張兆琴，劉玉珍，萬小保

（1.江西省糧油科學(xué)技術(shù)研究所，江西南昌 330029；2.江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌 330038）

米糠蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源，除富含油脂、蛋白質(zhì)、多糖和維生素外，還含有生育酚及膳食纖維等近100種生物活性物質(zhì)，其中可溶性蛋白含量高達(dá)70%，起泡性及乳化性與大豆蛋白相當(dāng)，且具有高營養(yǎng)、低過敏性、非轉(zhuǎn)基因等特性，在食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[1]。

蛋白質(zhì)加工主要以植物蛋白為主。植物蛋白是大宗農(nóng)產(chǎn)品加工的主要副產(chǎn)品，要想將其應(yīng)用于各種各樣的食品和化工產(chǎn)品，核心技術(shù)就是蛋白質(zhì)的改性技術(shù)。米糠中蛋白質(zhì)含量占12%～15%[2]，已成為一種公認(rèn)的營養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值俱佳的優(yōu)質(zhì)植物蛋白，然而由于米糠蛋白溶解性較低，使其作為營養(yǎng)添加劑的功能受到限制。酶法改性可有效改善米糠蛋白的溶解性、乳化性、起泡性等功能特性，且最大程度地保留了米糠蛋白的營養(yǎng)成分，效果顯著，可使其更好地添加到各類食品中。

試驗(yàn)前期研究確定了復(fù)合酶法提取米糠蛋白的最佳工藝條件[3]。以不同貯藏時(shí)間的米糠為原料，采用復(fù)合酶法提取米糠蛋白[4]，比較了米糠貯藏過程中米糠蛋白溶解性、持水性、乳化性和乳化穩(wěn)定性、起泡性和泡沫穩(wěn)定性的變化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫脂米糠、大豆色拉油、十二烷基硫酸鈉（SDS），國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2204B型電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；JJ-1型定時(shí)電動(dòng)攪拌器、HH型恒溫水浴鍋，江蘇金壇市中大儀器廠產(chǎn)品；GL21M型離心機(jī)，長沙湘智離心機(jī)儀器有限公司產(chǎn)品；pH計(jì)，上海雷磁新徑儀器有限公司產(chǎn)品；WHL-125B型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；DZF-6020型真空干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品；FJ-200型高速分散均質(zhì)機(jī)，上海標(biāo)本模型廠產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 溶解性的測定

精確稱取5.00 g米糠蛋白樣品，溶解于100 mL蒸餾水中，于室溫下磁力攪拌1 h后，以轉(zhuǎn)速5 000 r/min離心20 min除去沉淀，采用凱氏定氮法測定上清液中的氮含量。連續(xù)試驗(yàn)3次取平均值。

1.3.2 持水性的測定

稱取離心管的質(zhì)量m1，準(zhǔn)確稱取 0.2 g米糠蛋白樣品m2置于預(yù)先稱量過的離心管中。逐步向離心管中加去離子水，用玻璃棒攪勻，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心20 min，傾去上清液，稱質(zhì)量m3。若無上清液，則再加水?dāng)嚢?、離心，至離心后有少量上清液為止[4]。連續(xù)試驗(yàn)3次取平均值。米糠蛋白持水性計(jì)算公式如下：

1.3.3 乳化性和乳化穩(wěn)定性的測定

取質(zhì)量濃度為1 mg/mL的米糠蛋白溶液15 mL，邊攪拌邊緩緩加入大豆色拉油5 mL，然后以轉(zhuǎn)速10 000 r/min高速均質(zhì)2 min制成乳狀液，用微量吸液器從底部抽取乳狀液20 μL，立即與5 mL 0.1%SDS混合，然后在分光光度計(jì)于波長500 nm處測其吸光度，用A表示?？瞻自囼?yàn)A值記錄為A0，30 min后再測定A值記錄為A30，連續(xù)試驗(yàn)3次取平均值。乳化性和乳化穩(wěn)定性計(jì)算公式如下：

