張 軼，馬長路，任海偉，張百剛，趙 萍

(1.蘭州理工大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730050;2.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院，北京102442)

馬鈴薯蛋白酸法脫酰胺改性的初步研究

張 軼1，馬長路2，任海偉1，張百剛1，趙 萍1

(1.蘭州理工大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730050;2.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院，北京102442)

采用鹽酸法對馬鈴薯蛋白進行脫酰胺改性，實驗得出最佳工藝條件為:鹽酸濃度0.5mol/L，80℃下反應2.5h，此條件下馬鈴薯蛋白的脫酰胺度為44.76%。該脫酰胺度下，馬鈴薯蛋白的溶解性能、持水性及乳化性、乳化穩(wěn)定性較改性前樣品都有顯著增加。

馬鈴薯蛋白，酸法脫酰胺，改性

馬鈴薯蛋白系馬鈴薯淀粉加工后的副產(chǎn)物，從淀粉廢水中回收后目前僅作為飼料應用，附加值低。對其進行基礎及改性研究有助于擴大其應用范圍，并提升利用價值，為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)鏈的延伸開辟新的方向。蛋白質的脫酰胺化是指蛋白質中的天門冬酰胺和谷氨酰胺側鏈酰胺基脫去氨基而變成高親水性的羧基的過程［1］。其中，酸法脫酰胺是一種常用且有效的脫酰胺方法，對植物蛋白質的溶解性、乳化性等性質有較大程度的提高［2］。但將該法應用于馬鈴薯蛋白的改性尚未見報道。本實驗采用鹽酸法對馬鈴薯蛋白進行脫酰胺改性的初步研究，以期為馬鈴薯蛋白的開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯蛋白粉 蛋白含量65%，黑龍江嵩天薯業(yè)有限公司;鹽酸、硼酸、氫氧化鈉、甲基紅、溴甲酚綠、牛血清白蛋白、考馬斯亮蘭G－250、乙醇、磷酸以上均為分析純。

FD－I－55冷凍干燥機 梅特勒－托利多上海有限公司;Mark500sR電子分析天平(BEL)、PHS－3D型pH計 上海雷磁儀器廠;UV－9200紫外分光光度計 北京瑞利分析儀器公司;HH－4數(shù)顯恒溫水浴鍋

鄭州長城科工貿(mào)有限公司;FSH－2A可調高速勻漿機 江蘇金壇市醫(yī)療儀器總廠;TDL－5－A型高速臺式離心機 上海安亭科學儀器廠;JB－50D型電動攪拌機 上海標本模型廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 馬鈴薯蛋白酸法脫酰胺樣品的制備［3－4］準確稱取5g馬鈴薯蛋白粉，分散于100mL一定濃度的鹽酸溶液中，采用電磁攪拌，在一定溫度下反應一段時間后，迅速在冰浴中冷卻，用10mol/L的氫氧化鈉溶液調節(jié)pH為7.0，離心得到上清液，冷凍干燥，得到改性蛋白樣品。

1.2.2 馬鈴薯蛋白酸法脫酰胺程度的測定［2］準確稱取0.5g蛋白樣品，加5mL 2mol/L鹽酸，抽真空封于硬質玻璃管中，在125℃下水解3h，水解完畢取出，待冷后打開玻璃管。在微量彌散皿中央加入含甲基紅－溴甲酚綠指示劑的2%硼酸作為吸收劑，外圍加入2mL樣品，用薄膜覆蓋，留一定空隙，在外圍再加入40%NaOH溶液3mL，立即封上薄膜避免漏氣，輕輕擺動，使外圍的樣品與NaOH溶液充分混合，平放桌上反應3h，揭開薄膜后用0.01mol/L標準鹽酸溶液滴定至略帶微紅，記錄消耗鹽酸的體積，按下式計算脫酰胺度。

式中:C0－未處理蛋白質的酰胺氮含量(mmol/g);Cn－改性后蛋白質的酰胺氮含量(mmol/g)。1.2.3 馬鈴薯蛋白酸法脫酰胺改性反應條件的選擇

以馬鈴薯蛋白的脫酰胺度為指標，考察鹽酸濃度、反應溫度及時間對馬鈴薯蛋白脫酰胺改性的影響。

1.2.3.1 鹽酸濃度對脫酰胺度的影響 設置鹽酸濃度分別為:0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mol/L，其他條件為:溫度50℃，時間2h，料液比1∶25(g/mL)。

