Thanh法提取7S、11S球蛋白功能特性的研究

段春红，孙 婉，姚晓琳，韩晓红，潘思轶，*

(1.武汉生物工程学院生物工程系，湖北武汉430415;2.华中农业大学食品科技学院，湖北武汉430070)

Thanh法提取7S、11S球蛋白功能特性的研究

段春红1，孙 婉2，姚晓琳2，韩晓红1，潘思轶2，*

(1.武汉生物工程学院生物工程系，湖北武汉430415;2.华中农业大学食品科技学院，湖北武汉430070)

以中豆36为原料，分别提取大豆分离蛋白(SPI)、7S、11S球蛋白，系统地比较了它们的功能性质的差异。结果表明:SPI、7S及11S的功能特性之间存在较大差异，11S球蛋白具有较强的凝胶性、吸油性和溶解度;7S球蛋白具有较高的持水性和乳化性。

大豆分离蛋白，7S球蛋白，11S球蛋白，功能特性

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中豆36、色拉油 市售;十二烷基硫酸钠(SDS)、无水石油醚、三羟甲基氨基甲烷 中国医药(集团)上海化学试剂公司。

集热式恒温加热磁力搅拌器 DF-101S型，郑州长城工贸有限公司;数显恒温水浴锅 HH-2型，国华电器有限公司;冷冻干燥机 1-4LD型，德国CHRIST公司;均质仪 上海医疗器械五厂;紫外可见分光光度仪 722型，上海欣茂仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 大豆 SPI的提取 采用Molina Ortiz等的方法［3］提取SPI，见图1。

1.2.2 大豆7S、11S球蛋白的提取 采用 Vu Huu Thanh，Kazuo Shibasaki［4］方法提取 11S和 7S，见图2。

1.2.3 凝胶电泳法测蛋白质分子结构［5］采用SDS -聚丙烯酰胺凝胶电泳法测蛋白质分子结构。采用不连续电泳凝胶，分离胶:15%;浓缩胶:10%;电泳条件:100～150V。电泳谱图采用薄层扫描仪进行扫描后，用Scion Image软件进行分析处理。

图1 大豆SPI的提取工艺

图2 Thanh法分步提取大豆11S和7S大豆球蛋白工艺

1.2.4 蛋白质吸油性测定［6］取0.4g样品置于10mL刻度离心管中，加6mL色拉油，每隔5min搅拌30s，30min后于2000r/min离心25min，析出未被吸附的油，通过总油与未被吸附油体积之差，按公式计算吸附油的能力:

吸油性(mL/g)=(6-析出油的体积)/0.4

1.2.5 蛋白质持水性测定［6］取0.2g样品和6mL水置于10mL刻度离心管中，用细金属丝搅拌混合1min，静置 10min，使样品分散于水中，40℃水浴30min，1600r/min离心25min，读出游离水的体积，按下式计算持水性:

WHC(mL/g)=(加入水的总体积-游离水体积)/0.5

1.2.6 蛋白质乳化活性及乳化稳定性的测定［6］取0.0180g样品于80mL小烧杯中，加入18mL水、6mL油，于30000r/min均质1min，分别在均质后0、10min取均质样100μL加入到10mL 0.1%的SDS溶液中，以0.1%SDS液为空白，于500nm处，测定其吸光值。公式如下:

式中:EAI-单位质量蛋白质的乳化表面积(m2/g);c-样品溶解液中蛋白质浓度(0.001g/mL); EAImin-乳浊液放置10min后的EAI值;φ-油相所占的分数，本实验为1/4;EAImax-乳浊液形成后最大的EAI，本实验中指0min时的EAI值;L-比色皿的光径(10-2m)。

1.2.7 蛋白质溶解度的测定［6］取0.5g待测样品溶于50mL烧杯中，用一定量的二次蒸馏水经充分搅拌后，用0.05mol/L盐酸或0.05mol/L氢氧化钠调pH至7.0，然后定容于50mL容量瓶中。室温下磁力搅拌20min后，在10000r/min下离心分离20min，取上清液5mL。用凯氏定氮法测定上清液中的蛋白质含量，溶解度用蛋白溶解指数(Protein Solubility，PS)来表示，公式如下:

PS(%)=(离心后上清液中蛋白含量/初始蛋白含量)×100%

1.2.8 蛋白质凝胶性的测定 精确称取SPI、7S、11S蛋白，用重蒸水配制成一定浓度的蛋白溶液，室温下磁力搅拌5min，混合均匀;用0.1mol/L的 HCl或0.1mol/L的NaOH调节到所需的pH。100mL烧杯取样50mL，密封，放在水浴锅中80℃水浴30min，成凝胶后取出用自来水冷却至室温，放在4℃冰箱过夜，得测。

2 结果与讨论

2.1 凝胶电泳图谱分析

大豆7S、11S球蛋白及SPI凝胶电泳图谱见图3。从图3中可以看出，7S球蛋白的电泳图谱中的三条主要的蛋白带所对应的亚基相对分子质量，从上至下依次为81000、72000和51000。11S球蛋白的主要蛋白带所对应的亚基相对分子质量，从上至下依次为 41000、37500、19600、16000。通过对 SDSPAGE谱图中的谱带进行Scion Image扫描分析，7S的纯度达到75.4%，11S的纯度达到84.9%，符合实验要求。

图3 7S、11S球蛋白及SPI电泳图谱注:1-标准蛋白，2-11S球蛋白，3-7S球蛋白，4-SPI。

2.2 吸油性

吸油性是指蛋白质在一定条件下承受热加工后保持油脂的能力，吸油性的高低取决于大豆蛋白的亲脂能力，尤其是疏水性残基的数量和结构。SPI、7S和11S的持油性如图4所示。11S球蛋白的吸油性较7S球蛋白高，SPI的吸油性最高。由于SPI的组分包括7S和11S，具有综合效应。

