噴霧干燥和冷凍干燥對(duì)米渣分離蛋白的性質(zhì)的影響

1、噴霧干燥和冷凍干燥對(duì)米渣分離蛋白性質(zhì)的影響摘要：本課題是為了研究不同的干燥方法對(duì)制備大米分離蛋白的效果，希望研究的成果可以為食品工業(yè)中植物蛋白的應(yīng)用提供有用的信息。大米分離蛋白來(lái)自米渣蛋白，米渣蛋白是米渣制備淀粉糖漿的副產(chǎn)物，用堿溶液進(jìn)行大米蛋白的等電點(diǎn)沉淀，隨后再用冷凍干燥或噴霧干燥即可得到大米分離蛋白。干燥蛋白必須要仔細(xì)研究蛋白的生物化學(xué)、物理等和其本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。在pH=511時(shí)，噴霧干燥的分離蛋白與冷凍干燥的分離蛋白相比有著更高的溶解性和乳化性（噴霧干燥的蛋白起泡能力為127.08 ± 2.25 %，而冷凍干燥的為118.83 ± 2.71 %）。但是冷凍干燥的分離

2、蛋白比噴霧干燥的蛋白有著更高的持水、持油性，更好的熱穩(wěn)定性以及更大的直徑（冷凍干燥蛋白直徑為2,114.2 ± 79.6 nm ，噴霧干燥蛋白為490.4 ±44.8 nm ）。另外，冷凍干燥的蛋白質(zhì)含有更多的-轉(zhuǎn)角蛋白質(zhì)（冷凍干燥有43.04 % ，噴霧干燥有25.81 %），但卻含有更少的-折疊和無(wú)規(guī)卷曲蛋白，這表明冷凍干燥蛋白有著更加緊密有序的構(gòu)想，這也許和它的物理化學(xué)及功能性質(zhì)有關(guān)。干燥方法的選擇將很大程度上影響分離蛋白的物理化學(xué)性質(zhì)和構(gòu)想，更進(jìn)一步將決定其特定的功能性質(zhì)。對(duì)不同干燥方法對(duì)蛋白性質(zhì)的影響研究有助于在食品工業(yè)中選擇出最合適的干燥方法，使得分離蛋白的利用

3、可以達(dá)到最優(yōu)化。關(guān)鍵詞：米渣蛋白 大米分離蛋白 功能性質(zhì) 物理化學(xué)性質(zhì) 噴霧干燥 冷凍干燥引言和其他谷物和豆類相比，大米蛋白有著更高的價(jià)值，因?yàn)榇竺椎鞍谞I(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，并且有低過(guò)敏性質(zhì)，因此大米蛋白是嬰兒奶粉配方中最合適的蛋白質(zhì)替代物。雖然大米中的蛋白質(zhì)是所有主要谷物中含量最低的（7%-9%），但大米分離蛋白可以從一些較低價(jià)值的物質(zhì)中提取，如碎米，白堊粒大米，制備大米淀粉的副產(chǎn)物，制備淀粉糖漿的副產(chǎn)物米渣（蛋白含量>50 %）。這些物質(zhì)中提取的大米蛋白有著良好的營(yíng)養(yǎng)和功能性，因此當(dāng)作為食品配料使用時(shí)，可以最大限度的減少資源的浪費(fèi)和與之相關(guān)的環(huán)境污染問(wèn)題。在食品工業(yè)中為了利用大米蛋白，就必須要

4、研究功能性質(zhì)，探索其是否適合一些食品的使用以及工業(yè)化的生產(chǎn)工藝。之前對(duì)堿提法的研究是把pH調(diào)節(jié)到蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)來(lái)獲得蛋白質(zhì)沉淀，此法獲得的蛋白質(zhì)和大米胚乳及米糠中的功能性質(zhì)無(wú)異，這是之前文獻(xiàn)報(bào)道的（Chandi and Sogi 2007; Paramanet al. 2008; Wang et al. 1999）。然而，對(duì)于不同的工藝方法生產(chǎn)出來(lái)的蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的報(bào)道卻又有一些矛盾。Wang et al(1990)利用酶法（木聚糖酶、植酸酶、堿混合物）和等電點(diǎn)沉淀的方法從米糠中提取出蛋白質(zhì)，提取出的蛋白質(zhì)表現(xiàn)出良好的發(fā)泡性和較差的乳化性。然而，在另外一個(gè)研究中指出，利用堿法等電點(diǎn)沉淀提取的大

