物理力對(duì)4種大豆分離蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

物理力對(duì)4種大豆分離蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

大豆分離蛋白（spi）是食品系統(tǒng)中常見(jiàn)的蛋白質(zhì)。它具有良好的功能和良好的口感。添加到食品中可以改善產(chǎn)品的性能，并廣泛應(yīng)用于食品加工、食品加工等領(lǐng)域。其乳化特性影響到相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用,所以國(guó)內(nèi)外對(duì)大豆分離蛋白的乳化特性進(jìn)行了大量的研究。大豆蛋白通過(guò)降低油水界面的張力,并在界面上形成物理吸附的形式達(dá)到乳化效果。在影響大豆蛋白乳化能力的內(nèi)在因素中,物化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)是最重要的方面。Voutsinas等從表面疏水性和溶解性的角度研究了蛋白和乳化能力之間的關(guān)系,蛋白分子的柔韌性與乳化性質(zhì)的關(guān)系也得到較多的關(guān)注,并被認(rèn)為可能是決定蛋白質(zhì)乳化性質(zhì)最重要的因素。本實(shí)驗(yàn)研究了物理作用力(靜電力、疏水相互作用力、氫鍵)對(duì)不同品種大豆分離蛋白乳化性能的影響,旨在為大豆蛋白的深度開(kāi)發(fā)利用提供參考。1材料和方法1.1上海博迪化工有限公司大豆(中豆32、中豆33、中豆34、中豆35)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料所。NaCl(AR)天津博迪化工有限公司;NaSCN(AR)、1,2-丙二醇(AR)、尿素(AR)中國(guó)醫(yī)藥(集團(tuán))上?；瘜W(xué)試劑公司。1.2設(shè)備和設(shè)備SCR20BC高速冷凍離心機(jī)日本日立公司;1-4LD冷凍干燥機(jī)德國(guó)Alpha公司。1.3方法1.3.1提取大豆分離蛋白采用酸堿沉淀法。1.3.2乳化性和乳化穩(wěn)定性測(cè)定將NaCl或NaSCN加入到9mL的0.1%蛋白質(zhì)溶液中使最終濃度分別達(dá)到0.05、0.1、0.3、0.5、0.7、1、3、5mol/L,分別測(cè)定乳化性和乳化穩(wěn)定性。1.3.3乳化性和乳化穩(wěn)定性測(cè)定將尿素加入到9m的0.1%蛋白溶液中使最終濃度分別達(dá)到0.05、0.1、0.3、0.5、0.7、1、3、5mol/L,分別測(cè)定其乳化性和乳化穩(wěn)定性。將1,2-丙二醇加入到9mL的0.1%蛋白溶液中使最終濃度分別達(dá)到2、5、8、11、15mol/L,測(cè)定其乳化性和乳化穩(wěn)定性。1.3.4二烷基磺酸鈉sds對(duì)乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響取0.0180g大豆分離蛋白的冷凍干燥樣,加入18mL水,6mL植物油,均質(zhì)1min,分別于均質(zhì)后0、10min取均質(zhì)樣的最底層液體100μL加入到10mL0.1%的十二烷基磺酸鈉(SDS)溶液中,以0.1%SDS液為空白,于500nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度(A500nm)。用Tang的方法測(cè)定乳化活性(EAI)及乳化穩(wěn)定性(ES),公式如下:式中:EAI為單位質(zhì)量蛋白質(zhì)的乳化表面積/(m2/g);c為樣品溶解液中蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度/(g/mL);EAImin為乳濁液放置10min后的EAI值;φ為油相所占的分?jǐn)?shù),本實(shí)驗(yàn)為1/4;EAImax為乳濁液形成后最大的EAI,本實(shí)驗(yàn)中指0min時(shí)的EAI值;L為比色皿的光徑/(10-2m)。2結(jié)果與分析2.1中豆32大豆分離蛋白的電泳檢測(cè)采用Bandscan分析SDS圖(圖1)。泳道1是中豆35大豆分離蛋白的電泳譜帶,7Sα′-亞基占2.9%,7Sα-亞基占6.4%,7Sβ-亞基占10.4%,11S酸性多肽A占19.6%,11S酸性多肽B占28.2%和32.5%,7S球蛋白含量為28.96%,11S球蛋白含量為71.04%;泳道2是中豆34大豆分離蛋白的電泳譜帶,7Sα′-亞基占3.1%,7Sα-亞基占6.3%,7Sβ-亞基占10.3%,11S酸性多肽A占20%,11S酸性多肽B占28.2%和32%,7S球蛋白含量為19.7%,11S球蛋白含量為80.3%;泳道3是中豆32大豆分離蛋白的電泳譜帶,7Sα′-亞基占3.1%,7Sα-亞基占6%,7Sβ-亞基占10.6%,11S酸性多肽A占19.6%,11S酸性多肽B占28.7%和32.1%,7S球蛋白含量為19.6%,11S球蛋白含量為80.4%;泳道4是中豆33大豆分離蛋白的電泳譜帶,7Sα′-亞基占3.8%,7Sα-亞基占6.4%,7Sβ-亞基占10.2%,11S酸性多肽A占19.7%,11S酸性多肽B占28.4%和31.6%,7S球蛋白含量為20.4%,11S球蛋白含量為79.6%。2.2不同品種大豆的低密度和光譜化學(xué)特性的影響2.2.1nacl濃度對(duì)大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的影響如圖2所示,隨著NaCl濃度的增加,供試的4種大豆分離蛋白乳化性先降低再增強(qiáng)。