盤(pán)賽昆，朱 強(qiáng)，王淑軍，王 艷，姚東瑞,3,*

(1.江蘇省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港 222005；2.淮海工學(xué)院食品工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005；3.江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所，江蘇 南京 210014)

條滸苔蛋白質(zhì)的超聲波輔助提取及其性質(zhì)

盤(pán)賽昆1,2，朱 強(qiáng)1,2，王淑軍1,2，王 艷2，姚東瑞2,3,*

(1.江蘇省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港 222005；2.淮海工學(xué)院食品工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005；3.江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所，江蘇 南京 210014)

為了開(kāi)發(fā)利用綠潮藻類(lèi)滸苔中含量豐富的蛋白質(zhì)，以蛋白質(zhì)提取率為指標(biāo)，首先通過(guò)單因素試驗(yàn)確定提取條件，然后采用均勻設(shè)計(jì)優(yōu)化超聲波輔助提取工藝條件，并測(cè)定條滸苔蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)、起泡性、乳化性、吸油性、溶解性等性質(zhì)。結(jié)果表明：條滸苔蛋白質(zhì)的提取條件為料液比1∶20(g/mL)、pH11.0、溫度60℃、時(shí)間5h；超聲波輔助提取條件為總時(shí)間50min、超聲時(shí)間2.7s、間隙時(shí)間11.0s、總體積50.8mL、超聲功率627.0W。條滸苔蛋白質(zhì)的提取工藝為經(jīng)超聲波處理后再堿提5h，在此條件下蛋白質(zhì)的提取率為41.64%～48.70%。條滸苔蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)pI 3.0，在pH7.0時(shí)起泡性最好，起泡性隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度增加而增強(qiáng)，泡沫穩(wěn)定性在pH3.0和質(zhì)量濃度2mg/mL時(shí)最好，乳化性在4mg/mL時(shí)最好，乳化穩(wěn)定性在2mg/mL時(shí)最好，條滸苔蛋白質(zhì)的吸油性為131.6%，60℃時(shí)溶解性最大。

條滸苔；蛋白質(zhì)；超聲波；均勻設(shè)計(jì)；功能性質(zhì)

滸苔屬(Enteromorpha)在分類(lèi)學(xué)上屬于綠藻門(mén)(Chlorophyta)、石莼目(Ulvales)、石莼科(Ulvaceae)，主要有條滸苔(Enteromorpha clathrata)、腸滸苔(E. intestinalis)、扁滸苔(E. compressa)、滸苔(E. prolifera)、緣管滸苔(E. 1inza)5種，生長(zhǎng)在潮間帶[1]。滸苔是一種綠潮藻類(lèi)，2008年奧運(yùn)會(huì)期間曾在黃海中、南部海域爆發(fā)成災(zāi)，引起了國(guó)家的高度重視。事實(shí)上，滸苔是一種具有很高利用價(jià)值的藻類(lèi)資源，研究[2]表明滸苔含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，干緣管滸苔含蛋白質(zhì)27.0%，多糖53.7%、粗纖維10.2%、灰分8.2%及脂肪0.9%，同時(shí)還含有豐富的維生素。在我國(guó)《食物營(yíng)養(yǎng)成分表》中記載，滸苔含鐵量達(dá)283.7mg/100g，為我國(guó)食品之最，Mg和Zn的含量也較其他海藻高[3]。滸苔蛋白質(zhì)中氨基酸種類(lèi)齊全，必需氨基酸(EAA)占氨基酸總量(TAA)的38%，必需氨基酸與非必需氨基酸的比值(EAA/NEAA)為0.62，氨基酸評(píng)分為79～80，高于海帶(47)和紫菜(54)[2,4-5]。此外，緣管滸苔氨基酸中，呈味氨基酸占50%左右，其中谷氨酸的含量較高，為其風(fēng)味的形成奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)[2]。各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)均表明滸苔蛋白質(zhì)是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，同時(shí)由于滸苔生長(zhǎng)迅速，生物量大，因此滸苔是一種良好的植物蛋白質(zhì)來(lái)源。目前，人們的研究主要集中在滸苔中含量最大的碳水化合物上[6-11]，而對(duì)蛋白質(zhì)的研究相對(duì)較少，對(duì)滸苔蛋白質(zhì)性質(zhì)的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

