物理力对4种大豆分离蛋白乳化性及乳化稳定性的影响

物理力对4种大豆分离蛋白乳化性及乳化稳定性的影响

大豆分离蛋白（spi）是食品系统中常见的蛋白质。它具有良好的功能和良好的口感。添加到食品中可以改善产品的性能，并广泛应用于食品加工、食品加工等领域。其乳化特性影响到相关产品的生产和开发应用,所以国内外对大豆分离蛋白的乳化特性进行了大量的研究。大豆蛋白通过降低油水界面的张力,并在界面上形成物理吸附的形式达到乳化效果。在影响大豆蛋白乳化能力的内在因素中,物化性质和结构是最重要的方面。Voutsinas等从表面疏水性和溶解性的角度研究了蛋白和乳化能力之间的关系,蛋白分子的柔韧性与乳化性质的关系也得到较多的关注,并被认为可能是决定蛋白质乳化性质最重要的因素。本实验研究了物理作用力(静电力、疏水相互作用力、氢键)对不同品种大豆分离蛋白乳化性能的影响,旨在为大豆蛋白的深度开发利用提供参考。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)中国农业科学院油料所。NaCl(AR)天津博迪化工有限公司;NaSCN(AR)、1,2-丙二醇(AR)、尿素(AR)中国医药(集团)上海化学试剂公司。1.2设备和设备SCR20BC高速冷冻离心机日本日立公司;1-4LD冷冻干燥机德国Alpha公司。1.3方法1.3.1提取大豆分离蛋白采用酸碱沉淀法。1.3.2乳化性和乳化稳定性测定将NaCl或NaSCN加入到9mL的0.1%蛋白质溶液中使最终浓度分别达到0.05、0.1、0.3、0.5、0.7、1、3、5mol/L,分别测定乳化性和乳化稳定性。1.3.3乳化性和乳化稳定性测定将尿素加入到9m的0.1%蛋白溶液中使最终浓度分别达到0.05、0.1、0.3、0.5、0.7、1、3、5mol/L,分别测定其乳化性和乳化稳定性。将1,2-丙二醇加入到9mL的0.1%蛋白溶液中使最终浓度分别达到2、5、8、11、15mol/L,测定其乳化性和乳化稳定性。1.3.4二烷基磺酸钠sds对乳化活性及乳化稳定性的影响取0.0180g大豆分离蛋白的冷冻干燥样,加入18mL水,6mL植物油,均质1min,分别于均质后0、10min取均质样的最底层液体100μL加入到10mL0.1%的十二烷基磺酸钠(SDS)溶液中,以0.1%SDS液为空白,于500nm波长处测定其吸光度(A500nm)。用Tang的方法测定乳化活性(EAI)及乳化稳定性(ES),公式如下:式中:EAI为单位质量蛋白质的乳化表面积/(m2/g);c为样品溶解液中蛋白质质量浓度/(g/mL);EAImin为乳浊液放置10min后的EAI值;φ为油相所占的分数,本实验为1/4;EAImax为乳浊液形成后最大的EAI,本实验中指0min时的EAI值;L为比色皿的光径/(10-2m)。2结果与分析2.1中豆32大豆分离蛋白的电泳检测采用Bandscan分析SDS图(图1)。泳道1是中豆35大豆分离蛋白的电泳谱带,7Sα′-亚基占2.9%,7Sα-亚基占6.4%,7Sβ-亚基占10.4%,11S酸性多肽A占19.6%,11S酸性多肽B占28.2%和32.5%,7S球蛋白含量为28.96%,11S球蛋白含量为71.04%;泳道2是中豆34大豆分离蛋白的电泳谱带,7Sα′-亚基占3.1%,7Sα-亚基占6.3%,7Sβ-亚基占10.3%,11S酸性多肽A占20%,11S酸性多肽B占28.2%和32%,7S球蛋白含量为19.7%,11S球蛋白含量为80.3%;泳道3是中豆32大豆分离蛋白的电泳谱带,7Sα′-亚基占3.1%,7Sα-亚基占6%,7Sβ-亚基占10.6%,11S酸性多肽A占19.6%,11S酸性多肽B占28.7%和32.1%,7S球蛋白含量为19.6%,11S球蛋白含量为80.4%;泳道4是中豆33大豆分离蛋白的电泳谱带,7Sα′-亚基占3.8%,7Sα-亚基占6.4%,7Sβ-亚基占10.2%,11S酸性多肽A占19.7%,11S酸性多肽B占28.4%和31.6%,7S球蛋白含量为20.4%,11S球蛋白含量为79.6%。