烟台大樱桃仁蛋白的提取及功能性研究

王春玲

（齐鲁师范学院生命科学学院，山东济南250013）

烟台大樱桃仁蛋白的提取及功能性研究

王春玲

（齐鲁师范学院生命科学学院，山东济南250013）

采用醇法提取了烟台大樱桃仁浓缩蛋白，并对樱桃仁浓缩蛋白的水溶性，乳化能力及乳化稳定性，起泡性及泡沫稳定性等进行了研究，结果表明：樱桃仁浓缩蛋白的得率为73.4%，粗蛋白含量为55.28%，氮溶解指数（NSI）为3.42%；实验条件下，获得樱桃仁蛋白最佳乳化性的条件为：蛋白液浓度3%，pH为9.0，均质速度为14 000 r/min；随着蛋白浓度的增加，起泡性和泡沫稳定性都有增加的趋势且逐渐趋于恒定；在非等电点范围，樱桃仁蛋白的起泡性和泡沫稳定性均有显著提高。

烟台大樱桃仁；醇法；蛋白；功能性

樱桃（Ceraras）是一种古老的树种，属于蔷薇科（Rosaceae）樱桃属（Prunus）落叶果树。烟台大樱桃，也称西洋樱桃，是欧洲甜樱桃和欧洲酸樱桃及其杂交品种的总称，其果实与中国樱桃相比较大3倍～4倍。19世纪70年代通过西方传教士和船员、侨民等引入山东省烟台地区开始栽培，烟台的的环境气候非常适合大樱桃的生长，目前在中国的栽培面积最大，年产量在5万t以上［1-2］。

目前国内还没有关于烟台大樱桃仁蛋白的研究资料，樱桃仁提油后的饼粕可作为植物蛋白的提取原料，对其中的蛋白质进行提取并进一步研究蛋白质的功能性，即溶解性、乳化性、起泡性、凝胶性、组织形成性等［3］。蛋白质的功能特性决定了其在食品加工中的应用价值。本实验旨在提取大樱桃仁蛋白并对其进行功能特性的研究，以期提高烟台大樱桃的产品综合利用价值，为丰富我国植物蛋白资源的开发，奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

脱脂樱桃仁粕：大樱桃产自烟台，果核经人工剥壳得果仁，实验室烘干脱脂后备用。乙醇、盐酸、硫酸均为分析纯。

1.2 主要仪器及设备

DZKW-S-4型电热恒温水浴锅、FZ102微型粉碎机、SRJX-4-13高温箱式电阻炉：北京永光明医疗仪器厂；2300自动凯氏定氮仪：丹麦FOSS公司；PHG-9076A电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；Y6-1800型通风橱：河南郑州瑞科实验室设备有限公司；SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵：巩义市予华仪器有限责任公司；LD5-10B离心机：北京京立离心机有限公司；A300-70G高速剪切乳化搅拌机：上海昂尼仪器仪表有限公司；PHS-3C精密pH计：上海精密科学仪器有限公司；ZD-85气浴恒温振荡箱：江苏省金坛市精达仪器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樱桃仁浓缩蛋白中基本成分的测定方法

粗蛋白含量测定：参照GB 5009.5-2010；水分含量测定：参照GB/T 10358-2008；粗脂肪含量测定：参照GB/T 5512-2008；灰分含量测定：参照GB 5009.4—2010。

1.3.2 原料预处理

先将脱脂樱桃仁粕进行干燥处理，然后在粉碎机中将其粉碎，过60目筛，将筛下物储存好备用；将95%乙醇用蒸馏水配置成65%乙醇，待浸提时用。

1.3.3 樱桃仁浓缩蛋白的提取

采用醇法提取樱桃仁的浓缩蛋白［4-5］，其工艺流程如下：

脱脂樱桃仁粕→粉碎→过60目筛→65%乙醇浸提→真空抽滤→65%乙醇浸提→真空抽滤→干燥→浓缩蛋白粉

据资料显示［4，6-7］，影响醇法植物蛋白提取率的首要因素是乙醇浓度和浸提时间，其次是浸提温度和料液比，而pH对提取率影响不大，故本次实验采用的工艺参数如下：浸提温度为50℃；浸提时间为80 min；浸提次数为2次；浸提乙醇浓度为65%。将低温去脂后的樱桃仁粕与65%乙醇按1∶7的比例混匀后，置于设定温度为50℃的数显磁力搅拌恒温水浴锅中恒温浸提80 min，然后进行真空抽滤，固液分离后，再按上述方法进行第2次浸提，然后真空抽滤，干燥，即得樱桃仁浓缩蛋白。

