何勝華，王永輝，鄧乾春*

（1.河南省食品安全生物標(biāo)識快檢技術(shù)重點實驗室，河南 許昌 461000；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部油料加工重點實驗室，湖北 武漢 430062）

羽扇豆，魯冰花的種籽，起源于地中海區(qū)域和拉美。羽扇豆種類繁多，不同品種的羽扇豆化學(xué)組成存在較大差異[1]。這主要是由于基因和生長環(huán)境不同造成的，這些特點也影響了它們的功能特性[2]。與小麥（蛋白含量12%）和大豆（蛋白含量35%）等農(nóng)作物相比，羽扇豆蛋白含量較高，為30%～42%，其含量波動也與羽扇豆的品種有關(guān)[3]。這說明羽扇豆蛋白能夠應(yīng)用于很多食品產(chǎn)品中（如焙烤食品、肉制品和乳制品等）提高這些產(chǎn)品的蛋白水平和加工特性[4]。羽扇豆由于其蛋白含量高具有很高的營養(yǎng)價值。羽扇豆蛋白主要有2種，即清蛋白與球蛋白，其中，球蛋白是羽扇豆蛋白中的主要蛋白，占整個蛋白的87%[3]。氨基酸是蛋白質(zhì)最基本的組成，羽扇豆含有非常豐富的氨基酸[5]。羽扇豆蛋白的氨基酸組成絕大多數(shù)是必需氨基酸，也是天冬氨酸的理想來源[6]。與大豆相比，羽扇豆中的碳水化合物含量較低，尤其是淀粉含量較低，但是膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)41.5%[7]。膳食纖維具有多種有益人體健康的功能，可以降脂減肥、降血糖、調(diào)節(jié)腸道菌群，與人體健康有密切的關(guān)系[8]。羽扇豆含有大量的不飽和脂肪酸，特別是人體不能自身合成的亞油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸含量較高。羽扇豆還含有多種維生素和礦物質(zhì)，生育酚的含量也十分豐富，羽扇豆中的強化鐵蛋白可能是膳食補充鐵的很好來源[9]。羽扇豆雖然營養(yǎng)價值較高，但是目前主要作為動物飼料，在食品工業(yè)中的應(yīng)用較少[10]。

蛋白作為一種食品成分，由于其影響食品產(chǎn)品的加工和營養(yǎng)特性，一直受到人們廣泛關(guān)注。蛋白的功能特性是指其物化特性，也就是最終對食品產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和感官起決定性作用的特性[11]。這些功能特性包括蛋白質(zhì)的溶解性、乳化性、起泡性、膨脹性和凝膠特性等[12]。雖然羽扇豆蛋白的營養(yǎng)價值已經(jīng)被證實，但是它的功能特性和加工特性的研究仍然有限。另外，豆類蛋白的提取方法很多，如堿溶酸沉法、膠束化法、膜分離法和離子交換法等。堿溶酸沉法是一種比較傳統(tǒng)的方法，是目前為止應(yīng)用較多的蛋白提取方法，該方法簡便、高效，其次是微膠束法[13]。堿溶酸沉法需要將羽扇豆種籽或粉末懸浮于水溶液中，然后調(diào)整溶液的pH值至堿性，使羽扇豆蛋白的溶解度達(dá)到最大，最后通過離心將不溶于水的非蛋白生物聚合物分離出來，收集清液，再用一定濃度的酸溶液將清液pH值調(diào)至羽扇豆蛋白的等電點（pI 4.5），促使羽扇豆蛋白聚集和沉淀。最后通過離心或過濾的方法收集聚集物和沉淀，并進(jìn)行干燥[14]。該分離方法得到的羽扇豆蛋白為穩(wěn)定黃色粉末。另外一種分離羽扇豆蛋白的方法是膠束化分離法，該分離方法通過鹽溶液將羽扇豆蛋白提取出來，在干燥之前，羽扇豆蛋白以膠束結(jié)構(gòu)的形式存在提取液中，蛋白的疏水相互作用在該分離方法中起關(guān)鍵作用[15-16]。

