桃仁蛋白与大豆分离蛋白功能特性比较*

李静娟，易建华，朱振宝，杨欣

(陕西科技大学生命科学与工程学院，陕西西安，710021)

桃仁蛋白与大豆分离蛋白功能特性比较*

李静娟，易建华，朱振宝，杨欣

(陕西科技大学生命科学与工程学院，陕西西安，710021)

为加大桃仁蛋白在食品工业中的应用，以大豆分离蛋白(SPI)为对照，研究了桃仁分离蛋白(PKPI)的溶解性、持水性、持油性、起泡性及泡沫稳定性、乳化性及乳化稳定性和凝胶性等。结果表明:与SPI相比，PKPI具有很好的溶解性、持油性、泡沫稳定性、乳化稳定性及较低的凝胶浓度，但起泡性、乳化性及持水性较差。PKPI具有良好的功能性质，适合于蛋白饮料及高脂肪含量的食品。

桃仁分离蛋白(PKPI)，大豆分离蛋白(SPI)，功能特性

桃是我国仅次于苹果、梨的第三大水果，主要分布于河北、山西、陕西、甘肃、山东、河南、四川、云南等地。桃仁为桃或山桃的干燥成熟种子，7～8月采摘成熟果实，取出果核，或在食用果肉时收集果核，除净果肉及核壳，取出种子，晒干［1］。研究表明，桃仁中油脂和蛋白质含量分别为54.5%和27.5%［2］，因此具有很高的利用价值。目前，桃仁除少量用作中药外，大部分成为加工废弃物被抛弃，造成极大的资源浪费，因此，开发和利用桃仁资源不仅可以变废为宝，还能够提高桃加工厂的经济效益。

本文以桃仁分离蛋白(PKPI)为研究对象，着重考察了桃仁蛋白的溶解性、持油持水性、起泡性及乳化性等特性，并与大豆分离蛋白(SPI)的相关性质进行了对比研究，以期为桃仁的深加工及在食品工业中的应用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

桃仁，由西安药材市场购得。大豆分离蛋白(水分 5.94%、灰分 4.35%、蛋白质 84.87%、脂肪0.72%)，购于山东万德隆有限公司

实验中采用的试剂均为分析纯。

1.2 试验仪器

721型可见分光光度计，上海精密仪器科学有限公司;PB－10型精密酸度计，德国赛多利斯公司;TDL－40B离心机，上海安亭科学仪器厂;KDN－04C型凯氏定氮仪，上海洪纪仪器设备有限公司;DS－1高速组织捣碎机，上海标准模具厂;JBZ－14H型磁力搅拌器，上海大普仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 等电点法提取桃仁分离蛋白

［3］但略有改动，将桃仁浸泡去皮，35℃下干燥并粉碎，经石油醚脱脂［料液比1∶6(g∶mL)，脱脂4次］，挥发溶剂后过60目筛，低温干燥得桃仁脱脂粉。将桃仁脱脂粉与蒸馏水1∶10(g∶mL)混合，用0.5mol/L NaOH调pH8.0，室温搅拌提取1 h，4 000 r/min离心 20 min，沉淀再按料液比 1∶5(g∶mL)提取2次，合并3次所得上清液。上清液用0.5mol/L HCl调节pH至等电点(pI=4.7)，4℃下沉淀1 h，用蒸馏水洗涤沉淀3次，0.5mol/L NaOH调pH值至pH 7.0，搅拌使沉淀复溶后，倒入透析袋中，4℃下透析48 h后，冷冻干燥，所得产品即为PKPI。PKPI化学成分测定:水分4.78%，灰分1.11%，蛋白86.83%(N×6.25)，脂肪0.98%。

1.3.2 桃仁蛋白质溶解性测定

可溶性蛋白质的测定采用双缩脲法［4］。

(1)采用最小二乘法，估计标准曲线的线性回归方程为 y=0.046 2x+0.051 7，相关系数 R=0.999 9。可以看出此标准曲线比较理想，回归方程(即标准曲线方程)具有很好的相关性，由此可根据测得的吸光度，通过标准曲线计算出待测液中蛋白质含量。

