時文芳，白 榕，呂麗爽，李建林，沈 麗，張 莉，鄭鐵松*

蛋白質(zhì)是人體必需的營養(yǎng)物質(zhì)，在飲食中需要注重蛋白質(zhì)食物的攝入。雖然動物性蛋白是食品蛋白質(zhì)的主要來源，但由于其成本較高且具有潛在的激素和抗生素殘留等食用安全性風(fēng)險，故植物性蛋白資源的研究越來越受到重視[1-4]。蓮子中富含蛋白質(zhì)、氨基酸、不飽和脂肪酸和礦物質(zhì)，還含有水溶性多糖、多酚、蓮子心黃酮、生物堿等功能性物質(zhì)，蓮子具有較高的營養(yǎng)和保健價值[5-6]。蓮子中蛋白質(zhì)含量大約為19.0%[7]，遠(yuǎn)高于同是硬果類的新鮮板栗（含蛋白質(zhì)5.7%～10.7%）、白果（含蛋白質(zhì)10.0%～15.0%）、菱角（含蛋白質(zhì)6.4%）[8-9]；蓮子中4 種主要蛋白球蛋白（26.6%）、清蛋白（41.6%）、谷蛋白（18.0%）、醇溶蛋白（6.0%）組分中必需氨基酸都高于或接近聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織（Food and Agriculture Organization/World Health Organization，F(xiàn)AO/WHO）推薦值，且清蛋白和球蛋白的預(yù)測生物學(xué)價值、氨基酸評分值高于FAO/WHO氨基酸模式值[1,10]。因此對于蓮子而言，除了其特殊的藥補成分之外，對其營養(yǎng)、食用質(zhì)量和加工性能影響最大的就是蛋白質(zhì)。

食品中的蛋白質(zhì)既是影響食品營養(yǎng)性的重要因素，同時也是影響其加工性能的重要因素，并且大量的研究表明，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能特性不但與蛋白質(zhì)的來源有關(guān)，也受蛋白質(zhì)干燥方法的影響，不同干燥方法會影響蛋白質(zhì)的理化及結(jié)構(gòu)特性，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的品質(zhì)，而噴霧干燥和冷凍干燥是目前常用的蛋白干燥方法[11-14]。噴霧干燥是將原料液用霧化器分散成霧滴，并用熱空氣（或其他氣體）與霧滴直接接觸的方式而獲得粉狀產(chǎn)品的一種干燥過程[15]。具有干燥迅速、生產(chǎn)過程簡化、操作簡單、產(chǎn)品具有良好的分散性和流動性等特點。噴霧干燥已經(jīng)廣泛應(yīng)用于嬰幼兒營養(yǎng)食品的加工、各種谷物及水果制粉的加工、魚油和蛋白粉等功能性產(chǎn)品微膠囊的加工、速溶茶飲料以及調(diào)味品加工[14,16]等食品工業(yè)。冷凍干燥，是在高真空的條件下，將凍結(jié)的物料中的水分直接升華而使物料干燥的工藝，所得產(chǎn)品在復(fù)水性、色澤、硬度等方面占有優(yōu)勢，可是由于其干燥時間長，能耗大及設(shè)備投資較大的問題，主要適用于生產(chǎn)品質(zhì)要求嚴(yán)格的高端產(chǎn)品及實驗室特定功能成分的制備[5,17]。已有研究比較分析不同干燥方法對小扁豆蛋白[18]、大豆蛋白[19]、大米蛋白[20]理化結(jié)構(gòu)和功能特性的影響，對于蓮子蛋白質(zhì)的提取方法[11,21]、營養(yǎng)性[10]、結(jié)構(gòu)特性[22-23]以及熱處理和酶解特性[24]的研究也已有報道，但關(guān)于不同干燥方法對蓮子蛋白結(jié)構(gòu)特性以及功能特性影響的研究還鮮見報道，鑒于不同干燥方法會影響蛋白質(zhì)的理化及結(jié)構(gòu)特性，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的品質(zhì)和加工性能；因此本研究擬在本實驗室前期研究提取蓮子蛋白的基礎(chǔ)上[11]對蓮子蛋白進(jìn)行噴霧干燥和冷凍干燥，研究不同干燥方法對蓮子蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能特性的影響，以期為蓮子及蓮子蛋白的深加工利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蓮子（優(yōu)質(zhì)去芯湘蓮）購于蘇果超市；鹽酸、氫氧化鈉、考馬斯亮藍(lán)G-250 上海譜振生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FW177高速萬能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司；GL-22M高速冷凍離心機(jī) 賽特湘儀離心機(jī)儀器有限公司；JJ-1增力電動攪拌機(jī) 金壇市醫(yī)療儀器廠；FreeZone 2.5L真空冷凍干燥機(jī) 美國Labconco公司；250小型噴霧干燥機(jī) 瑞士步琦公司；HD-3紫外-可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；JSM-5610LV型掃描電子顯微鏡 日本電子公司；HP-200精密色差儀上海漢普光電科技有限公司；D/max-rC型陽極轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀 日本理學(xué)電氣公司；Chirascan Plus圓二色光譜儀 英國應(yīng)用光物理公司。

