文獻綜述-蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì)

1、文獻綜述蛋白乳化性質(zhì)的研究摘要：乳化性質(zhì)是蛋白質(zhì)的一項重要功能性質(zhì)，包括乳化活性和乳化穩(wěn)定性。本 文主要通過對蛋白乳化性質(zhì)的介紹，綜述了其測定方法、不同的處理方式和不同 的物化因素對乳化性的影響。關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)乳化性測定方法影響因素1前言乳化性質(zhì)(Emulsibility)是蛋白質(zhì)的一項重要的功能性質(zhì)，是指油品和水 形成乳狀液的能力，包括乳化活性(Emulsifying Properties )和乳化穩(wěn)定性 (Emulsifying stability)兩個方面。乳化活性是指蛋白質(zhì)在促進油水混合時, 單位質(zhì)量的蛋白質(zhì)(g)能夠穩(wěn)定的油水界面的面積(m2);乳化穩(wěn)定性是指蛋白 質(zhì)維持油水混合不分

2、離的乳化特性對外界條件的抗應(yīng)變能力。蛋白質(zhì)乳化性是指蛋白質(zhì)能使油與水形成穩(wěn)定的乳化液而起乳化劑的作用 (U02乳化性質(zhì)的測定方法2.1乳化活性的測定方法分光光度法阮詩豐等人采用722S型分光光度計對大豆分離蛋白乳化活性進行了測定。 課題中具體的試驗方法如下：用微量取樣器取出底部的乳狀液50PL,用 0. 1%(W/V)SDS(十二烷基硫酸鈉)溶液稀釋到一定倍數(shù)后放入比色皿中，以相同的 SDS溶液作參比液，立即測定其在500nm處的吸光度A。根據(jù)等點的方法進行簡 化，乳化活性EA用零時刻的吸光度來表征：EA=Ao或用乳化活性指數(shù)，即每克蛋白質(zhì)的乳化面積來表示2.303 x2x A500x NpA

3、 T = Cxx 10000式中：C：溶液中樣品蛋白質(zhì)濃度；油相體積分數(shù)；N：稀釋倍數(shù)用分光光度計法測定多種大豆分離蛋白的乳化活性，每種測定均重復(fù)多次， 計算結(jié)果的標準方差(SD： Standard deviation)和變異系數(shù)(CV： coefficient of variation)來反映此測定方法重復(fù)性。鄧塔等人在研究大豆蛋白乳化性質(zhì)的課題中，以脫脂大豆粉為實驗對象， 取一定體積質(zhì)量分數(shù)為2.0%的蛋白質(zhì)溶液，加入同體積的大豆色拉油，以 6400r/min的速度高速攪拌2min,之后在Omin取樣100,以0. 1% (w/v) SDS (十 二烷基磺酸鈉，pH=7. 0)稀釋50倍，

4、以SDS溶液為空白，測定500nm處的吸光 度值，以O(shè)min的吸光度值表示乳化性(EA)。電導(dǎo)法稱取一定量的大豆分離蛋白，溶解后使蛋白質(zhì)溶液濃度在0. 3貳0. 5%( w/v), 10000 r/min髙速攪拌，同時用蠕動泵以4.0 mL/min的速度勻速向其中滴加大 豆色拉油，用雷磁數(shù)據(jù)采集軟件采集電導(dǎo)值數(shù)據(jù)，當電導(dǎo)值發(fā)生突變時，停止加 油，記錄耗油量。測定不同質(zhì)量的蛋白質(zhì)乳化油脂的量，通過多組數(shù)據(jù)進行 回歸分析，計算出蛋白質(zhì)的乳化能力EC：Y二aX+b其中Y：總耗油量Vk(mL)X：蛋白質(zhì)量M(g)A：該種蛋白質(zhì)的EC(mL/g)2.2乳化穩(wěn)定性的測定方法2. 2.1分光光度法分光光度法

5、測蛋白乳化穩(wěn)定性的原理是乳化性越好，顆粒越小，吸光度越??； 乳化穩(wěn)定性越好，吸光度隨時間的變化越小，也即是粒徑變化不大。髙麗等人對大豆蛋白乳化穩(wěn)定性進行了研究，課題中以優(yōu)質(zhì)大豆為研究對 象，采用分光光度法測定的大豆蛋白的乳化穩(wěn)定性。具體方法如下：將豆乳用蒸 館水稀釋28倍，用離心機以4000r/min離心5min,于785nm波長下測定離心前 后的吸光度A。用下式計算豆奶的穩(wěn)定性R=A2/A1式中，R為穩(wěn)定性系數(shù)；A2為離心后的吸光度；Al為離心前的吸光度。RW1, R 值越大，說明豆乳的穩(wěn)定性越好。管軍軍等人采用分光光度法對大豆分離蛋白的乳化穩(wěn)定性進行了測定，結(jié)果表明，用吸光值比K可較好地表

