花生蛋白粉的成分测定及其性质

穆静，于小磊

锦州医科大学食品科学与工程学院（锦州 121000）

我国是世界上花生主要生产国之一，花生是我国传统的油料作物[1]。随着科学技术的进步和其他植物油资源的开发，花生逐渐从利用其油脂向利用其蛋白方面发展。花生含有丰富的营养成分，如蛋白质、植物脂肪、微量元素钾、钙、铁、锌，维生素B、维生素E等，以及包括8种人体必需的氨基酸在内的20多种氨基酸。花生蛋白极易被人体吸收利用，其消化系数高达90%以上，在美、欧、日等发达国家及组织花生被称为“绿色牛奶”[2]。对花生蛋白粉的性质进行测定，为花生系列食品的深入开发和广泛应用提供试验和理论依据。

1 材料与设备

1.1 材料与试剂

花生蛋白粉（市售）；硫酸铜、硫酸钾（天津虔诚伟业科技发展公司）、硼酸（天津市大茂化学试剂厂）、氢氧化钠（天津永晟精细化工有限公司）、氯化钠（天津市化学试剂厂）、95%的乙醇、硫酸、盐酸（锦州市古城化学试剂有限公司）；甲基兰、甲基红（天津市化学试剂一厂）、无水乙醚（锦州古城化学试剂有限公司）。

1.2 主要仪器与设备

DHG-9620A电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；DZF-6020真空干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；TG328A电光分析天平（上海天平仪器厂）；DK-98-11A数显恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司）；OM-1500A喷雾干燥机（上海欧蒙有限公司）；TGL-16G离心机（上海安亭科学仪器厂）；80-2离心沉淀器（上海佐研仪器科技有限公司）；MSH-55D搅拌器（韩国DAIHAN公司）。

1.3 试验器皿

微量凯氏定氮仪、索氏提取器、烧杯、容量瓶、碱酸滴定管等。

2 试验与方法

2.1 蛋白的提取（碱溶酸沉法）

2.1.1 操作方法

方法1：花生蛋白粉→提取→离心→酸沉淀→中和→过滤→喷雾干燥→蛋白粉粗品。

方法2：花生蛋白粉→加8倍1%的氢氧化钠溶解→搅拌→离心12 min（4000 r/min）→除去油层和下层沉淀→调pH 4.5→离心8 min（3500 r/min）→保留沉淀→调pH 7.0→40 ℃真空干燥→蛋白粉粗品。

2.1.2 提取[3]

将脱脂的花生蛋白粉过0.850 mm孔径筛，加入8倍的1%的氢氧化钠溶液，于45 ℃提取30 min，提取液全部移入离心机内离心5 min（5000 r/min），除去杂质和不溶解的部分，收集上层蛋白质滤液。

2.1.3 酸沉淀[4]

用盐酸将滤液pH调至4.0～5.0，于50 ℃蛋白质即凝聚沉淀，弃去上清液，收集下层絮状沉淀。

2.1.4 中和[5]用氢养化钠溶液将蛋白质凝乳的pH调到6.5以上，中和去酸。

2.1.5 干燥

经中和的蛋白质凝乳，在进风温度190 ℃、出风温度90 ℃、空气流量90%、物料流量14 r/min的条件下喷雾干燥，得到蛋白粉粗品。

2.2 蛋白质的测定

1) 样品消化。精确称取样品，小心移入干燥的750 mL凯氏烧瓶，向瓶内加入10 g无水硫酸钾、0.5 g硫酸铜、20 mL浓硫酸和3粒玻璃珠，呈45°角倾斜置于电炉上，在通风橱内加热消化。先以小火缓慢加热，待内容物完全炭化，泡沫停止后升高温度，消化至溶液透明呈蓝绿色时透明，加入20 mL蒸馏水，再消化0.5 h，冷却。消化时间一般约4 h，消化时间过长会引起氨的损失。待样品冷却到室温，移入100 mL容量瓶中，用蒸馏水冲洗烧瓶6次，洗液并入容量瓶，轻轻摇匀放至室温，用蒸馏水定容备用[6]。

2) 蒸馏。装好微量凯氏定氮装置，于水蒸气发生瓶内加水至2/3容积处，2滴加0.1%甲基橙指示剂及5 mL硫酸，加热煮沸水蒸气发生瓶内的液体。在接收瓶内加入25 mL 4%的硼酸及2滴0.2%的甲基红乙醇溶液与0.1%亚甲基蓝乙醇溶液组成的混合指示剂，将冷凝管下端插入液面以下。吸取10 mL样品消化稀释液，由进样漏斗快速加入反映室，再从进样口加入10 mL 40% NaOH使其缓缓进入反应室，立即将进样口堵塞严密，并加入少量水于进样漏斗使之密封，以防漏气，夹紧废液排出的螺旋夹，开始蒸馏[7]。