均勻設(shè)計(jì)是我國(guó)數(shù)學(xué)家王元和方開(kāi)泰于1978提出的一種重大的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法[12]。該方法較正交設(shè)計(jì)能更有效地處理多水平的試驗(yàn)，減少試驗(yàn)次數(shù)。均勻設(shè)計(jì)與常用的正交設(shè)計(jì)“均勻分散，整齊可比”的特點(diǎn)不同，只考慮試驗(yàn)點(diǎn)在試驗(yàn)范圍內(nèi)的均勻散性，能用較少的試驗(yàn)點(diǎn)獲得更多的信息，在研究多因素多水平試驗(yàn)時(shí)具有很大的優(yōu)越性[13]。但由于不具備“整齊可比性”，因此試驗(yàn)結(jié)果的分析不能采用方差分析，而必須采用回歸分析。隨著計(jì)算機(jī)的普及，科學(xué)家們已開(kāi)發(fā)許多軟件可用于均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，為均勻設(shè)計(jì)的普及應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。其中，由唐啟義等[14]開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(date processing system，DPS)包含了常用的各種統(tǒng)計(jì)方法，具有操作簡(jiǎn)單和數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，是目前均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果分析行之有效的軟件。

本實(shí)驗(yàn)首先采用單因素試驗(yàn)研究條滸苔蛋白質(zhì)的提取條件，再采用均勻設(shè)計(jì)對(duì)超聲波輔助提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。測(cè)定條滸苔蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)、起泡性、乳化性、溶解性等性質(zhì)，以期為滸苔深加工及資源化利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

滸苔采于福建廈門(mén)，經(jīng)淮海工學(xué)院海洋學(xué)院水產(chǎn)養(yǎng)殖系鑒定為條滸苔(Enteromorpha clathrata)，用潔凈海水清洗干凈，干燥備用，條滸苔中粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(23.46±0.64)%；試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DK20消化系統(tǒng)、UDK132半自動(dòng)蒸餾裝置 意大利VELP公司；AF-06A密封型搖擺式中藥粉碎機(jī) 溫嶺市奧力中藥機(jī)械有限公司；ZNC-701超微粉碎機(jī) 北京興時(shí)利和科技發(fā)展有限公司；SCIONTZ-IID超聲波細(xì)胞破碎儀 南京先歐儀器制造有限公司；pH計(jì)(Seven Easy S20) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；CR22G高速冷凍離心機(jī) 日本Hitach公司；ALPHA-4冷凍干燥機(jī)德國(guó)Christ公司；PRO 250型精密組織勻漿器 美國(guó)PRO Scientific公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

將干滸苔用密封式粉碎機(jī)粉碎，過(guò)80目篩，然后再進(jìn)行超微粉碎(過(guò)1000目篩)，儲(chǔ)存于廣口瓶中備用。

1.3.2 蛋白質(zhì)提取工藝流程

條滸苔→凈化→干燥→粉碎(粗粉碎→超微粉碎)→超聲波處理→提取→離心(10000r/min，15min)取上清液→調(diào)整pH值至等電點(diǎn)→離心取沉淀→冷凍干燥→條滸苔蛋白質(zhì)

1.3.3 蛋白質(zhì)測(cè)定及提取率、蛋白質(zhì)純度計(jì)算

原料及提取液蛋白質(zhì)質(zhì)量及總氮采用凱氏定氮法測(cè)定，參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[15]的方法及儀器說(shuō)明書(shū)進(jìn)行，蛋白質(zhì)換算系數(shù)取6.25，蛋白質(zhì)提取率按式(1)計(jì)算、蛋白質(zhì)純度參照文獻(xiàn)[16]，按式(2)計(jì)算。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

