文獻綜述-蛋白乳化性質(zhì)的研究

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（EmulsifyingProperties）和乳化穩(wěn)定性（Emulsifyingstability）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)維持油水混合不分離的乳化特性對外界條件的抗應變能力。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[1]。2乳化性質(zhì)的測定方法2.1乳化活性的測定方法2.1.1分光光度法阮詩豐[2]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50μL，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)趙國華等[3]的方法進行簡化，乳化活性EA用零時刻的吸光度來表征：EA=A0或用乳化活性指數(shù)，即每克蛋白質(zhì)的乳化面積來表示[4]：式中：C：溶液中樣品蛋白質(zhì)濃度；Φ：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，每種測定均重復多次，計算結(jié)果的標準方差(SD:Standarddeviation)和變異系數(shù)(CV:coefficientofvariation)來反映此測定方法重復性。鄧塔[5]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0min取樣100，以0.1%（w/v）SDS（十二烷基磺酸鈉，pH=7.0）稀釋50倍，以SDS溶液為空白，測定500nm處的吸光度值，以0min的吸光度值表示乳化性（EA）。2.1.2電導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%~0.5%(w/v)，10000r/min高速攪拌，同時用蠕動泵以4.0mL/min的速度勻速向其中滴加大豆色拉油，用雷磁數(shù)據(jù)采集軟件采集電導值數(shù)據(jù)，當電導值發(fā)生突變時，停止加油，記錄耗油量Vk。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[6]：Y=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?。蝗榛€(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。A10—乳化液在靜止10min后的吸光值；t—時間(本實驗是10min)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)；Φ—乳化液中油的體積分數(shù)(本實驗是0.025)；稀釋倍數(shù)是40003不同物化因素對乳化性質(zhì)的影響3.1pH值顧楠[9]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值范圍選定為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：圖1pH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出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-水界面擴張能力增強，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[5]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60℃下，采用1mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)大豆蛋白溶液的pH，范圍為2.0-6.0，處理30min，測定其乳化性。結(jié)果如圖：在此反應溫度下，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。變性蛋白在高溫下運動加劇而發(fā)生聚集，使蛋白質(zhì)分子疏水性/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)生羧基去質(zhì)子化，電荷排布改變，有利于乳化性的提高。圖1pH值對乳化性的影響3.2含油量顧楠[9]等人在研究鷹嘴豆分離蛋白的乳化性時，設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：圖2加油量對鷹嘴豆分離蛋白乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響因為蛋白質(zhì)是油和水的兩親物質(zhì)，可自發(fā)地遷移至油-水界面，降低表面張力，形成穩(wěn)定的乳狀液，隨著加油量的增加，所形成的界面面積增大，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[9]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：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Na+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，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，從而使擴散到油-水體系中的蛋白質(zhì)增多，界面面積增大，乳化活力上升。圖3NaCl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[5]等人采用不同濃度的NaCl處理改性后（加熱溫度為50℃、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，提高了蛋白質(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。圖4Na+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[9]等人對鷹嘴豆分離蛋白應用不同處理方式，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ES。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，蛋白分子內(nèi)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。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[9]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0.3W/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4min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。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[9]等人在研究鷹嘴豆分離蛋白的課題中，采用不同梯度的超高壓進行處理，壓力梯度為100、200、300、400、500MPa，處理時間均為15min。測定結(jié)果如下：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400MPa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)分子內(nèi)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[5]等人采用不同梯度的加熱時間對大豆蛋白進行處理，在60℃，pH=5的條件下，處理10~60min大豆蛋白溶液，測定其乳化性。結(jié)果如圖：圖2加熱時間對乳化性的影響適當熱處理初始階段蛋白質(zhì)受熱而發(fā)生部分變性，多肽鏈展開增加了分子柔順性，有利于蛋白質(zhì)分子在界面快速展開，乳化性得到顯著提高。隨時間的延長，變性的蛋白質(zhì)減少，其乳化性增加變緩。參考文獻[1]郭興鳳,阮詩豐.影響大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性測定的幾種因素研究[J].食品研究與開發(fā),2006,27(6):59-61.[2]阮詩豐,郭興鳳,周媛媛,等.分光光度法大豆分離蛋白乳化活性的研究[J].河南工業(yè)大學學報（自然科學報）,2005,26(5):65-67.[3]趙國華,明建,陳宗道.酶解大豆分離蛋白乳化特性的研究[J].中國糧油學報,2002,17(2):48～50.[4]江志煒,沈蓓英,潘秋琴.蛋白質(zhì)加工技術[M].北京:化學化工出版社,2002:192.[5]鄧塔,李軍生,閻柳娟,等.大豆蛋白乳化性質(zhì)的研究[J].食品工業(yè)科技,2013,34(02):90-93.[6]郭興鳳,慕運動,阮詩豐.不同測定方法對大豆分離蛋白乳化性測定結(jié)果的影響[J].食品研究與開發(fā),2007,28(02):129-1