吐温－８０与米糠蛋白质相互作用对蛋白质界面性质影响研究

杨思英 高育哲 任建军 王娜 张一凡 张倩

摘要：天然米糠蛋白质因疏水氨基酸含量高而导致功能性质较差，限制了其在食品加工中的应用。利用表面活性剂吐温-80与米糠蛋白质复合，考察复合加热时间、加热温度和吐温-80浓度对米糠蛋白质功能性质的影响。结果表明：在不同加热时间、吐温-80浓度和加热温度条件下，复合物的界面性质不同。吐温-80与米糠蛋白质在质量比为1∶1时起泡性、泡沫稳定性和乳化稳定性提高的幅度最大，较天然米糠蛋白质分别提高28.00%，14.58%和2.97倍，而乳化活性较差;在加热温度为50 ℃时起泡性、泡沫稳定性、乳化活性和乳化稳定性提高的幅度最大;在加热时间为50 min时起泡性和泡沫稳定性提高的幅度最大，较加热前分别提高28.00%和29.57%，在加热时间为60 min时乳化活性和乳化稳定性最高，较加热前分别提高96.83%和79.82%。

关键词：米糠蛋白质;吐温-80;复合作用;界面性质

中图分类号：TS201.2    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2018）05-0031-04

米糠即稻米碾磨挤压中所形成的皮层及碎米与米胚的混合物，是水稻加工过程中的主要副产物。米糠是一种极具开发潜力的高附加值的资源，其必需氨基酸组成平衡合理且具有较低的致敏性，可作为理想的食用蛋白资源加以开发利用;但是，由于含有较多的疏水氨基酸，其界面性质并不理想，在食品加工中应用受到限制。目前，化工、生物及医药等领域的研究学者越来越注重蛋白质与表面活性剂（Protein-Surfactant，P-S）的相互作用，蛋白质在表面活性剂溶液中可以保持活性，二者混合体系在食品、化妆品及药物配方中具有广泛而重要的应用。吐温（Tween），又名聚山梨酯（polysorbate），是一种亲水性水包油（O/W）型乳化剂，具有很好的热稳定性和水解稳定性，且其临界胶束浓度（CMC）较低，增溶能力较强。吐温可分为吐温-20（月桂酸酯）、吐温-60（硬脂酸酯）、吐温-80（油酸酯）等多种类型，因其结构不同，与蛋白质结合后复合物的性质有很大差异。目前吐温类表面活性剂对粮食作物蛋白质性质的影响少有报道，因此，本课题以米糠中的蛋白质为原料，利用表面活性剂吐温-80与其复合，制备一种具有较优界面性质的米糠蛋白质。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

米糠蛋白质：市售;吐温-80、盐酸、氢氧化钠等（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

SKD-200型自动凯氏定氮仪：上海沛欧分析仪器有限公司;电子pH计：奥立龙科学仪器有限公司;SKD-20S2型消化炉：上海沛欧分析仪器有限公司;UV-1200型紫外可见分光光度计;ULTRA-TURRAX T 25 basic高速分散機：IKA-WERKE;FSJ180-4型电子分析天平：上海精密仪器仪表有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 吐温-80与米糠蛋白质复合物的制备 称取米糠蛋白粉8 g→加蒸馏水100 mL→磁力搅拌→离心沉淀后取上清液→测定上清液中蛋白质含量→将其稀释成3%的蛋白溶液→按一定比例加入吐温-80→在一定的温度下加热制备形成复合物。

1.3.2 吐温-80与米糠蛋白质复合条件的分析 1） 复合比例。将吐温-80与米糠蛋白分别以1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，

1∶6比例（质量比）复合，于50 ℃共同加热60 min，加热完成后将样品置于冰箱内保存。2） 复合温度。吐温-80与米糠蛋白质以1∶4比例复合，分别置于30，40，50，60，70 ℃水浴锅内加热60 min，加热完成后将样品置于冰箱内保存。3） 复合时间。吐温-80与米糠蛋白质以1∶4比例复合，于50 ℃下分别加热20，40，50，60，70 min，加热完成后将样品置于冰箱内保存。

1.3.3 吐温-80与米糠蛋白质复合物功能性质的测定 1） 起泡性及泡沫稳定性。精确称取11 g米糠蛋白，溶解于200 mL蒸馏水中，室温下搅拌4 h后，以7 000

r/min离心15 min，除去沉淀，测定上清液中的氮含量。调节上清液蛋白质浓度至3%，按一定的体积比加入2%吐温溶液，水浴加热，加热结束后取15 mL复合物样品，在高速均质机下以4 000 r/min搅打1 min，快速移至100 mL量筒中，记录0，15 min时泡沫的高度，进行3次重复试验。搅打结束后0 min时的泡沫高度表示蛋白起泡性;泡沫稳定性按下列公式计算。

式中：H0为搅打结束后0 min时泡沫的高度，cm;H15为搅打结束后15 min时泡沫的高度，cm。

2） 乳化活性及乳化稳定性。准确称取11 g米糠蛋白，加入200 mL蒸馏水，室温下搅拌4 h后，以

7 000 r/min离心15 min，除去沉淀，测定上清液中的氮含量。将上清液配置成3%的蛋白溶液，按一定体积比加入2%吐温溶液，水浴加热，加热结束后取10 mL复合物溶液与3.3 mL大豆油充分混合，利用高速剪切乳化机以4 000 r/min乳化1 min，然后立刻在烧杯底部吸取20 μL乳状液，加入至5 mL 0.1%的SDS溶液中混合均匀，使之稀释 250倍，测定500 nm下的吸光值。按下列公式计算乳化活性（EAI）。

