富硒菜籽粕蛋白與普通菜籽粕蛋白功能性質的比較

胡振瀛，史　卿，熊　華，*，胡居吾，趙　強，范　婷，雷　莉，朱小燕（.南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，江西南昌330047；2.浙江海洋學院東海科學技術學院，浙江舟山36000）

富硒菜籽粕蛋白與普通菜籽粕蛋白功能性質的比較

胡振瀛1，史卿2，+，熊華1，*，胡居吾1，趙強1，范婷1，雷莉1，朱小燕1
（1.南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，江西南昌330047；
2.浙江海洋學院東海科學技術學院，浙江舟山316000）

對富硒菜籽粕蛋白與普通菜籽粕蛋白的功能性質進行對比，探究硒含量不同是否會對蛋白的功能性質有影響。結果顯示：兩種蛋白質的溶解性曲線均呈現V字形，隨著pH的升高，溶解性先下降后上升。并且當溶液pH為4.0時，蛋白質溶解度最低。兩種蛋白質的起泡性和乳化性隨pH的變化與蛋白質的溶解性曲線呈現高度的相關性。

富硒，菜籽粕蛋白，蛋白功能性質，比較

全世界的眾多國家和地區中有40多個存在硒的缺乏問題，盡管缺硒程度不盡相同，但不難發現缺硒是世界上普遍存在的問題。油菜籽作為一種重要的油料作物，也是一種重要的植物蛋白質資源。油菜籽經過榨油后產生大量的菜籽粕，并且這些菜籽粕中的蛋白含量和脫脂大豆粕中的蛋白含量不相上下，其營養價值和利用率甚至高于脫脂大豆粕[1]。因此菜籽粕蛋白可作為潛在的富硒產品進行加工利用，具有一定的商業價值。本實驗首先對提取的蛋白質進行了表征，包括蛋白質的氨基酸組成，同時也對蛋白質的功能性質進行了研究，包括蛋白質的溶解性、起泡性和起泡穩定性以及乳化性和乳化穩定性。以期比較系統、全面地了解菜籽粕分離蛋白這一蛋白質資源。

1　材料與方法

1.1材料與設備

富硒菜籽粕江西省豐城，經高溫脫脂所得；普通菜籽粕江西省新建縣，經高溫脫脂所得；一級大豆油嘉里糧油（中國）有限公司；考馬斯亮藍R-250

上海索萊寶生物科技有限公司；丙烯酰胺、甲叉-雙丙烯酸胺、三羥甲基胺基甲烷（Tris） Sigma分裝；氫氧化鈉、鹽酸、磷酸氫二鈉、磷酸一氫鈉、無水硫酸鈉、硫酸銅、過硫酸銨、溴酚藍、甘氨酸、十二烷基硫酸鈉分析純。

L8800氨基酸自動分析儀日本日立公司；KDY-9820凱氏定氮儀廈門精藝興業科技有限公司；FD-1冷凍干燥機北京德天佑科技發展有限公司；UV-9100紫外可見光分光光度計北京普析通用儀器有限責任公司；高速分散勻漿機、RH basic 1磁力攪拌器德國IKA公司；PB-10 pH計賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；SPX-250電泳儀美國伯樂公司；TDL-5-A離心機上海安亭科學儀器廠。

1.2實驗方法

1.2.1菜籽粕蛋白的提取實驗中所用的富硒菜籽粕蛋白及普通菜籽粕蛋白均通過脫脂、除去纖維素、經過65%乙醇脫毒后，用堿提酸沉法對菜籽粕蛋白進行分離提取所得。料液比1∶14，pH11.0，水浴溫度40℃，提取時間3h，調pH4.5，凍干。

1.2.2硒含量的測定

1.2.2.1總硒的測定準確稱取富硒菜籽粕、普通菜籽粕、富硒菜籽粕蛋白和普通菜籽粕蛋白樣品0.2～2.0g，分別置于50mL消化管中，加入10mL HNO3-HClO4（9∶1，V/V）的混酸及幾粒玻璃珠，冷消化放置過夜，后置于電熱板上加熱，并適時補加混酸。當溶液澄清透明且有白煙產生時，繼續加熱，到消化管中溶液體積為2mL左右時為止。待冷卻后，再加5mL 6mol/L鹽酸溶液，在電熱板上加熱到約2mL為止（此步驟的目的是趕酸），后將消化液移入15mL容量瓶中，加純水定容至15mL，加入1mL 100g/L K3[Fe（CN）6]，2mL濃HCl搖勻，備測。每種樣品平行測試3次，同時做空白實驗。