各取2.00g條滸苔超微粉，加水40.0mL(即料液比為1:20(g/mL)制成勻漿，以蛋白質(zhì)提取率為指標(biāo)，考察pH值、溫度、時(shí)間對(duì)提取率的影響以確定提取條件，每組做3個(gè)平行取平均值。

1.3.4.1 pH值對(duì)蛋白質(zhì)提取率的影響

在料液比1:20、溫度60℃、提取時(shí)間2h的條件下，考察pH6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0對(duì)提取率的影響。

1.3.4.2 溫度對(duì)蛋白質(zhì)提取率的影響

在料液比1:20、提取時(shí)間2h、pH11.0的條件下，考察30、40、50、60、70、80、90℃對(duì)提取率的影響。

1.3.4.3 時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)提取率的影響

在料液1:20、溫度60℃、pH11.0的條件下，考察提取2、3、4、5、6h對(duì)提取率的影響。

1.3.5 超聲波輔助提取條件優(yōu)化

稱(chēng)取一定質(zhì)量的條滸苔超微粉20份，按料液比為1:20(g/mL)各加水制成需要體積的勻漿備用。超聲波頻率20kHz，變幅桿直徑Φ6mm，變幅桿伸入液體深度為液體總高度的1/2處，設(shè)置溫度不超過(guò)60℃(設(shè)備配有溫度傳感器)。以蛋白質(zhì)提取率為指標(biāo)，參考文獻(xiàn)[17-18]及設(shè)備的功能，考察總時(shí)間、超聲時(shí)間、間隙時(shí)間、功率、總體積5個(gè)因素對(duì)超聲波輔助提取的影響，每因素取10個(gè)水平以確保試驗(yàn)范圍涵蓋最優(yōu)條件，參照文獻(xiàn)[19]采用U10(108)均勻設(shè)計(jì)表的使用表安排試驗(yàn)。超聲波處理后再用單因素試驗(yàn)確定的提取條件進(jìn)行提取，每組做2次重復(fù)試驗(yàn)，取平均值，采用DPS 7.02對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸分析，確定條滸苔蛋白質(zhì)的超聲波輔助提取最佳工藝參數(shù)。

1.3.6 條滸苔蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)測(cè)定

參照文獻(xiàn)[16,20]的方法并略有修改，測(cè)定條滸苔蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)、起泡性及泡沬穩(wěn)定性、乳化能力及乳化穩(wěn)定性、吸油性及溶解性等性質(zhì)。

1.3.6.1 等電點(diǎn)pI的測(cè)定

分別量取20.0mL提取液，用稀酸(0.1mol/L鹽酸)調(diào)節(jié)到不同的pH值(1.2、1.5、1.8、2.1、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.2、4.5、4.8)，靜置2h，4000r/min離心10min，小心棄去上清液，離心管與沉淀于105℃干燥至衡質(zhì)量。分別測(cè)定空離心管的質(zhì)量和離心后離心管與沉淀的總質(zhì)量，計(jì)算蛋白質(zhì)質(zhì)量，蛋白質(zhì)質(zhì)量最大的pH值即為滸苔蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。

1.3.6.2 起泡性及泡沫穩(wěn)定性

pH值的影響：配制質(zhì)量濃度1mg/mL的條滸苔蛋白質(zhì)溶液，分別調(diào)節(jié)pH值至1、3、5、7、9，取2.5mL于5mL的刻度試管中，然后用均質(zhì)器均質(zhì)(14000r/min，2min)，記下均質(zhì)前液體的體積，均質(zhì)后泡沫的體積及靜置30min后下層析出液的體積，按式(3)計(jì)算起泡能力，按式(4)計(jì)算泡沬穩(wěn)定性。

蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度的影響：配制不同質(zhì)量濃度的條滸苔蛋白質(zhì)溶液，調(diào)整pH值至起泡性最好時(shí)的pH值，取2.5mL于5mL的刻度試管中，然后用均質(zhì)器均質(zhì)(14000r/min，2min)，記下均質(zhì)前液體的體積，均質(zhì)后泡沫的體積及靜置30min后下層析出液的體積，按式(3)計(jì)算起泡能力，按式(4)計(jì)算泡沬穩(wěn)定性。

1.3.6.3 乳化能力及乳化穩(wěn)定性

稱(chēng)取不同質(zhì)量的條滸苔蛋白質(zhì)移入10mL離心管中，加入4.0mL水和4.0mL植物油，14000r/min均質(zhì)5min，1500r/min離心5min，測(cè)量乳化層高度和30min后的乳化層高度，按式(5)和式(6)計(jì)算乳化能力及乳化穩(wěn)定性。

1.3.6.4 吸油性

稱(chēng)取0.50g樣品和6.0mL植物油加入到10mL離心管中，用玻璃棒攪拌2min后靜置30min，3000r/min離心20min，棄去游離油，稱(chēng)質(zhì)量，按式(7)計(jì)算吸油性。

1.3.6.5 溫度對(duì)溶解性的影響

配制1mg/mL的滸苔蛋白質(zhì)溶液，調(diào)節(jié)pH值至7.0，分別在不同溫度(40、50、60、70、80℃)條件下水浴30min，3000r/min離心10min，測(cè)上清液的總氮質(zhì)量，按式(8)計(jì)算氮溶指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 pH值對(duì)條滸苔蛋白質(zhì)提取率的影響

圖1 pH值對(duì)條滸苔蛋白質(zhì)提取率的影響Fig.1 Effect of pH on extraction rate of the protein from E. clathrata

pH值影響蛋白質(zhì)之間以及蛋白質(zhì)與溶劑間的相互作用，從而影響了蛋白質(zhì)的溶解性。方差分析表明，pH值對(duì)蛋白質(zhì)提取率有顯著影響，由圖1可知，隨著pH值的增大，蛋白質(zhì)在溶液中的溶解性也逐漸升高?？紤]到當(dāng)pH值超過(guò)11時(shí)，堿性條件下易導(dǎo)致蛋白質(zhì)水解甚至氨基酸結(jié)構(gòu)的改變，影響蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及功能性質(zhì)[21]，所以，提取最佳pH值選擇11。

2.1.2 溫度對(duì)條滸苔蛋白質(zhì)提取率的影響

圖2 溫度對(duì)條滸苔蛋白質(zhì)提取率的影響Fig.2 Effect of temperature on extraction rate of the protein from E. clathrata

由圖2可知，隨著溫度的升高，條滸苔蛋白質(zhì)的提取率也隨著升高，而當(dāng)溫度超過(guò)60℃時(shí)，提取率呈下降趨勢(shì)，因此，條滸苔蛋白質(zhì)的提取最佳溫度為60℃。

2.1.3 提取時(shí)間對(duì)條滸苔蛋白質(zhì)提取率的影響

圖3 提取時(shí)間對(duì)條滸苔蛋白質(zhì)提取率的影響Fig.3 Effect of extraction time on extraction rate of the protein from E. clathrata

由圖3可知，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)的提取率也隨著增加。經(jīng)方差分析發(fā)現(xiàn)時(shí)間因素影響顯著，多重比較分析發(fā)現(xiàn)4h后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，提取率并無(wú)顯著差異，因此，為了保證提取效果，提取時(shí)間取5h，在此條件下提取率為27.05%。

2.2 超聲波輔助提取均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)

表1 UU1100((11008)均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案及結(jié)果Table1 Scheme and results of U1100((11008) uniform desiiggnn

采用DPS 7.02數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)表1試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸分析，得回歸方程：Y=59.611-