(2)样品的测定:取0.25 g样品分散于25mL水(或不同浓度的溶液，根据需要而定)中，用0.5mol/L HCl或0.5mol/L NaOH调节pH，搅拌30 min，3 500 r/min下离心15 min后备用。取样品溶液1.0mL置于试管内，加入双缩脲试剂4.0mL，旋涡混合器混匀l min，在室温下放置30 min后，于540 nm处，以蒸馏水作参比，进行比色测定，对照标准曲线方程，经计算得样品溶液的蛋白质含量。凯氏定氮法测样品中的蛋白质含量。氮溶指数(NSI)计算公式:

1.3.3 持水性［5］和持油性［6］

称取0.5 g蛋白样品于刻度离心管中，加入5mL水，混匀1 min后，在室温下静置30 min，4 000 r/min离心30 min，测量上清液体积，扣除后即为蛋白样品吸水量。

称取0.5 g蛋白样品于刻度离心管中，加入5mL油，混匀1 min后，在室温下静置30 min，4 000 r/min离心30 min后，测量其上清液体积，扣除后即为蛋白样品吸油量。

1.3.4 乳化性及乳化稳定性［7］

配制 50mL，3%的蛋白样品溶液，调节至pH7.0，在高速组织捣碎机(约12 000 r/min)中均质30 s，加入50mL大豆色拉油，再均质2 min，迅速将乳化液倒入2个50mL的离心管中，2 700 r/min下离心5 min，测量乳化层体积。乳化能力(EA)计算如下:

乳化稳定性:上述方法所得混合液在80℃下，保温30 min，冷却至室温，2 700 r/min下离心5 min，取出后测量乳化层体积。乳化稳定性表示为:

1.3.5 起泡性及泡沫稳定性［8］

配制100mL，3%的样品溶液，倒入高速组织捣碎机中，约12 000 r/min，均质2 min，将均质后的溶液迅速倒入250mL的量筒中。气泡能力(FC)表示为:

泡沫稳定性(FS)表示为:20，40，60，120min 后的泡沫体积。

1.3.6 最低胶凝点测定［9］

分别取 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0 g样品，溶解于10mL蒸馏水中，用磁力搅拌器搅拌20 min，使样品充分溶解，制成2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%，16%，18%，20%的样品溶液，再用0.1mol/L NaOH或HCl调节pH至7.0，置沸水浴中1 h后，迅速水冷至室温，于4℃下静置12 h，观察凝胶情况:把试管倒置，凝胶不流下来的样品定义为“+”，可形成自持凝胶;反之为“－”，不能形成凝胶。可形成自持凝胶的最低蛋白质浓度(The Least Gelation Concentration Endpoint)，称为 LGE。

2 结果与讨论

2.1 桃仁蛋白的溶解性

2.1.1 pH值对桃仁蛋白溶解性的影响

桃仁和大豆蛋白氮溶指数(NSI)与pH值关系曲线如图1所示。由图1可知，pH值对蛋白质溶解性的影响较大。PKPI和 SPI的 pH-溶解性曲线都呈“V”字型，即PKPI和SPI分别在pI 5.0和pI 4.0时，NSI最低，分别为5.5%、7.4%，pH值高于或低于等电点，蛋白质溶解性都比较大。同时，蛋白质的水合作用也可促进蛋白质溶解性增加。从图1还可看出，相同pH值下(除等电点外)，PKPI的NSI值都显著高于SPI的NSI(P＜0.01)。

图1 pH值对蛋白质溶解性的影响

2.1.2 离子强度对桃仁蛋白溶解性的影响

图2为离子强度对桃仁及大豆蛋白溶解性的影响。由图2可知，离子强度对SPI溶解性影响比较大，而对PKPI的溶解性影响较小。NaCl浓度＜0.05mol/L，SPI的NSI值随盐浓度增大略有升高，NaCl浓度＞0.05mol/L，SPI的NSI迅速下降至20%以下。这可能是由于大豆蛋白具有较高比例的非极性区域，盐离子所产生的电荷屏蔽效应会明显降低其溶解性。

图2 离子强度对蛋白质溶解性的影响

研究表明，在低盐浓度时蛋白质出现盐溶效应，促进蛋白质的溶解［10］。当盐浓度较高时则出现盐析效应，导致蛋白质的溶解性降低。据报道，在低盐浓度时，蛋白质溶解性降低，而在盐浓度升高时，蛋白质的溶解性也随之升高［3］。在本实验研究的离子强度范围内，盐离子浓度对PKPI的影响不大。

