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    茶葉蛋白質功能性質及其在肉制品中的應用研究

    [導讀]利用復合蛋白酶提取茶葉中的蛋白質, 并 對其蛋白質功能特性進行測定。

    我國是產茶大國, 茶葉資源十分豐富, 但在茶 葉生產過程中產生的大量茶末、修剪葉、甚至滯銷 的粗老茶大部分沒有進一步加工而當作廢料處理, 同時速溶茶、茶飲料、茶多酚等企業也產生大量的 茶渣, 若這些茶渣不被再利用, 不僅造成資源浪費, 而且嚴重污染生態環境。因此深入研究茶葉及 其加工產生的茶渣的深加工和綜合再利用, 具有較 好的社會和經濟效益。

    近年來, 國內外比較注重對 茶葉水溶性成分的研究與應用, 但對非水溶性茶葉 蛋白質的研究卻少有報道, 國內僅有幾篇分別采用 堿法和 NaCl 溶液提取的初步研究報道。另據初步 研究報道, 茶葉蛋白和茶多酚一樣具有較強的保健 功能, 如茶葉蛋白具有抵抗突變和降血脂效果, 對 抗動脈粥樣硬化及冠心病可能有一定的預防作用。 目前, 對茶渣的利用一般是作為家禽用飼料, 而對 茶渣中含有約 20g/100g~30g/100g的蛋白質卻沒 有很好地研究。食用蛋白質是食品的重要成分, 他 不但提高了食品的營養價值, 而且對食品的質量起 著關鍵作用, 這是因為各種蛋白質都有不同的功能 性質。蛋白質的功能性質是指其能應用于最終產品 的物理化學性質, 他依賴于其分子大小和結構以及 與其他成分(如碳水化合物、脂肪等)的相互作用。 在蛋白質提取以及后處理過程中, 許多環節都會影 響蛋白質的理化性質, 導致功能性質的變化。 Hamada 研究發現酶法大米蛋白分離物比堿法大米 蛋白分離物的表面疏水性、乳化性和穩定性低, 但 溶解度比較好。所以采用不同方法提取的大米蛋 白, 其功能性質存在差異。本實驗利用雙酶酶法提 取茶葉蛋白和茶鮮葉蛋白, 對茶葉蛋白的溶解性、 吸水性、吸油性、起泡性、乳化性等進行測定, 并 且將其與茶鮮葉蛋白和大豆分離蛋白進行比較, 同 時將得到的茶葉蛋白質以部分替代大豆蛋白應用于 中西式香腸中, 觀察是否影響其品質, 以期為茶葉 蛋白質的應用提供新途徑。


    1 實驗材料與方法

    1.1 主要實驗材料 茶渣 ( 自制 ) : 市售杭州綠茶, 開水浸泡 3 次, 每次 15min, 烘干, 粉碎, 過 60 目標準篩, 得過篩 茶渣; 新鮮茶葉: 4 月中旬采自杭州小和山茶園; 復合蛋白酶購自丹麥諾和諾德生物制劑有限公 司。 

    1.2 主要實驗儀器與設備 721 型分光光度計(上海第三分析儀器廠), FA1004 電 子 分 析 天 平(上 海 精 科 天 平 制 造 廠), TDL-40B 離心機 ( 北京亞力恩科學器材公司) , SQ211- 9B多功能食品加工機 ( 上海帥佳電子科技 有限公司 ) , 101A- 2 型電熱鼓風干燥箱(上海市實 驗儀器總廠), SHZ-82 恒溫振蕩器 ( 蘇州國華電器 有限公司 ) 。 

    1.3 茶葉蛋白質提取 茶渣或鮮茶葉→加水 ( 液固比 40 mL∶1 g ) → 調節適當的 pH 至 8.0、溫度至 50 ℃→加復合蛋白 酶提取→加熱鈍化酶→離心分離→蛋白質提取上清 液→真空干燥 在調整 pH 后加入蛋白酶, 并迅速攪勻, 反應 中嚴格控制溫度和 pH。終止時沸水浴滅酶 15 min, 然后離心 ( 10000r/min, 10min ) 分離。 

    1.4 茶葉蛋白質部分功能性質實驗方法 

    1.4.1 溶解性 配制 2.5 g/ 100 mL樣品溶液各 20 mL, 分別用 1 mol / L HC1 或 1 mol / L NaOH 調節 pH 至 2、 3、4、⋯、10, 室溫振蕩 40min(振蕩過程中抽樣測 定并保持 pH)后, 以 4 000 r / min 離心分離 30 min, 測定上清液中蛋白質含量, 用上清液中蛋白質量占 樣品中總蛋白質量的百分比表示溶解度。 