3) 吸收。从第1滴蒸馏液滴下开始记时，蒸馏5 min，移动接受瓶，使冷凝管下端离开液面，再蒸馏1 min，用少量水冲洗冷凝管下端外部进行滴定[8]。

4) 滴定。将上述吸收液用0.01 mol/L盐酸标准溶液滴定，当溶液由绿变为微红色时，即为终点[9]。

2.3 脂肪的测定

准确称取在105 ℃烘干3 h的样品装入滤纸筒中。滤纸筒两端复以纸片，将滤纸筒放于索氏提取器的提取筒内，把提取瓶与已知质量的干燥的脂肪烧瓶连接，由提取器冷凝管上端加入乙醚，用量为脂肪烧瓶容积的2/3～3/4，通入冷凝水，用水浴加热回流6 h。然后，取出滤纸筒，取下脂肪烧瓶，利用抽提筒回收乙醚，至脂肪烧瓶内乙醚量为1～2 mL时，放在水浴上驱除残留的溶剂，再于100～105 ℃烘干至恒重[10]。

2.4 水分的测定

干燥称量皿：取洁净扁形称量皿，置于105 ℃的干燥箱内（打开盖）干燥，取出称量皿，置于干燥器中冷却至室温，取出称量，重复干燥至恒重（两次称量结果之差小于0.002 g）。

干燥样品：准确称取2.0～3.0 g的蛋白粉样品放入已干燥至恒重的称量皿内，使样品在称量皿中的厚度约为5 mm，将装有样品的称量瓶置于105 ℃干燥箱内，干燥2 h后，取出放入干燥器内冷却至室温后称重，并重复上述操作至恒重，记录数据并计算水分质量分数[11]。

2.5 乳化能力与乳化稳定性的测定

称取一定质量的蛋白粉溶于50 mL蒸馏水中，调节pH到一定值，加入50 mL菜籽油，均质2 min（12000 r/min），再离心5 min（1500 r/min）。将上述样品置于80 ℃水浴中30 min后，冷却至室温，再离心5 min（1500 r/min），测出此时的乳化层高度。改变蛋白粉溶液浓度、离子强度和pH，测出不同条件的乳化能力与乳化稳定性[12]。

2.6 吸油性的测定

准确称取蛋白粉于10 mL离心管中，加入3 mL菜籽油，用玻璃棒搅拌1 min后，静置30 min，离心25 min（1000 r/min），吸去上层未吸附的菜籽油，称量。改变蛋白粉溶液浓度、温度，测出不同条件的吸油性[13]。

2.7 起泡能力与泡沫稳定性的测定

将一定量的蛋白粉溶解到100 mL蒸馏水中，调节pH到一定值，然后均质2 min（12000 r/min），记下均质停止时的泡沫体积。均质停止30 min后，记下此时的泡沫体积。改变蛋白粉溶液浓度、离子强度、pH，测出不同条件下的起泡能力和泡沫稳定性[14]。

2.8 溶解度的测定

作为食品蛋白质原料的首要条件是蛋白质的溶解性要好，因为蛋白质的水溶性对其在食品工业的稳定性、风味等有直接的影响。衡量蛋白质溶解性的指标是PDI，即样品中能够分散于水中的蛋白质占总蛋白质的百分比。

取3份0.25 g蛋白粉样品分别置于离心管中，加水定容至10 mL，于室温充分搅拌，离心15 min（3000 r/min），测定上清液蛋白质质量分数[15]。

3 结果与讨论

3.1 成分测定结果分析

3.1.1 蛋白质

由表1～表3可知，原花生蛋白粉中的蛋白质质量分数为53.14%；通过碱溶酸沉法将花生蛋白粉处理之后，采用真空干燥的样品的蛋白质质量分数为66.94%，相对增加13.8个百分点；采用喷雾干燥的样品的蛋白质质量分数为61.11%，相对增加7.97个百分点。蛋白粉经碱溶酸沉，采用真空干燥所得提取物的蛋白质质量分数比较高；而采用喷雾干燥时由于温度高达190 ℃，所得提取物中蛋白质有一定的损失，故蛋白质提取率较低。

表1 蛋白粉中蛋白质质量分数

表2 碱溶酸沉、真空干燥提取物中蛋白质的质量分数

表3 碱溶酸沉、喷雾干燥提取物中蛋白质质量分数

3.1.2 脂肪

由表4～表6可知，原花生蛋白粉中的脂肪质量分数为5.50%，通过碱溶酸沉法将花生蛋白粉处理之后，采用真空干燥的样品的脂肪质量分数为4.12%，减少1.38个百分点，喷雾干燥的为2.16%，减少3.34个百分点。

表4 蛋白粉中脂肪的质量分数测定

表5 真空干燥提取蛋白粉中脂肪的测定

表6 喷雾干燥提取蛋白粉中脂肪的测定

3.1.3 水分

由表7～表9可知，原花生蛋白粉中的水分质量分数为7.40%，通过碱溶酸沉法将花生蛋白粉处理之后，采用真空干燥的样品的水分质量分数为4.53%，喷雾干燥的水分质量分数为4.51%。

