4種花生粕蛋白的理化性質及功能特性研究

李 婷 任 虹 王丹丹 蘭社益

4種花生粕蛋白的理化性質及功能特性研究

李 婷 任 虹 王丹丹 蘭社益

（北京工商大學食品學院；北京市食品風味化學重點實驗室；食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048）

以花生粕為原料，采用分級提取工藝提取花生清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，研究4種花生粕蛋白的理化性質和功能特性。掃描電鏡觀察，4種花生粕蛋白的形態結構各不相同。SDS-PAGE法測定分子質量表明，清蛋白含有4種亞基，分子質量為70、40、30、25和15 ku；醇溶蛋白含有2種亞基，分子質量分別為25和15 ku；球蛋白含有5種亞基，相對分子質量分別為40、38、30、25和15 ku；谷蛋白含有4種亞基，相對分子質量分別為40、30、25和15 ku。花生清蛋白、醇溶蛋白、球蛋白、谷蛋白的等電點分別為pH 3.6、pH 5.2、pH 4.6、pH 5.0。功能性質研究表明，球蛋白的持水性最好，為1.52 mL／g，其次為谷蛋白1.10 mL／g，清蛋白和醇溶蛋白的持水性較低分別為0.49、0.14 mL／g；清蛋白的持油量相對較高為8.21 mL／g，其次為球蛋白為7.16 mL／g，谷蛋白和醇溶蛋白的持油量相對較低，分別為3.82 mL／g 和5.49 mL／g；清蛋白的乳化性和乳化穩定性相對較高，乳化能力（EC）值和乳化穩定性（ES）值分別為71.4%和83.33%，谷蛋白次之，EC和ES值分別為66.7% 和82.86%，醇溶蛋白和球蛋白相對較低，EC值分別為64.0%和62.2%，ES值分別為82.35% 和76.67%。綜上，花生粕清蛋白的持油性、乳化性和乳化穩定性相對較好。

花生粕 蛋白 理化性質 功能特性

花生是一種重要的油料蛋白資源，花生粕是花生榨油后的副產物，其中蛋白質量分數為50%左右［1］。在植物蛋白資源中，花生蛋白、大豆蛋白是較理想的食用蛋白資源［2］。花生粕蛋白具有獨特的風味品質，其活性和功能特性與大豆蛋白接近，但與大豆蛋白相比，花生蛋白具有易消化、所含腹脹因子少、無豆腥味等優點，這與花生粕蛋白富含的優質蛋白有關［3］，藥理研究發現，花生粕蛋白對糖尿病、高血壓、動脈硬化和腸胃病的康復具有一定效果［4］。目前對于花生蛋白的研究有很多報道，楊曉泉等［5-6］采用硫酸銨分級沉淀結合Sephacyl S-200分子篩柱純化了花生球蛋白、伴花生球蛋白和2S蛋白3種主要蛋白。曾衛國［7］研究了花生總蛋白的溶解性和乳化性，發現花生總蛋白的乳化性與其溶解性具有一定的相關性。但目前對花生粕中蛋白質的分類、理化性質和功能特性的系統研究較少，多數花生蛋白產品的功能特性和風味不能滿足食用需求［1］，因此對花生粕進行精深加工，研究花生粕中不同種類的蛋白質的理化性質和功能特性，成為國內外食品、營養等科研工作的研究熱點，也為花生粕資源的高值化開發利用提供了理論依據。

本試驗以花生粕為原料，采用分級提取方法提取花生清蛋白、醇溶蛋白、球蛋白和谷蛋白，提取率分別為53.59%、8.62%、9.03% 和4.85%，有關花生粕蛋白的提取方法、提取率等已在相關文獻中報道［8］，重點研究4種花生蛋白的理化性質和功能特性，旨在為花生粕蛋白的研究和應用提供參考。

1 材料與儀器

1.1 材料

花生粕：北京市青龍湖萬春園蔬菜種植中心。

1.2 試劑

BCA試劑盒：北京博奧森生物技術有限公司；氯化鈉、無水乙醇、氫氧化鈉（分析純）：北京化工廠；Tris、Mops、EDTA：Amresco 公司；SDS：Sigma 公司；Mini Bis-TrisPrescost PAGE Gel：上海He Goo生物公司。

