文獻(xiàn)綜述-蛋白乳化性質(zhì)的研究

文獻(xiàn)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(xiàng)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(guò)對(duì)蛋白乳化性質(zhì)的介紹，綜述了其測(cè)定方法、不同的處理方式和不同的物化因素對(duì)乳化性的影響。關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)乳化性測(cè)定方法影響因素1前言乳化性質(zhì)（Emulsibility）是蛋白質(zhì)的一項(xiàng)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(gè)方面。乳化活性是指蛋白質(zhì)在促進(jìn)油水混合時(shí)，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(duì)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[1]。2乳化性質(zhì)的測(cè)定方法2.1乳化活性的測(cè)定方法2.1.1分光光度法阮詩(shī)豐[2]等人采用722S型分光光度計(jì)對(duì)大豆分離蛋白乳化活性進(jìn)行了測(cè)定。課題中具體的試驗(yàn)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(cè)定其在500nm處的吸光度A。根據(jù)趙國(guó)華等[3]的方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，乳化活性EA用零時(shí)刻的吸光度來(lái)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(lái)表示[4]：式中：C：溶液中樣品蛋白質(zhì)濃度；Φ：油相體積分?jǐn)?shù)；N：稀釋倍數(shù)用分光光度計(jì)法測(cè)定多種大豆分離蛋白的乳化活性，每種測(cè)定均重復(fù)多次，計(jì)算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)方差(SD:Standarddeviation)和變異系數(shù)(CV:coefficientofvariation)來(lái)反映此測(cè)定方法重復(fù)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(shí)驗(yàn)對(duì)象，取一定體積質(zhì)量分?jǐn)?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(cè)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(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%~0.5%(w/v)，10000r/min高速攪拌，同時(shí)用蠕動(dòng)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(dǎo)值數(shù)據(jù)，當(dāng)電導(dǎo)值發(fā)生突變時(shí)，停止加油，記錄耗油量Vk。測(cè)定不同質(zhì)量的蛋白質(zhì)乳化油脂的量，通過(guò)多組數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，計(jì)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(cè)定方法2.2.1分光光度法分光光度法測(cè)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(shí)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(shí)間(本實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)(本實(shí)驗(yàn)是0.025)；稀釋倍數(shù)是40003不同物化因素對(duì)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(shí)，采用不同pH值梯度對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。pH值范圍選定為3、5、7、9、11，分別測(cè)量在不同pH處理過(guò)后的蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性。結(jié)果如下：圖1pH對(duì)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(shí)，蛋白溶解度最小，即鷹嘴豆分離蛋白的等電點(diǎn)，此時(shí)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(guò)程中，由于不存在靜電排斥作用，蛋白質(zhì)進(jìn)一步在油-水界面重排乳化，同時(shí)在油-水界面堆積促進(jìn)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(diǎn)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(kuò)張能力增強(qiáng)，界面面積增大，乳化活力又開(kāi)始增強(qiáng)，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(duì)大豆蛋白粉進(jìn)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(cè)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(shí)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(yùn)動(dòng)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(shí)蛋白質(zhì)分子柔韌性降低，在界面不能迅速展開(kāi)，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(duì)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(shí)，設(shè)置不同梯度的含油量，分別為10、15、20、25、30mL，測(cè)定其乳化活性和乳化穩(wěn)定性，結(jié)果如下：圖2加油量對(duì)鷹嘴豆分離蛋白乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響因?yàn)榈鞍踪|(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(shì)，因?yàn)楫?dāng)油含量增高時(shí)，乳狀液油滴形成的保護(hù)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[9]等人在研究鷹嘴豆分離蛋白乳化性質(zhì)時(shí)，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(cè)定乳化活性和乳化穩(wěn)定性。結(jié)果如下：鹽濃度可以對(duì)蛋白表面疏水性和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。在低鹽濃度時(shí)，溶液中的Na+通過(guò)離子鍵吸附在蛋白質(zhì)表面，中和蛋白質(zhì)表面的負(fù)電荷，使蛋白質(zhì)的親水性降低，疏水性增強(qiáng)，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(kuò)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(kuò)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(duì)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(shí)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(duì)改性大豆蛋白乳化性影響見(jiàn)圖4：適當(dāng)濃度的Na+形成水合鹽與蛋白質(zhì)分子上帶電基團(tuán)微結(jié)合，提高了蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力，促進(jìn)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(duì)改性蛋白乳化性的影響4不同的處理方式對(duì)蛋白乳化性質(zhì)的影響4.1微波處理對(duì)蛋白質(zhì)乳化性質(zhì)的影響顧楠[9]等人對(duì)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(duì)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(shí)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(cè)定EA和ES。測(cè)定結(jié)果如下圖所示：從圖中可以很明確的看出整體趨勢(shì)呈增加后減少，在微波處理時(shí)間為60s時(shí)，乳化活性和乳化穩(wěn)定性都達(dá)到最大值。文中分析其原因是，蛋白分子在微波場(chǎng)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(jià)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(kāi)，分子的柔性提高，更多的蛋白分子結(jié)合到油-水界面，同時(shí)，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(qiáng)，故蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性增強(qiáng)。但是，當(dāng)微波處理的時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)時(shí)，蛋白分子進(jìn)一步展開(kāi)，極化的蛋白分子之間相互吸引，通過(guò)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(shì)。圖1微波處理對(duì)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(duì)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(duì)鷹嘴豆分離蛋白進(jìn)行處理，觀察超聲波不同的處理時(shí)間對(duì)其乳化活性及乳化穩(wěn)定性質(zhì)的影響。試驗(yàn)方法類(lèi)同微波處理，所選用的超聲波功率密度為0.3W/cm2，處理時(shí)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(shí)間為4min時(shí)，乳化活性和乳化穩(wěn)定性達(dá)到最大值。這是因?yàn)樵诔暡ㄗ饔孟?，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(kāi)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(zhǎng)超聲波處理時(shí)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(duì)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(duì)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(jìn)行處理，壓力梯度為100、200、300、400、500MPa，處理時(shí)間均為15min。測(cè)定結(jié)果如下：圖3超高壓處理對(duì)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(shí)，其乳化活力和乳化穩(wěn)定性達(dá)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(tuán)的暴露使蛋白質(zhì)更易于吸附至油-水界面上并展開(kāi)，從而提高了乳化性。隨著壓力的進(jìn)一步增加，蛋白發(fā)生進(jìn)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(shí)間對(duì)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(shí)間對(duì)大豆蛋白進(jìn)行處理，在60℃，pH=5的條件下，處理10~60min大豆蛋白溶液，測(cè)定其乳化性。結(jié)果如圖：圖2加熱時(shí)間對(duì)乳化性的影響適當(dāng)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(kāi)增加了分子柔順性，有利于蛋白質(zhì)分子在界面快速展開(kāi)，乳化性得到顯著提高。隨時(shí)間的延長(zhǎng)，變性的蛋白質(zhì)減少，其乳化性增加變緩。參考文獻(xiàn)[1]郭興鳳,阮詩(shī)豐.影響大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性測(cè)定的幾種因素研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2006,27(6):59-61.[2]阮詩(shī)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(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)報(bào)）,2005,26(5):65-67.[3]趙國(guó)華,明建,陳宗道.酶解大豆分離蛋白乳化特性的研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2002,17(2):48～50.[4]江志煒,沈蓓英,潘秋琴.蛋白質(zhì)加工技術(shù)[M].北京:化學(xué)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(yùn)動(dòng),阮詩(shī)豐.不同測(cè)定方法對(duì)大豆分離蛋白乳化性測(cè)定結(jié)果的影響[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2007,28(02):129-1