2.1.3 温度对桃仁蛋白溶解性的影响

温度是影响蛋白质溶解性的重要因素。低温不利于水分子和蛋白质分子的相互作用，适当提高温度，有利于提高蛋白质的溶解性，但高温会加速蛋白质变性，导致维持蛋白质空间构象的弱键开始断裂，肽键原有特定排列也有所改变，蛋白质分子内部的一些疏水基团暴露于分子表面，分子间相互凝结沉淀，从而降低了蛋白质的溶解性。

图3为温度对蛋白质NSI的影响。由图3可以看出，温度对 PKPI的溶解性影响较大，30～50℃，PKPI的NSI值随温度升高而增大，并达到最大值(77.9%);温度 ＞50℃，继续升温，NSI迅速下降。SPI的NSI随温度升高而增加，70℃达到最高，为64.3%;再升温，NSI开始下降，这主要是因为SPI中7S球蛋白的热变性温度在(70±2)℃［11］。图3同时表明，相同温度下，PKPI的溶解性在30～60℃时显著优于SPI的溶解性(P＜0.01)。

图3 温度对蛋白质溶解性的影响

2.1.4 蛋白质的浓度对桃仁蛋白溶解性的影响

图4为蛋白质浓度对NSI的影响曲线。由图4可知，PKPI和SPI的NSI值都随蛋白质浓度的增加而降低。这可能是由于不同浓度的蛋白质分散相的持水性不同，导致自由水质量的不同，浓度越大，蛋白分子束缚水分子越多，水的活度就越低，水分子进入蛋白质分子内部的难度也就越大;另外，蛋白质分散相浓度越大，蛋白分子间疏水键作用越大，分子之间结合能力越强，蛋白质越容易聚集沉淀，也会导致蛋白质溶解性降低［11］。图4还表明，相同浓度下，PKPI的NSI极显著高于SPI的NSI值(P＜0.01)，这说明PKPI具有很好的溶解性，有益于其在食品工业中的应用。

图4 蛋白质浓度对蛋白质溶解性的影响

2.2 桃仁蛋白的持水性

桃仁蛋白持水性研究结果见图5。由图5可知，PKPI的持水性相对SPI较弱。蛋白质的吸水能力源于蛋白质分子表面的极性基团与极性水分子的亲合作用，蛋白质分子表面的极性基团越多，吸水性越强。Hermanssont［12］认为，蛋白质制品具有良好持水性必须具备3方面条件:蛋白质颗粒复水后能充分溶胀，但不溶解;蛋白质颗粒复水后具有很高粘度;蛋白可形成凝胶网络。实验发现，SPI颗粒复水后明显充分溶胀，但不溶解，并且具有很高的黏度。而PKPI则恰恰相反，由于具有很好的溶解性，复水后大部分溶解到水中，形成蛋白质溶液，因此，PKPI的持水性小于SPI的持水性。有研究也表明，蛋白质溶解性越强，则会导致其持水性越差［13］。

图5 蛋白质的持水性

2.3 桃仁蛋白的持油性

蛋白质的持油性如图6所示，PKPI比SPI具有更好的持油性。持油性和持水性代表了蛋白质两个对立方面的性质。从微观角度讲，持油性与蛋白质分子表面亲脂基团的性质有关，但越来越多的证据表明物理截留作用对蛋白质的持油能力有重要贡献。容积密度越大，持油能力越小。本试验测定，容积密度SPI＞PKPI，因此 PKPI的持油性大于 SPI。

图6 蛋白质的持油性

由于桃仁蛋白具有良好的持油性，应用于高油脂食品中，可促进脂肪与蛋白质结合，从而减少食品蒸煮时脂肪损失;桃仁蛋白应用于肉制品中，因其具有良好的持油性和一定的持水性，可使产品组织结构细腻、口感柔嫩，可在保持成品质量不变的前提下，降低瘦肉比率，提高产品质地、得率和蛋白质指标，增加脂肪含量和产品热加工稳定性，降低成本。

