人参果可溶性蛋白制备及其功能性质研究

张喜峰，王银芳，李彩霞，杨锐，张芬琴

(河西学院农业与生物技术学院，甘肃张掖734000)

人参果可溶性蛋白制备及其功能性质研究

张喜峰，王银芳，李彩霞，杨锐，张芬琴*

(河西学院农业与生物技术学院，甘肃张掖734000)

采用柠檬酸－磷酸氢二钠缓冲液对人参果中可溶性蛋白进行提取，以单因素实验考察料液比、温度、浸提时间、pH等因素对人参果可溶性蛋白提取率的影响。在此基础上通过四因素三水平正交实验设计，并对其提取蛋白功能性质进行了初步研究。结果确定了缓冲液浸提最佳工艺条件为:料液比4∶1，温度25℃，浸提时间120min，pH=6;在此最佳工艺下，人参果可溶蛋白提取率可达24.64%。其中料液比对提取率的影响达到了显著水平(p＜0.05)。人参果可溶性蛋白等电点在pH=10左右，在此条件下，蛋白的溶解性、起泡能力、乳化性最小。蛋白的吸水性在3.5～5.0mL/g左右，吸油性在0.6～1.8g/g之间，最小胶凝度为7.5mg/mL。

人参果，可溶性蛋白，正交设计，功能性质

人参果(Solanun muicatum)又称“茄瓜”，是多年生草本植物，既可作一年栽培又可作多年栽培;果形有椭圆形、卵圆形、心形、陀螺形等，成熟时果皮呈金黄色并带紫色条纹［1］;它具有高蛋白、低糖、低脂等优点，还富含维生素C及17种氨基酸，并且氨基酸比例与人体需要的氨基酸比例基本相符［2－5］。因此，人参果被认为有抗癌、抗衰老、降血压、降血糖、提高智力及免疫力、消炎、补钙、美容等功能［6］。高蛋白质、低糖是“茄瓜－人参果”的主要特点［7－8］。人参果在甘肃省河西走廊荒漠绿洲区被广泛种植，且是当地的支柱产业。目前人们对人参果的研究主要集中在多糖提取［9－10］、人参果酒、酸奶及饮料的制作［11－16］方面，没有在提高其附加值方面进行研究。本文通过对人参果可溶性蛋白提取及其功能性质的研究，为可食用蛋白的深加工产业化开发提供新的路径和理论依据，带动食品工业及相关产业的发展，从而最大限度开发这些宝贵蛋白资源的经济价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

人参果甘肃省河西走廊武威市凉州区张义镇，于2010年9月中旬购自市场;小牛血清蛋白、无水乙醇、磷酸、考马斯亮蓝G－250、柠檬酸、磷酸氢二钠均为分析纯。

榨汁机，电子天平，恒温水浴锅，离心机，722型分光光度计，冷冻干燥机，凯氏定氮仪等。

1.2 实验方法

1.2.1 人参果可溶性蛋白的提取配制不同pH的柠檬酸－磷酸氢二钠缓冲溶液，按一定体积加入到定量经去皮后榨得的人参果汁中，在一定温度下浸提一段时间后，定容到一定的体积，1300 r/min离心5min，得到上清液，即为人参果可溶性蛋白提取液。

1.2.2 蛋白质含量测定人参果鲜果中蛋白质含量测定采用凯氏定氮法［17］。提取液中蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝法［18］，以小牛血清蛋白作标准蛋白，用如图1所示的回归方程Y=0.0074x+0.0068计算蛋白质含量。

图1 考马斯亮蓝法测蛋白质标准曲线Fig.1 Standard curve of protein determined by Coomassie Bluemethod