模型相關(guān)系數(shù)R=1.000，F(xiàn)=23111.3903，顯著水平P=0.0051，剩余標(biāo)準(zhǔn)差S=0.0203，調(diào)整后的相關(guān)系數(shù)Ra=1.000，決定系數(shù)R2=0.99999，說(shuō)明該方程能很好地?cái)M合條滸苔蛋白質(zhì)的超聲波輔助提取過(guò)程。對(duì)該模型各項(xiàng)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2各變量顯著性檢驗(yàn)表明，模型中各項(xiàng)對(duì)響應(yīng)值均有極顯著影響。主效應(yīng)中僅X3、X4對(duì)響應(yīng)值有顯著影響，而其他因素的交互項(xiàng)和平方項(xiàng)對(duì)響應(yīng)值有顯著性，表明對(duì)提取率的影響主要是因素之間的交互作用而并不是因素的主效應(yīng)，如果用單因素試驗(yàn)法是很難得到一個(gè)較優(yōu)方案的，所以均勻設(shè)計(jì)法是一種很好的尋優(yōu)方法。

表2 二次多項(xiàng)式逐步回歸模型各項(xiàng)顯著性分析Table2 Significance analysis of the quadratic polynomial regression usingg DDPPSS

經(jīng)DPS 7.02數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)優(yōu)化，最優(yōu)條件為：X1=2.69，X2=11.00，X3=50.0，X4=66.0，X5=50.83，即超聲波輔助提取的條件為超聲時(shí)間2.7s、間隙時(shí)間11.0s、總時(shí)間50min、功率66%(即627.0W)、總體積50.8mL，在此條件下模型的預(yù)測(cè)值為49.55%，較表1中的提取率最高的第8組提高了14.86%。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證模型預(yù)測(cè)值的可靠性，稱(chēng)取2.54g條滸苔超微粉3份，各加入50.8mL水配成勻漿，按最優(yōu)條件安排3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，3次實(shí)驗(yàn)的蛋白質(zhì)提取率分別為48.67%、45.85%和47.56%，平均蛋白質(zhì)提取率為(47.36±1.42)%。采用SPSS 13.0進(jìn)行t檢驗(yàn)，結(jié)果表明，實(shí)際提取率與模型預(yù)測(cè)值沒(méi)有顯著差異(P=0.116＞α=0.05)，因此，在最優(yōu)超聲波輔助提取條件下的實(shí)際提取率為41.64%～48.70%(95%置信度)，顯著高于李劍玄等[1]用正交試驗(yàn)法優(yōu)化的條滸苔蛋白質(zhì)的提取率(39.47%，P=0.011＜α=0.05)，因此，均勻設(shè)計(jì)是一種很有效的優(yōu)化方法。在此條件下制備的蛋白質(zhì)純度可達(dá)(92.3±1.5)%。

2.4 超聲波輔助抽提法與傳統(tǒng)熱水提取法的比較

超聲波輔助提取法和傳統(tǒng)熱水提取法的蛋白質(zhì)提取率分別為(47.36±1.42)%和(27.05±0.47)%。t檢驗(yàn)表明，超聲波輔助提取法能極顯著(P=0.003＜α=0.01)提高條滸苔蛋白質(zhì)的提取率，說(shuō)明超聲波在條滸苔蛋白質(zhì)的提取時(shí)有明顯的促進(jìn)蛋白質(zhì)溶出的效果，是一種有效的物理輔助提取方式。蛋白質(zhì)提取效率提高的原因可能主要在于超聲波的熱作用、機(jī)械作用和空化作用的綜合效應(yīng)。超聲波空化可以產(chǎn)生微沖流，能有效地打破邊界層，使擴(kuò)散速度增加，使萃取或浸出速度提高。超聲波促使分子的機(jī)械運(yùn)動(dòng)有利于使有效成分轉(zhuǎn)移，并充分和溶劑混合，從而提高提取效果。

2.5 條滸苔蛋白質(zhì)功能特性

2.5.1 條滸苔蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)

圖4 pH值與滸苔蛋白質(zhì)沉淀質(zhì)量的關(guān)系Fig.4 Relationship between pH and precipitation of the protein from E. clathrata