1.2.2.2無機硒與有機硒的測定準確稱取富硒菜籽粕、普通菜籽粕、富硒菜籽粕蛋白和普通菜籽粕蛋白樣品0.2～2.0g，分別加入10mL的雙蒸水，沸水浴30min，然后離心（5000r/min，10min）。所得殘渣按以上步驟進行二次提取，合并上清液并濃縮，后按1.2.2.1步驟消解，測定消解液中的硒，此結果即為樣品中無機硒的含量。

有機硒含量=總硒含量-無機硒含量式（1）1.2.3氨基酸組成分析稱取普通菜籽粕（ORM）、普通菜籽粕蛋白（ORPI）、富硒菜籽粕（SRM）與富硒菜籽粕蛋白（SRPI）各0.25g，分別置于水解管中，加入含有10mmol/L多酚的6mol/L鹽酸溶液，真空封口。在110℃下水解24h，冷卻后定容、過濾并蒸干，采用日立L-8800型氨基酸自動分析儀上樣測定蛋白質的氨基酸含量[2]，并與FAO/WHO[3]推薦模式作對比。氨基酸含量以g/100g蛋白表示。用必需氨基酸與總氨基酸的比值（E/T）對樣品的營養價值進行評價。

1.2.4SDS-PAGE分析Laemmli[4]采用不連續緩沖液系統，濃縮膠和分離膠質量濃度分別為3%和12%。蛋白質樣品溶解于含質量分數1%SDS，1%β-巰基乙醇，40%蔗糖和0.02%溴酚藍的0.05mol/L Tris-HCl緩沖溶液中配制成質量濃度為1mg/mL的蛋白質溶液。上樣前在沸水中加熱5min，離心（10000×g，10min）。取上清液10μL進樣，電泳在室溫條件下，濃縮膠中電流恒定為15mA，當樣品前沿到達分離膠時電流變為25mA。電泳結束后，用0.05%的考馬斯亮藍R-250溶液（染料溶解于體積比為18∶91∶91的冰乙酸、甲醇和水混合溶液中）染色2h，然后用體積比為50∶75∶875的甲醇、乙酸和水的混合溶液對凝膠脫色6h。蛋白質標準品的分子量范圍是10～170ku。

1.2.5溶解性的測定稱取富硒菜籽粕蛋白和普通菜籽粕蛋白樣品各0.20g，溶解于20mL蒸餾水中，用0.5mol/L鹽酸或0.5mol/L氫氧化鈉調節pH至3.0～10.0，25℃水浴振蕩溶解30min后3000r/min離心20min。用考馬斯亮藍法[5]測定上清液中蛋白質的含量。×100式（2）

1.2.6起泡性和起泡穩定性的測定Sze-Tao K W C等[6]使用50mL 1%的樣品懸浮液（樣品用0.05mol/L不同pH的NaH2PO4-Na2HPO4緩沖液溶解）于高速分散均質機上混合3min后，快速移至100mL量筒中記錄泡沫和溶液的總體積V0；靜置30min后記錄泡沫的殘留體積V1。起泡能力和起泡穩定性計算如下：

式中，A0—0min時取樣測定的吸光值；D—稀釋倍數；C：乳化液形成前蛋白濃度（g/mL）；φ：光學路程（cm）；θ：乳化液中油的體積分數（L/L）。

靜置10min后重新取樣測定的吸光值（A10），乳化穩定性用乳化穩定指數（Emulsifying Stability Index，ESI）表示：

1.2.7乳化性和乳化穩定性Zhao G L等[7]采用濁度法測定樣品的乳化活性，稱取蛋白樣品溶解于蒸餾水中，配成蛋白質量分數為0.1%的溶液。用0.5mol/L鹽酸或0.5mol/L氫氧化鈉調節pH至3.0～10.0。常溫下磁力攪拌30min后，取9mL不同pH條件下蛋白溶液與3mL大豆油混合，放入50mL離心管中。在高速勻漿機作用下乳化60s（15000r/min），迅速取50μL的乳化液與5mL 0.1%的SDS混合，在500nm處測定吸光值，用0.1%的SDS做空白對照。以乳化活力指數（Emulsification Activity Index，EAI）表示蛋白乳化活性：

