蕎麥蛋白的制備與功能特性分析

□ 周欣悅 山西農業大學食品科學與工程學院

蕎麥又名玉麥，是生草本雙子葉廖科蕎麥屬和谷類作物，蕎麥耐瘠薄，種植歷史悠久，在公元前5世紀已有文獻記載，表明我國是栽培蕎麥最早的國家。目前，蕎麥屬有15個種，主要集中于北半球歐亞大陸溫帶地區。

蕎麥的醫療保健價值很早被人們認識，《千金要方》《本草綱目》等藥典皆有記載，蕎麥中含有的成分有較高的藥用價值。其主要有防治糖尿病、抗氧化、防治心血管疾病等功效。

我國蕎麥資源豐富，蕎麥變種占全世界的3/4，我國主要栽培甜蕎麥與苦蕎麥，云南是蕎麥分化中心，蕎麥屬植物大多分布于云南。世界上蕎麥主要生產國是中國、日本、加拿大等，我國是蕎麥生產大國，目前蕎麥種植面積在7萬hm2以上的有內蒙古、云南等地。蕎麥產量不穩定，是阻礙蕎麥推廣種植的重要原因，甜蕎麥結實率為5%～20%，蕎麥為無限總狀花序，選育結實率高的品種是提高蕎麥產量的有效手段[1]。

1 蕎麥蛋白相關研究

國外對蕎麥蛋白質的利用主要作為產品配料，熱蕎麥粉面團的彈性與蕎麥蛋白質的含量成負相關。蕎麥蛋白提取物是蕎麥種子經粉碎、分離淀粉殘渣、殺菌等工序制得，具有蕎麥芳香與蛋白質特有風味，含蛋白質65%，包括8種必需氨基酸，為優質植物蛋白質，具有降低膽固醇等多種保健功效。一些蕎麥多肽具有降低血壓的功效，對血管緊張素轉移酶具有很強的抑制作用，蕎麥多肽可作為蕎麥的深加工產品應用于保健食品[2]。

蕎麥球蛋白主要由分子量為28kd的13s蛋白質構成，清蛋白占全部鹽溶蛋白的25%。清蛋白的含硫率氨基酸與脯氨基酸含量不同，蕎麥中醇液蛋白含量較低。

蕎麥蛋白氨基酸含量豐富，比例適當，必需氨基酸總量為408，谷氨酸、天冬氨酸含量較高，精氨酸含量高于酪蛋白。研究表明蕎麥蛋白具有一定的降膽固醇功效，蕎麥蛋白消化性較低。蕎麥蛋白具有溶解性、乳化性，具有降低血液膽固醇、抗衰老、改善便秘等生理保健功能。

含氮是蛋白質區別于其他有機化合物的主要標志，蛋白質摩爾消化系數法測定蛋白質含量準確，具有應用范圍廣、回收率好等特點，但操作繁多，雙縮脲法、福林酚試劑法、染料結合法等是快速測定蛋白質的方法。

植物蛋白制備工藝包括抽提與分離純化等步驟，蛋白質抽提液經離心將細胞碎片去除后，根據蛋白質特性將其從混合液中分離。植物蛋白主要制備法有堿溶酸沉法、膜分離法等。蛋白質的功能性質是蛋白質在加工、制取中影響食品系統質構的化學性質，蛋白質功能特性與理化性質直接相關[3]。

2 蕎麥蛋白制備實驗

2.1 實驗方法

實驗材料選用內蒙古固陽縣面粉加工廠提供的蕎麥，儀器設備包括電動攪拌器、電熱恒溫水浴鍋、低速離心機、精密數顯酸度計等。蕎麥成分分析包括水分、粗蛋白、淀粉等內容。通過雙縮脲反應測定蛋白質的方法，找出適宜測定蕎麥蛋白質的雙縮脲試劑的配方，取一定量樣品，加入四氯化碳，振搖靜置60 min后離心5 min，上清液在550 nm處檢測吸光度，提取溶液樣品的測定對方法做出初步檢驗。

先通過單因素實驗觀察萃取工藝條件對蕎麥蛋白提取率的影響，再確定最佳提取工藝條件。濾液經離心5 min，得到蕎麥粗蛋白母液，加入10%鹽酸溶液，蕎麥蛋白發生絮凝，離心5 min，用溫度40 ℃的鹽酸溶液混合洗滌3次蕎麥蛋白沉淀，均質分散用氫氧化鈉溶液調節溶液pH值至7，干燥得到蕎麥蛋白制品。

