米糠貯藏時間對米糠蛋白功能性質的影響

張兆琴，劉玉珍，萬小保

（1.江西省糧油科學技術研究所，江西南昌 330029；2.江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術學院，江西南昌 330038）

米糠蛋白是一種優(yōu)質的植物蛋白資源，除富含油脂、蛋白質、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，其中可溶性蛋白含量高達70%，起泡性及乳化性與大豆蛋白相當，且具有高營養(yǎng)、低過敏性、非轉基因等特性，在食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品等領域具有廣泛的應用前景[1]。

蛋白質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，要想將其應用于各種各樣的食品和化工產(chǎn)品，核心技術就是蛋白質的改性技術。米糠中蛋白質含量占12%～15%[2]，已成為一種公認的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值俱佳的優(yōu)質植物蛋白，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。

試驗前期研究確定了復合酶法提取米糠蛋白的最佳工藝條件[3]。以不同貯藏時間的米糠為原料，采用復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），國藥集團化學試劑有限公司提供。

1.2 儀器與設備

FA2204B型電子天平，上海精密科學儀器有限公司產(chǎn)品；JJ-1型定時電動攪拌器、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，長沙湘智離心機儀器有限公司產(chǎn)品；pH計，上海雷磁新徑儀器有限公司產(chǎn)品；WHL-125B型電熱鼓風干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；DZF-6020型真空干燥箱，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠產(chǎn)品；FJ-200型高速分散均質機，上海標本模型廠產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

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3次取平均值。

1.3.2 持水性的測定

稱取離心管的質量m1，準確稱取 0.2 g米糠蛋白樣品m2置于預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，以轉速3 000 r/min離心20 min，傾去上清液，稱質量m3。若無上清液，則再加水攪拌、離心，至離心后有少量上清液為止[4]。連續(xù)試驗3次取平均值。米糠蛋白持水性計算公式如下：

1.3.3 乳化性和乳化穩(wěn)定性的測定

取質量濃度為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，然后以轉速10 000 r/min高速均質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，然后在分光光度計于波長500 nm處測其吸光度，用A表示?？瞻自囼濧值記錄為A0，30 min后再測定A值記錄為A30，連續(xù)試驗3次取平均值。乳化性和乳化穩(wěn)定性計算公式如下：

式中：C——米糠蛋白質量濃度（1 mg/mL）；

N——稀釋倍數(shù)（250）；

φ——油相所占體積分數(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，以轉速10 000 r/min均質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3次取平均值。起泡性與泡沫穩(wěn)定性計算公式如下：

2 結果與分析

2.1 米糠貯藏時間對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，蛋白質分子聚集成高分子蛋白，從而導致其溶解性下降。Khan S H等人[6]發(fā)現(xiàn)米糠蛋白溶解性與其二、三級結構的破壞，聚集體的形成及交聯(lián)程度有關。此外，已有研究結果表明，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)生的物質也會導致米糠蛋白氧化聚集，因而溶解性下降。

2.2 米糠貯藏時間對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后達到最大值。米糠蛋白持水性與其結構密切相關，米糠初期貯藏時，米糠蛋白結構展開，內(nèi)部基團分布發(fā)生改變，親水性增強。隨著貯藏時間延長，米糠逐漸酸敗，水解產(chǎn)生的脂質氧化物導致米糠蛋白氧化，從而使其內(nèi)部疏水基團暴露，疏水作用使蛋白質發(fā)生聚集，因而持水性明顯降低。蔡勇建[7]的試驗結果顯示，米糠貯藏期間蛋白質氧化，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構變化相關，尤其與極性氨基酸分布密切相關。

2.3 米糠貯藏時間對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

蛋白質的乳化性和乳化穩(wěn)定性主要受其內(nèi)部親水親油基團的影響。從圖3可以看出，隨著米糠貯藏時間的延長，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，親水親油基團的暴露利于脂質的吸附，可形成穩(wěn)定的油-水界面[5]。初期貯藏時，米糠蛋白結構部分展開，疏水基團暴露，油-水界面吸附較多的親油基團，乳化性明顯增強。隨著貯藏時間延長，大量的疏水基團逐漸暴露形成聚集體，對親油基團的吸附能力降低，導致乳化性和乳化穩(wěn)定性下降。

2.4 米糠貯藏時間對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

溶解性和結構穩(wěn)定性良好的蛋白質其表面張力較低，因而具有較好的起泡性能。從圖4可以看出，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠蛋白起泡性能和泡沫穩(wěn)定性先增強后降低。李彤等人[4]認為蛋白起泡性能變化是貯藏過程中疏水基團的不斷暴露和溶解性下降所導致的。初期貯藏時，米糠蛋白結構部分展開，疏水基團暴露，米糠蛋白表面張力降低，起泡性能增強；隨著貯藏時間延長，米糠蛋白氧化程度的加深，暴露的疏水基團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。熒光試驗結果顯示，米糠貯藏期間，米糠蛋白二級結構中α-螺旋和β-折疊含量下降，無規(guī)則卷曲和β-轉角增加；內(nèi)源熒光強度下降，最大熒光峰位移，表面疏水性下降，表明貯藏期間蛋白質氧化導致米糠蛋白結構發(fā)生了顯著變化[7]。

3 結論

按照前期試驗結論，以在室溫、相對濕度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，研究米糠貯藏時間對米糠蛋白功能性質的影響。結果發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏時間延長，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的變化，對進一步探索米糠貯藏時間和米糠穩(wěn)定化，進而將不同功能性質的米糠蛋白用于食品工業(yè)具有現(xiàn)實意義。

[1]劉穎，田文娟，馬永強.非蛋白酶提取米糠蛋白的研究 [J].農(nóng)產(chǎn)品加工（學刊），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構和功能性質變化的研究 [D].長沙：中南林業(yè)科技大學，2016.◇