1.2.3.2 反應溫度對脫酰胺度的影響 設置脫酰胺反應溫度分別為:40、50、60、70、80、90℃。其他條件為:鹽酸濃度0.4mol/L，時間2h，料液比1∶25(g/mL)。

1.2.3.3 反應時間對脫酰胺度的影響 設置脫酰胺反應時間分別為:0.5、1.0、1.5、2.0、2.5h。其他條件為:鹽酸濃度0.4mol/L，溫度50℃，料液比1∶25(g/mL)。

1.2.4 馬鈴薯蛋白酸法脫酰胺改性最優(yōu)反應條件的確定 根據(jù)單因素實驗的結果，以脫酰胺度為指標，進行L9(34)正交實驗，確定馬鈴薯蛋白脫酰胺改性的最優(yōu)反應條件。正交實驗因素水平見表1。

表1 馬鈴薯蛋白酸法脫酰胺正交因素水平表

1.2.5 改性前后馬鈴薯蛋白質部分功能性質的測定［6］

1.2.5.1 溶解性能測定 準確稱取改性前后的馬鈴薯蛋白各0.5g，分別溶于50mL蒸餾水中，配制成1% (W/V)的樣品溶液，平衡30min后于3000r/min轉速下離心15min。吸取1mL上清液采用考馬斯亮藍法測定溶解蛋白含量。

1.2.5.2 乳化活性及乳化穩(wěn)定性測定 準確稱取改性前后的馬鈴薯蛋白各0.5g分別溶于0.02mol/L、pH7.0的磷酸鹽緩沖液中，配制濃度為1.0g/L的蛋白質溶液，靜置30min使蛋白樣品充分浸潤。

分別取30mL各蛋白溶液，加入10mL大豆色拉油，于室溫下，以10000r/min速度均質1min后用微量注射器迅速從底部吸取乳化液100μL稀釋于裝有20mL的0.1g/L SDS溶液的比色管中，以0.1g/L SDS溶液為空白參比，立即用分光光度計在500nm下測定吸光值(A)，乳化活性(EA)用吸光值表示。

測定后的乳液在室溫下放置24h，在80℃加熱30min，冷卻至室溫，搖勻，按上述方法測定乳化活性(EA80)，并按照下式計算乳化穩(wěn)定性:

式中:ES－攪打后立即測定的乳化活性值; EA80－乳化液放置24h，并在80℃加熱30min破乳后所測定的乳化活性值。

1.2.5.3 持水性與吸油性測定 分別準確稱取改性前后的馬鈴薯蛋白置于已干燥、稱重的10mL離心管中，準確稱重，之后加入7mL蒸餾水(或大豆色拉油)，用細鋼絲攪拌，使樣品充分與水(油)混勻，在攪拌過程中盡可能地減少損失。將離心管在60℃水浴中加熱 30min，然后用冷水冷卻 30min，接著在2000r/min轉速下離心10min，去除上清液(或油)后再次準確稱重離心管與沉淀總質量。按下式計算持水性(或吸油性)。

式中:W0－分離蛋白樣品的質量(g);W1－離心管和干燥樣品的總質量(g);W2－離心后離心管和沉淀的總質量(g)。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯蛋白酸法脫酰胺改性反應條件的選擇

2.1.1 鹽酸濃度對酸法脫酰胺改性的影響 馬鈴薯蛋白與不同濃度的鹽酸在50℃下作用2h的結果見圖1。由圖1可知，馬鈴薯蛋白脫酰胺度隨著鹽酸濃度的增加而增加，當鹽酸濃度達到0.4mol/L，脫酰胺度的增加趨緩。考慮到鹽酸濃度過高，會導致蛋白肽鍵的水解，因此鹽酸濃度0.4mol/L較為適宜。

圖1 鹽酸濃度對脫酰胺度的影響

2.1.2 反應溫度對酸法脫酰胺改性的影響 馬鈴薯蛋白與0.4mol/L鹽酸，在不同溫度下作用2h結果見圖2。由圖2可知，馬鈴薯蛋白質的脫酰胺度隨反應溫度的增加而提高，當溫度介于60～80℃之間時，變化趨勢更為顯著，80℃后脫酰胺度提高幅度不大。

圖2 反應溫度對脫酰胺度的影響

2.1.3 反應時間對酸法脫酰胺改性的影響 馬鈴薯蛋白與0.4mol/L鹽酸，在50℃下作用不同反應時間結果見圖3，由圖3可知，反應時間對馬鈴薯蛋白脫酰胺度有較大影響，隨著反應時間的延長，馬鈴薯蛋白的脫酰胺度隨之增大，到2h后，脫酰胺度的增加趨于平緩。