2.2 實驗分析

雙縮脲法是較為經典的快速檢測蛋白質的方法，雙縮脲試劑的配方有十幾種，采用不同雙縮脲試劑測定結果不同，雙縮脲法在動物清蛋白的測定上取得較好的結果。蛋白質與硫酸銅在堿性條件下作用生成紫紅色配合物，實驗以牛血清蛋白為標準樣，加入雙縮脲試劑常溫反應60 min。

酸度直接影響顯色劑的顏色，可能導致金屬離子的水解，酸度是重要的顯色反應條件。用酸度不等的顯色劑與BSA常溫反應60 min，測量比色液的pH值。顯色反應在酸性條件下不能發生，最大穩定的吸光度出現在pH值＞13的酸度環境。氫氧化鉀濃度為0.5 mol比較合理。選用蛋白材料BSA與BWP來源動植物，在酸度反應條件上表現一致的變化趨勢。

2.3 實驗結果討論

供試品種蕎米具有較高的淀粉含量，蛋白質提取中首先萃取原料，取10 g蕎麥粉加入蒸餾水，蕎麥粉吸收浸泡液，細胞組織逐漸軟化破碎，蛋白質按一定的分配率轉移到液相中，觀察料液對蕎麥蛋白提取率的影響。

加水量較少時，蕎麥蛋白提取率增大速度減小，料液比增加到1∶10時，蛋白質提取率增加5%，料液較大時，粗蛋白母液在酸沉析中蛋白質流失到乳清中。為提高得率保證酸沉工序正常進行，料液比不高于1∶15。

控制提取體系的pH值為7，提取時間30 min，觀察不同體系溫度對蕎麥蛋白提取率的影響。萃取溫度升高有助于蛋白質的溶出，蕎麥蛋白提取率隨著溫度升高而增加。增加粗蛋白母液黏度，50 ℃是蛋白質大幅度變性的臨界溫度，蛋白質變性加速600倍，蛋白質經外消旋、去硫等化學變化，有些變化可能生成有毒的氨基酸。萃取溫度控制在30～50 ℃。

pH值是影響蕎麥蛋白提取率的關鍵因素，體系溫度30 ℃，將體系pH值設置為四個水平，觀察對蕎麥蛋白提取率的影響。酸性條件蕎麥粉細胞壁不易破裂，蕎麥蛋白在酸性環境中溶解性不好。堿液可使蛋白質中緊密結構松散，使某些極性基團解離，促進結合物與蛋白質分離。體系堿性強，蕎麥蛋白提取率高。pH值過高，導致脫氨與水解反應，不利于保存產品營養質量，喪失食用價值。pH大于8時，粗蛋白母液呈現褐色，pH值過高會使產品鹽分增加，導致工藝失敗。提取體系的H值保持在7～8。

3 研究討論

實驗選用材料白花甜蕎麥產自內蒙古陰山后山地區固陽，實驗選材具有一定代表性，所有實驗結果制對選材負責，本實驗結果為其他蕎麥研究提供借鑒。對固態物料，測定值總是小于真實值。雙縮脲法可根據具體情況酌情選擇。常溫下反應20 min可滿足要求，想要得到最佳準確度，需延長時間。

實驗蕎麥蛋白提取率為69%，有30%的蛋白質未提取，可能溶解性差。蕎麥蛋白有26%的蛋白質流失到乳清中，實驗選用堿萃取酸沉析工藝無法回收部分蛋白質，酸沉析后蕎麥蛋白質凝乳經三次水洗，水洗得率為85%，蕎麥蛋白自制品得率為63%，蕎麥蛋白提取操作中，蛋白質對酸堿具有緩沖能力，試樣中應用磷酸鹽緩沖液。蕎麥蛋白的制備工藝包括多個單元操作，實驗研究涉及影響蛋白質產品得率的提取等關鍵步驟。其他單元操作更多參照大豆分離蛋白生產工藝。

4 結語

雙縮脲反應測定蛋白質方法可通過條件實驗得到優化，適用于毫克級可溶性蛋白提取蛋白質濃度的測定。實驗蕎麥蛋白提取測定中，回收率達到97%，可代替費事的定氟法。體系pH值是影響蕎麥蛋白提取率的重要因素，通過正交試驗確定從蕎麥粉中提取蕎麥蛋白的最佳工藝參數，料液比1∶15。蕎麥蛋白提取率為69%。酸沉析后蕎麥蛋白質凝乳經三次水洗，水洗得率為85%。蕎麥與蕎麥蛋白質品蛋白質組成相似。蕎麥蛋白的起泡能力與泡沫穩定性隨蛋白質濃度增大，蕎麥蛋白起泡能力隨pH值增大而減小，蕎麥蛋白在40 ℃左右具有最大的起泡能力，蔗糖的加入降低了蕎麥蛋白的起泡能力。