6、示乳化穩(wěn)定性。取9niL0l%(W/V)待測樣品蛋 白液(樣品蛋白溶于0. 2 mol/L. pH7.0磷酸緩沖液中)，加入3 mL大豆色拉 油，在10 000 r/min, 25CC 攪拌1 min,分別在攪拌后0 min. 5 min取樣。 以0. l%(W/V)SDS(pH7. 0)稀釋50倍，測定在500 nm處的吸光值,以SDS溶液為 空白，以0時刻的吸光值表示乳化性(EA) o乳化穩(wěn)定性(ES)用乳化穩(wěn)定指數(shù)(ESI)表不:esi = AIAA式中：Ao'0時刻的吸光值;AT時間差，min；上式可寫成：ESI=A<)XAT= 1 xA7AA -At At- AoAT的

7、吸光值差A(yù)A式中：At1時刻的吸光值。令K=At/A0,則當AT 定時，K與ESI成正比關(guān)系。為了避免計算時出現(xiàn) A為0及負值，我們引進吸光值比K來描述乳化穩(wěn)定性，這里K=A5/A0(A5為t=5 min時的吸光值)。顧楠等人在研究不同處理方式對鷹嘴豆分離蛋白乳化性質(zhì)的影響實驗課題中，采用分光光度法測定乳化穩(wěn)定和乳化活性。具體方法如下取一定量的鷹 嘴豆分離蛋白溶于100mL的蒸徭水(或一定離子強度的鹽溶液)中，調(diào)節(jié)所需的pH,量取一定體積的大豆色拉油于蛋白溶液，以lOOOOr/min的速度高速攪拌2min,制成白色乳狀液。分別在Omin和15min時取05ml乳狀液置于50mL的容量瓶中,加入

8、0. l%(w/v)SDS(pH7.0)溶液定容并搖勻，以0. 1%SDS溶液作空白， 在500nm處測定其吸光度A,其中Omin時吸光度A。表示為乳化活性EA,乳化穩(wěn) 定性用ES表示：A1 <ES (%) = i_xlOO%Ao式中：Ao：乳化液在Omin時的吸光值；Al5：乳化液在靜置15min后的吸光值。分光光度法測定蛋白質(zhì)的EA (乳化活性)和ESI (乳化穩(wěn)定性)時，要選擇 合適的吸光度測定值圍，一般應(yīng)在0. 200P. 800之間。2. 2. 2離心法配制1 %(w/v)的蛋白質(zhì)溶液，用O.lmol/L的氫氧化鈉調(diào)至pH7. 0,取 一定體積的蛋白質(zhì)溶液和同體積的大豆色拉油混

9、合，以10000 r/min的速度高 速攪拌1 min,所得乳狀液移3支10 mL的離心管中，在70工的水浴中恒溫25 min,用自來水冷卻至室溫，然后在2000 r/min的速度下離心10 min,根據(jù)乳 化層體積計算乳化穩(wěn)定性。乳化穩(wěn)定性(%)=乳化層體積總體積xlOO2. 2.3混濁度法根生皿等人在大豆分離蛋白乳化性的研究中采用混濁度法對蛋白乳化性進 行測定。在0. 2mol/L. pH7.0磷酸鈉緩沖液中配制1%大豆分離蛋白溶液(W/V), 加入大豆色拉油0.025L/L,均質(zhì)后形成均勻的乳化液。分別在Omin和10min取 lml新制備的乳化液，加99ml蒸館水稀釋100倍，然后取1

10、ml被稀釋的乳化 液加入到39ml的十二烷基磺酸鈉(SDS lg/kg)稀釋40倍，最終稀釋度為4000 倍。將最后溶液在500nm下測定吸光值(測定9次取平均值)。EAI和ESI采用如 下公式進行計算：esi = ±LAo Aio式中，ESI 乳化穩(wěn)定性(min)：A。一均質(zhì)后迅速被稀釋的乳化液的吸光值；A】。一乳化液在靜止lOmin后的吸光值; t時間(本實驗是lOmin)EAIfTxW稀釋倍數(shù)CxOxlOOOO式中，EAI 乳化活性(ml/g)；T=2. 303；C乳化液形成前蛋白質(zhì)水溶液中蛋白濃度(g/ml);一乳化液中油的體積分數(shù)(本實驗是0. 025)；稀釋倍數(shù)是4000

