010，31（11）：110-112.

[2]SCHWEINBERGER C M， TRIERWEILER J O， TRIERWEILER L F. A simple equation for total reducing sugars （TRS） estimation on sweet potato and ethanol yield potential[J].Brazilian Journal of Chemical Engineering，2019，36（1）：33-41.

[3]李郁，木泰華，孫艷麗，等.不同溶劑和超濾濃縮倍率對甘薯蛋白提取及純度的影響[J].食品研究與開發(fā)，2007（6）：1-4.

[4]何春玫，李潤峰，覃水琳.響應面法優(yōu)化超聲輔助提取紅薯粗蛋白工藝研究[J].廣西農(nóng)學報，2020，35（2）：32-36.

[5]白偉娟.植物蛋白的制備技術(shù)及其在食品領域的應用[J].食品工業(yè)，2024，45（6）：252-256.

[6]俎新宇，趙亞男，陳星爍，等.大豆分離蛋白、豌豆分離蛋白和小麥面筋蛋白相互作用對高水分植物蛋白肉品質(zhì)特性的影響[J].中國調(diào)味品，2024，49（6）：36-42.

[7]張志剛，姚玉軍，王捷，等.沙棘籽粕和油莎豆粕聯(lián)合制備蛋白肽飲料[J].食品工業(yè)，2022，43（6）：26-29.

[8]孫會剛，陳志軒，周中馳，等.響應面法優(yōu)化大豆分離蛋白提取及復合酶解制備活性肽[J].中國調(diào)味品，2022，47（3）：82-87.

[9]權(quán)帆，王文斌，朱玲麗，等.藜麥蛋白提取工藝優(yōu)化及其功能特性研究[J].中國調(diào)味品，2022，47（11）：50-56.

[10]楊雪，馬麥邁，馬利，等.枸杞葉蛋白提取物的特性表征與生物活性評價[J].食品工業(yè)科技，2024，45（4）：15-24.

[11]ZHANG F R， ZHENG J， LI Z Y， et al. Purification， characterization， and self-assembly of the polysaccharide from Allium schoenoprasum[J].Foods，2021，10（6）：1352.

[12]李艷艷，楊金來，吳琰，等.不同干燥方式對毛竹筍全粉中氨基酸含量和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2024，50（15）：241-247.

[13]朱會麗，楊靜，馬歡，等.不同品種山藥氨基酸組成成分分析及綜合評價[J].食品安全質(zhì)量檢測學報，2024，15（3）：293-300.

[14]殷東.米糠蛋白和大米蛋白功能特性的對比研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2014.

[15]YAN C J， ZHOU Z. Solubility and emulsifying properties of phosphorylated walnut protein isolate extracted by sodium trimetaphosphate[J].LWT-Food Science and Technology，2021，143（1-2）：111117.

[16]劉春陽，白金波，楊尚青，等.枳椇子多糖的酸提取工藝優(yōu)化及其理化性質(zhì)與抗氧化活性研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2024，50（9）：148-156.

[17]趙舒暢.甘薯淀粉生產(chǎn)廢液中蛋白質(zhì)的提取及抗氧化活性研究[D].鄭州：河南工業(yè)大學，2011.

[18]李朝陽，李良玉，刁靜靜.pH和溫度對蛋白結(jié)構(gòu)和功能特性影響的研究進展[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2019（18）：59-60.

[19]邱月.雨生紅球藻中藻蛋白制備工藝及其蛋白的結(jié)構(gòu)與功能性研究[D].濟南：濟南大學，2020.

[20]代晹鑫，徐瑩，畢爽，等.核桃粕蛋白提取純化工藝優(yōu)化及其功能性質(zhì)分析[J].食品工業(yè)科技，2023，44（2）：241-252.

[21]薛穎，王聯(lián)結(jié)，黨艷妮，等.超聲波輔助堿法提取玉米胚芽粕蛋白質(zhì)工藝研究[J].食品工業(yè)科技，2015，36（2）：248-252.

[22]郎田田，雷姝敏，陳紅.超聲波輔助鹽溶法提取杏鮑菇蛋白的工藝優(yōu)化[J].中國調(diào)味品，2018，43（6）：19-23.

[23]陳晨，李成忠，張煥新，等.響應面法優(yōu)化牡丹籽粕蛋白提取工藝及其功能性質(zhì)[J].食品工業(yè)，2023，44（3）：10-14.

[24]宋樂.駝掌膠原蛋白的提取及其理化性質(zhì)研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學，2020.

[25]YANG X L， WANG R F， ZHANG S P， et al. Polysaccharides from Panax japonicus C.A. Meyer and their antioxidant activities[J].Carbohydrate Polymers，2014，101：386-391.

[26]劉婷婷，劉陽，張晶，等.分蘗蔥頭蛋白提取工藝優(yōu)化及其基礎特性[J].食品科學，2018，39（2）：267-272.

[27]LIU F F， LI Y Q， WANG C Y， et al. Physicochemical， functional and antioxidant properties of mung bean protein enzymatic hydrolysates[J].Food Chemistry，2022，393（9）：133397.

[28]HE S D， SHI J， WALID E， et al. Reverse micellar extraction of lectin from black turtle bean （Phaseolus vulgaris）： optimisation of extraction conditions by response surface methodology[J].Food Chemistry，2015，166：93-100.

[29]GHUMMAN A， MUDGAL S， SINGH N， et al. Physicochemical， functional and structural characteristics of grains， flour and protein isolates of Indian quinoa lines[J].Food Research International，2021，140（12）：109982.

[30]BASSOGOG C B B， NYOBE C E， NGUI S P， et al. Effect of heat treatment on the structure， functional properties and composition of Moringa oleifera seed proteins[J].Food Chemistry，2022，384（4）：132546.

[31]INSANG S， KIJPATANASILP I， JAFARI S， et al. Ultrasound-assisted extraction of functional compound from mulberry （Morus alba L.） leaf using response surface methodology and effect of microencapsulation by spray drying on quality of optimized extract[J].Ultrasonics Sonochemistry，2022，82（1）：105806.

[32]LI Y W， LI B. Characterization of structure-antioxidant activity relationship of peptides in free radical systems using QSAR models： key sequence positions and their amino acid properties[J].Journal of Theoretical Biology，2013，318：29-43.

[33]盧笑雨.油莎豆蛋白的提取、結(jié)構(gòu)表征及理化特性的研究[D].長春：吉林大學，2023.

[34]商海軍，蔣麗君，江本利，等.藜麥秸稈蛋白的結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)[J].食品研究與開發(fā)，2022，43（17）：49-56.

[35]FANG B， CHANG L， OHM J， et al. Structural， functional properties， and volatile profile of hemp protein isolate as affected by extraction method：alkaline extraction-isoelectric precipitation vs salt extraction[J].Food Chemistry，2023，405：135001.

[36]沈祥皓，陳昌威，付靖雯，等.響應面分析法優(yōu)化女貞子蛋白質(zhì)提取工藝及功能性研究[J].中國調(diào)味品，2024，49（7）：1-9.