馬永軒 張名位 魏振承 張 雁 張瑞芬 鄧媛元 唐小俊 劉 磊 遆慧慧 張惠娜 郭錦欣

(廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產品加工研究所/農業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣州 510610)

不同種類活性短肽的理化與功能特性比較

馬永軒 張名位 魏振承 張 雁 張瑞芬 鄧媛元 唐小俊 劉 磊 遆慧慧 張惠娜 郭錦欣

(廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產品加工研究所/農業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣州 510610)

比較了大米肽、大豆肽、小麥肽、白蛋白肽、花生肽、山藥肽、玉米肽、海洋膠原蛋白肽和乳清肽在不同pH值和鈉離子強度條件下的乳化活性、乳化穩(wěn)定性、溶解性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性。結果表明：堿性條件下各活性短肽的乳化活性、乳化穩(wěn)定性、溶解性、起泡性均優(yōu)于酸性條件下的，但其泡沫穩(wěn)定性差異不明顯；隨著鈉離子強度的增強，各活性短肽的起泡性增強，乳化活性、乳化穩(wěn)定性及溶解性降低，但其泡沫穩(wěn)定性變化不明顯；在相同pH值條件下，乳清肽、玉米肽、大豆肽和花生肽的乳化活性、乳化穩(wěn)定性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性優(yōu)于大米肽、小麥肽、白蛋白肽、山藥肽和海洋膠原蛋白肽；在相同的鈉離子強度條件下，乳清肽、玉米肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽和花生肽的乳化穩(wěn)定性優(yōu)于大米肽、小麥肽、白蛋白肽和山藥肽，乳清肽和大豆肽的乳化活性、起泡性和泡沫穩(wěn)定性優(yōu)于其他7種短肽。不同種類活性短肽上述理化特性差異與其氨基酸組成和分子質量大小密切相關，應根據(jù)其特性差異進行選擇性應用。

短肽 理化特性 功能特性

活性短肽是指具有生理活性的寡肽和多肽，是對生命活動有益或具有生物活性的多肽類化合物[1]，其理化和功能特性是食品加工過程中重要的性質和質量控制指標，與食品加工有著密切的關系，也與食品品質的控制有緊密聯(lián)系[2]。

活性短肽易被人體消化吸收[3]，作為一種功能性食品原料廣泛應用于食品加工尤其是臨床營養(yǎng)乳劑加工領域。然而，臨床營養(yǎng)乳劑是一種O/W的乳化體系，其營養(yǎng)成分主要包括蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素和礦物質等[4]。各種營養(yǎng)成分之間在這種復雜食品體系中相互影響，再加上經(jīng)高溫滅菌工藝處理，產品很容易出現(xiàn)蛋白質沉淀、脂肪上浮，導致分層。尤其相比整蛋白，短肽原料的理化特性往往較差，在含油量較高的復雜體系下勢必嚴重影響產品的穩(wěn)定性。因此，要生產穩(wěn)定的短肽型臨床營養(yǎng)乳劑必須選擇合適的短肽原料。本試驗比較分析了大米肽、大豆肽、小麥肽、白蛋白肽、花生肽、山藥肽、玉米肽、海洋膠原蛋白肽和乳清肽等9種活性短肽在不同pH值和鈉離子強度條件下的理化和功能特性，旨在為臨床營養(yǎng)乳劑的原料篩選和研發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

大豆肽、大米肽、玉米肽、山藥肽、花生肽、海洋膠原蛋白肽(平均分子質量1 500 u，肽質量分數(shù)80%)： 中食都慶(山東)生物技術有限公司；乳清肽(平均分子質量3 800 u，質量分數(shù)80%)：廣州華柏食品添加劑有限公司；鹽酸：柳州巨州化工有限公司；氫氧化鈉：天津宏諾科技有限公司；羥甲基氨基甲烷(Tris)：浙江盛大化工有限公司；十二烷基硫酸鈉(SDS)：南京盛基化工有限公司。

T25電動分散均質機：德國IKA； UV-1800型紫外可見分光光度計：島津儀器有限公司；PB-10pH計：賽多利斯科學儀器有限公司；自動蛋白測定儀：福斯特卡托公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 乳化活性及其穩(wěn)定性