5、米濃縮蛋白卻有著良好的持水、持油性和乳化性，但發(fā)泡性較差（Chandi and Sogi 2007）。在這兩個(gè)研究中，干燥蛋白的方法都是冷凍干燥。另外，Paraman et al. (2008) 指出通過(guò)超濾、噴霧干燥得到的大米濃縮蛋白與等電點(diǎn)沉淀、冷凍干燥得到的蛋白質(zhì)相比有更高的溶解性和乳化性。因此，可以說(shuō)是這些不同的提取、干燥方法形成了蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的不同。其他因素，如碳水化合物和脂肪也會(huì)影響蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)(Adebiyi et al.2007; Boatright and Hettiarachchy 1995)。之前已經(jīng)證明，干燥方法會(huì)影響不同生物材料的性質(zhì)，如：亞麻籽膠(Wang e

6、t al. 2010)、膳食濃縮纖維(Borchani et al. 2011)、大豆殼果膠(Monsoor 2005)、亞流感疫苗(Saluja et al.2010)、可食殼聚糖膜(Mayachiew and Devahastin2008)、甘薯粉(Falade and Onyeoziri 2012)、鼠尾草油(Sellami et al. 2011)、蛋白質(zhì)水解液(Chen et al.2011)、蛋白質(zhì)(Joshi et al. 2011; Tang et al. 2003)。然而，不同的干燥方法對(duì)大米分離蛋白功能性質(zhì)的影響卻從沒(méi)有被報(bào)道過(guò)。通常，干燥蛋白質(zhì)會(huì)通過(guò)改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)而使其變

7、性從而減弱蛋白質(zhì)的壓力承受力 。在實(shí)驗(yàn)研究和蛋白質(zhì)制藥工業(yè)中冷凍干燥是最常用的干燥分離蛋白質(zhì)的方法，而噴霧干燥是在食品工業(yè)中制備各種蛋白質(zhì)粉末時(shí)有著很大的重要性，如大豆蛋白，酪蛋白，谷蛋白。因此，本研究的主要課題是系統(tǒng)的比較兩種干燥方法對(duì)大米分離蛋白的物化、功能、構(gòu)象等性質(zhì)的影響，以此來(lái)為蛋白質(zhì)的工業(yè)應(yīng)用提供有用的信息。材料和方法材料米渣（干重60%的蛋白質(zhì)） 江西恒天實(shí)業(yè)有限公司（中國(guó)江西）Termamyl(一種耐熱淀粉酶)120L （120KNU-T/g）丹麥諾和諾德公司（丹麥）Viscozyme（復(fù)合多糖酶） 湖南尤特爾生化公司（中國(guó)湖南）1,8ANS、5，5DTNB、BSA 西格瑪奧德

8、里奇公司蛋白質(zhì)分子量標(biāo)記儀 Fermentas公司（德國(guó)）其他化學(xué)溶液都是分析純級(jí)別脫脂米渣的制備米渣過(guò)100目的篩后的米渣粉，用5倍的石油醚進(jìn)行脫脂兩次、4h，常溫下空氣干燥。在實(shí)驗(yàn)之前，脫脂的米渣粉儲(chǔ)存在4 °C 溫度下。大米分離蛋白的制備提取根據(jù)Shih 和Daigle研究的方法（他們用不同的碳水化合物水解酶去除蛋白質(zhì)中的碳水化合物，以此來(lái)提高蛋白質(zhì)的含量），我們用酶處理米渣粉（100g）。用0.1 g 的 Viscozyme (50 °C,p H 6.0, 1 h) 和 0.1 g Termamyl 120 L (95 °C, p H 6.0, 1 h)水

9、解大米中的淀粉和纖維。然后，把水解后的米渣用去離子水 (1:10, w/v)溶解，用1M的NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH為11.得到的溶液在40 °C 下輕輕攪拌4h，再用離心機(jī)5000rpm，離心15min.可以用此步驟重復(fù)提取殘?jiān)械牡鞍踪|(zhì)。提取物的上清液中的蛋白質(zhì)會(huì)在pH=4等電點(diǎn)沉淀（1M HCl,4°C，1h）。離心機(jī)在5000rpm，離心15min下得到沉淀物，然后再用去離子水即得蛋白。冷凍干燥冷凍干燥制備大米分離蛋白首先要用蒸餾水以1:1的比例溶解提取出的蛋白質(zhì)。調(diào)節(jié)pH到7，在常溫下震蕩使其均勻。此蛋白溶液在-83°C下預(yù)冷，然后再根據(jù)儀器Free Zon