1.3.4 樱桃仁浓缩蛋白的功能性测定

本实验主要研究樱桃仁浓缩蛋白的水溶性，乳化能力及乳化稳定性，起泡性及泡沫稳定性等。

1.3.4.1 水溶性的测定［8］

通常蛋白质的溶解性即指其水溶性，据报道樱桃仁蛋白在中性的水溶液中，溶解度大约为35%［9］。蛋白质的溶解度主要有2个参数即氮溶解指数（Nitrogen Solubility Index，NSI） 和蛋白质分散指数（Protein Disperse Index，PDI）来表示［3］，本实验测定大樱桃仁蛋白质的氮溶解指数来表示其水溶性。

称取5 g样品（精确至0.01 g）于磨口带塞锥形瓶中，加水200 mL，摇匀使充分分散，然后在25℃～30℃的气浴恒温振荡箱中振荡2 h，取出后将混合液转移至250 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀后静置1 min～2 min，将上层清夜倒入离心筒中，以1 500 r/min的速度离心10 min，再将离心液用快速滤纸过滤，收集清晰滤液于凯式烧瓶中，按GB 5009.5-2010进行消化、蒸馏、滴定。记下滴定样品液及空白液消耗盐酸的体积。

式中：V1为滴定5 mL样品液消耗盐酸体积，mL；V0为滴定5 mL空白液消耗盐酸体积，mL；N为标准盐酸溶液的浓度，mol/L；W为样品重量，g；M为样品水分百分含量，%。

1.3.4.2 乳化能力和乳化稳定性的测定［8-10］

蛋白质的乳化性是指其能使油与水形成稳定的乳化液而起的作用，主要包括乳化能力（Ec）和乳化稳定性（ES）［11］。

在室温下，配制一定浓度的pH=7.0蛋白溶液，将等体积的蛋白溶液与大豆色拉油混合，均质2 min（14 000 r/min）后，将均质所得乳浊液移入离心管中，转速1 500 r/min的条件下离心10 min后取出离心管，观察乳化情况，记下乳化层高度及管中液体总高度。将其置于70℃水浴中，加热30 min后，取出立即冷却至室温并在1 500 r/min的转速下离心10 min，记下乳化层高度及管中液体总高度。

结果计算：

1.3.4.3 起泡能力和泡沫稳定性的测定［10-12］

蛋白质的起泡能力（FA）是指泡沫形成的难易程度和生产泡沫量的多少，而泡沫稳定性（FS）即持久性则是指泡沫形成以后能保持一定的时间，并具有一定的抗破坏能力。

会计基础工作的好坏直接影响着单位财务管理工作的质量。实行会计基础工作标准化，明确每个会计人员的岗位标准和岗位职责，使会计人员在处理各项会计业务时都有章可循、有法可依、尽职尽责，保证会计资料的准确、完整、真实。会计基础工作标准化，可以从会计核算标准化体系、资产管理标准化体系、会计综合业务标准化体系等方面制定实施。

将一定量蛋白质溶解到100 mL蒸馏水中，调节pH到7.0，以14 000 r/min均质2 min，测量均质停止时的泡沫体积，按下式计算樱桃仁浓缩蛋白的起泡性。

测定均质停止30 min后的泡沫体积，确定泡沫稳定性。

2 结果与分析

2.1 大樱桃仁浓缩蛋白中基本成分含量测定

大樱桃仁浓缩蛋白中基本成分含量测定见表1。

表1 樱桃仁浓缩蛋白中的基本成分Table 1 The basic components of Yantai Cherry kernel protein concentrate

通过索氏抽提测得去脂后的樱桃仁浓缩蛋白中的残油含量为2.77%，不影响对樱桃仁浓缩蛋白其他性质的研究。烟台大樱桃仁浓缩蛋白的得率为73.4%，通过凯氏定氮法测得粗蛋白含量为55.28%，含量较其他浓缩蛋白偏低［4］。