參照Markwell等[5]的方法略加修改，準確稱取一定量的活性短肽樣品，溶于Tris-HCl緩沖液中，配制成一定濃度的溶液，分別調節(jié)至一定的pH(3.0、5.0、7.0、9.0)和一定的鈉離子強度(0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L)。取其中 15 mL放入50 mL 燒杯中，加入5 mL 玉米油后用高速電動均質機乳化2 min(10 000 r/min)。從底部吸取100 μL稀釋到5 mL的0.1%SDS溶液中，以SDS溶液作空白對照，500 nm下測定吸光值(A0)。10 min后再次吸取100 μL，按步驟測定吸光值(A1)。

乳化活性(EAI)按式(1)計算：

(1)

乳化穩(wěn)定性(ESI)按式(2)計算：

(2)

式中：C為蛋白質水溶液中蛋白濃度，g/mL；L為比色杯光徑，cm；A0為起始500 nm 處吸光值；A1為10min后500 nm 處吸光值；為乳化液中油相的比例；N為稀釋倍數(shù)。

1.2.2 溶解性

參照Chavan等[6]的方法略加修改，準確稱取一定量的活性短肽樣品，測定樣品中的蛋白含量(C0)，然后溶于Tris-HCl緩沖液中，配制成2%(m/V)的蛋白溶液，分別調節(jié)至一定pH(3.0、5.0、7.0、9.0)和鈉離子強度(0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L)，30 ℃下振蕩保溫30 min，然后3 000 r/min離心15 min，取上清液，凱氏定氮法測定其中的蛋白含量(C1)，重復3次。

溶解度=C1/C0×100%

(3)

式中：C0為短肽樣品中蛋白含量/mg；C1為上清液中蛋白含量/mg。

1.2.3 起泡性及泡沫穩(wěn)定性

參照Sathe等[7]的方法略加修改，準確稱取一定量的活性短肽樣品，溶于Tris-HCl緩沖液中，配制成2%(m/V)的溶液。分別調節(jié)pH(3.0、5.0、7.0、9.0)和鈉離子強度(0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L)，用高速電動分散均質機均質2 min(10 000 r/min)，記錄泡沫和液體總體積(V0)，均質前溶液體積(V1)，靜置10 min后，再次記錄泡沫和液體總體積(V2)。

起泡性=(V0-V1)/V1×100%

(4)

泡沫穩(wěn)定性=(V2-V1)/(V0-V1) ×100%

(5)

式中：V0為均質后溶液和泡沫總體積/mL；V1為均質前溶液體積/mL；V2為靜置10 min后溶液和泡沫總體積/mL。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件單因子方差分析(one way ANOVA)進行組間差異比較。

2 結果與分析

2.1 不同pH條件下各活性短肽的乳化性及其穩(wěn)定性

由不同pH條件下各活性短肽的乳化活性和乳化穩(wěn)定性(表1、表2)可知，大米肽、小麥肽、白蛋白肽、山藥肽、花生肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽和乳清肽的乳化活性和乳化穩(wěn)定性隨著pH的升高呈逐漸增大的趨勢。一方面可能是pH的增大使各活性短肽的溶解性得到提高，肽溶解性的提高使其乳化活性和乳化穩(wěn)定也相應提高；另一方面可能是pH的增大使各活性短肽的疏水性增強，促進分子間親水-疏水的平衡，進而提高其乳化活性和乳化穩(wěn)定性。

在相同pH條件下不同種類活性短肽的乳化活性和乳化穩(wěn)定性存在較大差異。在pH 3時，乳化活性的變幅為4.91～23.73 m2/g，乳化穩(wěn)定性的變幅為為25.23～68.36 min；在pH 5時，乳化活性的變幅為9.51～24.94 m2/g，乳化穩(wěn)定性的變幅為為25.57～69.63 min；在pH 7時，乳化活性的變幅為11.09～37.61 m2/g，乳化穩(wěn)定性的變幅為為26.54～71.52 min；在pH 9時，乳化活性的變幅為39.48～60.83 m2/g，乳化穩(wěn)定性的變幅為為27.60～73.62 min。在相同pH條件下，乳清肽、玉米肽、大豆肽和花生肽的乳化活性和乳化穩(wěn)定性均優(yōu)于大米肽、小麥肽、白蛋白肽、山藥肽和海洋膠原蛋白肽，其中乳清肽最優(yōu)，大米肽最差。

