水飞蓟粕蛋白氨基酸组成及加工功能特性研究

朱淑云 董 英 陈晓东 周 越

(江苏大学食品与生物工程学院，镇江 212013)

水飞蓟粕蛋白氨基酸组成及加工功能特性研究

朱淑云 董 英 陈晓东 周 越

(江苏大学食品与生物工程学院，镇江 212013)

以水飞蓟粕为原料，研究其蛋白质和氨基酸的组成及其蛋白的功能特性。结果表明，水飞蓟粕中粗蛋白的质量分数为47.23%，其中主要以清蛋白为主。17种氨基酸中谷氨酸、天冬氨酸和精氨酸含量丰富，蛋氨酸含量较少。必需氨基酸和总氨基酸质量分数分别为14.28%和41.70%。氨基酸评分(AAS)表明赖氨酸和含硫氨基酸分别是第1和第2限制性氨基酸。水飞蓟蛋白加工特性良好，有较好的溶解性，乳化性及乳化稳定性和发泡性及泡沫稳定性均优于大豆分离蛋白，是一种值得开发的优质植物蛋白。

水飞蓟粕 蛋白质组成 氨基酸组成 功能特性

水飞蓟Silibum marianum Grertn(milk thistle)为菊科水飞蓟属一、二年生草本植物，原产于地中海沿岸，现广泛分布于欧洲、北美洲、亚洲、非洲等地，我国陕西、黑龙江、辽宁、江苏、北京、湖北等地均有栽培。近年来国内对水飞蓟的研究利用大都以提取水飞蓟素为主，其副产品水飞蓟粕一般用作饲料或肥料，利用的附加值较低［1－4］。研究证明，水飞蓟粕中蛋白质含量较高，氨基酸种类齐全，是一种潜力巨大的植物蛋白资源［5］。

蛋白质在食品加工和贮藏过程中的溶解性、起泡性和泡沫稳定性及乳化性和乳化稳定性等因素决定其应用范围和利用价值。目前，国内外尚未见有关水飞蓟蛋白功能特性的研究报道，本文以水飞蓟粕为原料，研究水飞蓟蛋白和氨基酸的组成，并对采用碱溶酸沉法提取的水飞蓟蛋白的功能特性进行了研究，以期为水飞蓟蛋白资源的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

水飞蓟种仁:江苏中兴药业有限公司，经低温加压溶剂萃取技术脱脂，将脱脂水飞蓟粕过80目筛备用;大豆油、大豆分离蛋白:市售;其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

加压溶剂萃取装置:江南集团与江苏大学联合研制;FC－160型锤式粉碎机:上海中药机械厂;WFJ7200可见光分光光度计:尤尼柯(上海)仪器有限公司;ALPHAI－4/2－4型冷冻干燥机:德国CHRIST公司;LD5－2A型离心机:北京医用离心机厂;pHS－3TC型pH计:上海天达仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 蛋白质组分的 Osboren 法分级提取［6－7］

取一定量的脱脂水飞蓟粕，按1∶10(g/mL)添加去离子水混合均匀，室温搅拌提取60 min，浸提液于3 500 r/min离心20 min，取上清液测定清蛋白的含量。沉淀加入5%NaCl溶液搅拌混匀，室温提取60 min，浸提液于3 500 r/min离心20 min，取上清液测定球蛋白的含量。将提取球蛋白时离心分离出的沉淀加入75%乙醇混合均匀，室温提取60 min，浸提液于3 500 r/min离心20 min，取上清液测定醇溶蛋白的含量。将提取醇溶蛋白时离心分离出的沉淀加入0.2%NaOH溶液混匀，室温提取60 min，浸提液于3 500 r/min离心20 min，取上清液测定谷蛋白的含量。

1.3.2 水飞蓟蛋白的制备

将脱脂水飞蓟粕与去离子水按料液比1∶16混合，用1 mol/L NaOH调pH至11，于50℃下搅拌浸提60 min，然后以4 000 r/min离心20 min。沉淀物再重复提取1次，合并2次上清液，用1 mol/L HCl调pH至水飞蓟蛋白的等电点，搅拌后静置20 min再离心，沉淀冷冻干燥即得水飞蓟蛋白。

1.3.3 成分测定方法

水分含量:105℃恒重法;粗蛋白:凯氏定氮法;粗脂肪:索氏抽提法;总糖:硫酸—苯酚法［8］;灰分:高温灼烧法;溶液中蛋白质含量测定:考马斯亮蓝比色法［9］。氨基酸测定:采用安捷伦1100型液相色谱仪测定。

1.3.4 水飞蓟蛋白功能特性测定

1.3.4.1 溶解性的测定［10］

参照Tang的方法，用去离子水配制10 mL 1%的蛋白溶液，分别用0.5 mol/L HCl或NaOH调节所需pH值，在室温下磁力搅拌30 min，在4 000 r/min离心20 min。用考马斯亮蓝比色法测定上清液中的蛋白含量。用公式计算蛋白的溶解性(PS)。将适量蛋白粉完全溶解在一定pH值的水溶液中，用考马斯亮蓝比色法测得的蛋白含量作为总蛋白含量。