式中：C——米糠蛋白質(zhì)量濃度（1 mg/mL）；

N——稀釋倍數(shù)（250）；

φ——油相所占體積分?jǐn)?shù)（0.25）。

1.3.4 起泡性能和泡沫穩(wěn)定性的測定[5]

將0.2 g米糠蛋白溶解于20 mL濃度為0.05 mol/L，pH值7.0磷酸鹽緩沖液中，以轉(zhuǎn)速10 000 r/min均質(zhì)2 min，然后快速移至100 mL量筒中，記錄泡沫體積為V0，靜置30 min后記錄泡沫體積為V30，連續(xù)試驗(yàn)3次取平均值。起泡性與泡沫穩(wěn)定性計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 米糠貯藏時(shí)間對(duì)米糠蛋白溶解性的影響

米糠貯藏過程中米糠蛋白溶解性的變化見圖1。

圖1 米糠貯藏過程中米糠蛋白溶解性的變化

從圖1可以看出，隨著米糠貯藏時(shí)間的延長，米糠蛋白的溶解性逐漸下降。米糠在貯藏過程中巰基氧化形成二硫鍵，蛋白質(zhì)分子聚集成高分子蛋白，從而導(dǎo)致其溶解性下降。Khan S H等人[6]發(fā)現(xiàn)米糠蛋白溶解性與其二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的破壞，聚集體的形成及交聯(lián)程度有關(guān)。此外，已有研究結(jié)果表明，貯藏過程中米糠中脂肪氧化酶和水解酶將脂肪分解，產(chǎn)生游離脂肪酸，米糠酸敗產(chǎn)生的物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致米糠蛋白氧化聚集，因而溶解性下降。

2.2 米糠貯藏時(shí)間對(duì)米糠蛋白持水性的影響

米糠貯藏過程中米糠蛋白持水性的變化見圖2。

圖2 米糠貯藏過程中米糠蛋白持水性的變化

從圖2可以看出，隨著米糠貯藏時(shí)間延長，米糠蛋白持水性先緩慢增加后顯著降低，且在貯藏3 d后達(dá)到最大值。米糠蛋白持水性與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，米糠初期貯藏時(shí)，米糠蛋白結(jié)構(gòu)展開，內(nèi)部基團(tuán)分布發(fā)生改變，親水性增強(qiáng)。隨著貯藏時(shí)間延長，米糠逐漸酸敗，水解產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化物導(dǎo)致米糠蛋白氧化，從而使其內(nèi)部疏水基團(tuán)暴露，疏水作用使蛋白質(zhì)發(fā)生聚集，因而持水性明顯降低。蔡勇建[7]的試驗(yàn)結(jié)果顯示，米糠貯藏期間蛋白質(zhì)氧化，二硫鍵和非二硫鍵參與形成了米糠蛋白氧化聚集體。Khan S H等人[6]發(fā)現(xiàn)，米糠蛋白持水性與其結(jié)構(gòu)變化相關(guān)，尤其與極性氨基酸分布密切相關(guān)。

2.3 米糠貯藏時(shí)間對(duì)米糠蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響

米糠貯藏過程中米糠蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的變化見圖3。

圖3 米糠貯藏過程中米糠蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的變化

蛋白質(zhì)的乳化性和乳化穩(wěn)定性主要受其內(nèi)部親水親油基團(tuán)的影響。從圖3可以看出，隨著米糠貯藏時(shí)間的延長，米糠蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性均先上升后下降。有研究表明，親水親油基團(tuán)的暴露利于脂質(zhì)的吸附，可形成穩(wěn)定的油-水界面[5]。初期貯藏時(shí)，米糠蛋白結(jié)構(gòu)部分展開，疏水基團(tuán)暴露，油-水界面吸附較多的親油基團(tuán)，乳化性明顯增強(qiáng)。隨著貯藏時(shí)間延長，大量的疏水基團(tuán)逐漸暴露形成聚集體，對(duì)親油基團(tuán)的吸附能力降低，導(dǎo)致乳化性和乳化穩(wěn)定性下降。