表7 花生蛋白粉的水分测定

表8 真空干燥后的花生蛋白粉的水分测定

表9 喷雾干燥得花生蛋白粉的水分测定

3.2 性质测定结果分析

3.2.1 影响蛋白质乳化性质的因素

乳化能力是衡量蛋白质促进油-水型乳状液形成能力的指标，按式（1）计算。乳化稳定性是指维持乳状液稳定存在的能力，按式（2）计算。

由图1可以看出，随着蛋白粉质量分数的增加，其乳化能力和乳化稳定性随之增大，但增大的幅度越来越小。这是因为蛋白质质量分数的提高增加了界面膜的厚度，从而提高了膜的强度，增加了乳化性和稳定性。

图1 蛋白粉质量分数与乳化性质的关系

由图2可知，蛋白质在碱性条件下乳化性很好，在等电点附近乳化性较差。这是因为等电点附近，蛋白质发生絮凝，溶解度较小，而在偏离等电点时，蛋白质溶解度较大，这说明蛋白质的乳化性与蛋白质的溶解度有着密切的关系，都是由于蛋白质分子表面的结构和所带电荷性决定的。

图2 pH与乳化性质的关系

由图3可知，NaCl浓度在0～0.4 mol/L范围内，蛋白质的乳化性和乳化稳定性随浓度的增大而增大；NaCl浓度在0.4～1 mol/L范围内，乳化性随浓度的增大而减小。

图3 离子强度与乳化性质的关系

3.2.2 影响蛋白质吸油性的因素

吸油性按式（3）计算。

由图4和图5可知，蛋白质的吸油性随蛋白质质量的增加而增加，随温度的增高而增高。

图4 蛋白粉质量与吸油性的关系

图5 温度与吸油性的关系

3.2.3 影响蛋白质起泡性质的因素

蛋白质的起泡能力是指蛋白质能降低气-液界面的表张能力而帮助形成起泡的能力，按式（4）计算。泡沫的稳定性是指蛋白质维持泡沫稳定性的能力，按式（5）计算。

由于此次测定起泡能力和泡沫稳定性时采用统一规格的容器（小烧杯），其直径相同。因此，计算时只考虑其高度。

由图6～图8可知，起泡能力及泡沫稳定性均随着蛋白质质量分数的升高而增强，起泡能力和泡沫的稳定性随离子强度的增大而增大，这是因为NaCl影响了蛋白质的溶解度和黏度。另外，起泡能力和泡沫的稳定性也随pH的增大而增大。由图7可见，在pH 5时，花生蛋白起泡能力曲线与其泡沫稳定性曲线相距最近，说明在30 min内泡沫回落幅度最小，即表现出泡沫的最大稳定性。这是因为pH 5时接近蛋白的等电点，有许多蛋白质沉淀出来，这些不溶的蛋白质粒子能提高表面黏度，对稳定泡沫有利。

图6 蛋白粉浓度与起泡性质的关系

图7 pH与起泡性质的关系

图8 离子强度与起泡性质的关系

3.2.4 花生蛋白粉的溶解度

溶解度按式（6）计算。

溶解度并不被认为是蛋白质的功能性质，但溶解度是蛋白质所有功能性质的基础。由表10可知，花生蛋白粉的溶解度为37.56%。

表10 蛋白粉的溶解性

4 结论

此次试验证明经过低温冷榨生产出的花生蛋白粉具有丰富的营养成分，花生蛋白粉蛋白质质量分数为53.14%、脂肪质量分数为5.50%，花生蛋白粉属于高蛋白低脂肪食物，既可直接冲调食用也可作为食品生产配料。

从蛋白质乳化能力、乳化稳定性、吸油性、起泡能力、泡沫稳定性、溶解度等方面，测定了花生蛋白粉中蛋白质的功能特性。植物蛋白质具有很广泛功能特性，即对食品质量产生影响的某些物理、化学性质，可广泛应用于食品加工及食品储藏方面。

1) 随着蛋白粉质量分数的增加，花生蛋白质乳化能力和乳化稳定性随之增大，当蛋白粉质量分数为0.5%时，蛋白质乳化能力和乳化稳定性增幅最大。在碱性条件下蛋白质乳化性很好，在等电点附近乳化性较差。NaCl浓度在0～0.4 mol/L范围内，蛋白质的乳化性和乳化稳定性随浓度的增大而增大；NaCl浓度在0.4～1 mol/L范围内，乳化性随浓度的增大而减小。

2) 花生蛋白质的吸油性随蛋白粉质量分数的增加而增强，随温度的增高而增强，当温度高于70 ℃时，增幅显著。

3) 花生蛋白质的起泡能力及泡沫稳定性均随着蛋白粉质量分数的升高而增强；起泡能力随离子强度、pH的增大而增大；泡沫稳定性随离子强度的增大而减小，泡沫稳定性在pH 5时表现出最大的稳定性。

4) 花生蛋白粉在水中的溶解度为37.56%。