11、3不同物化因素對乳化性質(zhì)的影響3.1 pH 值顧楠等人研究鷹嘴豆分離蛋白乳化性時，采用不同pH值梯度對其進行測定。 pH值圍選定為3、5、7、9、11,分別測量在不同pH處理過后的蛋白的乳化活性 和乳化穩(wěn)定性。結(jié)果如下：1008060402005 4 3 2 1 O0.O.0.O.0.pH對鷹嘴豆分離蛋白乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響在圖中很明顯的看岀pH為5時，蛋白溶解度最小，即鷹嘴豆分離蛋白的等電點，此時蛋白溶解度最差，表面電荷為零，親水能力下降，吸附在油-水界面上的蛋白含量減少，故乳化活性降低；在靜置的過程中，由于不存在靜電排斥作 用，蛋白質(zhì)進一步在油-水界面重排乳化，同時在油-水界面堆積促

12、進了高彈性膜 的形成，阻止油滴聚集上浮從而提高了乳狀液的穩(wěn)定性。pH從等電點向兩側(cè)變 化，蛋白質(zhì)的溶解度增大，蛋白質(zhì)向油-水界面擴能力增強，界面面積增大，乳 化活力又開始增強，乳化穩(wěn)定性又逐漸下降。鄧塔等人在研究大豆乳化性質(zhì)的課題中，采用不同梯度的pH值對大豆蛋 白粉進行處理，加熱溫度為6(TC下，采用lmol/L的鹽酸調(diào)節(jié)大豆蛋白溶液的pH, 圍為2.0-6.0,處理30min,測定其乳化性。結(jié)果如圖：在此反應(yīng)溫度下，隨著酸處理pH降低，大豆蛋白的溶解性降低，經(jīng)酸處理 時11S和7S發(fā)生變性，其中11S基本是全部變性，而7S是部分變性。變性蛋白 在髙溫下運動加劇而發(fā)生聚集，使蛋白質(zhì)分子疏水性

13、/親水性比值降低，減少油 表面結(jié)合，影響蛋白質(zhì)乳化性。同時蛋白質(zhì)分子柔韌性降低，在界面不能迅速展 開，影響大豆蛋白的乳化性。另一方面可能是在一定濃度下的大豆蛋白溶液隨 pH升高，發(fā)生竣基去質(zhì)子化，電荷排布改變，有利于乳化性的提高。PH圖1 pH值對乳化性的影響3.2含油量顧楠等人在研究鷹嘴豆分離蛋白的乳化性時，設(shè)置不同梯度的含油量，分別為10、15、20、25、30mL,測定其乳化活性和乳化穩(wěn)定性，結(jié)果如下:10080604020圖2加油量對鷹嘴豆分離蛋白乳化活性及乳化穩(wěn)定性的彫響因為蛋白質(zhì)是油和水的兩親物質(zhì)，可自發(fā)地遷移至油-水界面，降低表面力, 形成穩(wěn)定的乳狀液，隨著加油量的增加，所形成的

14、界面面積增大，因而乳化活力 增大；而且隨著加油量的增加，乳化穩(wěn)定性呈現(xiàn)減小的趨勢，因為當油含量增高 時，乳狀液油滴形成的保護膜較薄，導(dǎo)致蛋白質(zhì)相互聚集下沉或油滴相互聚集上 浮，從而使乳狀液失去穩(wěn)定性，故乳狀液的穩(wěn)定性隨油量的增加而降低。3.3離子濃度顧楠等人在研究鷹嘴豆分離蛋白乳化性質(zhì)時，選用不同梯度的離子濃度， 分別為0.1、0.2、0.4、0.6, 0.8mol/L的NaCl溶液，測定乳化活性和乳化穩(wěn)定 性。結(jié)果如下：從而使擴散到油-水鹽濃度可以對蛋白表面疏水性和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。在低鹽濃度時，溶液中的 N通過離子鍵吸附在蛋白質(zhì)表面，中和蛋白質(zhì)表面的負電荷，使蛋白質(zhì)的親水 性降低，疏水性增強，

15、造成蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化，形成更加剛性的結(jié)構(gòu)，使蛋白 質(zhì)的溶解性降低，從而使擴散到油-水體系中的蛋白質(zhì)減少，界面面積減少，乳 化活力下降。隨著NaCl濃度的升高，更多的Na-吸附至蛋白質(zhì)表面，使蛋白質(zhì)的 親水性增加，蛋白質(zhì)分子溶劑化，使蛋白質(zhì)的溶解性增大， 體系中的蛋白質(zhì)增多，界面面積增大，乳化活力上升。100806040200(<r氏呂貳圖3 NaCl濃度對鷹嘴豆分離蛋白乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響鄧塔等人采用不同濃度的NaCl處理改性后（加熱溫度為50&C、pH=6.0、 加熱時間為60min）的大豆蛋白，分別向5份40mL2. 0%的大豆蛋白溶液中添加不 同劑量的NaCl,形成