由圖4可見(jiàn)，純度為92.3%的滸苔蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)為3.0，根據(jù)等電點(diǎn)可以確定酸沉的最佳條件。

2.5.2 起泡性及泡沫穩(wěn)定性

影響蛋白質(zhì)起泡性除了蛋白質(zhì)的分子性質(zhì)外，還有pH值、鹽、蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度、溫度等環(huán)境因素。本實(shí)驗(yàn)考察了pH值和蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度對(duì)條滸苔蛋白質(zhì)起泡能力及泡沬穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 pH值(a)和蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度(b)與條滸苔蛋白質(zhì)泡沫性質(zhì)的關(guān)系Fig.5 Correlation of pH and concentration with foaming properties of the protein from E. clathrata

由圖5a可知，pH7.0時(shí)起泡性最好，偏離該pH值可使起泡能力大幅度降低，泡沫穩(wěn)定性也受pH值顯著影響，pH3泡沫穩(wěn)定性最好，偏離該pH值也可使泡沬定性大幅度降低。這可能是由于pH3.0處于條滸苔蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，雖然有利于泡沬的穩(wěn)定，但由于蛋白質(zhì)的溶解度較低而不利于泡沬的形成[21]，而pH7.0時(shí)，蛋白質(zhì)有較好的溶解性，表面的親水-疏水小區(qū)的分布也有利于蛋白質(zhì)遷移至界面，但不利于蛋白質(zhì)之間形成黏彈性的膜，因此，在此pH值條件下雖然起泡性很高，但泡沬穩(wěn)定性卻很差。圖5b顯示，起泡能力隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度增大而提高，而泡沬穩(wěn)定性則在2mg/mL時(shí)最好，超過(guò)2mg/mL起泡性呈下降趨勢(shì)，可能是由于蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度過(guò)高，擴(kuò)散速度快，拉伸形成的新界面能迅速得到蛋白質(zhì)的覆蓋，減弱泡沫粗化，泡沬穩(wěn)定性降低[22]。

2.5.3 乳化性及乳化穩(wěn)定性

圖6 條滸苔蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度與乳化性質(zhì)的關(guān)系Fig.6 Correlation of concentration with emulsifying properties of the protein from E. clathrata

乳化能力是衡量蛋白質(zhì)促進(jìn)油-水型乳狀液形成能力的指標(biāo)，乳化穩(wěn)定性是指維持乳狀液穩(wěn)定存在的能力[20]。蛋白質(zhì)具有乳化劑的特征結(jié)構(gòu)，即兩親結(jié)構(gòu)，在蛋白質(zhì)分子中同時(shí)含有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)[23]，因此，蛋白質(zhì)是一種表面活性劑，它能降低水和油的表面張力，使之易于乳化；另一方面，蛋白質(zhì)分散在非連續(xù)相和連續(xù)相之間的界面上，阻止非連續(xù)相的聚積，起到穩(wěn)定乳狀液的作用[20]。由圖6可知，條滸苔蛋白質(zhì)的乳化能力隨著質(zhì)量濃度升高而增加，達(dá)到4mg/mL時(shí)趨于平緩。乳化穩(wěn)定性在蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度大于2mg/mL時(shí)變化不大，條滸苔蛋白質(zhì)乳化性隨質(zhì)量濃度變化的趨勢(shì)說(shuō)明界面膜的厚度隨著滸苔蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度增大而增加，膜的強(qiáng)度也隨著提高，增加了乳化性。

2.5.4 吸油性

蛋白質(zhì)的吸油性表現(xiàn)在促進(jìn)脂肪吸收作用和控制脂肪吸收作用2個(gè)方面[24]，在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。吸油性與蛋白質(zhì)的種類(lèi)、油脂種類(lèi)、溫度及加工條件等因素有關(guān)。選用市售大豆油測(cè)定滸苔蛋白質(zhì)的吸油性，其吸油性為131.6%。與榛子蛋白[16]相比條滸苔蛋白質(zhì)具有較好的吸油性，這一性質(zhì)可能為其在肉類(lèi)食品中應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。