2.2 大樱桃仁浓缩蛋白的水溶性

蛋白质的水溶性直接影响着蛋白的乳化性、胶凝性、起泡性等其他功能性质的发挥，也决定着蛋白质在食品加工中的稳定性、风味等。蛋白质的水溶性受加工条件的影响很大，如加工过程中发生热变性则可大大降低其溶解性。同时，蛋白质的水溶性还与介质的pH、温度、离子强度等也有着密切的关系［13］。实验测得大樱桃仁蛋白的氮溶解指数为3.42%，溶解性较差，可能是乙醇造成了部分蛋白质变性所致［6］。

2.3 影响乳化性的单因素实验

2.3.1 pH对蛋白质乳化性及乳化稳定性的影响

图1 樱桃仁浓缩蛋白的乳化性与pH之间的关系Fig.1 The relationship between emulsion and pH of Cherry kernel protein concentrate

由图1可知，在相同条件下，樱桃仁浓缩蛋白在碱性条件下乳化性很好，在等电点附近乳化性较差。这是因为在等电点附近，蛋白质发生絮凝，溶解度最小，而在偏离等电点的环境中，蛋白质的乳化性较好，可见蛋白质的乳化性质与其溶解度有着密切的关系，主要是由于蛋白质分子表面的结构和所带电荷性所决定的。水解作用导致蛋白质分子紧密构象的破坏，进而引起包埋于分子内部的疏水性氨基酸侧链基团暴露，在乳化体系形成过程中，易于与脂类结合，有利于形成稳定的乳化体系。

2.3.2 蛋白质浓度对乳化性及乳化稳定性的影响

EA和ES随蛋白浓度的变化如图2所示。

图2 蛋白液浓度与乳化性之间的关系Fig.2 The relationship between emulsion and Protein concentration

由图2可知，在相同条件下，低浓度时樱桃仁蛋白的EA与ES随浓度的增加而呈较大幅度的上升，当浓度达到一定程度后，虽然仍处于增长状态，但逐渐趋于平缓。这是由于低浓度下表面张力随乳化剂浓度增加而迅速减小，当浓度上升到一定程度时，蛋白质分子彼此靠在一起聚集成为胶束，胶束的形成有利于乳化性的提高，但随着蛋白质浓度的增加，当乳状液达到临界胶束浓度（即能形成稳定胶束的蛋白质最低浓度）后，油水界面上的乳化剂不随浓度增加而增多，导致乳化性不再升高。

2.3.3 均质速度对乳化性及乳化稳定性的影响

EA和ES随均质速度的变化如图3所示。

图3 均质速度对乳化性的影响Fig.3 Effects of homogenizing speed on emulsification

由图3可知，在相同条件下，樱桃仁浓缩蛋白的EA和ES随着均质速度的不断增大都呈先增大后降低的趋势。均质速度的提高，使得油珠颗粒破碎的程度加大，乳状液颗粒的粒径更小，乳状液颗粒更难于聚集在一起。因此，ES的值相应增加。但是，当均质机转速过高，体系会产生大量热量，起到物理改性的作用，并且均质机极强的剪切力会破坏蛋白质本身的结构，从而影响蛋白的乳化性。

2.3.4 影响樱桃仁浓缩蛋白乳化性的正交实验

根据单因素实验结果，采用L9（34）正交表，以蛋白质的乳化性为考察指标进行正交试验，正交试验因素水平表见表2，正交试验方案及极差分析见表3及4。

表2 正交实验三因素三水平表Table 2 Table of three level and three factors about orthogonal test

表3 正交实验设计表Table 3 Table of orthogonal test design

表4 正交实验极差分析表Table 4 Range analysis of orthogonal test

从表4可以看出，蛋白液浓度对樱桃仁浓缩蛋白的乳化性影响最为明显，因为低浓度下表面张力随乳化剂浓度增加而迅速减小，当浓度上升到一定程度时，蛋白质分子彼此靠在一起聚集成为胶束，胶束的形成有利于乳化性的提高；pH对其影响次之，只有在等电点附近蛋白质的溶解性最低，也进一步证实了蛋白质的乳化性取决于其溶解性的高低［14］。pH＞7时由于蛋白质水解作用导致分子空间构象的破坏，使包埋于分子内部的疏水性氨基酸侧链基团暴露，易于与脂类结合，有利于形成稳定的乳化体系。均质速度对樱桃仁浓缩蛋白的乳化性影响较小。最佳实验方案应是蛋白液浓度3%，pH为9.0，均质速度为14 000 r/min。