式中，Δt=10min；ΔA=A0-A10。

2　結果與討論

2.1硒元素的分析結果

原料及其分離蛋白中的硒含量如表1所示。富硒菜籽粕中總硒、無機硒及有機硒含量都是普通菜籽粕的兩倍左右。而對于富硒菜籽粕蛋白與普通菜籽粕蛋白中硒的組成來說，他們之間存在明顯差異。富硒菜籽粕蛋白中總硒的含量（0.527mg/kg）是普通菜籽粕蛋白（0.226mg/kg）的2.3倍，且其中有機硒的含量（0.137mg/kg）是普通菜籽粕蛋白（0.009mg/kg）的15.2倍。

表1　原料及其分離蛋白中的硒含量Table 1　Selenium concentrations of raw materials and protein isolates

2.2氨基酸組成分析

表2為普通菜籽粕、富硒菜籽粕及其蛋白質組分的氨基酸含量分析結果，并以FAO/WHO推薦模式作對照。數據顯示，四種樣品的氨基酸組成模式十分相似，均含有較高的天門冬氨酸和谷氨酸，這是大部分儲藏蛋白質具有的性質[8]。必需氨基酸中，與FAO/ WHO 2～5歲小孩的推薦模式相比，富硒菜籽粕及其蛋白質和普通菜籽粕蛋白中含有較高的蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和組氨酸，賴氨酸的含量較低。而且，此8種必需氨基酸含量均高于FAO/WHO成人推薦模式。

表2　四種樣品的氨基酸組成（g/100g蛋白）Table 2　Amino acids composition of four protein samples（g/100g protein）

2.3溶解度分析結果

圖1　富硒菜籽粕和普通菜籽粕蛋白溶解度隨pH變化情況Fig.1　Solubility of Se-enriched rapeseed and ordinary rapeseed protein as influenced by pH

蛋白質的溶解性是蛋白質其他功能性質的基礎，是蛋白質與水之間相互作用產生的性質，是蛋白質應用性的一個重要指標。富硒菜籽粕蛋白和普通菜籽粕蛋白的氮溶解指數與pH的關系曲線如圖1所示，兩者的溶解性曲線均呈現V字形，隨著pH的升高，溶解性先下降后上升，這一現象與其他植物蛋白質相符合[9-10]。當溶液pH小于4.0時，蛋白質分子主要以正離子的形態存在，互相排斥，隨著pH的降低，所帶電荷逐漸增多，排斥作用增強，因此NSI逐漸升高；當溶液pH大于4.0時，蛋白質分子主要以負離子的形態存在，互相排斥，隨著pH的升高，所帶電荷逐漸增多，排斥作用增強，因此NSI逐漸升高；當溶液pH為4.0時，蛋白質溶解度最低，此時蛋白質分子以兩性離子狀態存在，電荷斥力消失，總電荷為零[11]。

2.4起泡性和起泡穩定性分析結果

pH對富硒菜籽粕和普通菜籽粕蛋白起泡性的影響如圖2所示。從圖2中可以看出，兩種蛋白質的起泡性曲線隨著不同pH變化趨勢相似，且起泡性曲線與蛋白質的溶解性曲線呈現高度的相關性。在等電點（pH=4.5）附近，兩種蛋白質的起泡性均較低，在25%左右；當pH小于4.0時，蛋白質的起泡性隨著pH的升高而降低；當pH大于5.0時，蛋白質的起泡性隨著pH的增加而升高。這種起泡性隨著pH由5.0增加到10.0上升的現象是由蛋白質的柔性增強引起的[12]。蛋白質伸展開來使其快速分散到空氣與水的界面包埋空氣顆粒，從而使其起泡能力增強。