圖3 反應時間對脫酰胺度的影響

2.2 馬鈴薯蛋白酸法脫酰胺改性條件的優(yōu)化

正交實驗結果見表2。

表2 馬鈴薯蛋白酸法脫酰胺正交實驗結果及極差分析表

經(jīng)驗證，馬鈴薯蛋白脫酰胺化反應的最佳條件為:鹽酸濃度0.5mol/L，80℃下反應2.5h，此條件下馬鈴薯蛋白的脫酰胺度為44.76%。

2.3 脫酰胺改性對馬鈴薯蛋白功能性質的比較

對正交實驗最優(yōu)條件下得到的改性蛋白進行功能性質的測定，并隨行對照，比較結果見表3。

表3 馬鈴薯蛋白質功能性質的比較

表3結果表明，除了吸油性未見明顯改善外，改性后的馬鈴薯蛋白溶解性、持水性及乳化性、乳化穩(wěn)定性較對照都有顯著增加。其原因主要是由于脫酰胺引起天冬酰胺和谷氨酰胺轉化為天冬氨酸和谷氨酸，使凈電荷增加，對水的吸引能力增強。而在脫酰胺過程中可能存在的少量水解亦會引起蛋白質溶解度的增大。

3 結論與討論

3.1 馬鈴薯蛋白脫酰胺改性的最適條件:鹽酸濃度0.5mol/L，80℃下反應2.5h，此條件下馬鈴薯蛋白的脫酰胺度為44.76%。該脫酰胺度下，馬鈴薯蛋白的溶解性能、持水性及乳化性、乳化穩(wěn)定性較改性前樣品都有顯著增加，這與文獻報道的馬鈴薯蛋白含有較高天冬氨酸和谷氨酸相一致［7］，因此脫酰胺改性對馬鈴薯蛋白而言是有效的改性方法，有助于擴大馬鈴薯蛋白的應用范圍。

3.2 酸法脫酰胺改性是在酸性條件下的高溫反應，必然伴隨著馬鈴薯蛋白的水解和變性過程，該過程的變化趨勢和這部分改變對馬鈴薯蛋白營養(yǎng)價值、功能性質的影響以及脫酰胺度與馬鈴薯蛋白功能性質的關系等問題將在今后的研究中進一步深入探討。

［1］董奮強，崔英德，崔亦華，等.蛋白質化學修飾及其工業(yè)應用［J］.河南化工，2006，23(4):1－4.

［2］那治國，王成波，張浩，等.大豆蛋白酸法去酰胺改性及對蛋白溶解性的影響［J］.現(xiàn)代食品科技，2009，25(6):600－603.

［3］李紅梅，侯立琪，馬興勝.玉米蛋白去酰胺改性的研究［J］.糧食與飼料工業(yè)，2007(4):19－21.

［4］孔祥珍，周惠明.小麥面筋蛋白改性的研究［J］.食品科學，2003，24(12):47－50.

［5］易翠平，姚慧源.大米濃縮蛋白脫酰胺研究(1)酸法脫酰胺與酶法脫酰胺工藝比較與參數(shù)優(yōu)化［J］.食品科學，2005，26 (1):145－159.

［6］朱科學，周音卉，周惠明.小麥胚芽球蛋白的提取及功能性質研究［J］.中國糧油學報，2008，23(5):19－21.

［7］張澤生，劉素穩(wěn)，郭寶芹，等.馬鈴薯蛋白質的營養(yǎng)評價［J］.食品科技，2007，23(11):219－221.

Preliminary research of modification of potato protein by acid deamidation

ZHANG Yi1，MA Chang－lu2，REN Hai－wei1，ZHANG Bai－gang1，ZHAO Ping1
(1.College of Life Science and Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China; 2.Beijing Vocational College of Agriculture，Beijing 102442，China)

Potato protein was deamidated by hydrochloric acid.The experiments showed that the optimal conditions: the concentration of HCl 0.5mol/L，reaction time 2.5h at temperature 80℃，the deamidation degree was 44.76%. After deamidation，the solubility，holding water capacity and emulsifying activity of potato protein were improved greatly.

potato protein;acid deamidation;modification

TS201.2+1

A

1002－0306(2011)12－0152－03

2011－08－30

張軼(1976－)，女，碩士，副教授，研究方向:農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。

甘肅省自然科學研究基金(1107RJZA204)。