花生蛋白粉的成分測(cè)定及其性質(zhì)

穆靜，于小磊

錦州醫(yī)科大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（錦州 121000）

我國(guó)是世界上花生主要生產(chǎn)國(guó)之一，花生是我國(guó)傳統(tǒng)的油料作物[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和其他植物油資源的開發(fā)，花生逐漸從利用其油脂向利用其蛋白方面發(fā)展。花生含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)、植物脂肪、微量元素鉀、鈣、鐵、鋅，維生素B、維生素E等，以及包括8種人體必需的氨基酸在內(nèi)的20多種氨基酸。花生蛋白極易被人體吸收利用，其消化系數(shù)高達(dá)90%以上，在美、歐、日等發(fā)達(dá)國(guó)家及組織花生被稱為“綠色牛奶”[2]。對(duì)花生蛋白粉的性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，為花生系列食品的深入開發(fā)和廣泛應(yīng)用提供試驗(yàn)和理論依據(jù)。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料與試劑

花生蛋白粉（市售）；硫酸銅、硫酸鉀（天津虔誠(chéng)偉業(yè)科技發(fā)展公司）、硼酸（天津市大茂化學(xué)試劑廠）、氫氧化鈉（天津永晟精細(xì)化工有限公司）、氯化鈉（天津市化學(xué)試劑廠）、95%的乙醇、硫酸、鹽酸（錦州市古城化學(xué)試劑有限公司）；甲基蘭、甲基紅（天津市化學(xué)試劑一廠）、無水乙醚（錦州古城化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DHG-9620A電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；DZF-6020真空干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；TG328A電光分析天平（上海天平儀器廠）；DK-98-11A數(shù)顯恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）；OM-1500A噴霧干燥機(jī)（上海歐蒙有限公司）；TGL-16G離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；80-2離心沉淀器（上海佐研儀器科技有限公司）；MSH-55D攪拌器（韓國(guó)DAIHAN公司）。

1.3 試驗(yàn)器皿

微量凱氏定氮儀、索氏提取器、燒杯、容量瓶、堿酸滴定管等。

2 試驗(yàn)與方法

2.1 蛋白的提取（堿溶酸沉法）

2.1.1 操作方法

方法1：花生蛋白粉→提取→離心→酸沉淀→中和→過濾→噴霧干燥→蛋白粉粗品。

方法2：花生蛋白粉→加8倍1%的氫氧化鈉溶解→攪拌→離心12 min（4000 r/min）→除去油層和下層沉淀→調(diào)pH 4.5→離心8 min（3500 r/min）→保留沉淀→調(diào)pH 7.0→40 ℃真空干燥→蛋白粉粗品。

2.1.2 提取[3]

將脫脂的花生蛋白粉過0.850 mm孔徑篩，加入8倍的1%的氫氧化鈉溶液，于45 ℃提取30 min，提取液全部移入離心機(jī)內(nèi)離心5 min（5000 r/min），除去雜質(zhì)和不溶解的部分，收集上層蛋白質(zhì)濾液。

2.1.3 酸沉淀[4]

用鹽酸將濾液pH調(diào)至4.0～5.0，于50 ℃蛋白質(zhì)即凝聚沉淀，棄去上清液，收集下層絮狀沉淀。

2.1.4 中和[5]用氫養(yǎng)化鈉溶液將蛋白質(zhì)凝乳的pH調(diào)到6.5以上，中和去酸。

2.1.5 干燥

經(jīng)中和的蛋白質(zhì)凝乳，在進(jìn)風(fēng)溫度190 ℃、出風(fēng)溫度90 ℃、空氣流量90%、物料流量14 r/min的條件下噴霧干燥，得到蛋白粉粗品。

2.2 蛋白質(zhì)的測(cè)定

1) 樣品消化。精確稱取樣品，小心移入干燥的750 mL凱氏燒瓶，向瓶?jī)?nèi)加入10 g無水硫酸鉀、0.5 g硫酸銅、20 mL濃硫酸和3粒玻璃珠，呈45°角傾斜置于電爐上，在通風(fēng)櫥內(nèi)加熱消化。先以小火緩慢加熱，待內(nèi)容物完全炭化，泡沫停止后升高溫度，消化至溶液透明呈藍(lán)綠色時(shí)透明，加入20 mL蒸餾水，再消化0.5 h，冷卻。消化時(shí)間一般約4 h，消化時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)引起氨的損失。待樣品冷卻到室溫，移入100 mL容量瓶中，用蒸餾水沖洗燒瓶6次，洗液并入容量瓶，輕輕搖勻放至室溫，用蒸餾水定容備用[6]。

