鹰嘴豆分离蛋白质的功能性质

资源类型:pdf 资源大小:472.00KB 文档分类:工业技术 上传者:吴爱东

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【作者】 张涛  江波  王璋 

【关键词】鹰嘴豆 分离蛋白 功能性质 溶解 乳化 

【出版日期】2005-04-20

【摘要】碱溶酸沉法制备鹰嘴豆分离蛋白质,其蛋白质含量为91.53%。研究各种外部条件如温度、pH、离子强度、离子种类对鹰嘴豆分离蛋白质溶解性的影响以及pH、离子强度对乳化能力及乳化稳定性的影响。

【刊名】食品科技

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0前言植物蛋白质是人类所需蛋白质的重要来源之一,在食品工业中的应用依赖于其自身的营养价值及功能性质。蛋白质的功能性质不仅与蛋白质的来源有关,而且与加工条件及各种外部环境条件有关,如pH、温度、离子强度或离子种类等[1-2]。环境条件改变,蛋白质分子内氢键、静电、疏水相互作用发生变化,迫使蛋白质采取一个新的平衡结构,所以蛋白质的功能性质也随之改变[3-4]。在植物蛋白质研究领域中,有关外部条件对大豆分离蛋白、豇豆蛋白的功能性影响的研究较为广泛[2,5-6],但对鹰嘴豆分离蛋白影响的研究尚未有报道。鹰嘴豆是世界第二大消费豆类,产量居世界豆类第3位[7-10],是植物蛋白质的重要来源之一。鹰嘴豆耐干旱、耐贫瘠,非常适于我国西部地区种植,在新疆已有2500年的生长历史,20世纪80年代中国从国际干旱地区农业研究中心(ICARDA)和国际半干旱地区农业研究所(ICRISAT)引入了数百份鹰嘴豆栽培种,已在甘肃、新疆、青海等地试种。因此开发鹰嘴豆分离蛋白质并研究其功能性质,对我国植物蛋白质资源开发及西部地区经济发展具有重要的意义。1材料与方法1.1材料与仪器鹰嘴豆:市售;金龙鱼大豆色拉油;化学试剂:图1不同pH时的溶解性分析纯;ULTYA-RURRAX T25高速分散器:德国FANKE&KUKEL公司;722型分光光度计;800型离心沉淀器。1.2实验方法1.2.1鹰嘴豆分离蛋白的制备[11]鹰嘴豆浸泡过夜,手工脱皮,60℃干燥后粉碎成鹰嘴豆粉。鹰嘴豆粉过80目筛,正己烷脱脂,豆粉∶正己烷为1∶10(w/v),室温连续搅拌60m in,豆粉自然沉降与上层正己烷分离,倾出正己烷进行回收,豆粉再重复上述操作2次。最后将鹰嘴豆粉置于通风橱中室温干燥12h,将处理好的脱脂豆粉装袋置4℃冰箱中保存。脱脂鹰嘴豆粉与水1∶10(w/v)混合,0.5m ol/L NaOH调pH8.3搅拌提取1h,3000r/m in离心20m in,沉淀再按固液比为1∶5(w/v)提取2次,将3次上清液混合,上清液用0.5m ol/L H Cl调pH至等电点沉淀蛋白,去离子水洗涤沉淀3次,0.5m ol/L NaOH调pH至7.0,搅拌使沉淀复溶后,0.05M Pa均质并喷雾干燥即为鹰嘴豆分离蛋白。1.2.2鹰嘴豆等电点的确定[12]取一定量脱脂鹰嘴豆粉,与水1∶10(w/v)混合,0.5m ol/L NaOH调pH8.3搅拌提取1h,3000r/m in离心20m in,取等量上清液,调至不同pH沉淀蛋白质后,用Follin-酚法[13]测上清液中蛋白质含量及调pH值前的蛋白含量。氮溶指数NSI(%)=不同pH下上清液中的蛋白质含量调pH前上清液中的蛋白质含量×1001.2.3鹰嘴豆分离蛋白的成分检测水分测定:GB5497-85,105℃恒重法;灰分测定:GB5505-85,550℃灼烧法;蛋白质含量测定:GB5511-85,微量凯氏定氮法。1.2.4溶解性的测定[14]0.25g样品溶于25m L水(或不同浓度的盐溶液,根据需要而定)中,0.1m ol/L H Cl或0.1m ol/L NaOH调节pH值,搅拌30m in,3500r/m in离心15m in,凯氏定氮测上清液及样品中的氮含量。