表1 不同pH條件下各活性短肽的乳化活性

注：不同小寫字母表示種類間差異性達到顯著水平(P<0.05，n=3)，下同。

表2 不同pH條件下各活性短肽的乳化穩(wěn)定性

2.2 不同鈉離子強度條件下各活性短肽的乳化性及其穩(wěn)定性

由不同鈉離子強度條件下各活性短肽的乳化活性和乳化穩(wěn)定性(表3、表4)可知，大米肽、小麥肽、白蛋白肽、山藥肽、花生肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽和乳清肽的乳化活性和乳化穩(wěn)定性在研究范圍內隨著離子強度的增加呈逐漸減小的趨勢。這可能是因為離子強度的增大將壓縮各活性短肽擴散的雙電層厚度，使液滴表面的電位降低，乳液體系的斥力下降，液滴間發(fā)生聚集，導致各活性短肽乳化活性和乳化穩(wěn)定性的下降。

表3 不同鈉離子強度條件下各活性短肽的乳化活性

表4 不同鈉離子強度條件下各活性短肽的乳化穩(wěn)定性

在相同鈉離子強度條件下不同種類活性短肽的乳化活性和乳化穩(wěn)定性存在較大差異。在鈉離子強度為0.2 mol/L時，乳化活性的變幅為11.35～37.56 m2/g，乳化穩(wěn)定性的變幅為25.54～69.18 min；在鈉離子強度為0.4 mol/L時，乳化活性的變幅為8.24～24.94 m2/g，乳化穩(wěn)定性的變幅為23.23～65.70 min；在鈉離子強度為0.6 mol/L時，乳化活性的變幅為6.91～20.66 m2/g，乳化穩(wěn)定性的變幅為16.66～59.52 min；在鈉離子強度為0.8 mol/L時，乳化活性的變幅為5.07～17.93 m2/g，乳化穩(wěn)定性的變幅為12.71～49.96 min；在鈉離子強度為1.0 mol/L時，乳化活性的變幅為3.23～14.24 m2/g，乳化穩(wěn)定性的變幅為9.38～41.84 min。在相同鈉離子強度條件下，乳清肽的乳化活性顯著優(yōu)于其他8種短肽，而乳清肽、玉米肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽和花生肽的乳化穩(wěn)定性優(yōu)于大米肽、小麥肽、白蛋白肽和山藥肽。

2.3 不同pH條件下各活性短肽的溶解性

由不同pH條件下各活性短肽的溶解性(表5)可知，大米肽、小麥肽、白蛋白肽、山藥肽、花生肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽和乳清肽的溶解性在研究范圍內隨著pH的升高呈逐漸增大的趨勢，且各活性短肽在不同pH條件下都具有良好的溶解性。這可能是因為各活性短肽可解離的基團數(shù)量較多，離子性較強，使得親水性較強，從而有較高的溶解度，隨著pH的增大，電荷頻率不斷增大，從而使短肽的溶解性提高。

在相同pH條件下不同種類活性短肽的溶解性存在一定差異，但各活性短肽的溶解性均較高，達到85%以上。在pH值分別為3、5、7、9時，溶解性的變幅分別為87.06%～92.48%、87.80%～92.99%、89.38%～93.86%、89.93%～94.37%。

表5 不同pH條件下各活性短肽的溶解性

2.4 不同鈉離子強度條件下各活性短肽的溶解性

由不同鈉離子強度下各活性短肽的溶解性(表6)可知，大米肽、小麥肽、白蛋白肽、山藥肽、花生肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽和乳清肽的溶解性在研究范圍內隨著離子強度的增加呈逐漸減小的趨勢，且各活性短肽在不同離子強度條件下都具有良好的溶解性。這可能是因為離子強度增大，鹽析作用使部分蛋白質變得不溶而析出，導致其溶解度的下降。