1.3 方法

1.3.1 蓮子蛋白的提取

參照實驗室前期建立的方法[11]提取蓮子蛋白。將去芯湘蓮粉碎，過100 目篩，置于棕色廣口瓶中，4 ℃保存。采用堿溶酸沉的方法提取蓮子蛋白，100 g的蓮子蛋白粉溶于2 500 mL 0.5 mol/L NaCl溶液中，用0.5 mol/L HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為11.0，在40 ℃下攪拌提取3 h，6 000×g離心20 min，收集上清液。調(diào)節(jié)上清液pH值為4.5，6 000×g離心30 min，收集沉淀，然后用去離子水以料液比1∶10（m/V）進(jìn)行復(fù)溶，調(diào)節(jié)pH值為10備用。

1.3.2 蓮子蛋白的冷凍干燥和噴霧干燥

用上述復(fù)溶的蓮子蛋白制備噴霧干燥蓮子蛋白（spray-dried lotus seed protein，SLSP）和冷凍干燥蓮子蛋白（freeze-dried lotus seed protein，F(xiàn)LSP）。

SLSP：本實驗采用250小型噴霧干燥機(jī)為實驗機(jī)，該設(shè)備采用氣流噴霧方式，干燥介質(zhì)為熱空氣，實驗條件：進(jìn)樣溫度為170 ℃，進(jìn)料量為15%，固定熱風(fēng)流量25 m3/h，出口溫度為顯示值，非人為控制。在此條件下對蓮子蛋白進(jìn)行干燥，在旋風(fēng)收集器中收集干燥蓮子蛋白，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

FLSP：將上述復(fù)溶的蓮子蛋白平鋪在培養(yǎng)皿中，使其厚度約為1 cm，-80 ℃預(yù)凍12 h，然后在冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥12 h，收集，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 色差測定

用精密色差分析儀，對SLSP和FLSP進(jìn)行色度測量，采集L*（明度差異）、a*（紅/綠差異）、b*（黃/藍(lán)差異）值，與白色標(biāo)板進(jìn)行比較，分析色差的變化。每個樣品測量值取3 次測量的平均值。

1.3.4 掃描電子顯微鏡分析

將處理后的SLSP和FLSP分別均勻固定在貼膠的電子顯微鏡進(jìn)樣臺上，放入噴金機(jī)，真空條件下進(jìn)行樣品的噴金，然后固定在載物臺，調(diào)節(jié)最佳視野和放大倍數(shù)進(jìn)行觀察。

1.3.5 X射線衍射分析

蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)采用X射線衍射儀掃描法進(jìn)行。測定條件：特征衍射線為Cu靶、管壓40 kV、電流30 mA、測量角度為2θ＝5°～60°、步長0.02°、掃描速率6（°）/min。

1.3.6 圓二色譜

將蛋白粉配制成0.1 mg/mL的溶液，20 ℃下對遠(yuǎn)紫外區(qū)（190～260 nm）進(jìn)行圓二色譜掃描。掃描條件：波長范圍190～260 nm、石英樣品池光程1 mm、譜帶寬度1.0 nm、靈敏度20 mdeg、響應(yīng)時間0.25 s、停止時間1 min、掃描速率200 nm/min。

1.3.7 溶解性測定

參照Gong Kuijie等[25]的方法，樣品用去離子水溶解為1 g/100 mL，用0.5 mol/L的HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)樣品pH值分別為2.0、4.5、6.0、8.0、10.0、12.0，磁力攪拌30 min，分散體經(jīng)10 000×g離心20 min，測定上清液中蛋白質(zhì)的含量，蛋白質(zhì)的溶解性按公式（1）計算。

1.3.8 持水性和持油性測定

參照Tan等[26]的方法，樣品（大約為0.1 g，m0）置于離心管中并一起稱質(zhì)量（m1/g）。然后，將1.5 mL蒸餾水（豆油）加入到離心管中，使用渦旋混合器混合。該混合物樣品完全潤濕后，將它們在室溫下放置30 min，然后3 000×g離心20 min。傾出上清液，并將含有沉淀的離心管稱質(zhì)量（m2/g），持水性和持油性分別按式（2）、（3）計算。

1.3.9 起泡性和泡沫穩(wěn)定性測定

參照He Xuanhui等[27]的方法，取1.5 g/100 mL蛋白質(zhì)樣品溶液20 mL，在高速乳化均質(zhì)機(jī)以10 000 r/min的速率均質(zhì)2 min，記錄均質(zhì)后樣品體積為V0/mL，靜置30 min后再次記錄樣品體積，記為V30/mL。起泡性和泡沫穩(wěn)定性分別按式（4）、（5）計算。