10、e 12-Plus干燥器（LabconcoCorp., Kansas City, MO, USA）的操作程序在-53°C下冷凍干燥36h.隨后干燥的產(chǎn)物即被取出，在4°C下儲(chǔ)存以備使用。噴霧干燥要想得到噴霧干燥的大米分離蛋白，要把離心分離得到的蛋白沉淀用去離子水洗滌，然后再1：4的比例下用去離子水溶解。此比例是蛋白質(zhì)的重量和水的體積之比。然后調(diào)節(jié)溶液的pH為7，使其均勻，再用旋轉(zhuǎn)噴霧機(jī)（MDR.P-5, Modern AtomizingDry Equipment Co., Ltd., Wuxi, China)在進(jìn)口溫度為185°C、出口溫度為90°C的條

11、件下對(duì)大米蛋白進(jìn)行噴霧干燥。得到的蛋白粉在4°C下儲(chǔ)存以備使用。制備的蛋白和噴霧干燥蛋白混合物（829.8、35.6 g/kg,濕基）及冷凍干燥蛋白混合物（795.2、77.8 g/kg, 濕基）都必須符合AOAC（1990）標(biāo)準(zhǔn)，再利用氮對(duì)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)換因子5.95來(lái)確定蛋白質(zhì)含量。生化性質(zhì)十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳用十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）方法分析噴霧干燥大米分離蛋白和冷凍干燥大米蛋白是由Laemmli (1970) 提出，該法是在Bio-Rad Mini PROTEAN® 3 體系 (Bio-RadLaboratories, Hercu

12、les, CA, USA)中，用5%的聚集凝膠和12.5%分離凝膠形成一種連續(xù)的緩沖系統(tǒng)。蛋白質(zhì)電泳帶被Coomassie Brilliant Blue R-250染色，同時(shí)Pre-stained蛋白分子量標(biāo)記儀也會(huì)作用于相同的凝膠并且用來(lái)染色凝膠中蛋白電泳帶中的蛋白分子量。對(duì)硫基和二硫鍵的分析根據(jù)Beveridge et al. (1974)的方法知，噴霧干燥大米分離蛋白和冷凍干燥大米蛋白中的硫基水平由使用的Ellmans試劑決定（此試劑會(huì)使蛋白質(zhì)有一些變性）。簡(jiǎn)言之，把蛋白質(zhì)樣品放在10ml的磷酸-甘氨酸緩沖溶液（0.086 M的磷酸, 0.09 M 甘氨酸, 4 m M EDTA, p

13、H 8.0）中，此溶液含有8M的尿素（全部的硫基）或不含8M的尿素（去除硫基），然后在加入0.1mL的4mg/mL的DTNB.然后再室溫下避光攪拌1h，在離心（5000rpm）5分鐘。用空白試劑校準(zhǔn)零刻度，然后在412nm下測(cè)上清液的吸光值。硫基含量可以用下面方程計(jì)算得到：mol SH/g =73.53×A412×D/C （1）方程中的D是稀釋倍數(shù)（1.01），C是蛋白樣品的濃度，A412是蛋白在412nm波長(zhǎng)下的吸光值。為了確定S-S基團(tuán)的含量，把蛋白樣品加入到10mL的磷酸-甘氨酸、尿素（10mol/l）緩沖溶液,然后取0.5ml的混合溶液與0.03ml的硫基乙醇混合。

14、在室溫條件下反應(yīng)一個(gè)小時(shí)，再加入5ml12%的三氯乙酰酸反應(yīng)1h，然后離心（5000rpm）10min.此洗滌過(guò)程要重復(fù)兩次。向得到的物質(zhì)中加入3ml的磷酸-甘氨酸、尿素（8ml/l）、0.04ml的DTNB溶液，在室溫下避光攪拌反應(yīng)30min，然后離心（5000rpm）10min，在412nm波長(zhǎng)下測(cè)上清液的吸光值，S-S基團(tuán)的含量可以由下面方程計(jì)算得到：mol S-S/g =73.53 ×A412×D/C -SHTotal （2）其中D是稀釋倍數(shù)（6.08），C(mg/ml)是蛋白濃度，A412是是蛋白在412nm波長(zhǎng)下的吸光值，SHTotal是方程（1）的結(jié)果。物理性