氮溶指数NSI(%)=上样清品液中中的的总氮氮含量量×1001.2.5乳化能力及乳化稳定性:浊度法[15-16]取0.5g分离蛋白质于500m L烧杯中,加入200m L去离子水(或不同浓度的NaCl溶液,根据需要而定),搅拌下用0.5m ol/L H Cl或0.5m ol/L NaOH调节pH值,然后用50m L水(或NaCl溶液)冲洗电极,冲洗液加入样品液中,加入15m L大豆色拉油,用高速分散器13500r/m in分散乳化1m in。乳化后立即取0.5m L乳状液于25m L具塞试管中,加入0.1%SDS定容至25m L并混匀,取少量稀释样品测定在500nm的吸光度A,其浊度为T1。此外,乳化后立即取10m L乳状液于10m L具塞试管中,于30℃恒温水浴中静置1h后,轻轻摇动试管使其中的样品混匀,随后取0.5m L样品按上述方法稀释并测稀释样品在500nm的吸光度,其浊度为T2。浊度T=2.303A/L式中:L──光路长度,此处为1cm。蛋白质的乳化能力(EC)用乳化结束后测定样品的浊度(T1)来表示。乳化稳定性(ES)则用1h后的浊度(T2)的变化程度来表示,ES=T2/T1。1.3数据处理所有分析数据均为两次测定结果的平均值。2结果与讨论2.1鹰嘴豆分离蛋白质的等电点由图1可知,该蛋白质在pH5时的溶解度最低,表明该点即为蛋白质的等电点,以此点作为制备分离蛋白质时的酸沉pH。2.2鹰嘴豆分离蛋白的化学组成碱溶酸沉法提取的分离蛋白质各组成成分的含量见表1,蛋白质含量为91.53%,比Sánchez-Vioque等[12]同法制得的蛋白质含量88.1%高。2.3鹰嘴豆分离蛋白质的溶解性2.3.1温度对溶解性的影响由图2(pH7.0)可知,25~45℃范围内,温度升高溶解度增加;但当温度继续升高时,溶解度开始随温度升高而降低。这与大多数蛋白质的热溶解性相同,主要是因为:随温度升高,由于热动能的增加导致图2温度对溶解性的影响表1鹰嘴豆分离蛋白的化学成分水分(%)蛋白质(%)脂肪(%)灰分(%)其它(%)4.0191.530.871.52.09图6NaCl对乳化能力及乳化稳定性的影响图3pH及NaCl浓度对溶解性的影响蛋白质结构的展开、变性,非极性基团暴露、聚集、沉淀,蛋白质变性造成溶解度降低[3]。2.3.2pH及NaCl浓度对溶解性的影响由图3可知,在同一NaCl浓度,蛋白质的溶解度在等电点时最小,当pH高于或低于等电点时,蛋白质分别带净的正电荷和净的负电荷,带电氨基酸残基的静电排斥和水合作用促进了蛋白质的溶解;在同一pH时,由于盐溶作用,蛋白质的溶解度随着NaCl浓度的增加而增加;但当NaCl浓度在0~0.2m ol/L时,出现反常,此时的溶解度随离子强度的增加而减小,当NaCl浓度在0.2m ol/L时溶解度最低,这与大豆蛋白质的溶解性关系相似[5-6],主要是由于鹰嘴豆球蛋白表面含有高比例的非极性区域,NaCl的正负离子屏蔽了蛋白质的表面电荷,降低了蛋白质-蛋白质间的静电排斥作用;在极端碱性pH值(pH11.0)时,更多埋藏在蛋白质内部的羧基、酚羟基和巯基离子化,这些离子化基团将自己暴露在水环境中,因而造成多肽链的展开,表面疏水性增加,蛋白质与盐争夺水分子的能力降低,因而溶解度随NaCl浓度的增加而降低[3]。2.3.3各种盐对蛋白质溶解度的影响图4主要研究不同种类的盐对鹰嘴豆分离蛋白质溶解度的影响(pH7.0)。由图4可知,在离子强度低于1时,各种盐对溶解度的影响基本相同;但当离子强度高于1时,盐的种类对溶解度的影响较大。这是因为当离子强度大于1时,盐对蛋白质溶解度具有特殊的离子效应,各种离子对蛋白质溶解度的相对影响遵循H ofm erister序列[3],在相同的离子强度下,蛋白质在Na2H PO4盐溶液中的溶解度最大,M gSO4次之。2.4鹰嘴豆分离蛋白的乳化能力及乳化稳定性2.4.1pH对乳化能力及乳化稳定性的影响分别取0.5g鹰嘴豆分离蛋白,测定不同pH值时的乳化能力及乳化稳定性。蛋白质是两性物质,随着pH的变化,表面的带电情况及溶解度随之变化,其乳化能力及乳化稳定性同样也发生变化。在pH5.0即该蛋白质的等电点时,乳化能力最小而乳化稳定性最高(图5)。这是因为在蛋白质的等电点,表面静电荷为零,吸附在油-水界面的蛋白质少,因而导致其乳化能力在该点时最低;而在静置的过程中,由于蛋白质间不存在静电排斥作用,蛋白质进一步在油-水界面重排、堆积,促进了高弹性膜的形成,阻止油滴聚集上浮从而提高了乳状液的稳定性[3,17]。