1.2.3 蛋白质提取率计算蛋白质提取率(%)=提取液中蛋白含量/人参果中蛋白含量×100%。

1.2.4 单因素实验设计在其他条件一致前提下，分别研究料液比、温度、时间、pH等因素对人参果水溶性蛋白提取率的影响。

1.2.5 正交实验设计在单因素实验基础上，设计L9(34)正交实验，因素及水平见表1。

表1 正交实验因素与水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

1.2.6 人参果蛋白质功能性质测定对分离得到的人参果蛋白分别进行溶解性、吸水性、持油性［19］、乳化性［20］、起泡性［19］、胶凝度的测定。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 pH对人参果可溶蛋白质提取率的影响图2为温度18℃、浸提时间1h、料液比4∶1时不同pH对蛋白质提取率的影响。由图2可以看出，蛋白质提取率随着pH增大先逐渐增大后渐减小，在pH 6时达到最大值，随后提取率逐渐下降。说明pH=6的缓冲液是人参果可溶性蛋白提取的最佳pH。

图2 pH对蛋白质提取率的影响Fig.2 Effect of pH value on protein yield

2.1.2 温度对蛋白质提取率的影响图3为pH=6、浸提时间为1h、料液比为4∶1时不同的温度对蛋白质提取率的影响。从图3可以看出，温度对蛋白质提取率有明显的影响，蛋白质提取率随温度升高而增加，当温度达到25℃时蛋白质提取率最高，当温度继续升高时，蛋白质提取率却相应的减小，可能与蛋白质变性有关。故温度选25℃为最佳。

图3 温度对蛋白质得率的影响Fig.3 Effect of extraction temperature on protein yield

2.1.3 浸提时间对蛋白质提取率的影响图4为pH =6、温度25℃、料液比4∶1时不同浸提时间对蛋白质提取率的影响。从图4可以看出，随着浸提时间的延长蛋白质提取率逐渐增大。当浸提时间为120m in时蛋白质提取率相对较高，此后蛋白质含量又降低，所以根据条件选择120min为宜。

图4 浸提时间对蛋白质提取率的影响Fig.4 Effect of extraction time on protein extraction rate

2.1.4 料液比对蛋白质提取率的影响图5为pH= 6、温度25℃、时间120min时不同料液比对蛋白质提取率的影响。从图5可以看出，料液比对蛋白质提取率有较大的影响，当料液比为4∶1时蛋白质提取率最高。故选择料液比为4∶1作为提取人参果可溶性蛋白的料液比的最佳条件。

图5 料液比对蛋白质提取率的影响Fig.5 Effect of solid/liquid ratio on protein yield

2.2 提取工艺优化

在单因素实验结果基础上设计L9(34)正交实验，对最佳提取工艺条件进行研究。对正交实验进行方差分析结果如表2、表3所示。

由表2、表3可知，各因素对缓冲液浸提人参果可溶性蛋白影响次序为料液比＞温度＞pH＞时间，其中料液比对提取率有极显著的影响(p=0.0079)，其他因素影响较小，最佳工艺条件为A3B1C3D2，即:料液比为4∶1，温度为25℃，时间120min，pH=6时，人参果可溶性蛋白质提取率可达24.64%。

表2 正交实验结果Table 2 Results of orthogonal array design test

表3 方差分析结果Table 3 Analysis of variance for protein yield with various extraction conditions

2.3 人参果可溶性蛋白的功能特性

2.3.1 溶解性由图6可见，人参果可溶性蛋白溶解性随着pH逐渐升高，蛋白质的溶解度经历了先减小后增大的过程，当人参果蛋白在pH=10时，溶解性最小，由此可推测，人参果可溶性蛋白等电点在10附近。

图6 pH对人参果蛋白溶解度的影响Fig.6 Effect of pH on the solubility of the protein isolates

2.3.2 吸水性由图7可见，蛋白质的吸水性随着温度逐渐升高呈现先升后降的趋势。当温度高于30℃时，蛋白吸水性逐渐下降，这可能与蛋白质极性基团有关，温度高，则疏水基团外露，疏水基团相互作用使吸水性减少。

图7 温度对蛋白吸水性的影响Fig.7 Effect of temperature on the water－binding capacity of the protein isolates

2.3.3 吸油性如图8所示，与其他功能特性不同，人参果可溶性蛋白的吸油性随着温度的升高而升高。温度升高之后，蛋白多肽链成为伸展状态，疏水基团暴露，吸油性能提高。