1.3.10 乳化性和乳化穩(wěn)定性的測定

參考郭鳳仙[12]的實驗方法，配制1 g/100 mL蛋白質(zhì)溶液，并用0.5 mol/L的HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)樣品pH值分別為2.0、4.5、6.0、8.0、10.0、12.0，根據(jù)考馬斯亮藍(lán)法測定乳化液形成前蛋白質(zhì)水溶液中蛋白質(zhì)量濃度（g/mL）。取15 mL蛋白溶液與5 mL大豆油混合，放入試管中。在高速乳化均質(zhì)機(jī)下13 500 r/min乳化2 min。從底部取乳化液20 μL，立即與5 mL 0.1%的SDS溶液混合均勻，在500 nm波長處測定其吸光度，記為A0，乳狀液靜置30 min后采用相同的方法測定乳狀液吸光度，記為A30，用0.1% SDS作空白對照。乳化性和乳化穩(wěn)定性分別按式（6）、（7）計算。

式中：T為渾濁度（2.303）；N為稀釋倍數(shù)（250）；ρ為乳化液形成前蛋白質(zhì)量濃度/（g/mL）；φ為乳化液中油的體積分?jǐn)?shù)（25%）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實驗所涉及到的測定結(jié)果均做3 次重復(fù)，實驗數(shù)據(jù)用Origin 9.0軟件作圖，用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 SLSP和FLSP的色差分析

不同干燥方法制得的蓮子蛋白粉末顏色上有所不同（表1）。

表1 SLSP和FLSP色差比較Table 1 Color difference of SLSP and FLSP

色澤是影響產(chǎn)品外觀品質(zhì)的直觀因素，由表1可知，兩種蛋白粉末顏色有明顯的差異。相比FLSP，SLSP有較高L*值（83.14±0.01）、較低的a*值（2.89±0.04）和b*值（10.92±0.02）（P＜0.05），表明其明度高、色澤好，而FLSP偏紅、偏黃。這種顏色上的差別是由于不同的干燥方式制得的蛋白質(zhì)顆粒大小、形態(tài)以及表面結(jié)構(gòu)不同造成的，也可能是由于不同干燥方法對產(chǎn)品美拉德反應(yīng)的影響不同所致[14]。該結(jié)果顯示就產(chǎn)品色澤而言，噴霧干燥法優(yōu)于冷凍干燥法。Joshi等[4]的研究也表明，對小扁豆蛋白而言，噴霧干燥蛋白粉的L*值大于冷凍干燥蛋白粉，a*和b*值則小于冷凍干燥蛋白粉，而無論是噴霧干燥蛋白粉還是冷凍干燥蛋白粉其色澤都優(yōu)于真空干燥蛋白粉。Ghribi等[14]對鷹嘴豆蛋白粉進(jìn)行噴霧干燥和40、50 ℃熱風(fēng)干燥的研究也表明，3 種干燥粉末色度存在明顯差異，且噴霧干燥是3 種方法中制得產(chǎn)品色澤最好的。

2.2 SLSP和FLSP的掃描電子顯微鏡觀察

掃描電子顯微鏡是研究分析蛋白質(zhì)表面結(jié)構(gòu)最常用、有效的工具，其特點是樣品制備簡單、圖像層次豐富、分辨率高等，尤其對有粗糙表面的樣品的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)有更加直觀獨特之處[25]。

圖1 SLSP（A、B）和FLSP（C、D）掃描電子顯微鏡圖Fig. 1 SEM micrographs of SLSP (A, B) and FLSP (C, D)

由圖1所示，SLSP粉的表面形態(tài)明顯不同于FLSP，SLSP顆粒較小，外形基本完整，呈現(xiàn)為大小不一的、外形不規(guī)則的、折疊起皺的球形；而FLSP形成表面基本光滑、如盤狀的大片層結(jié)構(gòu)。這一結(jié)果也與文獻(xiàn)報道中對花生蛋白粉[25]、小扁豆蛋白粉[4]和大米蛋白粉[20]的研究結(jié)果一致。雖然噴霧干燥處理時間較短，但是其處理溫度較高，仍會影響所得蛋白質(zhì)的理化及結(jié)構(gòu)特性[13]。噴霧干燥過程中，霧化器將物料分散成很小的液滴，迅速與熱空氣進(jìn)行接觸，物料在短時間內(nèi)被干燥成粉末進(jìn)入旋風(fēng)分離器中，快速減小的水分?jǐn)U散率和增加的表面張力導(dǎo)致形成凹陷的、折疊起皺的不規(guī)則表面；而冷凍干燥樣品溶質(zhì)是水，水在低溫（-80 ℃）狀態(tài)下，迅速地形成冰晶體，分子之間的作用力，如靜電作用、共價鍵作用、疏水作用等更易導(dǎo)致溶質(zhì)聚合[4,20,25]。因此SLSP形成折疊起皺的球形是由于與熱空氣接觸過程中，物料水分?jǐn)U散率和氣-液界面表面張力變化趨勢不同，而FLSP只能形成大片層的結(jié)構(gòu)。由此可見，干燥方法對蓮子蛋白粉末的表觀形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有很大的影響[14,20]。