15、質(zhì)差點(diǎn)掃描量熱儀是通過(guò)利用 Perkin Elmer Pyris Diamond DSC(Perkin Elmer, USA)來(lái)工作的，根據(jù)AOAC的研究，大米分離蛋白（49%）的水分含量由干燥蛋白質(zhì)（105%）至恒重這一過(guò)程所確定。樣品的重量測(cè)定方法為：把樣品（5-8mg）放在一個(gè)密封的鋁鍋中，在30-160°C的溫度范圍內(nèi)以每分鐘10°C的上升速率升溫觀察其質(zhì)量的變化，同時(shí)用一個(gè)空的鋁鍋?zhàn)鳛閷?duì)照。為了保證結(jié)果的重現(xiàn)性，每組實(shí)驗(yàn)做三次。粒徑噴霧干燥大米分離蛋白和冷凍干燥大米蛋白的粒徑由 NICOMP 380/ZLS (PSS Nicomp, SantaBarbara, C

16、A, USA)測(cè)得，然后再用儀器上帶有的軟件ZPW388分析。制備濃度1%的蛋白用10倍的去離子水稀釋，在室溫下測(cè)量。色散的角度為90°，所得的粒徑是平均粒徑。表面疏水性噴霧干燥大米分離蛋白和冷凍干燥大米蛋白的表面疏水性的測(cè)定要依照Kato 和Nakai(1980)兩人的方法。Paraman等人在2008年用ANS作為疏水的熒光探針來(lái)修飾蛋白。熒光的密度用F-4500熒光測(cè)定儀（Hitachi Co., Tokyo, Japan）在波長(zhǎng)為390nm（激發(fā)）和470nm(散發(fā)) 下測(cè)量。通過(guò)線性回歸分析得出的熒光密度對(duì)蛋白密度的斜率就可以作為表面疏水性的指數(shù)。表面張力噴霧干燥大米分離蛋

17、白和冷凍干燥大米蛋白的表面張力是由一臺(tái)自動(dòng)表面張力測(cè)定儀（JYW-200, Chengde,China)測(cè)定。此儀器利用du Noüy環(huán)技術(shù)，將一鉑金環(huán)緩慢的從溶液表面提升，測(cè)量鉑金環(huán)脫離溶液表面所需要的力，此時(shí)所測(cè)得力和表面張力相關(guān)。把蛋白溶液（1 %, w/v）加入到10mmolpH=7的磷酸緩沖溶液中，然后稀釋到20倍制的0.5mg/ml的蛋白溶液，該溶液就是用來(lái)測(cè)量的溶液。整個(gè)實(shí)驗(yàn)是在25°C溫度下完成。掃描式電子顯微鏡噴霧干燥大米分離蛋白和冷凍干燥大米蛋白的形態(tài)觀察要使用儀器 Quanta 200F SEM (FEI, USA)。把蛋白質(zhì)樣品放在SEM碳涂層棒上，

18、然后用薄層金棒成像，整個(gè)成像的過(guò)程要20Kv電壓來(lái)促進(jìn)。功能性質(zhì)大米蛋白的功能性質(zhì)由之前報(bào)道的方法確定，如Bera 和Mukherjee 1989報(bào)道的蛋白溶解性，Pearce 和 Kinsella 1978研究的乳化性及其穩(wěn)定性，Miller 和Groninger 1976報(bào)道的起泡性及其穩(wěn)定性，Chandi 和Sogi 2007研究的持水、持油能力。二級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)噴霧干燥大米分離蛋白和冷凍干燥大米蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)由傅里葉紅外光譜測(cè)定儀表征。將蛋白樣品和KBr混合、研磨，然后壓片。在使用示波器5700傅里葉紅外分光度儀（Thermo Nicolet Corporation, USA)時(shí)，掃描頻率

19、為400-4000cm-1 在4cm-132個(gè)掃面位點(diǎn)的分辨率下，傅里葉紅外光譜測(cè)定儀可吸收波長(zhǎng)400-4000nm.然后用 Omnic 8.0 軟件（Thermo Fisher Scientific Inc., Madison, ）和Peakfit4.12軟件(Systat Software, San Jose, CA)分析。數(shù)據(jù)分析用O r i g i n P r o 8 . 0數(shù)據(jù)程序（O r i g i n L a bCorporation, Northampton, MA, USA)對(duì)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（p0.05）結(jié)果與討論生化特點(diǎn)SDS-PAGE 分析（十二烷基硫酸鈉聚丙

20、烯酰胺凝膠電泳分析）十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳是測(cè)量不同干燥方法的蛋白樣品中亞基的變化，如Fig.1三條亞基帶可以被明顯的觀察到：35kDa、16-23kDa、12-13kDa.然而,在全部的電泳帶上蛋白質(zhì)的成分模式都幾乎一樣，這表明噴霧或者冷凍干燥方法不能使大米蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)分解。雖然干燥的方法可以使大米分離蛋白的性質(zhì)有所改變（稍后會(huì)討論），但卻無(wú)法使其分解形成更小的多肽片段，這和Tang (2007)研究的結(jié)果一致（Tang觀察到干燥無(wú)法對(duì)蕎麥蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)造成影響)?？偭蚧?、游離硫基及二硫鍵的含量噴霧干燥大米分離蛋白和冷凍干燥大米蛋白的總硫基、游離硫基及二硫鍵的含量呈現(xiàn)在Fig.