2.3 持水性

持水性是指蛋白质在一定条件下承受热加工后保持水分的能力，实质上就是蛋白分子物理截留水的能力，其影响因素包括蛋白分子的大小、形状、空间、构象等［7］。大豆7S、11S球蛋白和SPI的持水性如图5所示。7S和11S球蛋白的持水性均高于SPI。7S球蛋白持水性最高。这可能引起7S球蛋白中含有较多的疏水基团，易与水结合，增加了蛋白质和水的结合能力，使其持水性增强。

图4 蛋白质吸油性比较

图5 蛋白质持水性比较

2.4 乳化活性及乳化稳定性

在食品的乳化体系中，蛋白质能够降低油水界面的界面张力，从而阻止体系中油滴的聚合，提高体系的稳定性。常用乳化活性指数(EAI)和乳化稳定性(ES)来评价蛋白质的乳化性能。

蛋白质具有两亲性质，它可以在分散的脂相和连续的水相间被吸收。研究表明大豆蛋白的乳化机理与蛋白的组成和表面疏水性有关［8］。7S、11S和SPI的乳化活性和乳化稳定性的结果如图6所示，7S的乳化性高于11S和SPI。产生这种现象的原因可能由于7S和11S结构特征存在差异。7S球蛋白的疏水性较强，且分子量较低，因此，7S比11S更能与油滴结合，增强其乳化性。

图6 蛋白质乳化性比较

2.5 溶解度

溶解性是指蛋白质在水溶液或食盐溶液中溶解的性能，其溶解的程度又称溶解度［9］。在各种不同条件下，溶解度性质是蛋白质可应用性的一个很重要的指标，它影响着蛋白质的凝胶作用、乳化作用和起泡作用的能力［8］。如图7所示，SPI、7S及11S球蛋白中溶解度不同。7S球蛋白的溶解度最低，11S球蛋白的溶解度最高，这主要是与SPI、7S及11S球蛋白本身的结果有关。溶解性本身受到疏水性及电荷频率两个参数的影响，它们控制着蛋白质分子的排斥和缔合，高的电荷频率、低的疏水性可以有效提高溶解性［10］。7S球蛋白含有较多的疏水性氨基酸，使其溶解度较低。

图7 蛋白质溶解度比较

2.6 凝胶性

蛋白质的凝胶性是指热或其它试剂使蛋白质从溶液分散液转变成凝胶网络结构，其随蛋白质的不同而不同。7S、11S和SPI的凝胶性的结果如图8所示。由图8可知，11S球蛋白凝胶性较强，其次是SPI，7S球蛋白凝胶性较差。Circle认为在热诱导凝胶形成过程中二硫键起到了重要的作用［7］，这可能是因为11S球蛋白内的二硫键及巯基含量高于7S球蛋白，并且11S球蛋白和7S球蛋白对加热变性敏感度不同，所以11S球蛋白比7S球蛋白更易制成坚实、易恢复原状的凝胶。

图8 蛋白质凝胶性比较

3 结论

通过功能特性比较发现，SPI、7S及11S的功能特性之间存在较大差异，11S球蛋白具有较强的凝胶性、吸油性和溶解度;7S球蛋白具有较高的持水性和乳化性，这主要是因为它们的结构存在差异。

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Study on functional properties of 7S and 11S globulin extracted by Thanh method

DUAN Chun-hong1，SUN Wan2，YAO Xiao-lin2，HAN Xiao-hong1，PAN Si-yi2，*
(1.Department of Bioengineering，Wuhan Bioengineering Institute，Wuhan 430415，China; 2.College of Food Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China)

SPI，7S globulin and 11S globulin were extracted by bean 36.By comparing the functional properties of SPI，7S and 11S globulins，the result showed that there was a big difference among them.11S globulins had better gel property，oil-absorbing capacity and solubility.7S globulins had better capabilities in water-holding and emulsification.

SPI;7S globulin;11S globulin;functional properties

Q512+.2

A

1002-0306(2011)06-0079-04

大豆蛋白是食品工业配料，对于改善加工食品的质构特性具有重要影响。大豆蛋白具有与食品质量相关的多种物化特性，如乳化性、吸油性、保水性、凝胶性、起泡性等，将其添加到食品中不仅可以增加食品风味，还可以改善食品的结构［1］。大豆蛋白按照沉降模式应用超速离心分离方法进行分离，可分为7S、11S、2S、15S 4个组分，其中主要组分是7S和11S球蛋白，它们对大豆蛋白的各项物化特性起着十分重要的作用。由于11S和7S有着各自特殊的氨基酸组成和结构，使它们对大豆蛋白的功能特性产生不同的贡献。我国关于大豆蛋白组成与大豆蛋白功能性关系的研究很少。掌握了大豆7S和11S球蛋白的功能性质，就能在大豆加工中，遵循大豆蛋白质的变化规律，制造出功能特性好、质量稳定的大豆蛋白质产品［2］。本研究以大豆为原料，分别提取大豆分离蛋白、7S球蛋白及11S球蛋白，系统地比较了它们功能特性的差异，为充分发挥大豆蛋白在食品中的应用提供理论依据。

2010-05-17 *通讯联系人

段春红(1981-)，女，博士，讲师，研究方向:蛋白质工程。

863项目(2006AA10Z330);湖北省新世纪高层次人才工程入选人员科研择优资助项目(鄂人［2003］31号)。