2.3 SLSP和FLSP的X射線衍射分析

X射線衍射法是測定生物大分子的結(jié)構(gòu)，研究其與功能特性的關(guān)系，分析蛋白質(zhì)構(gòu)象最經(jīng)典的方法；并且，X射線衍射技術(shù)具有不損傷樣品、無污染、快捷、測量精度高、能得到有關(guān)晶體完整性的大量信息等特點。

圖2 SLSP和FLSP的X射線衍射圖譜Fig. 2 X-ray diffraction patterns of SLSP and FLSP

粉末狀的物料分為晶型結(jié)構(gòu)、半晶型結(jié)構(gòu)或者非晶型結(jié)構(gòu)。由圖2可知，兩種不同方式處理的粉末蛋白，具有較為相似的X射線衍射圖譜，在2θ＝20°附近都有明顯的、強度較高的衍射峰，在8.5°左右出現(xiàn)強度較低的衍射峰，這一結(jié)果與Joshi等[4]對小扁豆蛋白粉的研究結(jié)果類似。當(dāng)X射線照射非晶體時，由于非晶體的結(jié)構(gòu)為長短無序、短程有序，不存在明顯的衍射光柵，故不產(chǎn)生清晰、明銳的衍射線條[28-29]，圖中SLSP和FLSP出現(xiàn)的衍射峰呈現(xiàn)彌散衍射峰特征；因此可以推測SLSP和FLSP為明顯的非晶型結(jié)構(gòu)。雖然晶型結(jié)構(gòu)比非晶型結(jié)構(gòu)在儲存時表現(xiàn)更加穩(wěn)定，但由于干燥蛋白為粉末，非晶型的粉末在低含水量保存時具有較好的功能特性，如溶解性、持水性等，同時非晶性粉末容易潮濕，故應(yīng)保存在干燥通風(fēng)處[4]。

2.4 SLSP和FLSP的圓二色譜測定分析

圓二色譜是研究稀溶液中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的一種簡單、快速的方法。通常蛋白質(zhì)的圓二色譜段被分為兩段，185～245 nm稱為遠(yuǎn)紫外區(qū)，遠(yuǎn)紫外區(qū)的吸收信號來自于肽鍵，用于反映主鏈的構(gòu)象，表征蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)；250～320 nm稱為近紫外區(qū)，近紫外區(qū)吸收則是通過氨基酸信號來反映氨基酸側(cè)鏈及二硫鍵。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的不同，所產(chǎn)生的圓二色譜譜帶位置、吸收強度也不相同，可通過遠(yuǎn)紫外區(qū)的圓二色譜圖推算蛋白質(zhì)分子的α-螺旋、平行β-折疊、反平行β-折疊、β-轉(zhuǎn)角及無規(guī)卷曲的含量[30-31]。圖3為SLSP和FLSP的圓二色譜圖，表2是根據(jù)圓二色譜圖所得數(shù)據(jù)對兩種不同干燥方法所得蓮子蛋白的二級結(jié)構(gòu)分析結(jié)果。

圖3 SLSP和FLSP的圓二色譜圖Fig. 3 Circular dichroism spectra of SLSP and FLSP

表2 SLSP和FLSP的二級結(jié)構(gòu)含量Table 2 Secondary structures of SLSP and FLSP%

從圖3中可以看出，兩種干燥蛋白的圓二色譜圖并無明顯差異，兩種蛋白在210～220 nm波長處有負(fù)峰，這是典型的α-螺旋結(jié)構(gòu)的特征峰[32]。但從表2的數(shù)據(jù)可以看出，SLSP的α-螺旋含量為22.0%，略高于FLSP的19.0%；SLSP和FLSP的折疊體結(jié)構(gòu)含量分別為25.7%和29.0%，且兩種蛋白都是無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)含量最大，但SLSP的無規(guī)卷曲含量為39.7%，低于FLSP的43.8%；該結(jié)果顯示兩種不同的干燥方法的確對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)有著不同的影響，且噴霧干燥相比于冷凍干燥對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響要小。鄧芝串等[13]對籽瓜蛋白進(jìn)行二級結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果也表明，干燥處理的蛋白質(zhì)亦是無規(guī)卷曲含量最大，且噴霧干燥無規(guī)卷曲含量為30.70%，低于冷凍干燥36.66%。同時，Zeng Hongyan等[23]對蓮子分離蛋白結(jié)構(gòu)的研究表明，蓮子清蛋白和球蛋白的折疊體含量在38%左右，螺旋體在17%以下，而無規(guī)卷曲含量則僅有15%左右。由此可見，無論是噴霧干燥還是冷凍干燥，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生了一定的影響，不同程度地促使蛋白質(zhì)從有規(guī)則的結(jié)構(gòu)向無規(guī)則結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。