21、 2a（圖2a），對(duì)于冷凍干燥大米蛋白，總硫基、游離硫基及二硫鍵的含量分別是4.69 ± 0.47, 4.19 ± 0.14, 61.93 ± 0.54 mol/g.圖2a表明冷凍干燥大米蛋白中幾乎所有的硫基都是游離的，并且二硫鍵的含量遠(yuǎn)大于硫基的含量（p0.05）。同樣的結(jié)果也出現(xiàn)在噴霧干燥大米蛋白中，雖然霧干燥蛋白中總硫基、游離硫基的含量都比冷凍干燥蛋白中的低，但其二硫鍵的含量卻比冷凍干燥蛋白的高（p0.05).兩種大米蛋白的硫基含量與二硫鍵相比都很低，原因是由于游離的硫基基團(tuán)首先會(huì)被包埋在蛋白分子的內(nèi)部從而形成了二硫鍵（Tang and Ma 2009b)。

22、同時(shí)噴霧干燥蛋白中更高的二硫鍵表明更多的硫基轉(zhuǎn)化成了二硫鍵，這個(gè)結(jié)論和Linarès（2001）報(bào)道的一致,Linarès在2001年研究表明和冷凍干燥相比，噴霧干燥可以更加的減少蛋白粉的變性。物理性質(zhì)DSC（差點(diǎn)掃描量熱儀）圖像2b(Fig2b)是通過(guò)DSC做出的不同干燥方法處理蛋白質(zhì)的圖像。通常大米蛋白可以被分為四個(gè)種類：清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白（Wang et al. 1999）。由DSC測(cè)得的溫度曲線可以看出噴霧干燥大米蛋白吸熱的峰值為46.54°C和86.33°C，冷凍干燥的大米蛋白吸熱峰值為47.38°C和97.23

23、6;C，這可能分別是由球蛋白和谷蛋白熱變性造成的（Adebiyi et al. 2007; Ellepola and Ma2006）。另外一個(gè)原因可能是因?yàn)榇竺椎鞍字械矸酆偷鞍仔纬闪说矸?蛋白復(fù)合物或者蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的糖基化，以此來(lái)減少糖的含量(i.e., rice maltodextrin)。因?yàn)閺拿自刑崛〉姆蛛x蛋白含有蛋白質(zhì)約80%和少量的糖(Meng and Ma 2001)。變性的峰值溫度可以描述蛋白質(zhì)的吸熱能力，同時(shí)其焓值和未變性蛋白質(zhì)所占比例有關(guān)或者和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的有序程度有關(guān)。冷凍干燥分離蛋白的溫度峰值為97.23°C，高于噴霧干燥蛋白峰值的86.33°C，同

24、時(shí)相對(duì)應(yīng)的焓變值冷凍干燥蛋白（34.82±0.86 J/g）也高于噴霧干燥蛋白（28.48 ± 0.35 J/g）.這很清楚的表明了由冷凍干燥制得的大米蛋白的結(jié)構(gòu)更加有序。另外，噴霧干燥蛋白的含水量通常會(huì)比冷凍干燥蛋白質(zhì)含水量高（噴霧蛋白77.8 g/kg ，冷凍干燥蛋白35.6 g/kg），這將對(duì)噴霧蛋白的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性產(chǎn)生不好的影響。大米蛋白的粒徑用動(dòng)態(tài)光散射測(cè)定粒徑方法（當(dāng)粒徑在哪3-5000nm范圍內(nèi)時(shí)）測(cè)定兩種蛋白質(zhì)時(shí)，得到兩種蛋白粒徑都有較寬的尺寸分布。冷凍干燥蛋白的粒徑是2114.2 ± 79.6 nm，噴霧蛋白的粒徑是490.4 ± 44.8