2.4 樱桃仁浓缩蛋白的起泡性和泡沫稳定性的测定结果

蛋白质的起泡性和泡沫稳定性与溶液的浓度，pH，离子浓度，热处理，蛋白质改性及蛋白质的种类等都有密切关系［15-16］。本实验仅研究了蛋白质溶液的浓度及pH对起泡性和泡沫稳定性的影响，结果见图4和5。

2.4.1 蛋白质浓度对起泡性和泡沫稳定性的影响

蛋白质浓度对起泡性和泡沫稳定性的影响见图4。

图4 蛋白液浓度与起泡性和泡沫稳定性的关系Fig.4 The relationship between protein concentration and foaming properties

由图4可以看出，随着蛋白质溶液浓度的增加，FA和FS都有增加的趋势，在蛋白浓度达到7%～8%时逐渐趋于恒定。这可能是因为随着蛋白液浓度的增加，蛋白质在泡沫中的界面浓度逐渐增加，高蛋白质浓度提高了黏度有助于在界面形成多层的黏合蛋白质膜［14］。但当蛋白质浓度提高到一定程度后，黏度过大，越不容易起泡。大多数蛋白质在浓度2%～8%范围内显示最高的起泡能力［14］。

2.4.2 pH对蛋白质起泡性和泡沫稳定性的影响

pH对蛋白质起泡性和泡沫稳定性的影响见图5。

图5 pH与起泡性的关系Fig.5 The relationship between pH and foaming properties

蛋白质的功能性质往往受蛋白质溶解度的影响，其中最受影响的功能性质是起泡等作用［14］。从图5中可以看出，在pH4～5的范围内，大樱桃仁蛋白质的起泡性和泡沫稳定性都最低，而据报道，樱桃仁浓缩蛋白的等电点在4.1～4.9之间［12］，在这附近其溶解度最低，因而起泡能力最差，这可能是因为在蛋白质的等电点范围内时，分子间的静电相吸增加了吸附在空气/水界面上蛋白质膜的厚度和硬度造成的。而在非等电点的酸性和碱性区域内，随着蛋白质的溶解度的提高，FA和FS都有不同程度的改善。

3 结论

1）烟台大樱桃仁浓缩蛋白的得率为73.4%，粗蛋白含量为55.28%，NSI为3.42%。

2）获得烟台大樱桃仁蛋白最佳乳化性的条件为：蛋白液浓度3%，pH为9.0，均质速度为14 000 r/min。

3）蛋白质的起泡性和泡沫稳定性都随着大樱桃仁蛋白液浓度的增加而提高，在浓度达到7%～8%逐渐趋于恒定；在pH4～5的范围内，大樱桃仁浓缩蛋白的起泡性和泡沫稳定性均为最低，在此范围以外，樱桃仁蛋白的起泡性和泡沫稳定性均有显著提高。

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Study on Extraction and Functionality of Yantai Cherry Kernel Protein

WANG Chun-ling
（School of Life Sciences，Qilu Normal University，Jinan 250013，Shandong，China）

The alcohol leaching process for Yantai Cherry kernel protein concentrate was introduced，watersolubility，emulsifying capacity and emulsion stability and foamability and foam stability about the protein were studied.Analysis showed：Yantai Cherry kernel contains 55.28%raw protein，and the yield was 73.4%of thelprotein concentrate，nitrogen solubility Indes（NSI）was 3.42%.Got the best emulsification with the optional experimental conditions was：protein concentration was3%，pH 9.0 and homogeneous velocity was 14 000 r/min. By studying the effects of pH and protein solution，we find that the foamability and foam stability becomes large with the increase of its concentration when the protein solution is in a state of low concentration.the protein foaming and foam stability is better when it is away from the isoelectric point.

Yantai Cherry kernel；alcohol method；protein；functionality

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.007

2013-12-02

王春玲（1977—），女（汉），讲师，硕士，研究方向：粮食、油脂及植物蛋白工程。