《食品科学》：武汉轻工大学张燕鹏副教授等：复合米糠蛋白-卵白蛋白的起泡特性及相关机理分析

米糠蛋白（RBP）不仅氨基酸配比合理均衡，营养价值较高，而且具有低过敏性、高消化率等良好的生理功能特性，因此是一种优质的植物蛋白质资源，特别适合开发应用于婴幼儿和特殊人群营养配方食品。另外RBP中高含量的白蛋白和球蛋白使其具有较好的溶解性和其他相关的加工功能特性，如起泡性和乳化性，因此也可被研究作为起泡剂与乳化剂而应用于食品加工中。卵白蛋白（OVA）作为蛋清中的主要蛋白质，因其分子结构中含有较多的疏水性氨基酸组分，可作为乳化剂和发泡剂以使得多相体系保持良好的稳定特性，因此是食品加工制备过程中一种良好的功能性成分。

武汉轻工大学 大宗粮油精深加工教育部重点实验室的张燕鹏、胥 伟*等主要研究在pH 4.0和pH 7.0条件下添加1% NaCl后，RBP-OVA所组成RBP-OVA复合蛋白溶液起泡特性的变化规律，并对比研究分析溶液状态和泡沫状态下相关蛋白质的理化特性，以探讨RBP-OVA复合蛋白在起泡特性上的互补协同作用及其相关机理，以期为复合蛋白质在实际应用中提供理论依据，并为促进RBP在食品加工领域的应用发展提供一定的参考依据。

1、蛋白质溶液的起泡特性分析

蛋白质溶液在pH 4.0条件下的起泡特性

由图1a可知，当pH 4时RBP的起泡能力明显低于OVA，二者分别为20.0%和37.2%，而随着RBP在RBPOVA复合蛋白中含量的减少，其起泡能力逐渐增加。这可能与两种蛋白质在pH 4.0条件下所带的净电荷量，蛋白溶解度，粒径分布及分子结构不同有关，而这些理化性质可以影响蛋白质分子在界面的吸附速度，从而使其具有不同的起泡能力。

由图1b可知，当pH 4.0时RBP的泡沫稳定性优于OVA，且当RBP-OVA质量比为3∶1、1∶1和1∶3时，RBP-OVA复合蛋白在2 h以后的泡沫稳定性相对OVA有显著（P＜0.05）的改善，并且在1∶1和1∶3条件下RBP-OVA复合蛋白溶液的泡沫稳定性在2 h后表现为协同作用，泡沫稳定性均高于单一的蛋白质溶液，这可能由于两种蛋白质在该条件下可以在界面处产生相互作用形成较好的黏弹性界面膜，使得RBP-OVA复合蛋白质溶液的泡沫体系相对稳定。

由图2a可知，在加入1% NaCl后两种蛋白质的起泡能力均显著增加，且RBP-OVA复合蛋白质的起泡能力表现为协同作用，特别是当RBP-OVA质量比为3∶1时，RBPOVA复合蛋白质的起泡能力可达176.9%，与OVA的起泡能力相比没有显著性差异（P＞0.05）。这说明盐离子的添加可改变蛋白质的表面净电荷，粒径分布或者分子结构，从而使得蛋白质分子易于吸附至气-水界面。

由图2b可知，随着OVA在RBP-OVA复合蛋白质中比例的增加，其泡沫稳定性显著下降，当RBP-OVA质量比为3∶1时，RBP-OVA复合蛋白在1～1.5 h内的泡沫稳定性相对RBP泡沫稳定性无显著差异（P＞0.05），但相比OVA则有显著（P＜0.05）的改善。另外与未加NaCl的RBPOVA复合蛋白溶液相比，RBP-OVA质量比为3∶1时的RBP-OVA复合蛋白在2 h内的泡沫稳定性可显著性增加至86.7%，这表明在该条件下RBP-OVA复合蛋白质的分子结构与物化性质可保持较好的平衡，既能使其起泡能力得到较好的改善，同时也能使RBP-OVA复合蛋白保持较好的泡沫稳定性，从而为在等电点附近蛋白质得到更广泛的应用提供了基础。

蛋白质溶液在pH 7.0下的起泡特性

由图3a可知，当pH 7.0时，RBP的起泡能力优于OVA，且RBP-OVA复合蛋白质起泡能力随RBP比例的减少而降低。这表明与pH 4.0相比，两种蛋白质的物化性质和分子结构在pH 7.0发生了改变，使得其起泡能力发生了变化。

图3b结果表明，在pH 7.0条件下，RBP的泡沫稳定性比OVA的稳定性差，OVA泡沫稳定性在4 h后依然可高达73.8%，因此在RBP中加入OVA后可一定程度上改善其泡沫稳定性，但随着OVA比例的增加其改善效果并没有明显的增加，这说明OVA对RBP-OVA复合蛋白质泡沫稳定性的提高有限。