不同提取方法對羽扇豆蛋白的得率、結(jié)構(gòu)及組成影響顯著，從而對羽扇豆蛋白的功能特性（溶解性、起泡性、乳化性和持水性）也有較大的影響。有報道，膠束化提取羽扇豆蛋白的得率（30%）顯著低于堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白（60%）。在pH 4.0～8.0，堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白與膠束化提取羽扇豆蛋白有相似的起泡性。膠束化提取的羽扇豆蛋白的持水性要顯著高于堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的持水性[12]。目前，雖然對堿溶酸沉和膠束化提取羽扇豆蛋白的物化特性研究有些報道，但并不系統(tǒng)。因此，本實驗采用堿溶酸沉和膠束化2種提取方法提取羽扇豆中的蛋白質(zhì)，然后對2種典型提取方法提取的乳扇豆蛋白的物化特性，包括持水性、持油性、起泡性、乳化性、溶解性、粒徑和電荷等進(jìn)行研究，為羽扇豆蛋白在食品工業(yè)中的開發(fā)與應(yīng)用提供理論技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羽扇豆 花海景觀青榮種業(yè)公司；大豆 市購；實驗中所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

ALC-210.4電子分析天平、PB-10 pH計 德國Sartorius科技有限公司；HWS24電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；TGL-16G離心機 上海市安亭科學(xué)儀器廠；3-30K高速冷凍離心機 德國Sigma股份有限公司；SR-A10N-50型冷凍干燥機 上海舍巖儀器有限公司；T25 easy clean digital高速均質(zhì)機艾卡儀器設(shè)備有限公司；KDNX-20消化爐 北京東南儀誠電子產(chǎn)品維修有限公司；KDN-1凱氏定氮儀 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；Mastersizer 2000激光粒度分析儀 英國Malvern公司；1658033型電泳槽 美國Bio-Rad公司；Zetasizer Nano ZS電位分析儀 英國Malvern公司。

1.3 方法

1.3.1 羽扇豆蛋白的提取

1.3.1.1 膠束化提取羽扇豆蛋白

參照Lo等[12]的方法。羽扇豆經(jīng)粉碎機粉碎，過60 目篩，將10 g/100 mL羽扇豆粉末懸浮于0.5 mol/L的氯化鈉溶液中，用1 mol/L NaOH溶液調(diào)pH值至中性，以10 000 r/min離心10 min，取上清液冷凍干燥得羽扇豆蛋白粉。

1.3.1.2 堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白

參照Sirtori等[17]的方法。將羽扇豆粉與水以1∶10（m/m）的比例混合，室溫下攪拌2 h，用1 mol/L NaOH溶液調(diào)pH值至9.0，于4 ℃過夜，以便水合，然后在室溫下攪拌溶液，使溶液重新混合，3 500 r/min離心15 min，取上清液攪拌30 min后，用1 mol/L的HCl溶液調(diào)pH值至4.0，3 500 r/min離心15 min，丟棄上清液收集沉淀，將沉淀冷凍干燥。

1.3.2 羽扇豆蛋白含量的測定

參照GB 5009.5ü2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》凱氏定氮法測定[18]。

1.3.3 羽扇豆蛋白的SDS-PAGE

取一定質(zhì)量的羽扇豆蛋白樣品加少量水溶解，然后吸取10 μL蛋白溶液與40 μL上樣緩沖液混勻，置于沸水浴中煮沸5 min，使蛋白充分變性。取10 μL混合好的樣品注入樣品槽內(nèi)，十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）的電壓設(shè)為120 V。膠片用考馬斯亮藍(lán)R-250染色，使用脫色液（冰乙酸-甲醇-水（10∶45∶45，V/V））脫色。脫完色后成像分析。