2) 蒸餾。裝好微量凱氏定氮裝置，于水蒸氣發(fā)生瓶?jī)?nèi)加水至2/3容積處，2滴加0.1%甲基橙指示劑及5 mL硫酸，加熱煮沸水蒸氣發(fā)生瓶?jī)?nèi)的液體。在接收瓶?jī)?nèi)加入25 mL 4%的硼酸及2滴0.2%的甲基紅乙醇溶液與0.1%亞甲基藍(lán)乙醇溶液組成的混合指示劑，將冷凝管下端插入液面以下。吸取10 mL樣品消化稀釋液，由進(jìn)樣漏斗快速加入反映室，再?gòu)倪M(jìn)樣口加入10 mL 40% NaOH使其緩緩進(jìn)入反應(yīng)室，立即將進(jìn)樣口堵塞嚴(yán)密，并加入少量水于進(jìn)樣漏斗使之密封，以防漏氣，夾緊廢液排出的螺旋夾，開始蒸餾[7]。

3) 吸收。從第1滴蒸餾液滴下開始記時(shí)，蒸餾5 min，移動(dòng)接受瓶，使冷凝管下端離開液面，再蒸餾1 min，用少量水沖洗冷凝管下端外部進(jìn)行滴定[8]。

4) 滴定。將上述吸收液用0.01 mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)溶液由綠變?yōu)槲⒓t色時(shí)，即為終點(diǎn)[9]。

2.3 脂肪的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取在105 ℃烘干3 h的樣品裝入濾紙筒中。濾紙筒兩端復(fù)以紙片，將濾紙筒放于索氏提取器的提取筒內(nèi)，把提取瓶與已知質(zhì)量的干燥的脂肪燒瓶連接，由提取器冷凝管上端加入乙醚，用量為脂肪燒瓶容積的2/3～3/4，通入冷凝水，用水浴加熱回流6 h。然后，取出濾紙筒，取下脂肪燒瓶，利用抽提筒回收乙醚，至脂肪燒瓶?jī)?nèi)乙醚量為1～2 mL時(shí)，放在水浴上驅(qū)除殘留的溶劑，再于100～105 ℃烘干至恒重[10]。

2.4 水分的測(cè)定

干燥稱量皿：取潔凈扁形稱量皿，置于105 ℃的干燥箱內(nèi)（打開蓋）干燥，取出稱量皿，置于干燥器中冷卻至室溫，取出稱量，重復(fù)干燥至恒重（兩次稱量結(jié)果之差小于0.002 g）。

干燥樣品：準(zhǔn)確稱取2.0～3.0 g的蛋白粉樣品放入已干燥至恒重的稱量皿內(nèi)，使樣品在稱量皿中的厚度約為5 mm，將裝有樣品的稱量瓶置于105 ℃干燥箱內(nèi)，干燥2 h后，取出放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱重，并重復(fù)上述操作至恒重，記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)[11]。

2.5 乳化能力與乳化穩(wěn)定性的測(cè)定

稱取一定質(zhì)量的蛋白粉溶于50 mL蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH到一定值，加入50 mL菜籽油，均質(zhì)2 min（12000 r/min），再離心5 min（1500 r/min）。將上述樣品置于80 ℃水浴中30 min后，冷卻至室溫，再離心5 min（1500 r/min），測(cè)出此時(shí)的乳化層高度。改變蛋白粉溶液濃度、離子強(qiáng)度和pH，測(cè)出不同條件的乳化能力與乳化穩(wěn)定性[12]。

2.6 吸油性的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取蛋白粉于10 mL離心管中，加入3 mL菜籽油，用玻璃棒攪拌1 min后，靜置30 min，離心25 min（1000 r/min），吸去上層未吸附的菜籽油，稱量。改變蛋白粉溶液濃度、溫度，測(cè)出不同條件的吸油性[13]。

2.7 起泡能力與泡沫穩(wěn)定性的測(cè)定

將一定量的蛋白粉溶解到100 mL蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH到一定值，然后均質(zhì)2 min（12000 r/min），記下均質(zhì)停止時(shí)的泡沫體積。均質(zhì)停止30 min后，記下此時(shí)的泡沫體積。改變蛋白粉溶液濃度、離子強(qiáng)度、pH，測(cè)出不同條件下的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性[14]。