圖2　富硒菜籽粕和普通菜籽粕蛋白起泡性隨pH變化情況Fig.2　Foaming capacity of Se-enriched rapeseed and ordinary rapeseed protein as influenced by pH

pH對富硒菜籽粕和普通菜籽粕蛋白起泡穩定性的影響如圖3所示。從圖3中可以看出，兩種蛋白質的起泡穩定性曲線隨著不同pH變化趨勢也是相似的。起泡穩定性的最高值和最低值分別出現在pH10.0和4.0處，富硒菜籽粕蛋白的起泡穩定性最高為78%，最低為30%；普通菜籽粕蛋白的起泡穩定性在這兩點分別為77%和32%。蛋白質適當的溶解能夠增強表面吸附作用，有利于泡沫的形成。許多蛋白質在其等電點附近容易凝聚，從而降低蛋白質成膜的穩定性[13]。在強酸或強堿環境中，蛋白質表面的電荷狀態發生改變，進而改變了其溶解性、相互作用力及持水性，也就使蛋白質的起泡性和起泡穩定性發生改變[14-15]。

2.5乳化性和乳化穩定性分析結果

乳化性在食品的應用中有重要作用，乳化性強的食品具有良好的口感，有助于結合水溶性和油溶性的配料。許多傳統食品，如牛乳、冰激凌、奶油等都是乳狀液[13]。圖4顯示了pH對富硒菜籽粕蛋白和普通菜籽粕蛋白乳化性的影響。從圖4中可以看出，兩種蛋白質的乳化性曲線隨著不同pH變化趨勢相似，且乳化性曲線與蛋白質的溶解性曲線呈現高度的正相關性。當pH在等電點附近時，富硒菜籽粕蛋白和普通菜籽粕蛋白的乳化性都達到了最小值，分別為0.70m2/g和1.04m2/g；而隨著pH遠離等電點，兩種蛋白質的乳化性逐漸升高，在pH為9.0時達到最大值，分別為27.4m2/g和29.2m2/g。乳化活性指數隨pH的變化類似于氮溶解指數隨pH的變化，表明了高溶解性的蛋白質將會具有較高的乳化性。

圖3　富硒菜籽粕和普通菜籽粕蛋白起泡穩定性隨pH變化情況Fig.3　Foaming stability of Se-enriched rapeseed and ordinary rapeseed protein as influenced by pH

圖4　富硒菜籽粕和普通菜籽粕蛋白乳化性指數隨pH變化情況Fig.4　Emulsifying activity index of Se-enriched rapeseed and ordinary rapeseed protein as influenced by pH

圖5　富硒菜籽粕和普通菜籽粕蛋白乳化穩定性指數隨pH變化情況Fig.5　Emulsifying stability index of Se-enriched rapeseed and ordinary rapeseed protein as influenced by pH

圖5顯示了pH對富硒菜籽粕蛋白和普通菜籽粕蛋白乳化穩定性的影響。從圖5中可以看出，兩種蛋白質的乳化穩定性曲線隨著不同pH變化趨勢相似，且乳化性曲線也與蛋白質的溶解性曲線呈現高度的正相關性。當pH在等電點附近時，富硒菜籽粕蛋白和普通菜籽粕蛋白的乳化穩定性都達到了最小值，分別為2.44min和3.92min；而隨著pH遠離等電點，兩種蛋白質的乳化穩定性逐漸升高，在pH為9.0時達到最大值，分別為15.41min和16.29min。這是由于在油與水界面上蛋白質膜的穩定性既取決于蛋白質-油相，又取決于蛋白質-水相的相互作用，所以蛋白質需要具有一定的溶解性[16]。

3　結論

3.1氨基酸組成分析表明，普通菜籽粕、富硒菜籽粕及其蛋白質組分的氨基酸組成模式十分相似，均含有較高的天門冬氨酸和谷氨酸。四種樣品中均含有纈氨酸和蘇氨酸，且在本實驗中，半胱氨酸和酪氨酸未被檢測到。富硒菜籽粕及其蛋白質和普通菜籽粕蛋白中含有較高的蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和組氨酸，賴氨酸的含量較低。

3.2兩種蛋白質的溶解性曲線均呈現V字形，隨著pH的升高，溶解性先下降后上升。并且當溶液pH為4.0時，蛋白質溶解度最低。

3.3兩種蛋白質的起泡性和乳化性隨pH的變化與蛋白質的溶解性曲線呈現高度的相關性。一般而言，蛋白質的高溶解性是其擁有良好的起泡性和乳化性的先決條件。

[1]鄭美瑜，陳劍兵，陸勝民，等.菜籽蛋白的提取和純化[J].農業工程學報，2008，24（8）：267-270.