由图4a可知，RBP的起泡能力优于OVA，起泡能力可达103.0%，但RBP-OVA复合蛋白质起泡能力随RBP比例的减少先减少后增加。与图3a相比，在pH 7.0条件下NaCl的添加均可以使得蛋白质的起泡能力增加，但RBPOVA复合蛋白质的起泡能力则表现为拮抗作用，这说明NaCl的添加使得两种蛋白质之间的相互作用不利于RBPOVA复合蛋白快速的吸附至气-水界面以降低界面张力。

图4b结果表明，在该条件下，RBP-OVA复合蛋白质泡沫稳定性随RBP比例的减少先增加后减少，其泡沫稳定性表现为协同作用，当RBP-OVA质量比为1∶1时，起泡后4 h其泡沫稳定性依然可维持在69.4%，这可能与两种蛋白质在界面处的相互作用有关。

2、蛋白质在溶液与泡沫状态下的粒径分布分析

由图5可知，对于各种蛋白质样品而言，气-液界面处的蛋白质与溶液中蛋白质具有相似的粒径分布。在pH 4.0、1% NaCl的条件下RBP的粒径大于OVA，而当在RBP中加入OVA后，RBP-OVA复合蛋白的粒径则变小且其粒径与OVA一致。这说明OVA的加入改变了蛋白质分子间的相互聚集状态，使得RBP-OVA复合蛋白的粒径变小，从而使其更易于快速扩散至气-液界面以改善RBPOVA复合蛋白的起泡能力。

3、蛋白在溶液与泡沫状态下的Zeta电位分析

由表1可知，在溶液状态下OVA所带净电荷量小于RBP，而较少的净电荷量有利于降低蛋白质在界面吸附时的空间位阻能量，因此有利于卵蛋白更快的吸附于界面，提高其起泡能力。当两种蛋白复合时，RBP-OVA复合蛋白的净电荷量增加，这说明在pH 4.0、1% NaCl条件下两种蛋白质之间可能发生了相互作用，使得RBPOVA复合蛋白所带表面电荷增加，水化能力增强，有利于增大其溶解性，进而使得RBP-OVA复合蛋白的起泡能力显著增加（图2a）。

4、蛋白质在溶液与泡沫状态下的表面疏水性分析

由图6可知，在溶液和泡沫状态下，OVA因其含有较多的疏水基团，蛋白质的表面疏水性较高，并且随RBP所占比例的减少RBP-OVA复合蛋白质的表面疏水性也显著增加，而表面疏水性的增高有利于RBP-OVA复合蛋白质更容易附到气-液界面形成泡沫体系。同时结合粒径以及Zeta电位的实验结果可知，OVA的物化性质更有利于RBP-OVA复合蛋白起泡能力的提高，这也与图2a中蛋白质起泡能力结果一致。图6结果还表明，泡沫状态下蛋白质的表面疏水性低于溶液状态下的蛋白质，这说明对于蛋白质的起泡特性而言，蛋白质的表面疏水性达到一定程度后将不会再对其起泡特性产生影响，因此还需要考虑吸附于界面的蛋白质分子结构的影响。

5、蛋白质在溶液与泡沫状态下的荧光光谱分析

由图7可知，在pH 4.0、1% NaCl的环境条件下，RBP荧光图谱中的最大发射波长在356 nm，而OVA与RBP-OVA复合蛋白的最大发射波长则在338 nm左右，这说明RBP的分子结构相对比较展开，分子柔性较高，因此其在界面可以快速发生重排以行成黏弹性界面膜，从而有利于泡沫体系的稳定性。

结论

结果表明，在pH 4.0条件下，两种蛋白质在起泡能力上可以产生协同作用，且当RBP-OVA质量比为3:1时，添加1% NaCl后RBP-OVA复合蛋白的起泡能力和泡沫稳定性均显著增加；而在pH 7.0、无NaCl的情况下两种蛋白在起泡特性上没有表现出特别明显的协同作用，当添加1% NaCl后二者在起泡能力方面反而表现出一定的拮抗作用。通过对pH 4.0、1% NaCl条件下溶液与泡沫中蛋白质的物化性质进行分析可知，因两种蛋白质在物化性质方面具有一定的互补性，可通过蛋白质之间的相互作用从不同的物化性质角度改善RBP-OVA复合蛋白的起泡能力与泡沫稳定性。

本文《复合米糠蛋白-卵白蛋白的起泡特性及相关机理分析》来源于《食品科学》2022年43卷12期81-86页，作者：张燕鹏，张曼君，刁云春，张维农，胡志雄，胥伟。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210506-042。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

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