2.8 溶解度的測(cè)定

作為食品蛋白質(zhì)原料的首要條件是蛋白質(zhì)的溶解性要好，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的水溶性對(duì)其在食品工業(yè)的穩(wěn)定性、風(fēng)味等有直接的影響。衡量蛋白質(zhì)溶解性的指標(biāo)是PDI，即樣品中能夠分散于水中的蛋白質(zhì)占總蛋白質(zhì)的百分比。

取3份0.25 g蛋白粉樣品分別置于離心管中，加水定容至10 mL，于室溫充分?jǐn)嚢瑁x心15 min（3000 r/min），測(cè)定上清液蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)[15]。

3 結(jié)果與討論

3.1 成分測(cè)定結(jié)果分析

3.1.1 蛋白質(zhì)

由表1～表3可知，原花生蛋白粉中的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53.14%；通過堿溶酸沉法將花生蛋白粉處理之后，采用真空干燥的樣品的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.94%，相對(duì)增加13.8個(gè)百分點(diǎn)；采用噴霧干燥的樣品的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.11%，相對(duì)增加7.97個(gè)百分點(diǎn)。蛋白粉經(jīng)堿溶酸沉，采用真空干燥所得提取物的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較高；而采用噴霧干燥時(shí)由于溫度高達(dá)190 ℃，所得提取物中蛋白質(zhì)有一定的損失，故蛋白質(zhì)提取率較低。

表1 蛋白粉中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表2 堿溶酸沉、真空干燥提取物中蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表3 堿溶酸沉、噴霧干燥提取物中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3.1.2 脂肪

由表4～表6可知，原花生蛋白粉中的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.50%，通過堿溶酸沉法將花生蛋白粉處理之后，采用真空干燥的樣品的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.12%，減少1.38個(gè)百分點(diǎn)，噴霧干燥的為2.16%，減少3.34個(gè)百分點(diǎn)。

表4 蛋白粉中脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定

表5 真空干燥提取蛋白粉中脂肪的測(cè)定

表6 噴霧干燥提取蛋白粉中脂肪的測(cè)定

3.1.3 水分

由表7～表9可知，原花生蛋白粉中的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.40%，通過堿溶酸沉法將花生蛋白粉處理之后，采用真空干燥的樣品的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.53%，噴霧干燥的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.51%。

表7 花生蛋白粉的水分測(cè)定

表8 真空干燥后的花生蛋白粉的水分測(cè)定

表9 噴霧干燥得花生蛋白粉的水分測(cè)定

3.2 性質(zhì)測(cè)定結(jié)果分析

3.2.1 影響蛋白質(zhì)乳化性質(zhì)的因素

乳化能力是衡量蛋白質(zhì)促進(jìn)油-水型乳狀液形成能力的指標(biāo)，按式（1）計(jì)算。乳化穩(wěn)定性是指維持乳狀液穩(wěn)定存在的能力，按式（2）計(jì)算。

由圖1可以看出，隨著蛋白粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，其乳化能力和乳化穩(wěn)定性隨之增大，但增大的幅度越來越小。這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高增加了界面膜的厚度，從而提高了膜的強(qiáng)度，增加了乳化性和穩(wěn)定性。

圖1 蛋白粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與乳化性質(zhì)的關(guān)系

由圖2可知，蛋白質(zhì)在堿性條件下乳化性很好，在等電點(diǎn)附近乳化性較差。這是因?yàn)榈入婞c(diǎn)附近，蛋白質(zhì)發(fā)生絮凝，溶解度較小，而在偏離等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)溶解度較大，這說明蛋白質(zhì)的乳化性與蛋白質(zhì)的溶解度有著密切的關(guān)系，都是由于蛋白質(zhì)分子表面的結(jié)構(gòu)和所帶電荷性決定的。

圖2 pH與乳化性質(zhì)的關(guān)系

由圖3可知，NaCl濃度在0～0.4 mol/L范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)的乳化性和乳化穩(wěn)定性隨濃度的增大而增大；NaCl濃度在0.4～1 mol/L范圍內(nèi)，乳化性隨濃度的增大而減小。