[2]Zhao Q，Xiong H，Cordelia S，et al.Enzymatic hydrolysis of rice dreg protein：Effect of enzyme type on the functional properties and antioxidant activities of recovered proteins[J].Food Chemistry，2012，134（3）：1360-1367.

[3]FAO/WHO.Protein and amino acid requirements in human nutrition.Report of a Joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation，WHO technical report series no.935[S].Geneva，Switzerland：World Health Organization，2007.

[4]Laemmli，U K.Cleavage of saturated proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4[J].Nature，1970，227：680-685.

[5]Chavan U D，Mckenzie D B，Shahidi F.Functional properties of protein isolates from beach pea（Lathyrus maritimus L.）[J]. Food Chemistry，2001，74（2）：177-187.

[6]Sze-Tao K W C，Sathe S K.Functional properties and in vitro digestibility of almond（Prunus dulcis L.）protein isolate[J]. Food Chemistry，2000，69（2）：153-160.

[7]Zhao G L，Liu Y，Zhao M M，et al.Enzymatic hydrolysis and their effects on conformational and functional properties of peanut protein isolate[J].Food Chemistry，2011，127（4）：1438-1444.

[8]Carbonaro M，Cappelloni M，Nicoli S，et al.Solubilitydigestibilityrelationshipoflegumeproteins[J].Journalof Agricultural and Food Chemistry，1997，45（9）：3387-3394.

[9]L’Hocine L，Boye J I，Arcand Y.Composition and functional properties of soy protein isolates prepared using alternative defating and extraction procedures[J].Journal of Food Science，2006，71（S3）：137-145.

[10]Du Y X，Jiang Y，Zhu X M，et al.Physicochemical and functional properties of the protein isolate and major fractions prepared from Akebia trifoliata var.australis seed[J].Food Chemistry，2012，133（3）：923-929.

[11]Chavan U D，McKenzie D B，Shahidi F.Functional properties of protein isolates from beach pea（Lathyrus maritimus L.）[J]. Food Chemistry，2001，74（2）：177-178.

[12]Chau C F，Cheung K，Wang Y S.Functional properties of protein isolates from three indigenous legume seeds[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1997，45（7）：2500-2503.

[13]Mwanjala A M，Kharidah M，Jamilah B，et al.Influence of altered solvent environment on the functionality of pigeonpea（Cajanus cajan）and cowpea（Vigna unguiculata）protein isolates [J].Food Chemistry，2000，71（2）：157-165.

[14]闞建全.食品化學[M].北京：中國農業大學出版社，2002.

[15]DiaelDin M R，Elfadil E B，Abdullahi H E.Fractionation，solubility and functional properties of cowpea（Vigna unguiculata）proteins as affected by pH and/or salt concentration[J].Food Chemistry，2004，84（2）：207-221.

[16]殷軍，華欲飛，陸健健.大豆蛋白乳化性能比較及機理探討[J].中國油脂，2005，30（5）：35-38.

Comparison of protein from selenium-enriched rapeseed meal with protein from normal rapeseed meal in functional properties

HU Zhen-ying1，SHI Qing2，+，XIONG Hua1，*，HU Ju-wu1，ZHAO Qiang1，FAN Ting1，LEI Li1，ZHU Xiao-yan1
（1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047，China；2.East Ocean Institute of Science and Technology，Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316000，China）

Protein from selenium-enriched rapeseed meal with protein from normal rapeseed meal in functional properties were compared to find out the effect of selenium on the functional properties of protein.The results showed that the curves of solubility presented in V-shape.Solubility rose first，then fell with increasing of pH. When the pH value was 4.0，the solubility appeared to be the lowest.The foamability and emulsibility of two proteins presented a high degree of correlation with protein solubility curve in pH.

selenium-enriched；rapeseed meal protein；functional properties of proteins；comparison

TS201.1

A

1002-0306（2014）14-0157-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.14.026

2013－10－10*通訊聯系人+為并列第一作者

胡振瀛（1991-），男，在校研究生，主要從事專業植物蛋白工程方面的研究。史卿（1987-），女，碩士研究生，主要從事植物蛋白加工方面的研究。

十二五規劃農村項目（2013AA102203-05）；國家自然科學基金（31301436）；重點實驗室基金（sklf-zza-201305）。