2.5 SLSP和FLSP的溶解性

蛋白質(zhì)的溶解度是食品體系中很重要的指標(biāo)，因為它作為一個影響著蛋白分子其他功能的重要指標(biāo)。蛋白質(zhì)的溶解度受到一些因素的影響，影響條件可以分為外部條件（pH值、離子強度、溫度等）和內(nèi)部條件（疏水作用等），而溶液的pH值對蛋白質(zhì)溶解度的影響最大[33]。因此，對不同pH值條件下兩種干燥蛋白的溶解性進(jìn)行了比較研究，結(jié)果如圖4所示。

圖4 pH值對SLSP和FLSP溶解度的影響Fig. 4 Effect of pH on solubility of SLSP and FLSP

由圖4可知，兩種干燥方法所得蛋白粉在pH 2～12的范圍內(nèi)，都呈現(xiàn)出先下降后增大的趨勢，并都在pH 4.5時達(dá)到最低，趨近于零。這是因為pH 4.5左右是蓮子蛋白質(zhì)的等電點[21]，在等電點時，蛋白質(zhì)分子靜電荷為零，此時蛋白質(zhì)間靜電排斥作用最低，蛋白質(zhì)聚集、沉淀，導(dǎo)致其溶解度最低?？傮w來講，在pH值小于10的情況下，冷凍干燥樣品的溶解度普遍高于噴霧干燥樣品，因為冷凍干燥樣品顆粒疏松多孔，相對較細(xì)又較均勻。該結(jié)果與Gong Kuijie等[25]對冷凍干燥和噴霧干燥處理的花生蛋白的研究結(jié)果一致。有研究報道，乳清蛋白在噴霧干燥過程中，會形成一個很薄、光滑、高抗?jié)裥员∧?，?dǎo)致其溶解性降低[34]；Joshi等[4]的研究也指出小扁豆蛋白在噴霧干燥過程中形成的薄膜需要一定的水化作用才能使溶劑進(jìn)入蛋白分子內(nèi)部，故而噴霧干燥蛋白溶解性降低。

2.6 SLSP和FLSP的起泡性和泡沫穩(wěn)定性

起泡性是指蛋白質(zhì)溶于水中，在氣-液界面形成薄膜，降低氣-液界面的表面張力從而幫助形成起氣泡的能力。泡沫穩(wěn)定性是指蛋白質(zhì)使所產(chǎn)生的泡沫穩(wěn)定存在的能力[35]。圖5為SLSP和FLSP起泡性和泡沫穩(wěn)定性的比較。

圖5 SLSP和FLSP的起泡性和泡沫穩(wěn)定性Fig. 5 Foaming capacity and foam stability of SLSP and FLSP

由圖5可知，SLSP和FLSP的起泡性和泡沫穩(wěn)定性有顯著的不同（P＜0.05）。文獻(xiàn)[35]報道稱，不同的干燥方法對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響不同，蛋白質(zhì)的變性程度也不同，分子內(nèi)部的基團(tuán)暴露程度不同，從而引起不同干燥方法的蛋白質(zhì)的起泡性和泡沫穩(wěn)定性大小的不同。SLSP的起泡性和泡沫穩(wěn)定性均優(yōu)于FLSP（圖5）；而SLSP的溶解性低于FLSP（圖4）。該結(jié)果表明，雖然對于泡沫的形成來說，高溶解度的蛋白易于形成附著有力的高彈性多層膜，但堅硬的薄膜也會阻止氣泡的黏聚，使起泡性降低，而不溶解的蛋白質(zhì)提高了表面黏度，阻止泡沫的破裂和結(jié)合，從而穩(wěn)定乳狀液，增大其泡沫穩(wěn)定性[36]。同時，圖1中掃描電子顯微鏡結(jié)果顯示SLSP比FLSP呈較小顆粒狀態(tài)，而小顆粒的噴霧干燥蛋白比冷凍干燥的片狀蛋白在攪拌起泡時更易吸收[20]，這可能也是前者比后者具有更好起泡性的因素之一。

2.7 SLSP和FLSP的持水性和持油性

持水性和持油性是蛋白質(zhì)分別與水和脂肪結(jié)合的能力。影響蛋白質(zhì)持水力的因素有蛋白質(zhì)量濃度、離子種類和pH值等。影響持油性的主要因素是蛋白質(zhì)產(chǎn)品的種類和來源、蛋白質(zhì)的含量、顆粒大小、溫度、加工方法和pH值等[14]。蛋白質(zhì)持水性和持油性在食品加工中具有重要的應(yīng)用價值。