    1.4.2 吸水性 0.5 g 蛋白樣品加 5 mL 蒸餾水置于離心管中, 混勻 l min 后, 在室溫下靜置 30 min, 4 000 r / min 離心 30 min, 測量上清液體積, 扣除后即為蛋白樣 品所吸水量, 吸水性為每克樣品所吸水毫升數。 

    1.4.3 吸油性 0.5 g 蛋白樣品加 5 mL 花生油置于離心管中, 混勻 l min 后, 在室溫下靜置 30 min, 4 000 r / min 離心 30 min, 測量上清液體積, 扣除后即為蛋白樣 品所吸油量, 吸油性為每克樣品所吸油毫升數。

    1.4.4 乳化能力和乳化穩定性 取 l00mL2 g/100 mL樣品溶液, 中速勻漿 30 s 后加入 100 mL 花生油并不斷混勻, 再勻漿 1 min 后移入刻度離心管, 2 700 r / min 離心 5 min, 取出 讀體積。以乳化層體積占離心管液體總體積的百 分比來表示乳化能力。另取上述方法所得混合液 于 80 ℃保溫 30 min 后冷卻至室溫, 2 700 r /min 離 心 5 min, 取出讀體積。以乳化層剩余體積占乳化 層初體積的百分比來表示乳化穩定性。 

    1.4.5 起泡能力 200 mL1 g/ 100 mL樣品溶液, 攪拌 20 min 后 調節 pH 值至 7.0, 轉入勻漿機高速(10 000 r / min) 攪打 2min 后, 迅速轉入 500mL量筒, 同時用少量 蒸餾水沖洗勻漿其內壁, 讀取泡沫體積, 以攪打停 止時泡沫總體積與攪打前體積的差值占起泡攪打前 體積的百分比來表示起泡能力。 

    1.5 茶葉蛋白質在西式香腸中的應用 以茶葉蛋白質替代 50 %質量的大豆蛋白質, 按文獻方法[13]制作西式香腸, 并與未替代的產品 相比評價其外觀形態、香味、口味、肉質等。 

    1.6 蛋白質含量測定 采用考馬斯亮藍染色法。 1.7 茶葉蛋白質氨基酸組成分析 按文獻[16]方法進行。

    2 結果與討論

    2.1 茶葉蛋白質的功能特性 植物蛋白的溶解性, 即在各種條件下的溶解程 度, 是影響蛋白質在食品加工中利用程度的重要問題, 蛋白質的其他功能特性如乳化性、氣泡性、黏 度等也多與其溶解性有關。蛋白的溶解度受到很多 因素的影響, 如溶液 pH 值、溫度、離子強度、蛋 白質本身組成成分等。不同 pH 值對茶葉蛋白溶解 度的影響如圖 1 所示。 由圖 1 可知, 首先, 茶葉蛋白在酸性條件下溶 解度都較低, 在 pH4~5 之間有最低的溶解度, 只有 在強堿的條件下溶解度才有較大的上升, 這也說明 了采用堿法提取茶葉蛋白時堿液必須達到一定的濃 度。其次, 茶葉蛋白與大豆分離蛋白的溶解度之間 存在著較大的差異, 茶葉蛋白的溶解性低于大豆分 離蛋白, 這可能是由于兩者蛋白分子的特性不同引 起的。蛋白質分子電荷密度及疏水性是影響蛋白質 溶解度的主要因素, 較高的電荷密度和較低的疏水 性才能有較高的溶解性。氨基酸分析 ( 見表 1 ) 表 明茶葉蛋白中疏水性氨基酸的含量較高, 因此茶葉 蛋白與大豆分離蛋白相比, 較低的溶解度可能與其 較強的疏水性有關。結合本實驗的電泳結果, 茶葉 蛋白與大豆分離蛋白不同的分子量分也表明兩者蛋 白組成互不相同, 這也是造成兩者不同溶解度的重 要因素。