1.3.4 羽扇豆蛋白的氨基酸組成分析

準(zhǔn)確稱取一定量樣品，精確到0.000 1 g，使樣品蛋白質(zhì)在10～20 mg范圍內(nèi)；在水解管內(nèi)加6 mol/L鹽酸10～15 mL（視樣品蛋白質(zhì)含量而定），加入新蒸餾的苯酚3～4 滴，再將水解管放入冷凍劑中，冷凍3～5 min，再接到真空泵的抽氣管上，抽真空（接近0 psi），然后充入高純氮氣；再抽真空充氮氣，重復(fù)3次后，在充氮氣狀態(tài)下封口或擰緊螺絲蓋，將已封口的水解管放在（110f1）℃的恒溫干燥箱內(nèi)，水解22 h后，取出冷卻。打開水解管，將水解液過濾后，用去離子水多次沖洗水解管，將水解液全部轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶內(nèi)，用去離子水定容。吸取濾液1 mL于5 mL容量瓶內(nèi)，用真空干燥器在40～50 ℃干燥，殘留物用1～2 mL水溶解，再干燥，反復(fù)進(jìn)行2次，最后蒸干，用1 mL pH 2.2的磷酸鹽緩沖液溶解，供儀器測定用。準(zhǔn)確吸取0.200 mL混合氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品，用pH 2.2的磷酸鹽緩沖液稀釋到5 mL，此標(biāo)準(zhǔn)稀釋濃度為5.00 nmol/50 μL，作為上機測定用氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品，用氨基酸自動分析儀以外標(biāo)法測定樣品氨基酸的含量。

1.3.5 粒徑的測定

2種提取羽扇豆蛋白溶液的粒徑通過激光粒度分析儀靜態(tài)光散射法測定，樣品通過手動混合均勻后加入樣品池中，達(dá)到適宜的遮光度后，測定其粒徑。樣品池中用于稀釋的蒸餾水應(yīng)調(diào)至與樣品相同的pH值避免樣品粒徑測定時發(fā)生改變。樣品折射率與水的折射率分別為1.47與1.33，樣品的平均粒徑用體積平均粒徑d43表示。

1.3.6 羽扇豆蛋白在不同pH值的Zeta電位

取一定量的羽扇豆蛋白加水溶解，用1 mol/L NaOH和HCl溶液調(diào)節(jié)pH值為2.0、4.0、6.0、8.0和10.0，其Zeta電位通過電位分析儀測定，測定前使用與樣品相同pH值以及離子濃度的蒸餾水將溶液稀釋200 倍，以避免測定過程中產(chǎn)生多重散射效應(yīng)。

1.3.7 羽扇豆蛋白在不同pH值的溶解性

稱取1 g（精確至0.001 g）羽扇豆蛋白，用10 mL的水溶解，用1 mol/L NaOH和HCl溶液分別調(diào)節(jié)pH值為2.0、4.0、6.0、8.0和10.0，4 000 r/min離心30 min，取上清液5 mL于消化管中，用凱氏定氮法測定上清液中蛋白質(zhì)含量，溶解度按式（1）計算：

式中：A1為上清液中蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度/（g/100 mL）；A2為樣品中蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度/（g/100 mL）。

1.3.8 羽扇豆蛋白的物化特性

1.3.8.1 羽扇豆蛋白持水性的測定

稱取2 g羽扇豆蛋白，加入10 mL水溶解，10 000 r/min離心10 min，倒出上清液，稱取蛋白沉淀的質(zhì)量，75 ℃條件下干燥8 h，稱取干燥后蛋白沉淀的質(zhì)量，羽扇豆蛋白的持水性以每克干羽扇豆蛋白吸收的水分質(zhì)量（g/g）表示。

1.3.8.2 羽扇豆蛋白持油性的測定

參照Ogunwolu等[19]的方法。稱取0.5 g羽扇豆蛋白，加入5 mL大豆油，振蕩混勻，在室溫下靜置30 min，以2 000 r/min離心30 min，測定上清液體積，大豆油減少的體積為吸油量。持油能力為每克蛋白吸取大豆油的體積（mL/g）表示。

1.3.8.3 羽扇豆蛋白起泡性和泡沫穩(wěn)定性的測定

參照Sze-Tao等[20]的方法測定。50 mL 1 g/100 mL的羽扇豆蛋白溶液用1 mol/L NaOH和HCl溶液分別調(diào)節(jié)pH值為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0，用高速均質(zhì)機以13 500 r/min攪打2.5 min，然后將攪打后的蛋白溶液倒入100 mL量筒中，記錄0 min時泡沫和液體總體積，室溫下靜置，每隔15 min記錄泡沫及液體總體積，60 min后泡沫達(dá)到穩(wěn)定。起泡性和泡沫穩(wěn)定性分別按式（2）、（3）計算：