16、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%系列濃度。不同濃度的Na* 對改性大豆蛋白乳化性影響見圖4：適當濃度的Na'形成水合鹽與蛋白質(zhì)分子上帶電基團微結(jié)合，提髙了蛋白質(zhì) 結(jié)合水的能力，促進大豆蛋白溶解度增加和改善分子柔韌性，使其表面活性得到 充分展示。NaCI 濃度(%)圖4 %'對改性蛋白乳化性的影響4不同的處理方式對蛋白乳化性質(zhì)的影響4.1微波處理對蛋白質(zhì)乳化性質(zhì)的影響顧楠等人對鷹嘴豆分離蛋白應(yīng)用不同處理方式，并研究了這些處理方式對 蛋白乳化性質(zhì)的影響。課題中取100ml濃度為0. 5%(w/v)的蛋白質(zhì)溶液，用 0. 5mol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH為7.0,然后置

17、于微波爐中處理，微波爐功率為800w, 處理時間分別為0、20、40、6080、100s,處理完后加入20mL大豆色拉油，高 速攪拌后根據(jù)2. 2.1中所述方法測定EA和ESo測定結(jié)果如下圖所示：從圖中可以很明確的看出整體趨勢呈增加后減少，在微波處理時間為60s 時，乳化活性和乳化穩(wěn)定性都達到最大值。文中分析其原因是，蛋白分子在微波 場的誘導(dǎo)下產(chǎn)生極化現(xiàn)象，使維持蛋白空間結(jié)構(gòu)的非共價鍵(疏水相互作用、二 硫鍵、靜電相互作用)被破壞，蛋白分子部分展開，分子的柔性提高，更多的蛋 白分子結(jié)合到油-水界面，同時，蛋白分子部的疏水殘基暴露在蛋白表面，蛋白 表面的疏水性增強，故蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性增

18、強。但是，當微波處理的時間進一步延長時，蛋白分子進一步展開，極化的蛋白分子之間相互吸引，通過 疏水相互作用、二硫鍵、靜電相互作用及氫鍵等重新形成分子聚集體，分子的柔 性降低，表面疏水性減弱，蛋白表面積縮小，故乳化性及乳化穩(wěn)定性呈下降趨勢。-乳化穩(wěn)定性<£應(yīng)1000 111' 50020406080100120微波時間($)圖1微波處理對鷹嘴豆分離蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響4.2超聲波處理對蛋白乳化性質(zhì)的影響顧楠等人的研究中采用超聲波對鷹嘴豆分離蛋白進行處理，觀察超聲波不 同的處理時間對其乳化活性及乳化穩(wěn)定性質(zhì)的影響。試驗方法類同微波處理，所 選用的超聲波功率密度為0

19、. 3W/cm2,處理時間分別為0、1、2、3、4、5min,結(jié) 果如下：從圖中明確看出，處理時間為4rnin時，乳化活性和乳化穩(wěn)定性達到最大值。 這是因為在超聲波作用下，蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)變得疏松，使疏水性多肽部分展開 朝向脂質(zhì)，極性部分朝向水相，故乳化活力增加。但繼續(xù)延長超聲波處理時間， 蛋白質(zhì)變性程度增大，不溶性蛋白質(zhì)含量增多，乳化活力及乳化穩(wěn)定性隨之又降 低。1000.5f-乳化活性一乳化穩(wěn)遲性9070600 1'111 500123456超聲波時間(min)圖2超聲波處理對鷹嘴豆分離蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響4.3超高壓處理對蛋白乳化性質(zhì)的影響顧楠等人在研究鷹嘴豆分離蛋白的

20、課題中，采用不同梯度的超髙壓進行處理，壓力梯度為100、200、300、400、500MPa,處理時間均為15min。測定結(jié)果如下：00H90807050100200300400500600趙島壓壓力(MPa)圖3超高壓處理對鷹嘴豆分離蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響在壓力為4OOMPa時，其乳化活力和乳化穩(wěn)定性達到最大值，這是由于超高 壓使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，蛋白質(zhì)分子部疏水相互作用逐漸受到破壞，更多的 疏水性區(qū)域暴露，增加了蛋白的表面疏水性，疏水基團的暴露使蛋白質(zhì)更易于吸 附至油-水界面上并展開，從而提高了乳化性。隨著壓力的進一步增加，蛋白發(fā) 生進一步聚集使得溶解性下降，導(dǎo)致吸附到油-水界面上的蛋白濃度下降，所以 乳化性和乳化穩(wěn)定性又出現(xiàn)下降。4.4加熱時間對蛋白乳化性質(zhì)的影響鄧塔等人采用不同梯度的加熱時間對大豆蛋白進行處理，在6(TC, pH=5的條件下，處理10飛Omin大豆蛋白溶液，