在相同離子強度條件下不同種類活性短肽的溶解性存在一定差異，但各活性短肽的溶解性均較高，達到85%以上。在鈉離子強度為0.2 mol/L時，溶解性的變幅為89.47%～93.55%；在鈉離子強度為0.4 mol/L時，溶解性的變幅為89.56%～93.47%；在鈉離子強度為0.6 mol/L時，溶解性的變幅為89.38%～93.86%；在鈉離子強度為0.8 mol/L時，溶解性的變幅為88.82%～92.90%；在鈉離子強度為1.0 mol/L時，溶解性的變幅為88.54%～93.50%。

表6 不同鈉離子強度條件下各活性短肽的溶解性

2.5 不同pH條件下各活性短肽的起泡性及其穩(wěn)定性

由不同pH條件下各活性短肽的起泡性(表7)和不同pH條件下各活性短肽的泡沫穩(wěn)定性(表8)可知，大米肽、小麥肽、白蛋白肽、山藥肽、花生肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽和乳清肽的起泡性在研究范圍內隨著pH的升高呈逐漸增大的趨勢，其泡沫穩(wěn)定性在研究范圍內無顯著差異(P>0.05)，這可能是由于堿性環(huán)境下各活性短肽的溶解性提高，從而提高其起泡能力。

在相同pH條件下不同種類活性短肽的起泡性存在較大差異，泡沫穩(wěn)定性差異不大。在pH 3時，起泡性的變幅為29.48%～58.27%，泡沫穩(wěn)定性的變幅為為20.23%～26.50%；在pH 5時，起泡性的變幅為33.35%～62.42%，乳化穩(wěn)定性的變幅為為20.26%～26.66%；在pH 7時，起泡性的變幅為37.65%～68.38%，泡沫穩(wěn)定性的變幅為為20.26%～26.63%；在pH 9時，起泡性的變幅為41.52%～71.28%，泡沫穩(wěn)定性的變幅為為20.26%～26.53%。在相同pH條件下，花生肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽及乳清肽的起泡性優(yōu)于大米肽、小麥肽、白蛋白肽和山藥肽，而乳清肽和大豆肽的泡沫穩(wěn)定性顯著優(yōu)于其他7種短肽。

表7 不同pH條件下各活性短肽的起泡性

表8 不同pH條件下各活性短肽的泡沫穩(wěn)定性

2.6 不同鈉離子強度條件下各活性短肽的起泡性及其穩(wěn)定性

由不同鈉離子強度條件下各活性短肽的起泡性和泡沫穩(wěn)定性(表9、表10)可知，大米肽、小麥肽、白蛋白肽、山藥肽、花生肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽和乳清肽的起泡性隨著離子強度的增加呈逐漸增大的趨勢，其泡沫穩(wěn)定性在研究范圍內無顯著差異(P>0.05)，這一方面可能是Na+破壞了水分子對蛋白質的束縛；另一方面可能是Na+表面的中和能力加強了蛋白質分子間的相互作用，從而提高了其起泡性能。在相同離子強度條件下，不同種類活性短肽的起泡性存在較大差異，泡沫穩(wěn)定性差異不大。乳清肽和大豆肽的起泡性和泡沫穩(wěn)定性均顯著優(yōu)于其他7種短肽。

表9 不同鈉離子強度條件下各活性短肽的起泡性

表10 不同鈉離子強度條件下各活性短肽的泡沫穩(wěn)定性

3 討論

本研究比較分析了9種不同種類活性短肽的理化和功能特性，發(fā)現(xiàn)不同種類活性短肽的理化和功能特性存在顯著性差異，活性短肽的這些加工特性決定了其在食品加工領域的應用，而其特性的差異既可能是氨基酸組成決定的，也可能是由于分子質量不同而引起的。

結果表明，乳清肽的乳化活性、乳化穩(wěn)定性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性均顯著優(yōu)于其他8種活性短肽，而其溶解性則相反，究其原因可能在于乳清肽的平均分子質量大于其他8種短肽。蛋白質經(jīng)水解后氨基和羧基的數(shù)目增多，極性增強，電荷密度增大，分子間相互排斥作用增加，親水性增強，提高了其溶解性[8-9]。隨著平均分子質量的減小，疏水基團過度暴露，打破了親水-疏水的平衡，使其乳化性能和起泡性能降低[10-11]。鄧成萍等[12]發(fā)現(xiàn)大豆多肽的平均分子質量與其功能特性有著密切的關系，隨著分子量的減少，大豆肽的乳化性能和起泡性能呈先升高后降低的趨勢，而其溶解性呈增加的趨勢。