式中：T=2.303;N为稀释倍数，250;C为乳化液未形成前蛋白质溶液的浓度，g/mL;Φ为乳化液中油相体积分数，0.25;A0为0 min时的吸光值。

测定蛋白质的乳化稳定性，需要等乳化液放置10 min后，再从烧杯底部吸取液体，按上述方法测定吸光值。按下列公式计算乳化稳定性（ESI）。

式中：At为t时刻的吸光值。

令K=At/A0，則当ΔT一定时，K与ESI成正比关系。为了避免计算时出现ΔA为0及负值，引进吸光值比K来描述乳化稳定性，这里K=A10/A0。

2 结果与分析

2.1 吐温-80与米糠蛋白质复合比例对复合物界面性质的影响

吐温-80与米糠蛋白质不同质量比复合物的起泡性、泡沫稳定性和乳化活性、乳化稳定性的测定结果如图1和图2所示。

由图1可以看出：吐温-80与米糠蛋白质以不同比例复合时，随着吐温-80含量增加，起泡性增加，在二者质量比为1∶1时起泡性提高的幅度最大，较天然米糠蛋白质起泡性提高了28.00%;低浓度吐温-80与米糠蛋白质复合后泡沫稳定性较天然米糠蛋白差，继续提高吐温-80浓度使泡沫稳定性提高，在二者质量比为1∶1时泡沫稳定性最高，较天然米糠蛋白质提高了14.58%。

由图2可以看出：加入表面活性剂吐温-80，乳化活性并没有提高，并且二者质量比为1∶2时乳化活性最差，较天然米糠蛋白质的乳化活性降低了14.49%;低浓度吐温-80不会提高复合物的乳化稳定性，继续提高吐温-80的浓度使乳化稳定性提高，在二者质量比为1∶1时乳化稳定性最高，较天然米糠蛋白质提高了2.97倍。

2.2 复合温度对复合物界面性质的影响

不同温度下吐温-80与米糠蛋白质复合物的起泡性、泡沫稳定性和乳化活性、乳化稳定性的测定结果如图3和图4所示。

由图3可以看出：吐温-80与米糠蛋白质在不同温度下复合时，随着温度增加，起泡性和泡沫稳定性变化趋势相似，均先提高后降低。在加热温度为50 ℃时，起泡性和泡沫稳定性提高幅度最大;温度继续升高，起泡性降低，可能是因为高温使米糠蛋白质发生变性，导致起泡性大幅降低。

由图4可以看出：吐温-80与米糠蛋白质在不同温度下复合时，随着温度增加，乳化活性和乳化稳定性变化趋势相似，均先提高后降低。在加热温度为50 ℃时，乳化活性和乳化稳定性最高;温度继续升高，乳化活性大幅降低，乳化稳定性较50 ℃时有所降低，但仍然高于天然米糠蛋白质的乳化稳定性。

2.3 加热时间对复合物界面性质的影响

不同加热时间下吐温-80与米糠蛋白质复合物的起泡性、泡沫稳定性和乳化活性、乳化稳定性的测定结果如图5和图6所示。

由图5可以看出：吐温-80与米糠蛋白质在不同加热时间下复合时，随着加热时间延长，起泡性和泡沫稳定性变化趋势相似，均先提高后降低。在加热时间为50 min时，起泡性和泡沫稳定性提高的幅度最大，较加热前分别提高了28.00%和29.57%;继续加热，起泡性和泡沫稳定性降低。

由图6可以看出：吐温-80与米糠蛋白质在不同加热时间下复合时，随着加热时间延长，乳化活性和乳化稳定性在前20 min内变化幅度不大;之后乳化活性和乳化稳定性变化趋势相似，均先提高后降低。在加热60 min时，乳化活性和乳化稳定性最高，较加热前分别提高了96.83%和79.82%;继续加热，乳化活性和乳化稳定性有所降低。

3 结论

吐温-80与米糠蛋白质以不同复合比例在不同温度和加热时间条件下复合所得复合物的界面性质不同。吐温-80与米糠蛋白质在质量比为1∶1时起泡性、泡沫稳定性和乳化稳定性提高的幅度最大，较天然米糠蛋白质分别提高了28.00%，14.58%和2.97倍，而乳化活性较差;在加热温度为50 ℃时起泡性、泡沫稳定性、乳化活性和乳化稳定性提高的幅度最大;在加热时间为50 min时起泡性和泡沫稳定性提高的幅度最大，较加热前分别提高了28.00%和29.57%，在加热时间为60 min时乳化活性和乳化稳定性最高，较加热前分别提高了96.83%和79.82%。

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Research Progress on Effect of Interaction between Tween-80 and

Rice Bran Protein on the Protein Interface Properties

YANG Siying， GAO Yuzhe*， REN Jianjun*， WANG Na， ZHANG Yifan， ZHANG Qian

（College of Grain Science and Technology， Shenyang Normal University， Shenyang 110034， China）

Abstract： Natural rice bran protein has poor functional properties due to its high hydrophobic amino acid content， which limits its application in food processing. Surfactant Tween -80 used to compound rice bran protein， the effect of compound heating time， heating temperature and tween -80 concentration on the functional properties of rice bran protein were investigated.The results showed that the interface properties of the complex are different under different heating time， Tween-80 concentration and heating temperature. The interface of the complex was best when the ratio of Tween-80 to rice bran protein was 1∶1， the foambility， foam stability and ESI increased 28.00%，14.58% and 2.97 times respectively， while the emulsifying activity was poor; When the heating temperature of 50 ℃， foam， foam stability， emulsifying activity and emulsifying stability increased the most; When the heating time was 50 min， foam and foam stability increased the most， which was 28.00% and 29.57% higher than before the heating. When the heating time was 60 min， the emulsifying activity and emulsion stability were the highest， which was 96.83% and 79.82% higher than before heating.

Key words： rice bran protein; Tween-80; compound action; interfacial properties