1.3.4.2 乳化性及乳化稳定性的测定

采用浊度法［11］。用一定pH的磷酸盐缓冲液配制6 mL 0.5%的蛋白质悬浮液，分别加入2 mL大豆油，高速匀浆乳化1 min，立即用微量取样器从溶液底部吸取100 μL乳浊液，加到5 mL 0.1%SDS溶液中，于500 nm测定吸光值A0，静置10 min后重新从乳浊液取样测定吸光值得At。每个样品重复测定两次取平均值。乳化活性用A0值表示;乳化稳定性表示为A0×t/(A0－At)，其中t为两次测定乳化活性的时间间隔(此处t=10)。

1.3.4.3 起泡性及泡沫稳定性［12］

将适量样品溶于一系列缓冲溶液中，室温下磁力搅拌20 min，取20 mL(V0)溶液连续搅打2 min，立即倒入量筒中，记录此时溶液的泡沫体积(V1)和静止30 min后的泡沫体积(Vt)。每个样品重复测定两次取平均值。

蛋白起泡性:FC=V1－V0

2 结果与讨论

2.1 水飞蓟蛋白质组分及化学成分的测定

根据Osboren的蛋白质分类提取方法，测定脱脂水飞蓟粕中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量。结果见表1。对碱溶酸沉法制得的水飞蓟蛋白进行成分测定，结果如表2所示。

表1 水飞蓟粕中蛋白组分的含量

由表1可见，水飞蓟蛋白中清蛋白含量最高，它的质量对水飞蓟蛋白的品质和特性有决定性影响。其次球蛋白的含量也较高，醇溶蛋白含量最低。

表2 水飞蓟蛋白的主要化学成分

2.2 水飞蓟蛋白的氨基酸组成及含量

本试验样品的前处理采用酸水解法，因此氨基酸含量测定中色氨酸含量未进行检测，其他种类的氨基酸含量测定结果如表3，表4所示。

表3 水飞蓟粕中氨基酸的组成和含量

表4 水飞蓟蛋白中必需氨基酸含量及评分

水飞蓟粕中氨基酸含量丰富，种类齐全，其中谷氨酸的含量最高，达10.01%。谷氨酸不仅属于鲜味氨基酸，在医学上谷氨酸还用于治疗肝性昏迷，改善儿童智力发育。水飞蓟粕中精氨酸含量也较高。对婴幼儿来说，精氨酸属于必需氨基酸，在调节免疫力、辅助治疗高氨血症、肝脏机能障碍等疾病方面颇有效果。水飞蓟蛋白中必需氨基酸占总氨基酸的比值为34.24%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值为52%。根据FAO/WHO的理想模式，质量较好的蛋白质其氨基酸组成EAA/TAA为40%左右，EAA/NEAA为60%以上。由此可见，水飞蓟蛋白中氨基酸组成略低于FAO/WHO的理想模式，质量较佳。从评分来看，根据氨基酸分，水飞蓟蛋白中第一限制性氨基酸为赖氨酸，第二限制性氨基酸为含硫氨基酸。苯丙氨酸和酪氨酸含量较高，其它接近FAO/WHO计分模式，说明水飞蓟蛋白中必需氨基酸含量基本符合FAO/WHO模式。从化学分看，第一限制性氨基酸为含硫氨基酸，第二限制性氨基酸为赖氨酸。综合分析，水飞蓟蛋白是一种优良的植物蛋白源，如果和其他谷物混合食用可以起到互补作用，提高营养价值。

2.3 水飞蓟蛋白的功能特性

2.3.1 水飞蓟蛋白的溶解性

溶解性是蛋白质的一个重要的功能性质，其他功能特性，如起泡性、乳化性和凝胶性则依赖于蛋白质的初始溶解性。蛋白质的溶解性受其加工条件影响很大，特别是热变性会严重降低其溶解度，另外，还受pH值、离子强度、有机溶剂等因素的影响［13］。pH值对水飞蓟蛋白溶解性的影响如图1所示。

图1 水飞蓟蛋白在不同pH值下的溶解性

从图1中可以看出，在pH 5.5时，水飞蓟蛋白的溶解度最低，此为水飞蓟蛋白的等电点，离开等电点，蛋白的溶解度都明显增加，当pH值大于9时，大部分蛋白成溶解状态。

2.3.2 水飞蓟蛋白的乳化性及乳化稳定性

蛋白质的乳化性是指蛋白质能使油与水形成稳定的乳化液的能力，主要包括乳化能力和乳化稳定性。影响蛋白产品乳化性和乳化稳定性的因素很多，pH值对水飞蓟蛋白乳化性和乳化稳定性的影响及与大豆分离蛋白进行比较的结果，见图2、图3。

