元宝枫籽蛋白的营养性及理化性质

元宝枫作为一种食用木本油料树种，具有优良的营养功能和药用价值，其种仁含脂肪约46%～48%，其中不饱和脂肪酸含量达92%以上，神经酸含量为5.52%，且富含多种维生素与微量元素等，元宝枫油在增强免疫力、促进大脑发育、抗肿瘤、抗菌等方面具有重要作用。此外，元宝枫种仁蛋白含量约27%，高于花生（约23%）、葵花籽（约20%）等坚果种子的蛋白含量。元宝枫蛋白是一种营养价值很高的优质蛋白。近年来，国内外对元宝枫油的研究较多，主要表现在油的提取纯化、结构表征及生物活性等方面，而关于元宝枫蛋白的理化性质及功能特性的研究，国内外鲜有报道。

西北农林科技大学食品科学工程学院的刘昱迪、李佳美和徐怀德*等人以元宝枫籽粕为原料，对元宝枫分离蛋白（ABPI）与元宝枫盐提蛋白（ABSPI）的理化性质、营养特性进行研究，旨在为元宝枫的综合利用以及相关蛋白产品的进一步开发应用提供理论依据。

1元宝枫籽粕基本组成成分

元宝枫籽粕水分、粗纤维、总糖以及灰分质量分数（以干质量计）分别为（7.59±0.21）%、（5.18±0.06）%、（22.58±0.12）%以及（7.18±0.21）%；粗脂肪质量分数为（25.79±0.32）%，其理化指标与大豆油、花生油等食用油相似，是一种优良的油脂新资源；蛋白质量分数为（29.79±0.52）%，仅次于大豆（35.1%）和青豆（34.6%）的蛋白质量分数，说明元宝枫作为一种潜在的蛋白来源，具有很大开发潜力。经过盐提和碱溶酸沉2 种方法从元宝枫籽粕中得到ABSPI与ABPI，ABSPI的纯度（蛋白质含量）为75.52%，提取率为27.92%，ABPI的纯度为78.81%，提取率为43.61%。

2 ABSPI和ABPI氨基酸组成及营养评价

结果显示，天冬氨酸与谷氨酸是ABPI与ABSPI氨基酸的主要成分，分别占8.67%、16.61%和8.65%、16.13%，这与许多植物种子的贮藏蛋白一致。ABSPI和ABPI均含有人体所必需的8 种氨基酸，必需氨基酸占总氨基酸的比例分别为38.45%和37.86%，其中缬氨酸、组氨酸、色氨酸、含硫氨基酸与芳香族氨基酸含量均能达到儿童标准，苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸与赖氨酸含量能满足成人需求。从必需氨基酸评价分析，ABSPI与ABPI的第1限制性氨基酸分别为苏氨酸和赖氨酸，第2限制氨基酸分别为赖氨酸和苏氨酸；异亮氨酸是ABPI与ABSPI的第3限制氨基酸。二者的亲水性氨基酸总量均大于疏水基氨基酸总量，这将有利于在食品工业中应用。

3 ABSPI和ABPI的表面疏水性、巯基和二硫键含量结果

结果显示，ABPI的表面疏水性（664.86）显著高于ABSPI（167.96）（P＜0.05），与腰果蛋白、鹰嘴豆分离蛋白的结果相似。与ABPI相比，ABSPI表现出较低的表面疏水性。ABPI的总巯基含量（35.79 μmol/g）高于ABSPI（21.45 μmol/g）（P＜0.05），游离巯基与蛋白的抗氧化特性相关，在一定条件下可形成分子内或者分子间二硫键，ABPI的游离巯基含量（12.79 μmol/g）显著高于ABSPI（2.98 μmol/g），表明ABPI的抗氧化特性较高。ABSPI中主要以二硫键的形式存在，二硫键是天然存在于蛋白质中的唯一的共价侧链交联，有利于蛋白质空间结构的稳定，而ABPI的二硫键含量（11.50 μmol/g）高于ABSPI（9.24 μmol/g），因此，ABPI结构更稳定，热稳定也更好。

4 ABSPI和ABPI的持水性与持油性分析

ABSPI的持水性（4.64 mL/g）显著高于ABPI（2.46 mL/g）（P＜0.05），这可能是由于中性条件下，ABSPI比ABPI暴露出更多的亲水基团，增强了蛋白质与水相互作用，蛋白质的持油性是影响食品风味保留，改善适口性并延长保质期的重要功能特性。ABPI的持油性（4.82 mL/g）显著高于ABSPI（3.58 mL/g）（P＜0.05），可能是因为ABPI比ABSPI具有更多的非共轭链和疏水性物质。因此，ABSPI与ABPI作为一种潜在功能成分用于高脂产品，如烘焙产品和乳液型食品。

5 ABSPI和ABPI的热稳定性分析

蛋白质变性过程中都会伴随着能量的变化，当温度不断升高时，蛋白质内部氢键断裂，从而导致蛋白质分子展开，此过程中需要吸收热量。通常用变性温度T和诱导变性所需的能量变性焓ΔH表示蛋白的热稳定性。如图1所示，ABPI的变性温度（128.05 ℃）高于ABSPI（118.33 ℃），与其羟脯氨酸和脯氨酸的含量有关，据研究表明，羟脯氨酸和脯氨酸含量越高，蛋白的热稳定性越高，在氨基酸组成分析中也显示，ABPI的脯氨酸含量高于ABSPI，故其热变性温度高于ABSPI。此外，ABPI的热变性焓（79.28 J/g）高于ABSPI（31.21 J/g），这可能是由于ABPI内部疏水性残基含量较高，分子较为平整。