式中：A1為0 min泡沫及液體總體積/mL；A2為攪打前液體體積/mL。

式中：A1為60 min泡沫及液體總體積/mL；A2為攪打前液體體積/mL。

1.3.8.4 羽扇豆蛋白乳化性的測定

稱取0.5 g的羽扇豆蛋白用去離子水完全溶解，定容至500 mL容量瓶中，取24 mL蛋白溶液調(diào)節(jié)pH值分別為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0，加入8 mL大豆油，用高速均質(zhì)機以11 000 r/min剪切1 min，在均質(zhì)后0 min和15 min，從燒杯底部吸取50 μL的乳液，加入3.5 mL 0.1% SDS溶液混合，以SDS溶液作為空白，用分光光度計在波長500 nm處測定稀釋溶液的吸光度[21]。實驗重復(fù)3次取平均值。乳化活性、乳化穩(wěn)定性按式（4）、（5）計算：

式中：A0為均質(zhì)0 min的吸光度；A15為均質(zhì)15 min吸光度；Δt=15 min，ΔA=A0-A15。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有實驗均同時進(jìn)行3個平行。實驗數(shù)據(jù)的平均值和方差均通過Origin 8.5分析，數(shù)據(jù)的差異顯著性使用統(tǒng)計分析軟件SPSS進(jìn)行多重比較分析，如無特別說明均為P＜0.05。實驗結(jié)果使用Origin 8.5繪制并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿溶酸沉和膠束化提取羽扇豆蛋白的得率

膠束化提取羽扇豆蛋白得率為50.75%，堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白得率為20.91%，堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白得率較低主要是由于提取物中含有較多的不溶性膳食纖維和色素。如圖1所示，堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白為姜黃色，而膠束化提取羽扇豆蛋白顏色為乳白色。2種提取方法得到的羽扇豆蛋白出現(xiàn)顏色差異，主要是由于堿溶酸沉法提取羽扇豆蛋白較膠束化法含有較高的不溶性纖維和色素導(dǎo)致。

圖1 膠束化提?。ˋ）和堿溶酸沉提取（B）羽扇豆蛋白粉Fig.1 Pictures of lupin proteins extracted by sequential alkaline dissolution (A) and acid precipitation or micellization (B)

2.2 堿溶酸沉和膠束化提取羽扇豆蛋白的SDS-PAGE

如圖2可知，羽扇豆蛋白是由多種分子質(zhì)量的蛋白組成，堿溶酸沉和膠束化提取羽扇豆蛋白條帶組成基本一致，羽扇豆蛋白分子質(zhì)量主要集中在18～90 kDa之間，這種結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)[22-23]報道的羽扇豆蛋白分子質(zhì)量在20～90 kDa一致。有研究報道，羽扇豆蛋白的分子質(zhì)量組成依賴于蛋白的提取方法。堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的SDS-PAGE與膠束化提取羽扇豆蛋白相比，其在50～80 kDa之間集中了一些蛋白帶。這種結(jié)果主要是羽扇豆中的一些蛋白在pH 4.5時不溶解導(dǎo)致。Hojilla-Evangelista等[24]也報道了用堿溶酸沉提取的蛋白會出現(xiàn)條帶集中分布的情況，出現(xiàn)這種情況主要有兩方面原因：一方面由于羽扇豆蛋白在pH 4.5時容易變性，導(dǎo)致蛋白的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。Rodríguez-Ambriz等[25]也發(fā)現(xiàn)堿溶酸沉提取和膠束化提取羽扇豆蛋白分子質(zhì)量之間存在差異。另一方面堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在進(jìn)行SDSPAGE之前需要加熱，其蛋白較膠束化提取的羽扇豆蛋白更容易受熱變性。另外，堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在10～20 kDa出現(xiàn)了明顯的條帶。這可能是堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白由于強酸和強堿的作用導(dǎo)致部分蛋白水解生成低分子質(zhì)量蛋白所致[25]。

圖2 堿溶酸沉和膠束化提取羽扇豆蛋白的SDS-PAGEFig.2 SDS-PAGE profiles of lupin proteins prepared by sequential alkali dissolution and acid precipitation or micellization