1.3 儀器

FW-400A傾斜式高速萬能粉碎機：北京中興偉業儀器有限公司；SENCO R-201旋轉蒸發儀：上海申順生物科技有限公司；ALPHA1-2LD plus冷凍干燥機：博勱行儀器有限公司；KQ-400KDB型高功率數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；DKS22電熱恒溫水浴鍋：上海精宏實驗設備有限公司；TP-213電子天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；pHS-3D pH計：上海三信儀表廠；SC-3610低速離心機：科大創新股份有限公司；臺式低速離心機TD5A：湖南赫西儀器裝備有限公司；DYY-6C型電泳儀：北京六一儀器廠；JY-SCZ2+電泳槽：君意儀器廠。

2 試驗方法

2.1 花生粕中4種蛋白的分級提取

花生粕4種蛋白的提取，采用分級提取方法［8］，取花生粕采用超聲水提法提取，離心得殘渣1和上清液，收集上清液冷凍干燥得清蛋白樣品粉末；向殘渣1中加入NaCl溶液，超聲提取，離心得殘渣2和上清液，上清液冷凍干燥得球蛋白；向殘渣2中加入乙醇溶液后，超聲提取，離心得殘渣3和上清液，將上清液冷凍干燥得到醇溶蛋白樣品；向殘渣中加入NaOH溶液，調節pH，超聲提取，離心所得上清液冷凍干燥得到谷蛋白樣品。

2.2 花生4種蛋白理化性質的測定

2.2.1 花生粕4種蛋白結構形態的掃描電鏡觀察

將處理后的4種花生蛋白樣品固定在樣品臺上，放入掃描電鏡后調節最佳視野和放大倍數進行觀察。

2.2.2 花生粕4種蛋白亞基分子質量分布的測定

采用不連續聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）法，對花生粕4種蛋白亞基分子質量分布進行測定。分別將20μL蛋白Marker和樣品注入樣孔中電泳初始時設置電壓80 V，帶樣品進入分離膠時電壓增加到120 V。樣品遷移到凝膠板底部時，停止電泳，考馬斯亮藍染色液染色30 min后，用脫色液脫色，然后將凝膠置于凝膠成像系統中拍照分析。

2.2.3 花生粕蛋白的等電點測定

用冰醋酸、磷酸鹽配制不同pH的緩沖液，取5mL不同pH的緩沖液于離心管中，分別加入5 mg花生蛋白，混勻，3 000 r／min 離心10 min，在280 nm 下測定上清液吸光度，以上清液中吸光度為指標表示蛋白質含量，蛋白質含量最低時的pH值即為等電點［9］。

2.3 花生粕4種蛋白功能性質的測定

2.3.1 花生粕蛋白持水性及持油性測定［10］

分別取0.5 g樣品與5 mL去離子水和大豆油混勻，靜置，2 000 r／min離心30 min測定上清液體積，前后體積差值即為樣品的吸水量和吸油量。持水性由每克樣品吸附水的體積（mL）表示，持油性由每克樣品吸附油的體積（mL）表示。

2.3.2 花生粕4種蛋白的乳化性及乳化穩定性的測定［11］

取質量濃度為50 g／L的4種花生蛋白溶液各25 mL分別與25 mL大豆油混和，高速攪拌，使其充分形成水-油乳化物，再將10 mL上述乳化物裝入有刻度的離心管中，2 500 r／min離心30 min，離心后測量其乳化層體積，按照公式計算乳化能力（EC／%）：

EC＝（乳化層體積／離心管中液體總體積）×100%

將以上乳化樣品于80℃水浴30 min，取出冷卻后讀出乳化層高度，按照公式計算乳化穩定性（ES／%）：

ES＝（仍保持乳液狀的液體高度／原乳化層高度）×100%

3 結果與分析

3.1 花生粕4種蛋白理化性質測定結果

3.1.1 花生粕4種蛋白結構形態電鏡掃描結果

圖1 花生粕4種蛋白的1 000倍電鏡掃描圖

花生粕4種蛋白的掃描結果如圖1所示，在1 000倍掃描電鏡下觀察4種蛋白質的形態結構，清蛋白呈片狀，表面有突起，突起以外的位置較平滑；球蛋白呈塊狀，表面凹凸不平；醇溶蛋白表面極不平整，呈球狀，并且緊密連接在一起；谷蛋白的表面較醇溶蛋白平整，但有較多不規則形狀的凸起。4種蛋白的形態結構不同，故其所表現的性質也不相同。