2.4.2离子强度对乳化能力及乳化稳定性的影响图6显示离子强度对鹰嘴豆分离蛋白乳化能力及图5pH对乳化能力及乳化稳定性的影响由图6可知,随着离子强度的增加,乳化能力呈先下降后升高的趋势,而乳化稳定性则相反;当离子强度在0.2时,乳化能力最低而乳化稳定性最高。这主要是由于当NaCl浓度在0.2m ol/L时,正负离子屏蔽了蛋白质的表面电荷,降低了蛋白质-蛋白质间的静电排斥作用,蛋白质溶解度降低,致使乳化能力降低;而在静置的过程中,由于蛋白质间静电排斥作用小,蛋白质进一步在油-水界面重排、堆积,促进了高弹性膜的形成,阻止油滴聚集上浮从而提高了乳状液的稳定性[3,17]。3结论用碱溶酸沉法提取的鹰嘴豆分离蛋白质的纯度为91.53%,蛋白质的等电点为pH5.0。等电点pH5.0及离子强度0.2是该蛋白质的两个特殊点,其溶解性及乳化能力在这两点都最小。主要是由于在这两点时蛋白质的构象发生变化,α-螺旋含量升高(未显示),形成更加刚性的蛋白质结构。该蛋白质在温度为45℃时即开始变性,高于45℃时蛋白质的溶解性降低。鹰嘴豆分离蛋白质的功能性质@张涛$江南大学食品科学与安全教育部重点实验室!无锡214036 @江波$江南大学食品科学与安全教育部重点实验室!无锡214036 @王璋$江南大学食品科学与安全教育部重点实验室!无锡214036鹰嘴豆;;分离蛋白;;功能性质;;溶解;;乳化碱溶酸沉法制备鹰嘴豆分离蛋白质,其蛋白质含量为91.53%。研究各种外部条件如温度、pH、离子强度、离子种类对鹰嘴豆分离蛋白质溶解性的影响以及pH、离子强度对乳化能力及乳化稳定性的影响。[1]M wasaru M A,M uham m ad K,Bakar J.Influence ofAl-tered SolventEnvironm enton the Functionality ofPigeon-pea(Cajanus cajan)and Cowpea(Vigna unguiculata)Pro-tein Isolates[J].Food Chem istry,2000,71:157-165 [2]Aluko R E,Yada R Y.Structure-Function Relationship of Cowpea(Vigna unguiculata)Globulin Isolates:Influence of pH and NaClon Physicochem ical and Functional Proper-ties[J].Food Chem istry,1995,53:259-265 [3]王璋,许时婴,江波,等.食品化学(第三版)[M].北京:中国轻工业出版社,2003:302-313 [4]Phillips L G,Yang S T,Kinsella J E.NeutralSaltEffects on Stability of W hey Protein Isolate Foam s[J].Journal of Food Science,1991,56:588-589 [5]KinsellaJE.FunctionalpropertiesofSoy Proteins[J].Journal ofthe Am erican OilChem ists'Society,1979,56:242-257 [6]H erm ansson A M.M ethods ofStudying Functional Char-acteristics ofVegetable Proteins[J].Journalofthe Am eri-can OilChem ists'Society,1979,56:272-279 [7]Poltronieri F,Arêas J A G,Colli C.Extrusion and Iron Bioavailability in Chickpea(Cicer arietinum L.)[J].Food Chem

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