2.3 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的氨基酸組成

如表1所示，2種提取方法所得羽扇豆蛋白中精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、亮氨酸和異亮氨酸含量較高。而利用堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的氨基酸總含量（66.2%）顯著高于膠束化提取羽扇豆蛋白（27.8%）。有報道利用堿溶酸沉從鷹嘴豆中提取蛋白的氨基酸含量（60%）顯著高于利用膠束化提取的鷹嘴豆蛋白（30%）[25]。這主要有2個方面的原因：一方面堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白是在強酸及強堿條件下進(jìn)行，強酸和強堿能將部分蛋白質(zhì)水解生成氨基酸；另一方面膠束化提取蛋白是利用一定離子濃度的NaCl提取蛋白膠束，該方法易于提取α-羽扇豆球蛋白、β-羽扇豆球蛋白和γ-羽扇豆球蛋白3種球狀蛋白中的γ-羽扇豆球蛋白，其他2種蛋白留在溶液中[25]。因此，2種提取方法提取的蛋白得率和組成存在差異，直接導(dǎo)致堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白和膠束化提取羽扇豆蛋白在氨基酸組成及含量方面也存在顯著差異。

表1 堿溶酸沉和膠束化提取羽扇豆蛋白的氨基酸組成及含量Table 1 Composition and content of amino acids in lupin proteins prepared by alkali dissolution followed by acid precipitation or micellization

2.4 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白溶液的粒徑

當(dāng)羽扇豆蛋白與水混合或者結(jié)合在配制的液體食品中時，蛋白質(zhì)不會完全溶解，從而產(chǎn)生分散，羽扇豆蛋白分散體的顆粒大小是羽扇豆蛋白的一個重要性質(zhì)，它影響羽扇豆蛋白的功能特性，如乳化和化學(xué)穩(wěn)定性[13]。

從圖3可以看出，2種提取方法所得羽扇豆蛋白溶液的粒徑分布一致，堿溶酸沉及膠束化提取羽扇豆蛋白溶液的粒徑分別為19.01 μm和13.09 μm，膠束化提取羽扇豆蛋白溶液的粒徑顯著小于（P＜0.05）堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白，該結(jié)果表明膠束化提取的羽扇豆蛋白在水中分散性更好。此結(jié)果主要由于堿溶酸沉法提取羽扇豆蛋白在pH 4.5條件下進(jìn)行，蛋白在該pH值容易變性，羽扇豆蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致羽扇豆蛋白溶解性降低，分散性變差。而膠束化提取的乳扇豆蛋白是以蛋白膠束結(jié)構(gòu)存在，其結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，所以其在溶液中的溶解和分散性都較堿溶酸沉法提取羽扇豆蛋白好。

圖3 堿溶酸沉和膠束化提取羽扇豆蛋白水溶液的粒徑分布（A）和平均粒徑圖（B）Fig.3 Particle size distribution (A) and mean particle size (B) of aqueous solution of lupin protein prepared by alkali dissolution and acid precipitation and micellization extraction

2.5 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在不同pH值條件下的Zeta電位

蛋白質(zhì)分子可以是中性，帶負(fù)電荷，也可以是帶正電荷，這取決于pH值和離子鹽的存在等因素。Zeta電位可以衡量食品體系的靜電荷，從而可以分析蛋白的溶解和存在形式。羽扇豆蛋白提取條件、鹽離子存在以及pH值變化對其Zeta電位影響的研究還很有限[12]。

如圖4所示，2種提取方法提取的羽扇豆蛋白在pH 2.0～4.0帶正電荷，而在pH 6.0～10.0之間帶負(fù)電荷，在pH 5.0左右電荷為0，該pH值接近羽扇豆蛋白的等電點，此時蛋白在水中的溶解度最低。Burgos-Diaz等[23]也揭示了羽扇豆蛋白的Zeta電位和溶液pH值的關(guān)系，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：羽扇豆蛋白溶液在pH 4.6時，蛋白表面凈電荷為0，該pH值接近羽扇豆蛋白的等電點pI。低于該等電點蛋白表面帶正電荷，高于該等電點蛋白表面帶負(fù)電荷。

圖4 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在不同pH值條件下的Zeta電位Fig.4 Zeta potential of lupin proteins at different pH prepared by alkali dissolution followed by acid precipitation or micellization