25、 nm .(p0.05)(Table 1).粒徑是粉狀物質(zhì)的最重要的性質(zhì)，結(jié)果顯示兩種干燥方法對(duì)大米分離蛋白粒徑都有重要的影響。表面疏水性高輸水性表明高溶解性、較小的聚合度，以及原本包埋在球狀蛋白中的疏水域由于變性有更大暴露出來(lái)的可能性（Mohamed et al. 2007），所以用疏水性可以評(píng)價(jià)大米蛋白的變性程度（Ju et al.2001）。蛋白質(zhì)更高的變性程度會(huì)增大疏水區(qū)域，此時(shí)疏水基可能會(huì)被ANS熒光染料所標(biāo)記從而形成一個(gè)未折疊的蛋白質(zhì)分子（Tang and Ma 2009a)。在中性pH時(shí)，噴霧干燥蛋白和冷凍干燥蛋白的疏水性可以由ANS發(fā)出的熒光光譜看出（Table 1）。兩種干燥

26、得到的蛋白的疏水性沒(méi)有顯著性差異(p > 0.05)。在DSC(差點(diǎn)掃描儀)章節(jié)，我們可以看出一種特別的干燥方法會(huì)改變蛋白分子的結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)的變性。然而，結(jié)果卻表明不管是噴霧干燥還是冷凍干燥都沒(méi)有對(duì)疏水性造成任何改變，可能是因?yàn)楦稍锖笫杷畢^(qū)域的暴露量是一樣的。表面張力界面張力是表示蛋白質(zhì)表面活性的性質(zhì)參數(shù)(Keshavarz and Nakai1979)。由表1，數(shù)據(jù)顯示加入兩種干燥蛋白的磷酸鹽緩沖溶液的表面張力平衡性減弱，這表明兩種蛋白質(zhì)都有較好的表面性質(zhì)。冷凍干燥蛋白磷酸緩沖溶液表面張力(45.03 ± 0.93) 要比噴霧干燥蛋白的(43.83 ± 0.93;

27、p > 0.05)高，這表明噴霧干燥蛋白可以更有效地降低磷酸緩沖溶液的表面張力，也更有效地影響蛋白的功能性質(zhì)，包括溶解性、乳化性、起泡性(Kinsella and Melachouris 1976)。因?yàn)榈鞍兹芤罕砻鎻埩Φ钠胶庑院艽蟪潭壬弦蕾囉谄浣Y(jié)構(gòu)和濃度，所以表面張力的不同兩種干燥方法生產(chǎn)的蛋白結(jié)構(gòu)不同。SEM（掃描式電子顯微鏡）掃描式電子顯微鏡的圖像表明兩種蛋白質(zhì)形態(tài)的差異（表3 Fig. 3），冷凍干燥蛋白是有角度的、面包碎屑的顆粒狀，而噴霧干燥蛋白是更多的是圓形顆粒狀。甚至用肉眼看，也可以觀察出兩種蛋白在尺寸紋路和顏色的明顯差異。冷凍干燥蛋白和噴霧干燥蛋白相比有更低的含水量和更大

28、的顆粒尺寸，應(yīng)該是噴霧干燥蛋白的粘附力較小，而細(xì)小的粉末會(huì)更易于聚合從而降低其流動(dòng)性(Teunou and Fitzpatrick 2000)。功能性質(zhì)溶解性溶解性是蛋白質(zhì)最重要的功能性質(zhì)，決定著蛋白質(zhì)的乳化性和發(fā)泡性(Ragab et al. 2004; Tang et al. 2003)。表4a（Fig. 4a）反映的是pH在3-11時(shí)兩種蛋白質(zhì)的溶解性。隨著pH的上升兩種蛋白質(zhì)的溶解性表現(xiàn)出相似的增大趨勢(shì)，并且pH決定蛋白質(zhì)的溶解性，而且在pH=5時(shí)，蛋白質(zhì)幾乎是不溶解（等電點(diǎn)大約是pH=4.5）。相同的溶解性質(zhì)在米糠蛋白中也發(fā)現(xiàn)過(guò)(Bera andMukherjee 1989)，這是由

29、于pH在等電點(diǎn)之上或之下時(shí)，隨著pH的改變蛋白質(zhì)所帶的負(fù)電或正點(diǎn)也會(huì)增加，這使得蛋白聚合體分離，從而增大了蛋白質(zhì)的溶解性(Tang 2007)。當(dāng)pH在5.0以上時(shí)，噴霧干燥蛋白的溶解性要高于冷凍干燥蛋白。由于質(zhì)子化作用，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)在改變時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的殘基，而蛋白質(zhì)溶解性的不同正是和這種殘基的暴露和形成有關(guān)。另外，在中性pH時(shí)，降低表面張力的效率越高，則噴霧干燥蛋白的溶解性會(huì)越大于冷凍干燥蛋白的溶解性。而且噴霧或冷凍干燥方法對(duì)蛋白溶解性影響的根本機(jī)制可能是兩種蛋白質(zhì)粒徑尺寸分布的不同?；谌芙庑詠?lái)看，在食品工業(yè)中，噴霧干燥蛋白更有潛力發(fā)展功能性應(yīng)用。乳化活性和乳化穩(wěn)定性乳化活性指數(shù)是衡量蛋白