圖6 SLSP和FLSP的持水性和持油性Fig. 6 Water- and oil-holding capacities of SLSP and FLSP

由圖6可知，SLSP的持水性明顯大于FLSP（P＜0.05）。這是因為不同的干燥方法，對蓮子蛋白的結(jié)構(gòu)造成不同的影響，噴霧干燥使蛋白粉表面形成高抗?jié)穸缺∧24]，使其溶解度降低，從而減少可溶性蛋白的損失，從而有較高持水性。而圖6也同時表明，冷凍干燥得到的蓮子蛋白的持油性則明顯高于噴霧干燥（P＜0.05）。這是因為冷凍干燥樣品結(jié)構(gòu)疏松，提高了蛋白質(zhì)-脂類相互作用的程度，且結(jié)合疏水性氨基酸作用的結(jié)果[37]，導(dǎo)致持油性相對較高。對比前面的溶解性數(shù)據(jù)，可以看出，溶解性與持水性并不一致，這與Joshi等[18]對小扁豆蛋白的研究結(jié)果類似，顯示該兩種參數(shù)間并無直接的相關(guān)性。

2.8 SLSP和FLSP的乳化性和乳化穩(wěn)定性

乳化性是蛋白質(zhì)能將油、水結(jié)合在一起，形成乳狀液的性能。乳化穩(wěn)定性是指在一定時間段內(nèi)，蛋白質(zhì)維持油水混合不分離，抵制不穩(wěn)定因素如聚結(jié)、絮凝、沉積等的產(chǎn)生[38]。蛋白質(zhì)的溶解度是決定著乳化性質(zhì)的重要特征。具有良好的乳化特性可以使食品體系保持穩(wěn)定的乳化狀態(tài)，從而達(dá)到延長貨架期的目的。蛋白質(zhì)的乳化性受溶解度、pH值、液滴大小、界面張力、蛋白質(zhì)構(gòu)象、黏度等因素的影響，但這些因素中pH值的影響最為顯著和直觀[20]。

圖7 pH值對SLSP和FLSP乳化性的影響Fig. 7 Effect of pH on emulsifying capacity of SLSP and FLSP

圖8 pH值對SLSP和FLSP乳化穩(wěn)定性的影響Fig. 8 Effect of pH on emulsion stability of SLSP and FLSP

由圖7、8可知，F(xiàn)LSP和SLSP不論在乳化性還是乳化穩(wěn)定性方面都有明顯不同，因為不同干燥方法會導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，從而使乳化及乳化穩(wěn)定性不同[4]。

由圖7、8可知，在pH 4.5時，蓮子蛋白粉的乳化性及乳化穩(wěn)定性都為最低，因為pH 4.5是蓮子蛋白粉的等電點，在等電點處蓮子蛋白的溶解性最低，故而其功能性受到影響。隨著pH值高于或者低于4.5，乳化及乳化穩(wěn)定性都逐漸升高。在整個pH值變化過程中，F(xiàn)LSP粉的乳化性均高于SLSP粉，這是因為蛋白質(zhì)的乳化性與其溶解度密切相關(guān)，溶解度較大，乳化性也相對較高。Ma Zhen等[36]的研究指出，蛋白質(zhì)的乳化性與其在乳劑中吸收水和油的能力相關(guān)，乳化穩(wěn)定性不僅僅表示溶液形成乳液的能力，還代表其在一定時間內(nèi)的穩(wěn)定性。在pH 10時，冷凍干燥蛋白粉和噴霧干燥蛋白粉的乳化穩(wěn)定性均達(dá)到最大值，這與溶解性的結(jié)果保持一致。蓮子總蛋白氨基酸組成也會在一定程度上影響其乳化性。蛋白質(zhì)是由多種氨基酸形成肽鍵構(gòu)成的，這個過程氨基酸殘基會發(fā)生電離，蛋白質(zhì)帶有一定的電荷，蛋白質(zhì)所帶電荷量的多少會受pH值的影響。在堿性條件下，由于羥基的作用，使羧基數(shù)量增多，使分子間的靜電斥力、離散雙電層、溶液界面膜增加[39]，影響其乳化性及乳化穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

通過對兩種不同干燥方法獲得的蓮子蛋白粉SLSP和FLSP的比較研究可知，兩者的色差和超微結(jié)構(gòu)明顯不同，噴霧干燥蛋白的L*值為83.14±0.01，大于冷凍干燥的L*值（69.49±0.02）（P＜0.05），整體色澤好，而FLSP偏紅、偏黃；SLSP呈現(xiàn)表面褶皺的不規(guī)則球狀，且形成光滑、高抗?jié)穸缺∧ぃ蛊淙芙庑越档?，部分功能特性受到影響，而結(jié)構(gòu)疏松多孔的FLSP能更好地溶解在水中，也是其持水性降低的原因之一，因為高的溶解性增加可溶性蛋白的損失。X射線衍射結(jié)果表明，兩種干燥蛋白都呈現(xiàn)非晶型結(jié)構(gòu)。圓二色譜分析表明兩種干燥蛋白的二級結(jié)構(gòu)無明顯差異，SLSP的α-螺旋結(jié)構(gòu)含量大于FLSP，反平行結(jié)構(gòu)、β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲含量均降低，但二者均由有規(guī)則的結(jié)構(gòu)向無規(guī)則結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。溶解性是蛋白質(zhì)功能特性的重要指標(biāo)，兩種干燥蛋白的溶解性受pH值影響的變化趨勢相同，但整體FLSP的溶解性大于SLSP，并且FLSP持油性（P＜0.05）、乳化特性均大于SLSP，但是SLSP的起泡特性和持水性（P＜0.05）優(yōu)于FLSP。因此，在實際加工生產(chǎn)過程中可以趨利避害，選擇合適的加工方法，使蓮子蛋白發(fā)揮其最大功效。