3.1.2 花生粕4種蛋白的亞基分子質量分布

花生粕4種蛋白經SDS-PAGE電泳法分析所得電泳圖如圖2所示。

經SDS-PAGE電泳分析，花生粕4種蛋白在15～70 ku范圍內都有分布，如圖2所示，清蛋白分布在70、40、30、25 和15 ku，杜寅等［12］只報道了相對分子質量相對較小的15和19 ku水溶性蛋白。醇溶蛋白亞基分子質量在70、40 ku處分布很少，主要分布在25、15 ku，說明醇溶蛋白所含的亞基分子質量相對較小。球蛋白亞基分子質量主要分布在40、38、30、25、15 ku，與黃上志等［13］和封小龍［14］報道的花生球蛋白（40.5、37.5、35.5、23.5 ku）和伴花生球蛋白Ⅰ（15.5、17.0、18.0 ku）相似。谷蛋白的亞基分子質量主要分布在40、30、25 和15 ku，杜寅等［12］也報道了2種堿溶性的谷蛋白，分子質量分別為30、17 ku。這與本試驗結果基本相符，但有些蛋白亞基的大小稍有差別，原因是不同溶劑提取的蛋白所含亞基分子質量不同，這可能是因為不同溶劑對蛋白破壞的程度不同［15］，故清蛋白的亞基分子質量較大，70 ku處分布較其他3種蛋白多，醇溶蛋白所含亞基分子質量最小，可能是由于乙醇溶液在提取過程中對花生蛋白的破壞較大。

圖2 花生粕4種蛋白SDS-PAGE電泳圖

3.1.3 花生粕4種蛋白的等電點

由于在等電點處蛋白質間的相互作用力超過蛋白質和溶劑間的相互作用力，蛋白多肽鏈間的靜電排斥力減弱而引起蛋白質聚集，導致蛋白溶解性降低［11］，故在等電點處蛋白溶解度最小。圖3是不同pH的上清液蛋白在280 nm的吸光度，pH在2～14范圍內，清蛋白在pH 3.6處蛋白含量最少，隨著pH不斷向兩端變化，蛋白含量逐漸增加，增加到pH 6后蛋白含量逐漸平穩。隨著pH增大，在強堿條件下，蛋白質發生變性導致溶解性降低。由于醇溶蛋白含量少、溶解性小，故在不同pH下的變化較小，在pH 5.2處，醇溶蛋白的含量最少。球蛋白在pH 4.6處含量最低，隨pH變化蛋白含量增加；谷蛋白在pH 5.0處蛋白含量最小，隨pH增加蛋白含量逐漸增大，在稀堿溶液中溶解度最好。由于4種蛋白中所含的亞基個數和種類不同，各個亞基與溶劑之間有不同的相互作用力，故4種蛋白的等電點不同，花生清蛋白、醇溶蛋白、球蛋白、谷蛋白的等電點分別為pH 3.6、pH 5.2、pH 4.6、pH 5.0。

圖3 不同pH下離心后上清液蛋白吸光度

3.2 花生粕4種蛋白功能性質測定結果

3.2.1 花生粕4種蛋白持水性及持油性結果比較

蛋白質較好的持水性可以使其作為添加劑在肉制品加工中保持濕度，在焙烤食品中，可以保留水分，使其柔軟。蛋白質的吸油性可以促進脂肪吸收和結合，從而減少蒸煮時脂肪的損失［16］，故蛋白質持水性和持油性在食品加工中尤為重要。4種花生粕蛋白持水性和持油性如圖4，球蛋白和谷蛋白有較好的蛋白持水性，分別為1.52、1.10 mL／g。清蛋白水溶性較好，但持水性只有0.49 mL／g，醇溶蛋白持水性最差，僅為0.14 mL／g。由圖4b 可知，清蛋白持油量最高，為8.21 mL／g；其次是球蛋白，為7.16 mL／g。在進行食品加工中，餅干類含油較高的食品，可選用持油性較好的清蛋白和球蛋白。谷蛋白和醇溶蛋白雖略低于清蛋白及球蛋白，持油量分別為3.82、5.49 mL／g。