30、質(zhì)每單位質(zhì)量界面的穩(wěn)定程度（m2/g）,是根據(jù)稀釋的乳化劑的濁度估計(jì)而來(lái)；乳化穩(wěn)定指數(shù)是衡量稀釋的乳化劑在一定的時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定能力 (Pearce and Kinsella 1978)。表4b（Fig. 4b）噴霧干燥蛋白和冷凍干燥蛋白在不同pH下的乳化活性值。兩種樣品的乳化活性值對(duì)pH有著相似的依賴，最小的乳化活性值都是在pH=5是。乳化活性值是由分子中親水-親油基團(tuán)的平衡所決定，而親水-親油基團(tuán)的平衡又會(huì)受到pH的影響 (Ragab et al. 2004)。當(dāng)pH大于5時(shí)（在等電點(diǎn)附近），乳化活性值會(huì)有明顯的升高。這些現(xiàn)象基本上和表4a中反映的溶解性隨pH的變化趨勢(shì)相一致，這表明兩種大米蛋

31、白的溶解性和乳化活性值之間有關(guān)聯(lián)(Bera and Mukherjee 1989;Ragab et al. 2004)。相比較而言，堿性pH比酸性pH更容易提高大米蛋白的乳化活性值，所以大米蛋白在pH為9或11時(shí)有更好的乳化性。另外，在pH=7時(shí)噴霧干燥蛋白的乳化活性值要高于冷凍干燥蛋白質(zhì)，這和表面張力的資料相一致?？傊?，噴霧干燥蛋白的乳化活性要高于冷凍干燥蛋白，尤其是在pH為9和10的時(shí)候，這和Paraman (2008)等人和Cepeda 等人（1998）研究的一致。這種差異的原因可能是噴霧干燥蛋白更小的顆粒尺寸。表4（Figure 4c ）反映的是在pH=3-11范圍內(nèi)放置10分鐘后計(jì)算

32、得到的兩種蛋白質(zhì)的乳化穩(wěn)定性值。兩種蛋白質(zhì)的乳化穩(wěn)定性對(duì)pH表現(xiàn)出出相似的穩(wěn)定性。然而，變化的趨勢(shì)卻和在先前研究發(fā)現(xiàn)的乳化穩(wěn)定性與溶解性通常的相互關(guān)系不一致(Ragab et al.2004)。兩種蛋白質(zhì)溶液的乳化穩(wěn)定性隨著pH的升高而下降，噴霧干燥蛋白的乳化穩(wěn)定性會(huì)在pH接近等電點(diǎn)5時(shí)達(dá)到最大。蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì)不僅和溶解性有關(guān)還和親水基-親油基的平衡有關(guān)，親水基-親油基的平衡會(huì)受到pH的影響(Bera and Mukherjee 1989)。蛋白乳化劑樣品的油脂可能會(huì)影響蛋白質(zhì)親水基-親油基的平衡使其達(dá)到更好的水平，這樣蛋白質(zhì)就會(huì)在較低pH的水平下顯示出較高的乳化穩(wěn)定性。另外，像pH，微粒尺

33、寸，界面張力，黏度和結(jié)構(gòu)都會(huì)影響蛋白質(zhì)的乳化穩(wěn)定性(Ragab et al.2004)。和天然蛋白質(zhì)不一樣，大米分離蛋白也會(huì)表現(xiàn)出不同的乳化穩(wěn)定性，因?yàn)楸敬窝芯恐械拇竺追蛛x蛋白來(lái)自變形蛋白的副產(chǎn)物。pH=5時(shí)噴霧蛋白質(zhì)的乳化穩(wěn)定性達(dá)到最大， Mu 等人 (2009)在研究土豆蛋白質(zhì)時(shí)也觀察到了相似的趨勢(shì)。然而，這其中的原因還是不清晰的，目前更深層次的研究已經(jīng)展開(kāi)來(lái)說(shuō)明這種現(xiàn)象。發(fā)泡能力和發(fā)泡穩(wěn)定性表1表示的是噴霧干燥蛋白和冷凍干燥蛋白的發(fā)泡能力和發(fā)泡穩(wěn)定性。噴霧干燥大米蛋白的發(fā)泡能力值明顯高于冷凍干燥蛋白(p<0.05)，這表明當(dāng)空氣-水界面的表面張力減小時(shí)，噴霧干燥蛋白的構(gòu)象會(huì)發(fā)生迅速

