不同活性短肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響及其配比優化

馬永軒，張名位，魏振承，張 雁，張瑞芬，鄧媛元，唐小俊，劉 磊，遆慧慧，郭錦欣

（廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所/農業部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣東廣州 510610）

不同活性短肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響及其配比優化

馬永軒，張名位*，魏振承，張 雁，張瑞芬，鄧媛元，唐小俊，劉 磊，遆慧慧，郭錦欣

（廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所/農業部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣東廣州 510610）

比較了水解乳清蛋白、大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽和花生肽等不同活性短肽對酪朊酸鈉的乳化活性和乳化穩定性影響，并優化了其蛋白體系乳化效果較好的復配比例。結果表明，水解乳清蛋白與酪朊酸鈉的復配比例大于2∶8，大豆肽和海洋膠原蛋白肽分別與酪朊酸鈉的復配比例大于1∶9時，以酪朊酸鈉為主體的蛋白體系的乳化活性和乳化穩定性均顯著降低（p＜0.05）；玉米肽和花生肽與酪朊酸鈉的復配比例為1∶9時，體系的乳化活性和乳化穩定性均顯著降低（p＜0.05）。進一步選用水解乳清蛋白、大豆肽和海洋膠原蛋白肽復合后與酪朊酸鈉復配，采用混料設計試驗，確定復配體系乳化效果較好的3種活性短肽的較佳配比為水解乳清蛋白50%、大豆肽40%、海洋膠原蛋白肽10%，3種復合活性短肽與酪朊酸鈉的優化復配比例為3∶7。研究結果可為高蛋白飲料中活性短肽的選擇提供理論依據。

活性短肽；酪朊酸鈉；乳化特性；優化

酪朊酸鈉，又稱酪蛋白酸鈉，是酪蛋白的一種衍生物，含有人體所需的全部必需氨基酸，具有較好的溶解性、較高的黏度和豐富的營養價值［1］。酪朊酸鈉具有雙親性，呈現很好的表面活性劑特性，以及良好的乳化特性，且許多乳化劑與其配合可增強乳化效果［2-4］。此外，酪朊酸鈉還具有很好的熱穩定性，120℃高溫長時間殺菌也不會破壞其穩定性及功能性［5］。因此，酪朊酸鈉作為一種優良的蛋白質配料具有廣闊的應用前景。

酪朊酸鈉作為一種整蛋白質在人體需經消化道中酶作用后以短肽的形式被吸收，這嚴重制約了其在食品加工領域的應用，而活性短肽可不經消化直接被吸收，可彌補酪朊酸鈉不易被吸收這一缺陷。另外，活性短肽具有多種人體代謝和生理調節功能［6-9］，具備高溶解性和低黏度等良好特性，且不易受環境等因素的影響［10］。因此，通過整蛋白質與活性短肽復配，在保持蛋白體系較好乳化特性的基礎上提高其消化率具有重要意義。在臨床營養乳劑加工等方面，活性短肽與酪朊酸鈉常常配合使用，但活性短肽的種類及兩者的復配比例對復配物的乳化特性有較大影響。然而，目前國內外的研究主要集中在單一整蛋白質或短肽的乳化特性，在短肽對整蛋白質乳化特性的影響以及短肽與整蛋白質的復配等方面還鮮有報道。為此，本研究分別選取了5種不同種類的活性短肽與酪朊酸鈉復配，希望從中篩選出適合與酪朊酸鈉復配的活性短肽并確定其優化復配比例；比較了不同短肽對整蛋白質乳化特性的影響并優化了其復配比例，希望對高蛋白飲料尤其是臨床營養乳劑生產中短肽的選擇提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆肽、玉米肽、花生肽、海洋膠原蛋白肽（平均分子質量1 500 u），中食都慶（山東）生物技術有限公司；水解乳清蛋白（平均分子質量3 800 u），廣州華柏食品添加劑有限公司；酪朊酸鈉，蘭州同健生物科技股份有限公司；氫氧化鈉，天津宏諾科技有限公司；羥甲基氨基甲烷（Tris），浙江盛大化工有限公司；十二烷基硫酸鈉（SDS），南京盛基化工有限公司；氯化鈉，天津市福晨化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