2.6 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在不同pH值的溶解性

蛋白質(zhì)溶解度不僅與蛋白質(zhì)提取方法、蛋白組成及結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與蛋白體系的pH值、溶劑類型、鹽離子和溫度等因素有關(guān)[12-13]。由圖5可知，不同pH值條件下，蛋白質(zhì)的溶解度不同，而且不同提取方法，羽扇豆蛋白的溶解度也不同。堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在pH 4.0時溶解度最小，而隨著pH 4.0～10.0的增加，堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的溶解度也迅速增加。這主要是與羽扇豆蛋白的等電點有關(guān)，因為該pH值越接近羽扇豆蛋白的等電點，溶解性越差。Schlegel等[26]也通過酸沉提取羽扇豆蛋白在不同pH值的溶解度，該研究表明羽扇豆蛋白在pH 4.0～5.0時溶解度最低，然后隨著pH值的升高，溶解度也隨著增加。而膠束化提取羽扇豆蛋白的溶解度隨著pH 2.0～10.0升高逐漸增大，其溶解度受pH值的影響沒有堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白顯著。2種提取方法得到的羽扇豆蛋白在pH 8.0～10.0均有較高的溶解性，這主要是蛋白在該pH值范圍，其表面含有的親水基團高于疏水基團。因為蛋白的溶解性是由其表面組成特性所決定[27]。另外，膠束化提取羽扇豆蛋白在等電點pI 4.6左右并沒有出現(xiàn)溶解度顯著降低的情況。其主要原因是由于膠束化提取蛋白是利用一定離子濃度的NaCl提取蛋白膠束，該方法易于提取α-羽扇豆球蛋白、β-羽扇豆球蛋白和γ-羽扇豆球蛋白3種球狀蛋白中的γ-羽扇豆球蛋白，γ-羽扇豆球蛋白在該pH值仍有較高的溶解性，例如，α-乳白蛋白和β-乳球蛋白在其等電點都有較高的溶解性，而它們的等電點也在4.6左右。

圖5 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在不同pH值的溶解度Fig.5 Solubility of lupin proteins prepared by alkali dissolution followed by acid precipitation or micellization

2.7 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的持水性和持油性

蛋白持水能力是衡量其溶解在水中，直到達(dá)到飽和時吸收的水量[28]。持水性對食品加工有重要意義[24]。由圖6可知，膠束化提取羽扇豆蛋白的持水性為3.88 g/g，堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的持水性為2.27 g/g，膠束化提取羽扇豆蛋白的持水性顯著高于（P＜0.05）堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白，說明羽扇豆蛋白的持水性在一定程度上受提取方法的影響。蛋白的持水性和持油性與蛋白中極性氨基酸和非極性氨基酸的比例有關(guān)，膠束化提取羽扇豆蛋白可能由于其含有較高比例的極性氨基酸含量，導(dǎo)致其持水性顯著高于堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白。

蛋白質(zhì)結(jié)合脂肪的能力對于肉類替代和擴張劑等應(yīng)用非常重要，因為它能夠增強和維持食品的風(fēng)味，還可以改善口感。由圖6可知，膠束化提取羽扇豆蛋白的持油能力為2.27 mL/g，堿溶液酸沉法提取蛋白的持有能力為2.33 mL/g，2種方法提取羽扇豆蛋白的持油能力差異不顯著（P＞0.05），持油能力都較好。

圖6 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的持水性、持油性比較Fig.6 Water-holding capacity and oil-holding capacity of lupin proteins prepared by alkali dissolution followed by acid precipitation or micellization