由结果可知，蛋白的乳化性和乳化稳定性随pH值的增大均呈现出先减小后升高的趋势，在等电点附近水飞蓟蛋白的乳化性和乳化稳定性都最低，在pH大于5时，均随pH的增大而增加。这与蛋白的溶解性有密切关系，许多蛋白均有“等电点附近乳化性差，偏离等电点乳化性增强”的规律。这是因为蛋白质在它的表面性质起作用之前必须先溶解和移动到表面，不溶性的蛋白对乳化作用的贡献很小，因此蛋白质的乳化性质和溶解度之间通常呈正相关。而pH首先影响了蛋白的溶解性，而溶解的蛋白的乳化性质又依赖于乳化液中的亲油－亲水基的动态平衡［14］。在所选择的pH值范围内，水飞蓟蛋白的乳化性和乳化稳定性均优于大豆分离蛋白。

2.3.3 水飞蓟蛋白的起泡性及泡沫稳定性

起泡性是蛋白质的一项重要的功能性质，是蛋糕、面包、冰淇淋等食品加工过程中非常重视的质量控制指标，凡是影响蛋白质内在结构及其聚集状态的内、外在因素，都会影响其起泡性。pH值对水飞蓟蛋白起泡性和泡沫稳定性的影响的结果，如图4、图5所示。

从图4、图5中可以看出，在所选择的pH范围内，水飞蓟蛋白的起泡性及泡沫稳定性明显优于作为对照的大豆分离蛋白，且pH值对二者的起泡性及泡沫稳定性的影响显著。图4显示蛋白质的起泡性随着pH值的增加呈现先降低后增强的趋势，在其等电点处具有最弱的发泡能力，这可能是因为大多数蛋白质都沉淀下来，溶解在溶液中的蛋白质较少，故起泡性较差;图5显示水飞蓟蛋白泡沫稳定性随pH值变化的趋势与起泡性的变化相似，大豆分离蛋白的泡沫稳定性较差。

3 结论

3.1 水飞蓟粕中蛋白质含量较高，其粗蛋白的质量分数为47.23%，其中主要以清蛋白为主，其次球蛋白的含量也较高，醇溶蛋白含量最低。

3.2 水飞蓟蛋白中富含酸性氨基酸Glu和Asp及碱性氨基酸Arg，必需氨基酸占总氨基酸的比值为34.24%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值为52%，赖氨酸为其第一限制性氨基酸。

3.3 水飞蓟蛋白的等电点在5.5左右，在碱性条件下，溶解性较好。水飞蓟蛋白的乳化性及乳化稳定性和起泡性及泡沫稳定性均优于大豆分离蛋白，可作为乳化剂、食品添加剂开发，具有广阔的应用前景。

［1］R Agarwal，C Agarwal，H Ichikawa，et al.Anticancer potential of silymarin:from bench to bed side［J］.Anticancer Res，2006，26:4457 －4498

［2］G Deep，R Agarwal.Chemopreventive efficacy of silymarin in skin and prostate cancer［J］.Integr.Cancer Ther，2007，6:130－145

［3］G.Sharma，R P Singh，D C Chan，et al.Silibinin induces growth inhibition and apoptotic cell death in human lung carcinoma cells［J］.Anticancer Res，2003，23:2649 － 2655

［4］徐德峰，张卫明，史劲松，等.国内水飞蓟资源利用现状与展望［J］.食品研究与开发，2007，28(2):157－160

［5］陈毓荃，王春梅，张文.水飞蓟综合利用基础研究Ⅱ果实油脂和蛋白质［J］.西北农业学报，1998，7(1):79－81

［6］郭红英.麦胚蛋白酶解物的制备及其抗氧化功能研究［D］.镇江:江苏大学，2009

［7］李小华，于新.非洲山毛豆蛋白质组成及其功能特性研究［J］.中国粮油学报，2010，25(7):43 －48

［8］宋俊英.茶薪菇总糖、还原糖和多糖的测定［J］.中草药，2006，37(9):1421 －1422

［9］王多宁，赵雁武，田芙蓉.考马斯亮蓝微盘比色法测定蛋白质含量［J］.第四军医大学学报，2001，22(6):528－529

［10］TANG C H.Functional properties and in vitro digestibility of buckwheat protein products:influence of processing［J］.Journal of Food Engineering，2007，82:568 －576

［11］Tang S，Hettiarachchy N S，Horax R，et al.Physicochemical properties＆functionality of rice bran protein hydrolyzate prepared from heat－stabilized defatted rice bran with the aid of enzymes［J］.Journal of Food Science，2003，68(1):152－157

［12］Tomotake H.Physcio－ chemical and functional properities of buckwheat protein product［J］.Journal of Aari and Food Chem，2002，50(7):2125 －2129

［13］莫文敏，曾庆孝.蛋白质改性研究进展［J］.食品科学，2000，21(6):6 －10

［14］Linares E，Larre C，Lemeste M，et al.Emulsifying and foaming properties of gluten hydrolysates with an increasing degree of hydrolysis:Role of soluble and insoluble fractions［J］.Cereal Chemistry，2000，77(4):414 －420

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

江苏大学高级人才科研启动基金(09JDG027)，江苏大学博士研究生科研创新计划(CX10B_007X)

2010－11－01

朱淑云，女，1975年出生，讲师，博士，食品科学与工程通讯作者:董英，女，1954年出生，教授，食品生物技术、农产品深加工与综合利用