圖3 離子強(qiáng)度與乳化性質(zhì)的關(guān)系

3.2.2 影響蛋白質(zhì)吸油性的因素

吸油性按式（3）計(jì)算。

由圖4和圖5可知，蛋白質(zhì)的吸油性隨蛋白質(zhì)質(zhì)量的增加而增加，隨溫度的增高而增高。

圖4 蛋白粉質(zhì)量與吸油性的關(guān)系

圖5 溫度與吸油性的關(guān)系

3.2.3 影響蛋白質(zhì)起泡性質(zhì)的因素

蛋白質(zhì)的起泡能力是指蛋白質(zhì)能降低氣-液界面的表張能力而幫助形成起泡的能力，按式（4）計(jì)算。泡沫的穩(wěn)定性是指蛋白質(zhì)維持泡沫穩(wěn)定性的能力，按式（5）計(jì)算。

由于此次測(cè)定起泡能力和泡沫穩(wěn)定性時(shí)采用統(tǒng)一規(guī)格的容器（小燒杯），其直徑相同。因此，計(jì)算時(shí)只考慮其高度。

由圖6～圖8可知，起泡能力及泡沫穩(wěn)定性均隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而增強(qiáng)，起泡能力和泡沫的穩(wěn)定性隨離子強(qiáng)度的增大而增大，這是因?yàn)镹aCl影響了蛋白質(zhì)的溶解度和黏度。另外，起泡能力和泡沫的穩(wěn)定性也隨pH的增大而增大。由圖7可見，在pH 5時(shí)，花生蛋白起泡能力曲線與其泡沫穩(wěn)定性曲線相距最近，說明在30 min內(nèi)泡沫回落幅度最小，即表現(xiàn)出泡沫的最大穩(wěn)定性。這是因?yàn)閜H 5時(shí)接近蛋白的等電點(diǎn)，有許多蛋白質(zhì)沉淀出來，這些不溶的蛋白質(zhì)粒子能提高表面黏度，對(duì)穩(wěn)定泡沫有利。

圖6 蛋白粉濃度與起泡性質(zhì)的關(guān)系

圖7 pH與起泡性質(zhì)的關(guān)系

圖8 離子強(qiáng)度與起泡性質(zhì)的關(guān)系

3.2.4 花生蛋白粉的溶解度

溶解度按式（6）計(jì)算。

溶解度并不被認(rèn)為是蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)，但溶解度是蛋白質(zhì)所有功能性質(zhì)的基礎(chǔ)。由表10可知，花生蛋白粉的溶解度為37.56%。

表10 蛋白粉的溶解性

4 結(jié)論

此次試驗(yàn)證明經(jīng)過低溫冷榨生產(chǎn)出的花生蛋白粉具有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，花生蛋白粉蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53.14%、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.50%，花生蛋白粉屬于高蛋白低脂肪食物，既可直接沖調(diào)食用也可作為食品生產(chǎn)配料。

從蛋白質(zhì)乳化能力、乳化穩(wěn)定性、吸油性、起泡能力、泡沫穩(wěn)定性、溶解度等方面，測(cè)定了花生蛋白粉中蛋白質(zhì)的功能特性。植物蛋白質(zhì)具有很廣泛功能特性，即對(duì)食品質(zhì)量產(chǎn)生影響的某些物理、化學(xué)性質(zhì)，可廣泛應(yīng)用于食品加工及食品儲(chǔ)藏方面。

1) 隨著蛋白粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，花生蛋白質(zhì)乳化能力和乳化穩(wěn)定性隨之增大，當(dāng)?shù)鞍追圪|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，蛋白質(zhì)乳化能力和乳化穩(wěn)定性增幅最大。在堿性條件下蛋白質(zhì)乳化性很好，在等電點(diǎn)附近乳化性較差。NaCl濃度在0～0.4 mol/L范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)的乳化性和乳化穩(wěn)定性隨濃度的增大而增大；NaCl濃度在0.4～1 mol/L范圍內(nèi)，乳化性隨濃度的增大而減小。

2) 花生蛋白質(zhì)的吸油性隨蛋白粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增強(qiáng)，隨溫度的增高而增強(qiáng)，當(dāng)溫度高于70 ℃時(shí)，增幅顯著。

3) 花生蛋白質(zhì)的起泡能力及泡沫穩(wěn)定性均隨著蛋白粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而增強(qiáng)；起泡能力隨離子強(qiáng)度、pH的增大而增大；泡沫穩(wěn)定性隨離子強(qiáng)度的增大而減小，泡沫穩(wěn)定性在pH 5時(shí)表現(xiàn)出最大的穩(wěn)定性。

4) 花生蛋白粉在水中的溶解度為37.56%。