2.5.5 溶解性

蛋白質(zhì)的溶解性受pH值、溫度、離子強(qiáng)度及有機(jī)溶劑的影響。由圖7可知，在40～60℃范圍內(nèi)條滸苔蛋白質(zhì)的溶解性隨溫度的升高而增大，高于60℃溶解性開(kāi)始下降，由此可見(jiàn)，60℃是條滸苔蛋白質(zhì)開(kāi)始變性的臨界溫度。

圖7 溫度對(duì)條滸苔蛋白質(zhì)溶解性的影響Fig.7 Effect of temperature on the solubility of the protein from Enteromorpha clathrata

3 結(jié) 論

3.1 在堿性條件下有利于條滸苔蛋白質(zhì)的提取，提取條件為料液比1∶20、pH11、溫度60℃、時(shí)間5h。

3.2 均勻設(shè)計(jì)優(yōu)化得到的最優(yōu)超聲波輔助提取工藝條件為料液比1∶20、超聲時(shí)間2.7s、間隙時(shí)間11.0s、總時(shí)間50min、功率627.0W、總體積50.8mL，超聲波處理后調(diào)整pH值至11、溫度60℃、提取時(shí)間5h，在此條件下蛋白質(zhì)的實(shí)際提取率為41.64%～48.70%。

3.3 蛋白質(zhì)性質(zhì)測(cè)定結(jié)果表明，條滸苔蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)pI3.0；pH7.0時(shí)起泡性最好，而pH3.0時(shí)泡沫穩(wěn)定性最好，質(zhì)量濃度為2mg/mL時(shí)泡沬穩(wěn)定性最好；質(zhì)量濃度為4g/mL時(shí)乳化能力最大，2mg/mL時(shí)乳化穩(wěn)定性最好；條滸苔蛋白質(zhì)的吸油性為131.6%，60℃時(shí)溶解性最好。

[1] 李劍玄, 齊玉堂. 滸苔蛋白質(zhì)提取工藝的研究[J]. 糧油加工, 2010(6): 103-105.

[2] 何清, 胡曉波, 周峙苗, 等. 東海綠藻緣管滸苔營(yíng)養(yǎng)成分分析及評(píng)價(jià)[J]. 海洋科學(xué), 2006, 30(1): 34-38.

[3] 楊月欣. 食物營(yíng)養(yǎng)成分速查[M]. 北京: 人民日?qǐng)?bào)出版社, 2006.

[4] 林文庭. 淺論滸苔的開(kāi)發(fā)與利用[J]. 中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng), 2007(9): 23-25.

[5] 吉宏武, 趙素芬. 南海3種可食綠藻化學(xué)成分及其營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)[J]. 湛江海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 25(3): 19-23.

[6] RAY B. Polysaccharides from Enteromorpha compressa: isolation, puri?cation and structural features[J]. Carbohydrate Polymers, 2006, 66: 408-416.

[7] 徐大倫, 黃曉春, 歐昌榮, 等. 滸苔水溶性多糖提取的工藝研究[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2005, 24(1): 67-69.

[8] 徐大倫, 黃曉春, 楊文鴿, 等. 滸苔多糖的分離純化及其對(duì)非特異性免疫功能的體外實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào), 2006, 6(5): 17-21.

[9] 徐銀峰, 王斌, 蘇傳玲, 等. 滸苔多糖的微波輔助提取工藝及抗氧化活性研究[J]. 浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2011, 30(3): 211-216.

[10] 許晶晶, 唐志紅, 王景玉, 等. 滸苔多糖的純化及抗氧化活性研究[J].食品工業(yè)科技, 2009(10): 134-136.

[11] 周慧萍, 蔣巡天, 王淑如, 等. 滸苔多糖的降血脂及其對(duì)SOD活力和LPO含量的影響[J]. 生物化學(xué)雜志, 1995, 11(2): 161-165.