圖4 花生粕4種蛋白持水性、持油性比較

3.2.2 花生粕4種蛋白乳化性及乳化性結果比較

乳化性是食品加工中非常重要的性質和質量控制指標［17］。花生粕4種蛋白質乳化性及乳化穩定性比較如圖5所示，4種蛋白的乳化性強弱依次為清蛋白（71.4%）、谷蛋白（66.7%）、醇溶蛋白（64.0%）、球蛋白（62.2%）；乳化穩定性依次為清蛋白（83.33%）、谷蛋白（82.86%）、醇溶蛋白（82.35%）、球蛋白（76.67%）。花生蛋白的溶解性與乳化性有關［7］，清蛋白的溶解性高，持水性低，故其乳化性和乳化穩定性最高，這與王艷玲［15］所得結果一致。

圖5 花生粕4種蛋白乳化性及乳化穩定性比較

4 結論

采用分級提取工藝得到花生清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4種蛋白，對其理化及功能特性進行研究，得出以下結論：1）通過掃描電鏡觀察，花生粕4種蛋白結構形態不同；2）清蛋白含5種亞基，分子質量主要為70、40、30、25、15 ku，醇溶蛋白亞基分子質量在70、40 ku處分布較少，主要分布在25、15 ku，球蛋白亞基分子質量主要分布在40、38、30、25、15 ku，谷蛋白的亞基分子質量主要分布在40、30、25、15 ku；3）花生清蛋白、醇溶蛋白、球蛋白、谷蛋白的等電點分別為pH 3.6、pH 5.2、pH 4.6、pH 5.0；4）球蛋白、谷蛋白、清蛋白、醇溶蛋白持水量分別為1.52、1.10、0.49、0.14 mL／g，持油量依次為7.16、3.82、8.21、5.49 mL／g；5）乳化性和乳化穩定性測定結果表明，清蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白和球蛋白的乳化能力EC 值分別為71.4%、66.7%、64.0% 和62.2%，乳化穩定性ES 值分別為83.33%、82.86%、82.35%和76.67%，4種花生蛋白的乳化性質相差不大，其中，清蛋白的乳化性質最好。

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Physicochemical and Functional Properties of 4 Peanut Meal Protein

Li Ting Ren Hong Wang Dandan Lan Sheyi
（College of Food Sciences，Beijing Technology ＆ Business University，Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients，Beijing 100048）

4 protein fractions （albumin，globulin，prolamine and glutelin）were fractionated from peanut meal and their physicochemical and functional properties were determined.On the view of scanning electron microscope，the surface of the 4 protein fractions was different.The result showed that the subunit molecular weight of albumin was determined as70，40，30，25 and 15 ku by SDS-PAGE.The subunit molecular weight of prolamine was mainly distributed in 25 ku and 15 ku.The subunit molecular weight of globulin was determined as 40，38，30，25 and 15 ku.The electric point of peanut albumin，prolamin，globulin and glutelin were respectively pH 3.6，pH 5.2，pH 4.6，pH 5.0.The result of functional properties was that the water binding capacity of albumin，prolamine，globulin and glutelin was 0.49，0.14，1.52，1.10 mL／g.The glutelin was the best.The oil binding capacity of albumin was higher than the other protein.It was 8.21 mL／g.The oil binding capacity of globulin，glutelin and prolamine was 7.16，3.82 and 5.49 mL／g.The emulsifying property and stability of albumin were the best，and its EC and ES were 71.4%and 83.33%.The EC and ESof glutelin was 66.7%and 82.86%.The emulsifying property and stability of prolamine and globulin was lower than albumin and glutelin.The EC of prolamine and globulin was 64.0%and 62.2%，and the ESwas respectively 82.35%and 76.67%.The properties of albumin were the best，so the albumin has high value in food processing.

peanut meal，protein，physicochemical properties，functional properties

TS209

A

1003-0174（2016）11-0037-06

863計劃（2007AA09Z411），北京工商大學學科與研究生教育-食品學科特色學科群建設（PXM2011-014213-113634）

2015-03-23

李婷，女，1988年出生，碩士，天然功能因子

任虹，女，1967年出生，副教授，天然功能因子及其作用靶點