中豆33和中豆34在NaCl濃度0.3mol/L時(shí)EAI值最低,中豆32在NaCl濃度0.7mol/L時(shí)EAI值最低,中豆35在NaCl濃度0.5mol/L時(shí)EAI值最低。由圖3所示,NaCl濃度在0~0.05mol/L時(shí),供試的4種大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性隨NaCl濃度的升高而降低;NaCl濃度在0.05~5mol/L時(shí),ES值趨于平緩。2.2.2nacl和sacn對(duì)大豆分離蛋白乳化性的影響由圖4所示,隨著NaSCN濃度的升高,供試的4種大豆分離蛋白的乳化性先降低再升高。中豆34和中豆35在NaCl濃度0.1mol/L時(shí)EAI值最低,中豆32在NaCl濃度0.05mol/L時(shí)EAI值最低,中豆33在NaCl濃度0.3mol/L時(shí)EAI值最低。如圖5所示,NaSCN濃度在0~0.05mol/L時(shí),供試的4種大豆分離蛋白的ES值隨NaSCN濃度的升高而降低;NaSCN濃度在0.05~5mol/L時(shí),ES值趨于平緩。NaCl和NaSCN對(duì)不同品種大豆分離蛋白乳化性的影響都是隨著其濃度的升高,EAI值呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì),說(shuō)明靜電作用力起主導(dǎo)作用。在低鹽濃度時(shí)靜電作用力不利于大豆分離蛋白的乳化性,較高鹽濃度時(shí)靜電作用力有利于大豆分離蛋白的乳化性。NaSCN處理的大豆分離蛋白的EAI值比NaCl處理的先升高,說(shuō)明Cl-有利于蛋白質(zhì)分子內(nèi)的疏水相互作用,從而有利于蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的穩(wěn)定,SCN-不利于疏水相互作用,因而不利于蛋白質(zhì)構(gòu)象的穩(wěn)定,表明疏水相互作用不利于乳化性。NaCl和NaSCN對(duì)不同品種大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的影響是隨著其濃度的升高,ES值降低,說(shuō)明靜電作用力起主導(dǎo)作用,并且比疏水相互作用力的影響大;但是濃度的改變對(duì)其乳化穩(wěn)定性的影響不顯著。2.3氫鍵對(duì)不同品種豆的分離蛋白乳化性能的影響2.3.1尿素對(duì)團(tuán)和疏水基團(tuán)乳化性的影響如圖6所示,隨著尿素濃度的升高,供試的4種大豆分離蛋白的乳化性升高。尿素能夠強(qiáng)烈地破壞高分子內(nèi)和分子間氫鍵,因而常用作蛋白質(zhì)的變性劑,其作用機(jī)理主要是與蛋白質(zhì)分子的氨基酸殘基形成氫鍵從而打斷蛋白質(zhì)體系中的氫鍵,使SPI分子內(nèi)部的復(fù)合結(jié)構(gòu)伸展開(kāi)來(lái),破壞蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu),使內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露出來(lái),從而改變蛋白質(zhì)表面親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的比例,使親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)趨于一個(gè)更加合理的平衡,使乳化性增強(qiáng)。但是加入不同濃度的尿素對(duì)其乳化性的影響差別不大,說(shuō)明加入尿素的濃度對(duì)于打斷氫鍵,暴露出疏水基團(tuán)的多少并無(wú)顯著影響。如圖7所示,隨著尿素濃度的升高,供試的4種大豆分離蛋白的乳化穩(wěn)定性降低。這可能是因?yàn)殡S著尿素的濃度提高,對(duì)蛋白質(zhì)立體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型破壞更加明顯。如圖8所示,隨著1,2-丙二醇濃度的增加,供試的4種大豆分離蛋白的乳化性升高,當(dāng)達(dá)到一個(gè)最大值后開(kāi)始趨于平緩。如圖9所示,隨著1,2-丙二醇濃度的升高,供試的4種大豆分離蛋白的乳化性增加。添加丙二醇的作用是降低水介質(zhì)的偶電常數(shù),偶極矩的增大導(dǎo)致水的介電常數(shù)的增加,這些水分子在蛋白質(zhì)分子周圍形成六角籠形的動(dòng)態(tài)氫鍵網(wǎng)絡(luò),這種六角籠形結(jié)構(gòu)具有最為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)能。而結(jié)構(gòu)水中的水分子簇結(jié)構(gòu)又以六環(huán)形和六籠形為主,由于水具有結(jié)構(gòu)記憶功能,因此,這種水在乳化過(guò)程中易于在其周圍形成穩(wěn)定的六環(huán)或六籠形結(jié)合水結(jié)構(gòu),從而加強(qiáng)了蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力,從而有利于蛋白質(zhì)間的氫鍵相互作用。由于隨著1,2-丙二醇濃度升高,EAI值升高,乳化性增強(qiáng),說(shuō)明氫鍵相互作用利于乳化活性;隨著1,2-丙二醇濃度升高,ES值升高,乳化穩(wěn)定性增強(qiáng),說(shuō)明氫鍵相互作用利于乳化穩(wěn)定性。3結(jié)論2.3.2尿素對(duì)eai值乳化穩(wěn)定性的影響3.1在低鹽濃度時(shí)靜電作用力不利于大豆分離蛋白的乳