2.8 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的泡沫特性

起泡性也是蛋白的重要特性之一，它與蛋白產(chǎn)生氣泡的能力有關(guān)，它影響最終食品的加工和質(zhì)構(gòu)特性，在食品生產(chǎn)中很重要[29]。如圖7所示，堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的起泡性在pH 2～6之間顯著減小，然后在pH 6～10之間又顯著增加，在pH 6.0時，起泡性最低，其泡沫穩(wěn)定性的變化趨勢與其起泡性類似。膠束化提取羽扇豆蛋白的起泡性受pH值的影響不顯著，其泡沫穩(wěn)定性與起泡性的變化趨勢類似，受pH值的影響不顯著。蛋白的起泡性及泡沫穩(wěn)定性與蛋白在油水界面的溶解分散性、構(gòu)象變化及重排有關(guān)。泡沫穩(wěn)定性需要圍繞每個氣泡形成具有一定黏彈性的薄膜[30-31]。堿溶酸沉提取的羽扇豆蛋白的起泡性與其溶解性密切相關(guān)，在pH 4.0～6.0之間，其溶解性較低，所以其起泡性和泡沫穩(wěn)定性最差，然后隨著pH值的增加，蛋白的溶解度增加，其起泡性和泡沫穩(wěn)定性也顯著增加。而膠束化提取羽扇豆蛋白的溶解性受pH值的影響沒有堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白顯著，故其起泡性和泡沫穩(wěn)定性變化也沒有堿溶酸沉提取的羽扇豆蛋白明顯。

圖7 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在不同pH值條件下的起泡性（A）和泡沫穩(wěn)定性（B）Fig.7 Foaming capacity (A) and foam stability (B) of lupin proteins prepared by alkali dissolution followed by acid precipitation or micellization

2.9 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的乳化特性

乳化性質(zhì)是指蛋白質(zhì)作為乳化劑將油相分散于水相中產(chǎn)生穩(wěn)定乳液的傾向，乳化特性在食品中有著十分重要的作用[28-29]。如圖8所示，2種提取方法提取的羽扇豆蛋白乳化性在pH 2.0～4.0變化不顯著，在pH 4.0時乳化性最小，然后隨著pH值的升高羽扇豆蛋白乳化能力隨之增加（圖8A）。Chew等[32]也報道了通過酸沉提取的羽扇豆蛋白在pH 4.0時乳化能力最低，這可能與羽扇豆蛋白在該pH值溶解度較低有關(guān)。2種提取方法所得羽扇豆蛋白在pH 10.0時乳化能力最強。綜上所述，羽扇豆蛋白在強堿性條件下乳化能力最強，而在酸性條件下比較弱。堿溶酸沉法提取羽扇豆蛋白的乳化能力顯著高于（P＜0.05）膠束化提取羽扇豆蛋白。說明不同提取羽扇豆蛋白方法對羽扇豆蛋白的乳化性有顯著影響。堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在pH 6.0時具有最高的乳化穩(wěn)定性，而膠束化提取羽扇豆蛋白在強堿性條件下（pH＞8.0）乳化穩(wěn)定性較強（圖8B）。這種結(jié)果可能是因為堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白乳液在pH 6.0時具有較高的黏度，導(dǎo)致其沉降速度下降，從而較穩(wěn)定。

圖8 膠束化和堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在不同pH值條件下的乳化性（A）和乳化穩(wěn)定性（B）Fig.8 Emulsification capacity (A) and emulsion stability (B) of lupin proteins prepared by alkali dissolution followed by acid precipitation or micellization

3 結(jié) 論

羽扇豆蛋白分子質(zhì)量主要集中在18～90 kDa之間，但是堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白在10～20 kDa出現(xiàn)了明顯的條帶。羽扇豆蛋白中精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、亮氨酸和異亮氨酸含量較高。而利用堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白的氨基酸總含量（66.2%）顯著高于膠束化提取羽扇豆蛋白的氨基酸含量（27.8%）。膠束化提取羽扇豆蛋白溶液的分散性較堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白好。總體來說，羽扇豆蛋白的粒徑廣泛分布在10 μm左右，其Zeta電位在pH 5.0左右為0，說明2種方法所提羽扇豆蛋白的等電點都在pH 5.0左右。膠束化提取羽扇豆蛋白的持水性顯著高于堿溶酸沉提取羽扇豆蛋白，而2種提取方法對羽扇豆蛋白的持油性影響不顯著。不同提取方法對羽扇豆蛋白在不同pH值的泡沫特性有顯著影響，但是，2種方法所提羽扇豆蛋白在堿性條件下均擁有良好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性。不同提取方法所提羽扇豆蛋白在堿性條件下均具有良好的乳化性，因此，在堿性條件下，羽扇豆蛋白可能會是有效的乳化劑。