34、的改變(Tang and Ma2009b)。噴霧干燥大米蛋白的顆粒更小，在攪拌或起泡時(shí)會(huì)更容易被吸收，所以會(huì)有更好的發(fā)泡能力。這結(jié)果和蛋白質(zhì)在pH為7時(shí)的溶解性相一致，因?yàn)樾纬膳菽南葲Q條件是蛋白質(zhì)首先要溶解在水相中，然后迅速的展開(kāi)、起泡，在空氣液滴周圍形成有粘合性的蛋白質(zhì)膜(Tang et al.2003)。這兩種蛋白質(zhì)的發(fā)泡能力(127.1 % and 118.8 %) 要遠(yuǎn)大于之前報(bào)道的(105110 %)相應(yīng)的大米分離蛋白的發(fā)泡能力(Agboola etal. 2005; Chandi and Sogi 2007)。因此，這種現(xiàn)象表明在本研究中大米蛋白的副產(chǎn)物大米分離蛋白有著非常高的發(fā)

35、泡能力。然而，兩種蛋白質(zhì)的發(fā)泡穩(wěn)定性卻沒(méi)有很大差別，這表明發(fā)泡穩(wěn)定性僅僅受到干燥方法的影響。持水/持油能力從表1可以看出，在pH為7時(shí)，冷凍干燥大米分離蛋白的持水性要明顯高于噴霧干燥蛋白(3.02 vs. 2.25 g/g).因?yàn)閲婌F干燥蛋白在pH為7時(shí)的溶解性要大于冷凍干燥蛋白(p<0.05; Fig. 4a)，所以蛋白質(zhì)的持水性和其溶解性沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)，這一現(xiàn)象也被Tang (2007)發(fā)現(xiàn)過(guò)。由不同干燥方法獲得的大米蛋白的持水性不同是因?yàn)樗鼈兘Y(jié)構(gòu)的不同和親水基團(tuán)含量的差異(Adebowale and Lawal 2004)。其他的學(xué)者報(bào)道稱蛋白樣品中的天然纖維可能對(duì)分離蛋白的持水性

36、也會(huì)有很大的影響(Ragab et al. 2004)。更重要的是，兩種蛋白質(zhì)的持水性值都在推薦的粘性食品持水范圍內(nèi)(1.49 to4.72 g/g; Aletor et al. 2002)，這表明大米分離蛋白可以用來(lái)生產(chǎn)持水性要求很高的產(chǎn)品。最近的研究表明，在pH為7時(shí)冷凍干燥蛋白的持油性要比噴霧干燥蛋白大的多(2.38 vs. 1.16 g/g)。在研究蕎麥蛋白時(shí)發(fā)現(xiàn)不同的干燥法方法對(duì)其持油性有著相似的影響，雖然這不是大米蛋白樣品，但也有著實(shí)際的意義。由不同干燥方法得到的大米分離蛋白持油性的不同是因?yàn)樗鼈儾煌臉?gòu)象特點(diǎn)和它們含有的不同的非極性側(cè)鏈，在大米分離蛋白中非極性側(cè)鏈可以和油脂中羥基結(jié)合(Adebowaleand Lawal 2004; Ragab et al. 2004)。雖然大米分離蛋白的持油性要比米糠濃縮蛋白低，但分離蛋白粉在食品結(jié)構(gòu)的交互作用方面具有很大潛力，結(jié)構(gòu)交互可以維持食品的風(fēng)味，改善食品適口性，延長(zhǎng)貨架壽命。傅里葉紅外光譜分析冷凍干燥蛋白、噴霧干燥蛋白和米渣的二級(jí)結(jié)構(gòu)都由傅里葉紅外光譜儀測(cè)得。傅里葉紅外光譜會(huì)給出關(guān)于二級(jí)結(jié)構(gòu)的有用信息，特別是對(duì)一些不溶性的蛋白質(zhì)非常有用。氨基酸的I光譜帶 (1,7001,600 cm1)主要由延長(zhǎng)的振動(dòng)C=O組成，這種結(jié)構(gòu)代表了反映了蛋白質(zhì)的二級(jí)