图8 温度对蛋白吸油性的影响Fig.8 Effect of temperature on the oil－binding capacity of the protein isolates

2.3.4 起泡性由图9可见，随着pH的增大，人参果可溶性蛋白起泡性和泡沫稳定性逐渐下降。在等电点10左右，起泡性和稳定性最差。说明蛋白质起泡性与溶解性密切相关。

2.3.5 乳化性如图10所示，人参果可溶性蛋白的乳化性随着pH的逐渐升高逐渐减小，到等电点左右最小，原因可能是等电点附近，蛋白静电荷为零，溶解度最小，导致乳化性最低，但是在等电点其乳化稳定性最好，这可能与人参果蛋白分子结构有关。

图9 pH对提取蛋白起泡性的影响Fig.9 Effect of pH on the foaming capacity of the protein isolates

图10 pH对提取蛋白乳化性影响Fig.10 Effect of pH on emulsifying property of protein isolates

2.3.6 凝胶性如表4所示，温度和蛋白质浓度影响蛋白质的胶凝度，随着温度和蛋白浓度逐渐升高，人参果可溶性蛋白胶凝度逐渐增大，说明温度变化对蛋白与水相互作用有一定的影响，温度达到60℃，蛋白质可能发生了变性，使蛋白质结构变为伸展状态，疏水基团暴露，增加了聚集和沉淀作用，蛋白质有最小胶凝度为7.5mg/m L。

表4 温度和蛋白浓度对人参果可溶性蛋白胶凝度的影响Table 4 Effects of temperature and protein concentration on gel strength

3 结论

本实验采用缓冲液浸提法对人参果中可溶性蛋白质进行了提取。研究表明，pH、温度、料液比、浸提时间对人参果可溶性蛋白提取率有较大的影响。通过正交实验确定了人参果可溶性蛋白质最佳提取工艺条件为:pH=6、温度25℃、浸提时间120m in、料液比4∶1，在此条件下，人参果可溶性蛋白质提取率可达24.64%。

研究结果还表明，人参果可溶性蛋白的等电点为pH 10左右。在等电点处，蛋白的溶解性、起泡能力、乳化性均最小，其吸水性强于吸油性，最小胶凝度为7.5mg/m L。这些结果可为人参果可溶性蛋白质的开发、可食用植物蛋白质的资源开发应用提供理论依据，为开辟人参果附加值的新途径提供参考资料。

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Study on extraction and functional properties of soluble protein from Solanum muricatum

ZHANG Xi－feng，WANG Yin－fang，LICai－xia，YANG Rui，ZHANG Fen－qin*
(The College of Agriculture and Biotechnology(CAB)，Hexi University，Zhangye 734000，China)

Solanum muricatum solub le p rotein was extracted by citric acid－disodium hyd rogen phosphate buffer solution.The effec ts of solid/liquid ratio，pH，tim e，tem perature on the extrac ting rate of Solanum muricatum solub le p rotein were investigated.The orthogonal test of four factors and three levels were investigated.Functional p roperties of the p rotein isolates were studied.Results indicated that the extraction for120m in and 25℃atpH 6 and a m aterial/liquid ratio of4∶1 gave a maximum p rotein yield of24.64%.The effec tof solid/liquid ratio was significant. The isoelec tric point of the solub le p rotein was around 10.Protein solubility，the foam ing capacity and emulsifying capacity was m inim al at pH 10.The water－bind ing capacity ranged from 3.5 to 5.0m L/g，and 0.6 to 1.8g/g.The lowest gel strength was 7.5mg/m L.

Solanum m uricatum;solub le p rotein;orthogonal test;func tional p roperties

book=330,ebook=1

TS255.1

B

1002－0306(2012)02－0330－04

2011－01－17*通讯联系人

张喜峰(1982－)，男，讲师，硕士，研究方向:生物分离工程。

河西学院青年教师基金项目(qn201022)。