2.4 米糠貯藏時(shí)間對(duì)米糠蛋白起泡性能和泡沫穩(wěn)定性的影響

米糠貯藏過程中米糠蛋白起泡性能和泡沫穩(wěn)定性的變化見圖4。

圖4 米糠貯藏過程中米糠蛋白起泡性能和泡沫穩(wěn)定性的變化

溶解性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好的蛋白質(zhì)其表面張力較低，因而具有較好的起泡性能。從圖4可以看出，隨著米糠貯藏時(shí)間的延長，米糠蛋白起泡性能和泡沫穩(wěn)定性先增強(qiáng)后降低。李彤等人[4]認(rèn)為蛋白起泡性能變化是貯藏過程中疏水基團(tuán)的不斷暴露和溶解性下降所導(dǎo)致的。初期貯藏時(shí)，米糠蛋白結(jié)構(gòu)部分展開，疏水基團(tuán)暴露，米糠蛋白表面張力降低，起泡性能增強(qiáng)；隨著貯藏時(shí)間延長，米糠蛋白氧化程度的加深，暴露的疏水基團(tuán)通過疏水相互作用聚集形成不可溶聚集體，從而使米糠蛋白起泡性能和泡沫穩(wěn)定性降低。熒光試驗(yàn)結(jié)果顯示，米糠貯藏期間，米糠蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中α-螺旋和β-折疊含量下降，無規(guī)則卷曲和β-轉(zhuǎn)角增加；內(nèi)源熒光強(qiáng)度下降，最大熒光峰位移，表面疏水性下降，表明貯藏期間蛋白質(zhì)氧化導(dǎo)致米糠蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化[7]。

3 結(jié)論

按照前期試驗(yàn)結(jié)論，以在室溫、相對(duì)濕度80%條件下貯藏0，1，3，5，7，9 d后的米糠為原料提取米糠蛋白，研究米糠貯藏時(shí)間對(duì)米糠蛋白功能性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏時(shí)間延長，米糠蛋白溶解性下降，持水性、起泡性能和泡沫穩(wěn)定性、乳化性和乳化穩(wěn)定性均先上升后下降，表明隨著貯藏時(shí)間的延長，米糠蛋白氧化聚集形成了不可溶性聚集體。初步分析了米糠貯藏過程中米糠蛋白功能性質(zhì)的變化，對(duì)進(jìn)一步探索米糠貯藏時(shí)間和米糠穩(wěn)定化，進(jìn)而將不同功能性質(zhì)的米糠蛋白用于食品工業(yè)具有現(xiàn)實(shí)意義。

[1]劉穎，田文娟，馬永強(qiáng).非蛋白酶提取米糠蛋白的研究 [J].農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2010（10）：20-23.

[2]Sudarat Jiamyangyuen，Voranuch Srijesdaruk， W.James Harper.Extraction of rice bran protein concentrate and its application in bread[J].Songklanakarin Journal of Science and Technology，2005，27 （1）：55-64.

[3]張兆琴，萬小保，徐炎，等.復(fù)合酶法提取脫脂米糠中米糠蛋白的工藝優(yōu)化 [J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2015（9）：37-40.

[4]李彤，吳曉娟，吳偉，等.陳化對(duì)秈米米谷蛋白功能特性影響 [J].糧食與油脂，2013，26（7）：22-24.

[5]尤夢圓，何東平，鄒翀，等．熱穩(wěn)定米糠粕和米糠低溫浸出粕制備米糠蛋白的對(duì)比研究 [J].中國油脂，2014（6）：45-48.

[6]Khan S H，Butt M S，Sharif M K，et al．Functional properties of protein isolates extracted from stabilized rice bran by microwave，dry heat，and parboiling[J] ．Agric Food Chem，2011（7）：2 416-2 420.

[7]蔡勇建.米糠貯藏和穩(wěn)定化過程中米糠蛋白結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)變化的研究 [D].長沙：中南林業(yè)科技大學(xué)，2016.◇