參考文獻(xiàn)：

[1] BHAT R, SRIDHAR K R. Nutritional quality evaluation of electron beam-irradiated lotus (Nelumbo nucifera) seeds[J]. Food Chemistry,2008, 107(1): 174-184. DOI:10.1016/j.foodchem.2007.08.002.

[2] 辛欣, 郭雪松, 狄蕊, 等. 不同干燥方式對玉米黃漿蛋白的品質(zhì)影響[J].食品工業(yè), 2014, 35(9): 4-7.

[3] 盧義龍, 王明力, 李慧慧, 等. 噴霧干燥技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 43(11): 276-278.

[4] JOSHI M, ADHIKARI B, ALDRED P, et al. Interfacial and emulsifying properties of lentil protein isolate[J]. Food Chemistry,2012, 134(3): 1343-1353. DOI:10.1016/j.foodchem.2012.03.029.

[5] 周鳴謙, 劉春泉, 李大婧. 不同干燥方式對蓮子品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(9): 98-104. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201609019.

[6] HAMMI K M, HAMMAMI M, RIHOUEY C, et al. Optimization extraction of polysaccharide from Tunisian Zizyphus lotus fruit by response surface methodology: composition and antioxidant activity[J]. Food Chemistry, 2016, 212: 476-484. DOI:10.1016/j.foodchem.2016.06.004.

[7] ZENG H Y, CAI L H, CAI X L, et al. Amino acid profiles and quality from lotus seed proteins[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2013, 93(5): 1070-1075. DOI:10.1002/jsfa.5848.

[8] 張瑞菊, 孫強, 張洪坤. 板栗的營養(yǎng)、生產(chǎn)現(xiàn)狀及前景展望[J]. 山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2014, 14(4): 106-107.

[9] 吳芳彤, 肖貴平. 蓮子的營養(yǎng)保健價值及其開發(fā)應(yīng)用[J]. 亞熱帶農(nóng)業(yè)研究, 2012, 8(4): 274-278.

[10] 蔡聯(lián)輝, 曾虹燕, 王亞舉, 等. 蓮子蛋白質(zhì)的氨基酸組成及其營養(yǎng)評價[J]. 營養(yǎng)學(xué)報, 2010, 32(5): 503-506.

[11] 張羽, 鄭鐵松, 陳靜. 蓮子蛋白質(zhì)提取工藝研究[J]. 食品科學(xué), 2007,28(9): 144-147.

[12] 郭鳳仙. 熱處理對大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)及功能特性的影響[D]. 無錫:江南大學(xué), 2009: 5-15.

[13] 鄧芝串, 張超, 張暉, 等. 噴霧干燥對籽瓜種子蛋白理化及功能特性的影響[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2015, 31(11): 242-249.

[14] GHRIBI A M, GAFSI I M, BLECKER C, et al. Effect of drying methods on physico-chemical and functional properties of chickpea protein concentrates[J]. Journal of Food Engineering, 2015, 165: 179-188. DOI:10.1016/j.jfoodeng.2015.06.021.

[15] FANG Z X, BHANDARI B. Comparing the efficiency of protein and maltodextrin on spray drying of bayberry juice[J]. Food Research International, 2012, 48(2): 478-483. DOI:10.1016/j.foodres.2012.05.025.

[16] PATIL V, CHAUHAN A K, SINGH R P. Optimization of the spray-drying process for developing guava powder using response surface methodology[J]. Powder Technology, 2014, 253: 230-236.DOI:10.1016/j.powtec.2013.11.033.

[17] BERGHOUT J A M, VENEMA P, BOOM R M, et al. Comparing functional properties of concentrated protein isolates with freeze-dried protein isolates from lupin seeds[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 51:346-354. DOI:10.1016/j.foodhyd.2015.05.017.

[18] JOSHI M, ADHIKARI B, ALDRED P, et al. Physicochemical and functional properties of lentil protein isolates prepared by different drying methods[J]. Food Chemistry, 2011, 129(4): 1513-1522.DOI:10.1016/j.foodchem.2011.05.131.

[19] 鄭志雄. 大豆分離蛋白噴霧干燥過程中的熱變性及其抑制機(jī)理研究[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2011: 23-50.