研究發(fā)現(xiàn)平均分子質量相同的大豆肽、大米肽、小麥肽、花生肽等活性短肽的乳化活性、乳化穩(wěn)定性、溶解性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性差異明顯，這可能是由于各短肽中氨基酸組成及排列順序不同造成的。蛋白質的疏水性是影響其功能特性的一項重要因素，氨基酸分為親水性氨基酸和疏水性氨基酸，有研究發(fā)現(xiàn)親水性氨基酸含量高，短肽中親水基團多與水分子結合，使水油界面不能達到平衡，從而降低被界面吸附的能力，使得乳化性能和起泡性能大大降低[13]，而疏水性氨基酸的含量越高，其界面張力就越低，越有利于乳化層的形成，其乳化特性越好[14]?？梢?，短肽中親水性氨基酸和疏水性氨基酸的含量可影響其乳化和起泡特性的高低。

4 結論

研究表明堿性條件下大米肽、大豆肽、小麥肽、白蛋白肽、花生肽、山藥肽、玉米肽、海洋膠原蛋白肽和乳清肽的乳化活性、乳化穩(wěn)定性、溶解性、起泡性均優(yōu)于酸性條件下的，但其泡沫穩(wěn)定性差異不明顯；隨著鈉離子強度的增強，各活性短肽的起泡性增強，乳化活性、乳化穩(wěn)定性及溶解性降低，但其泡沫穩(wěn)定性變化不明顯；在相同pH值條件下，乳清肽、玉米肽、大豆肽和花生肽的乳化活性、乳化穩(wěn)定性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性優(yōu)于大米肽、小麥肽、白蛋白肽、山藥肽和海洋膠原蛋白肽；在相同的鈉離子強度條件下，乳清肽、玉米肽、大豆肽、海洋膠原蛋白肽和花生肽的乳化穩(wěn)定性優(yōu)于大米肽、小麥肽、白蛋白肽和山藥肽，乳清肽和大豆肽的乳化活性、起泡性和泡沫穩(wěn)定性優(yōu)于其他7種短肽。

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Comparison of Physicochemical and Functional Properties of Different Active Peptides

Ma Yongxuan Zhang Mingwei Wei Zhencheng Zhang Yan Zhang Ruifen Deng Yuanyuan Tang Xiaojun Liu Lei Ti Huihui Zhang Huina Guo Jinxin

(Sericulture & Agricultural Products Processing Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Functional Foods, Ministry of Agriculture/ Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing, Guangzhou 510610)

The emulsifying activity, emulsifying stability, solubility, foamability and foam stability of rice peptide, soybean peptide ,wheat peptide, albumin peptide, peanut peptide, yam peptide, corn peptide, marine collagen peptide and whey peptide were compared under different ionic strengths and pH values in this paper. The results showed that: The emulsifying activity, emulsifying stability, solubility and foamability of all these peptides under alkaline conditions were better than those in acidic conditions, but the foam stability had no significant differences. The increased ionic strength can enhance the foamability of all these active peptides, but it can reduce the emulsifying activity, emulsifying stability and solubility. And it had no significant effect on the foam stability. Under the same pH condition, the emulsifying activity, emulsifying stability, foamability and foam stability of whey peptide, corn peptide, soybean peptide and peanut peptide was better than others. And emulsifying stability of whey peptide, corn peptide, soybean peptide, marine collagen peptide and peanut peptide was better than others, while the emulsifying activity, foamability and foam stability of whey peptide and soybean peptide were better than others under the same ionic strength. Differences in physical and chemical properties of active peptides are closely related to its amino acid composition and molecular size. And when they were used, they should be selected based on their characteristic differences.

peptide, physicochemical property, functional property

TS202.1

A

1003-0174(2016)06-0057-06

“十二五”國家科技支撐計劃(2012BAD33B10；2012 BAD37B08)，廣州市民生重大專項(201300 000077)，廣州市對外科技合作項目(2013J4500023)，廣東省農業(yè)科學院院長基金(201415)

2014-10-21

馬永軒，男，1986年出生，助理研究員，農產品加工

張名位，男，1966年出生，研究員，農產品加工