6 ABSPI和ABPI的溶解性

由图2可知，在pH 2～10之间ABSPI与ABPI的溶解性图大致呈“V”型，在pH值为4时溶解性均达到最小值，分别为5.31%和4.88%。随着pH值从4增加到10，ABSPI与ABPI溶解度分别达到79.76%与75.76%，这可能是因为碱性环境可能会增强蛋白质与水的相互作用，从而增加其溶解度。对于小麦胚芽蛋白也观察到类似的pH值溶解度曲线。在pH值为7时，ABSPI与ABPI的溶解度（52.90%和50.00%）接近SPI（58.00%）。因此，ABSPI与ABPI可作为一种新的蛋白资源被应用于是食品工业中。

7 ABPI和ABSPI的起泡性和起泡稳定性分析

如图3A所示，ABPI的起泡性优于ABSPI，当pH值为4时，ABPI和ABSPI的起泡性最低，这可能是由于在等电点附近时，蛋白溶解度低，结合空气-水界面的蛋白不足导致的。当pH值从4增加到10时，ABSPI和ABPI的起泡性分别从1.56%和3.03%增加到12.22%和19.03%，在pH 10时达到最大值。在碱性条件下的较高起泡能力表明ABPI与ABSPI有更灵活的结构，可增强蛋白质分子包封空气的能力，产生较高的起泡性。除pH 2和pH 8时，ABPI的起泡稳定性高于ABSPI，这可能是由于在此条件下，ABSPI的溶解度高，分子间作用较强导致溶液较为稳定。当pH值升高时，起泡稳定性降低可能与其高溶解有关，这将降低蛋白质-蛋白质相互作用并形成弱界面膜，导致泡沫不稳定。

8 ABPI和ABSPI的乳化性和乳化稳定性分析

如图4A所示，当pH 2～8时，ABSPI的乳化性均高于ABPI，这可能与蛋白的提取方法有关，盐提法提取的蛋白质溶解度较高，促进了油相与水相之间的相互作用。当pH值为10时，ABPI的乳化性高于ABSPI，这是因为高碱性条件下，蛋白溶解度增大所致。图4B中ABPI的乳化稳定性显著高于ABSPI（P＜0.05），在pH值为6时乳化稳定性达到最大值（50.66 min），这可能是由于在水-油界面周围形成了更多的水合层，从而降低了界面能和阻止液滴聚结。当pH值进一步增加到10时，ABPI乳化稳定性下降，可能原因是碱性条件限制了蛋白质分子之间的相互作用，形成的界面膜较弱。而ABSPI在pH值为4时，乳化稳定性最低，当pH 4～10时，乳化稳定性升高并逐渐趋于稳定，这可能是由于在接近等电点时，蛋白质的排斥力弱，有利于液滴的乳化聚合，乳化稳定性差。在pH值升高时，水-油界面周围充斥着较多电荷，静电斥力促进了液滴稳定和延缓乳液聚合。

9 ABSPI和ABPI的傅里叶红外光谱分析

从图5可知，ABSPI与ABPI均具有酰胺II带。酰胺III的吸收峰通常位于1 300～1 200 cm-1，ABSPI没有出现此特征峰，而酰胺III带的存在与蛋白三螺旋结构是否保持完整相关，由此推断ABSPI可能不具有三螺旋结构。

10 ABPI和ABSPI的SEM分析

对元宝枫籽粕中提取的ABSPI与ABPI进行微观结构观察，如图6所示，2 种蛋白的微观形态存在显著差异，ABSPI呈明显的有序簇状球形蛋白，ABPI表面呈不规则山脊状，且结构较为紧密，无球状结构。此外，ABSPI结构分布相对均匀，表明在提取过程中基本没有破坏它本身的纤维结构，而ABPI的山脊状形状不一，说明碱溶酸沉提取法对元宝枫蛋白的结构有部分改变，但仍较好地保持了其网状结构。对比这2 种提取方法下蛋白的微观形貌可以看出，元宝枫蛋白的提取方式不同，其结构也不尽相同。

结 论

本研究对比了ABSPI和ABPI在功能特性和结构方面的区别。结果表明，不同提取方法对元宝枫籽粕蛋白的结构和功能特性产生了显著性差异。ABSPI和ABPI均含有人体所必需的8 种氨基酸，其中谷氨酸是主要氨基酸，苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸与赖氨酸含量能满足成人需求。ABPI表面疏水性，总巯基含量、游离巯基含量与二硫键含量均高于ABSPI；与ABSPI相比，ABPI的起泡性及起泡稳定性更好。ABSPI的乳化性高于ABPI，但其乳化稳定性差。ABPI与ABSPI的热变性温度分别为128.05 ℃与118.33 ℃，红外光谱显示ABPI与ABSPI均有典型的蛋白吸收峰，但ABSPI可能不具有三螺旋结构。SEM结果显示提取过程中会使元宝枫籽粕蛋白的微观结构发生改变，ABSPI呈明显的有序簇状球形蛋白，ABPI表面呈不规则山脊状，结构紧密。本研究结果可为元宝枫籽粕产品的开发及加工利用中提供实验支撑，在实际加工生产过程中，选择合适的提取方法，可使元宝枫籽粕蛋白发挥其最大功效。

本文《元宝枫籽蛋白的营养性及理化性质》来源于《食品科学》2021年42卷2期271-277页，作者：刘昱迪，李佳美，王坤华，王小晶，徐怀德。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20191105-055。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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修改/编辑：袁月；责任编辑：张睿梅

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