2.2不同品种大豆的低密度和光谱化学特性的影响2.2.1nacl浓度对大豆分离蛋白乳化稳定性的影响如图2所示,随着NaCl浓度的增加,供试的4种大豆分离蛋白乳化性先降低再增强。中豆33和中豆34在NaCl浓度0.3mol/L时EAI值最低,中豆32在NaCl浓度0.7mol/L时EAI值最低,中豆35在NaCl浓度0.5mol/L时EAI值最低。由图3所示,NaCl浓度在0~0.05mol/L时,供试的4种大豆分离蛋白乳化稳定性随NaCl浓度的升高而降低;NaCl浓度在0.05~5mol/L时,ES值趋于平缓。2.2.2nacl和sacn对大豆分离蛋白乳化性的影响由图4所示,随着NaSCN浓度的升高,供试的4种大豆分离蛋白的乳化性先降低再升高。中豆34和中豆35在NaCl浓度0.1mol/L时EAI值最低,中豆32在NaCl浓度0.05mol/L时EAI值最低,中豆33在NaCl浓度0.3mol/L时EAI值最低。如图5所示,NaSCN浓度在0~0.05mol/L时,供试的4种大豆分离蛋白的ES值随NaSCN浓度的升高而降低;NaSCN浓度在0.05~5mol/L时,ES值趋于平缓。NaCl和NaSCN对不同品种大豆分离蛋白乳化性的影响都是随着其浓度的升高,EAI值呈现先降低后升高的趋势,说明静电作用力起主导作用。在低盐浓度时静电作用力不利于大豆分离蛋白的乳化性,较高盐浓度时静电作用力有利于大豆分离蛋白的乳化性。NaSCN处理的大豆分离蛋白的EAI值比NaCl处理的先升高,说明Cl-有利于蛋白质分子内的疏水相互作用,从而有利于蛋白质分子构象的稳定,SCN-不利于疏水相互作用,因而不利于蛋白质构象的稳定,表明疏水相互作用不利于乳化性。NaCl和NaSCN对不同品种大豆分离蛋白乳化稳定性的影响是随着其浓度的升高,ES值降低,说明静电作用力起主导作用,并且比疏水相互作用力的影响大;但是浓度的改变对其乳化稳定性的影响不显著。2.3氢键对不同品种豆的分离蛋白乳化性能的影响2.3.1尿素对团和疏水基团乳化性的影响如图6所示,随着尿素浓度的升高,供试的4种大豆分离蛋白的乳化性升高。尿素能够强烈地破坏高分子内和分子间氢键,因而常用作蛋白质的变性剂,其作用机理主要是与蛋白质分子的氨基酸残基形成氢键从而打断蛋白质体系中的氢键,使SPI分子内部的复合结构伸展开来,破坏蛋白质的二级结构,使内部的疏水基团暴露出来,从而改变蛋白质表面亲水基团和疏水基团的比例,使亲水基团和疏水基团趋于一个更加合理的平衡,使乳化性增强。但是加入不同浓度的尿素对其乳化性的影响差别不大,说明加入尿素的浓度对于打断氢键,暴露出疏水基团的多少并无显著影响。如图7所示,随着尿素浓度的升高,供试的4种大豆分离蛋白的乳化稳定性降低。这可能是因为随着尿素的浓度提高,对蛋白质立体网络构型破坏更加明显。如图8所示,随着1,2-丙二醇浓度的增加,供试的4种大豆分离蛋白的乳化性升高,当达到一个最大值后开始趋于平缓。如图9所示,随着1,2-丙二醇浓度的升高,供试的4种大豆分离蛋白的乳化性增加。添加丙二醇的作用是降低水介质的偶电常数,偶极矩的增大导致水的介电常数的增加,这些水分子在蛋白质分子周围形成六角笼形的动态氢键网络,这种六角笼形结构具有最为稳定的结构能。而结构水中的水分子簇结构又以六环形和六笼形为主,由于水具有结构记忆功能,因此,这种水在乳化过程中易于在其周围形成稳定的六环或六笼形结合水结构,从而加强了蛋白质三维结构的作用力,从而有利于蛋白质间的氢键相互作用。由于随着1,2-丙二醇浓度升高,EAI值升高,乳化性增强,说明氢键相互作用利于乳化活性;随着1,2-丙二醇浓度升高,ES值升高,乳化稳定性增强,说明氢键相互作用利于乳化稳定性。3结论2.3.2尿素对eai值乳化稳定性的影响3.1在低盐浓度时静电作用力不利于大豆分离蛋白的乳