    茶葉蛋白、茶鮮葉蛋白與大豆蛋白吸水性、吸 油性、乳化性、乳化穩定性、起泡性和泡沫穩定性

    的比較見表 2。 表 2 茶葉蛋白、茶鮮葉蛋白與大豆蛋白功能性質的比較

    蛋白質的吸水性表示蛋白質的水化能力, 即蛋 白質分子通過直接吸附及松散結合而在其分子周圍 形成水化層的能力, 這種吸水保水作用源于蛋白質 分子表面的極性基團與極性水分子具有親合性, 其 結果和分子中極性基團的數目有關。蛋白質分子表 面的極性基團越多, 則吸水性越強。一般認為多數 情況下吸水率隨著蛋白質含量的增加而增加。本研 究發現茶葉蛋白與大豆分離蛋白相比吸水率比較 低, 一方面是因為茶葉蛋白含量只有 84.5g/100 g, 蛋白質分子結合的水分子少, 另一方面也說明了茶 葉蛋白分子表面具有較多的疏水基團和較少的親水 基團。 蛋白質的吸油性是指蛋白質與游離脂肪相結合 的能力, 對食品的風味來說, 蛋白的吸油性是一重 要的功能特性, 可以提高食品對脂肪的吸收和保留 能力, 減少脂肪在加工過程中的損失, 進而改善食 品的適口性和風味。茶葉蛋白與大豆蛋白相比, 有 較強的吸油性, 這種吸油性之間的差異可能與蛋白 質表面親脂基團與脂類的羥基相結合的能力有關, 同時也受分子結構等因素的影響。茶葉蛋白較強的 吸油性表明蛋白分子表面有較多的疏水基團, 從而 能更好地與脂類物質的非極性基團相互作用。 蛋白質分子同時含有親水性和親油性基團, 在 油水混合液中可以擴散到油水界面形成油水乳化 液, 蛋白質促使油和水形成乳化液并保持乳化液穩 定的能力即為蛋白質的乳化特性。蛋白質的乳化能 力與其溶解性有關, 較高的溶解度有較強的乳化能 力。茶葉蛋白溶解度低于大豆蛋白, 同樣濃度溶液 中可溶性蛋白數量較少, 因此乳化能力也較低。同 時乳化能力還與蛋白質的分子結構有關, 表面結構 較緊密的蛋白分子, 其乳化能力也較低。此外, 乳 化體系的形成需要蛋白分子疏水基團和親水基團同 時分別與油水兩相相互作用, 其結果也與分子中疏 水基團、親水基團比例有關。茶葉蛋白與大豆蛋白 不同的吸油性、吸水性可以在一定程度上反映二者在乳化過程中的親油基團、親水基團數量之比, 可 能茶葉蛋白分子中親水基和疏水基的比例對油水體 系形成乳化液的貢獻較小,所以其乳化能力不如大豆 蛋白。茶葉蛋白與大豆蛋白乳化能力之間的差異, 不僅反映出二者溶解度的不同, 也反映出不同的蛋 白組成及結構穩定性。 食品加工中的乳化劑, 不僅要求有一定的乳化 能力, 而且也要有一定的乳化穩定性, 綜合考慮這 兩個方面, 茶葉蛋白的乳化特性并不次于大豆蛋 白。這種較強的乳化性可望用于肉類、冰激凌及烘 焙產品。 蛋白質的水溶液受到機械攪拌時會有大量氣體 混入而形成相當量的水—— —空氣界面, 蛋白質分子 由于其極性及非極性基團的存在, 表現出較強的表 面活性而吸附到水—— —空氣界面上形成蛋白質膜, 從而降低界面張力, 促進泡沫的形成, 同時部分肽 鏈在界面上伸展開來, 通過分子內和分子間力相互 作用, 形成二維保護網絡, 維持泡沫的穩定。蛋白 質的起泡性在很大程度上取決于蛋白的溶解性,在相 同的溶液 pH 值均為 7 時, 茶葉蛋白的溶解性低于 大豆蛋白, 因此茶葉蛋白的起泡性較差。 總之, 雖然茶葉蛋白的吸水性、乳化性、發泡 性不如大豆分離蛋白, 但是茶葉蛋白具有較高的吸 油性和較高的乳化穩定性, 這些性質說明茶葉蛋白 具有良好的功能性質。 

    2.2 茶葉蛋白質應用于西式香腸 上述研究結果表明, 茶葉蛋白質具有良好的蛋 白質功能特性, 包括吸水性、吸油性、乳化性、起 泡性等, 因此在許多食品中具有廣泛的應用前景。 同時, 也有研究表明, 茶葉蛋白質具有降血脂、預 防輻射損傷等功效, 因此, 作為功能性食品添加劑 應用于食品中能起到一定功效。本研究將用酶法水 解得到的茶葉蛋白質按 50%質量比例替代原大豆分 離蛋白質, 應用于西式香腸中, 將其與未加茶葉蛋 白質的西式香腸相比, 在外觀形態、香氣、口味、 肉質等均未有明顯區別。因此, 茶葉蛋白質應用于 西式香腸中部分替代大豆分離蛋白是完全可行的, 同時利用茶葉蛋白質的生理功效, 可以提升香腸的 功能品質, 增添香腸新品種。

    3 結論

    茶葉蛋白的功能性質與大豆分離蛋白相比, 吸油性、乳化性穩定性較高, 而吸水性、乳化性、發 泡性稍低。茶葉蛋白質應用于西式香腸中, 在外觀 形態、香氣、口味、肉質等品質上與添加大豆分離 蛋白質的西式香腸相比, 均未有明顯區別, 是一種 較好的功能性蛋白質資源。







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