[20] ZHAO Q, XIONG H, SELOMULYA C, et al. Effects of spray drying and freeze drying on the properties of protein isolate from rice dreg protein[J]. Food and Bioprocess Technology, 2012, 6(7): 1759-1769.DOI:10.1007/s11947-012-0844-3.

[21] 李向紅, 劉永樂, 俞健, 等. 蓮子磨皮粉中蛋白質(zhì)的提取、組成及性質(zhì)[J]. 食品科學(xué), 2015, 36(8): 129-133. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201508023.

[22] 蔡聯(lián)輝, 曾虹燕, 蔡西玲, 等. 蓮子蛋白組分二級結(jié)構(gòu)的研究[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2011, 31(9): 2394-2398.

[23] ZENG Hongyan, CAI Lianhui, CAI Xiling, et al. Structure characterization of protein fractions from lotus (Nelumbo nucifera)seed[J]. Journal of Molecular Structure, 2011, 1001(1/2/3): 139-144.DOI:10.1016/j.molstruc.2011.06.031.

[24] PAN A D, ZENG H Y, ALAIN G B, et al. Heat-pretreatment and enzymolysis behavior of the lotus seed protein[J]. Food Chemistry,2016, 201: 230-236. DOI:10.1016/j.foodchem.2016.01.069.

[25] GONG Kuijie, SHI Aimin, LIU Hongzhi, et al. Emulsifying properties and structure changes of spray and freeze-dried peanut protein isolate[J]. Journal of Food Engineering, 2016, 170: 33-40.DOI:10.1016/j.jfoodeng.2015.09.011.

[26] TAN E S, NGOH Y Y, GAN C Y. A comparative study of physicochemical characteristics and functionalities of pinto bean protein isolate (PBPI) against the soybean protein isolate (SPI) after the extraction optimisation[J]. Food Chemistry, 2014, 152: 447-455.DOI:10.1016/j.foodchem.2013.12.008.

[27] HE Xuanhui, LIU Hongzhi, LIU Li, et al. Effects of high pressure on the physicochemical and functional properties of peanut protein isolates[J]. Food Hydrocolloids, 2014, 36: 123-129. DOI:10.1016/j.foodhyd.2013.08.031.

[28] ZHANG M, SONG F, WANG X L, et al. Development of soy protein isolate/waterborne polyurethane blend films with improved properties[J]. Colloids and Surfaces B, Biointerfaces, 2012, 100: 16-21. DOI:10.1016/j.colsurfb.2012.05.031.

[29] 汪世龍. 蛋白質(zhì)化學(xué)[M]. 上海: 同濟(jì)大學(xué)出版社, 2012: 78-123.

[30] 王曉燕. 牛血清蛋白的干燥加熱硒酸化及其功能特性的研究[D].昆明: 云南大學(xué), 2013: 16-22.

[31] 徐玉娟. 玉米胚蛋白特性研究及玉米胚肽抗疲勞作用研究[D].長春: 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué), 2015: 8-78.

[32] DENG Y, LUO Y, WANG Y G, et al. Effect of different drying methods on the myosin structure, amino acid composition, protein digestibility and volatile profile of squid fillets[J]. Food Chemistry,2015, 171: 168-176. DOI:10.1016/j.foodchem.2014.09.002.

[33] WANI I A, SOGI D S, SHIVHARE U S, et al. Physico-chemical and functional properties of native and hydrolyzed kidney bean (Phaseolus vulgaris L.) protein isolates[J]. Food Research International, 2015, 76:11-18. DOI:10.1016/j.foodres.2014.08.027.

[34] ADHIKARI B, HOWES T, SHRESTHA A K, et al. Development of stickiness of whey protein isolate and lactose droplets during convective drying[J]. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2007, 46(5): 420-428. DOI:10.1016/j.cep.2006.07.014.

[35] 縱偉, 陳怡平. 不同干燥方法對花生蛋白功能特性的影響[J]. 食品工程, 2007(3): 48-50.

[36] MA Zhen, BOYE J I, SIMPSON B K, et al. Thermal processing effects on the functional properties and microstructure of lentil, chickpea, and pea flours[J]. Food Research International, 2011, 44(8): 2534-2544.DOI:10.1016/j.foodres.2010.12.017.

[37] BOYE J I, AKSAY S, ROUFIK S, et al. Comparison of the functional properties of pea, chickpea and lentil protein concentrates processed using ultrafiltration and isoelectric precipitation techniques[J].Food Research International, 2010, 43(2): 537-546. DOI:10.1016/j.foodres.2009.07.021.

[38] KARACA A C, LOW N, NICKERSON M. Emulsifying properties of chickpea, faba bean, lentil and pea proteins produced by isoelectric precipitation and salt extraction[J]. Food Research International, 2011,44(9): 2742-2750. DOI:10.1016/j.foodres.2011.06.012.

[39] 張根生, 岳曉霞, 李繼光, 等. 大豆分離蛋白乳化性影響因素的研究[J].食品科學(xué), 2006, 27(7): 48-51.