[12] 方開(kāi)泰. 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論、方法和應(yīng)用: 歷史回顧[J]. 數(shù)理統(tǒng)計(jì)與管理, 2004, 23(3): 69-80.

[13] 張一芳, 耿炤. 用電子表格Excel進(jìn)行均勻設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)處理[J]. 數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志, 2008, 21(5): 534-535.

[14] 唐啟義, 馮明光. DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2007.

[15] 衛(wèi)生部食品衛(wèi)生監(jiān)督檢驗(yàn)所. GB 5009.5—2010 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2010.

[16] 馬勇, 張麗娜, 齊鳳元, 等. 榛子蛋白質(zhì)提取及功能特性研究[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(8): 318-322.

[17] 黨斌, 楊希娟, 孫小鳳. 堿提和超聲波輔助提取菜籽蛋白比較研究[J]. 中國(guó)油脂, 2012, 37(3): 22-26.

[18] 胡濤, 解洛香, 徐樂(lè), 等. 超聲波輔助提取樺褐孔菌子實(shí)體中多糖和三萜[J]. 食品科技, 2012, 37(2): 213-217.

[19] 潘麗軍, 陳錦全. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理[M]. 南京: 東南大學(xué)出版社, 2008.

[20] 張維農(nóng), 劉大川, 胡小泓. 花生蛋白產(chǎn)品功能特性的研究[J]. 中國(guó)油脂, 2002, 27(5): 60-65.

[21] 王璋, 許時(shí)嬰, 湯堅(jiān). 食品化學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 1999.

[22] 董貝森, 朱海濤, 于躍芹. 花生蛋白粉溶液流變學(xué)特性及功能性的研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 1999, 15(1): 251-252.

[23] 陳慧. 大豆分離蛋白的功能特性及開(kāi)發(fā)與利用[J]. 石河子科技, 2007(5): 38-39.

[24] 李玉珍, 肖懷秋, 蘭立新. 大豆分離蛋白功能特性及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)食品添加劑, 2008, 1(4): 121-123.

Ultrasonic-Assisted Extraction and Properties of Protein from Enteromorpha clathrata

PAN Sai-kun1,2，ZHU Qiang1,2，WANG Shu-jun1,2，WANG Yan2，YAO Dong-rui2,3,*
(1. Jiangsu Key Laboratory of Marine Biotechnology, Lianyungang 222005, China；2. School of Food Engineering, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China；3. Institute of Botany Jiangsu Province and Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210014, China)

In order to utilize protein in Enteromorpha clathrata, a type of green tide alga, the extraction of protein from E. clathrata was explored using uniform design and the properties of the protein were evaluated. Results indicated that the optimal water extraction conditions were solid-liquid ratio of 1:20 (g/mL), pH 11.0, extraction temperature of 60 ℃, and extraction time of 5 h. The optimal ultrasonic-assisted extraction conditions were total treatment time of 50 min, ultrasonic treatment time of 2.7 s, interval time of 11.0 s, total volume of 50.8 mL, and ultrasonic treatment output power of 627.0 W. Under these conditions, the extraction rate of protein was 41.64%–48.70%. The pI of the extracted protein was 3.0. The foaming capacity was the highest at pH 7.0. The foaming stability remained the highest level at pH 3.0 and 2 mg/mL. Emulsifying capacity and emulsion stability reached the highest at 4 mg/mL and 2 mg/mL, respectively. The oil-absorbing capability of the protein was 131.6%. The maximum solubility was measured at 60 ℃.

Enteromorpha clathrata；protein；ultrasonic-assisted extraction；uniform design；functional property

TQ936.2

A

1002-6630(2013)18-0012-06

10.7506/spkx1002-6630-201318003

2012-08-28

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAC07B00)；江蘇省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目(2009HS07)

盤(pán)賽昆(1974—)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称饭δ芤蜃?。E-mail：pskgx@163.com

*通信作者：姚東瑞(1966—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)加工及漁業(yè)經(jīng)濟(jì)。E-mail：yaodr@hhit.edu.cn