2.4 桃仁蛋白的起泡性及泡沫稳定性

蛋白质分子具有典型的两亲结构，即同时含有亲水性和亲油性基团，因而在分散液中能表现较强的界面活性，具有一定程度降低界面张力的作用，蛋白质溶胶受到急速的机械搅拌时，会有大量的气体混入，形成相当量的水－空气界面，溶液中的蛋白分子吸附到这些界面上，降低了界面张力，促进界面形成，同时由于蛋白质的部分肽链在界面伸展，并通过肽链间(包括分子内和分子间)的相互作用，形成一个二维保护网络，使界面膜得以加强，从而促进了泡沫的形成与稳定［15］。

图7和图8分别为桃仁蛋白的起泡能力和泡沫稳定性。图7表明，PKPI较SPI的起泡能力低。从图8可以看出，泡沫稳定性与起泡能力呈现相反的趋势，即泡沫稳定性表现为PKPI大于SPI。这说明具有良好起泡能力的蛋白质不具有稳定泡沫的能力，而能形成稳定泡沫的蛋白质往往显示不良的起泡能力。因此，可以得出结论，PKPI起泡能力较SPI差，但泡沫稳定性好。

图7 蛋白质起泡能力

图8 蛋白质的泡沫稳定性

2.5 桃仁蛋白的乳化性及乳化稳定性

蛋白质分子的两亲结构，使其在油水混合液中可以扩散到油水界面形成油水乳化液，在油滴周围形成一层膜，避免脂肪的聚集，蛋白质促使油和水形成乳化液，并保持乳化液稳定的能力即为蛋白质的乳化特性。由图9可知，与SPI相比，PKPI乳化能力较差，而乳化稳定性较强。蛋白质的乳化能力不仅与其溶解性有关，还与蛋白质的分子结构有关。桃仁蛋白分子中亲水基和疏水基的比例对形成油水体系乳化液的贡献较小，所以其乳化能力较弱，但其乳化稳定性较强，这意味着油滴不易脱离蛋白质溶液。

图9 蛋白质的乳化性及乳化稳定性

2.6 桃仁蛋白的凝胶性

桃仁蛋白分散于水中形成溶胶体，在溶胶体中，蛋白质分子呈现出一种卷曲的紧密结构，表面被水化膜包围着具有相对的稳定性。加热后，蛋白质分子从卷曲状态舒展开来，使包裹在卷曲结构内部的疏水基团暴露出来，而蛋白质分子卷曲结构外部的亲水性基团则相应减少，同时蛋白质分子由于热动能，运动加剧，这不仅使蛋白质分子间疏水相互作用加强，而且促进了分子间二硫键的形成，最终形成具有立体网状结构的凝胶态［16］。

由表1可知，PKPI和SPI最低胶凝浓度分别为10%和12%，这说明PKPI较SPI更容易形成凝胶。

表1 蛋白质的凝胶性

3 结论

(1)本研究系统考察了PKPI的功能性质，与SPI相比，PKPI具有良好溶解性、持油性、泡沫稳定性、乳化稳定性及较低的凝胶浓度，但持水性、起泡能力及乳化能力较差。

(2)PKPI具有良好的功能特性，适合作为食品添加剂。PKPI较高的溶解性及较弱的起泡性，适合于饮料、奶粉及各类速溶食品，即强化营养，同时利用其功能特性，改善食品的品质;PKPI的高持油性，可应用于高脂肪含量的食品中。

参考文献

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Study on the Functional Characteristics of Peach Kernel Protein

Li Jing-juan，Yi Jian-hua，Zhu Zhen-bao，Yang Xin
(School of Life Science and Engineering，Shaanxi University of Science ＆ Technology，Xi’an 710021，China)

To enhance the application of peach kernel protein in the food industry，the functional properties including water holding capacity，oil holding capacity，foaming and foam stability，emulsifying and emulsion stability and gel properties were studied compared with the relevant properties of SPI.The results showed that PKPI had better solubility，oil holding capacity，foam stability and emulsion stability than those of SPI while the foaming，emulsifying and water holding capacity were weaker.PKPI had good functional properties，which are suitable for some kinds of foods，such as beverages and high fat content foods.

peach kernel protein isolates(PKPI)，isolated soy protein(SPI)，functional property

硕士研究生(易建华副教授为通讯作者)。

*陕西省科技厅自然科学计划项目(2009JM3021)

2010－07－18，改回日期:2010－09－12