T25型電動分散均質機，德國IKA；UV-1800型紫外可見分光光度計，島津儀器有限公司；BSA224S-CW型分析天平，賽多利斯科學儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 不同種類活性短肽對酪朊酸鈉乳化特性影響實驗

選用不同種類的活性短肽水解乳清蛋白、大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽和花生肽分別與酪朊酸鈉復配，取1∶9，2∶8，3∶7，4∶6，5∶5，6∶4，7∶3，8∶2，9∶1九種復配比例，酪朊酸鈉為對照，分別測定其乳化活性和乳化穩定性。復配體系的乳化活性及乳化穩定性與對照無顯著差異時為該活性短肽與酪朊酸鈉的較佳配比。

1.3.2 復合活性短肽對酪朊酸鈉乳化特性影響的混料優化實驗

通過單因素實驗選取效果較好的水解乳清蛋白、大豆肽和海洋膠原蛋白肽，將這3種活性短肽組成復合活性短肽。借助實驗設計軟件Design Expert7.0，按混料設計進行實驗，以乳化活性和乳化穩定性為指標，對復合活性短肽的配方進行優化（見表1）。

1.3.3 乳化活性及乳化穩定性的測定

參照Markwell等［11］的方法略加修改，準確稱取一定量的活性短肽和酪朊酸鈉樣品，溶于Tris-HCl緩沖液中，配制成一定濃度的溶液，取其中15 mL放入50 mL燒杯中，加入5 mL玉米油后用高速電動均質機乳化2 min（10 000 r/min）。從底部吸取100 μL稀釋到5 mL的0.1%SDS溶液中，以SDS溶液作空白對照，500 nm下測定吸光值（A0）。10 min后再次吸取100 μL，按上述步驟測定吸光值（A1）。

乳化活性（EAI）按式（1）計算。

乳化穩定性（ESI）按式（2）計算。

式（1）、（2）中:C為蛋白質水溶液中蛋白質量濃度，g/mL；L為比色杯光徑，cm；A0為起始500 nm處吸光值；A1為10 min后500 nm處吸光值；φ為乳化液中油相的比例。

2 結果與分析

2.1 不同種類活性短肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響

2.1.1 水解乳清蛋白對酪朊酸鈉乳化特性的影響

水解乳清蛋白與酪朊酸鈉復配的乳化效果見圖1。由圖1可知，隨水解乳清蛋白比例的增大，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均逐漸減小。當酪朊酸鈉與水解乳清蛋白的比例大于8∶2時，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均未發生顯著性變化（p＞0.05），當水解乳清蛋白的比例超過20%時，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均顯著減?。╬＜0.05），說明水解乳清蛋白比例越大，復配體系的乳化活性和乳化穩定性越小。水解乳清蛋白對乳化體系的穩定性產生了影響，但在低的比例時復配體系的穩定性不會顯著降低。因此，考慮選用水解乳清蛋白與酪朊酸鈉復配。

圖1 水解乳清蛋白與酪朊酸鈉復配的乳化效果Fig.1 Emulsifying effect of hydrolyzed whey protein compounded with sodium caseinate

2.1.2 大豆肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響

大豆肽與酪朊酸鈉復配的乳化效果見圖2，由圖2可知，隨大豆肽比例的增大，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均逐漸減小。酪朊酸鈉與大豆肽的配比為9∶1時，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均未發生顯著性變化（p＞0.05），當大豆肽的比例超過10%時，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均顯著減?。╬＜0.05），說明大豆肽比例越大，復配體系的乳化活性和乳化穩定性越小。大豆肽對乳化體系的穩定性產生了影響，但在低的比例時體系的穩定性不會顯著降低。因此，考慮選用大豆肽與酪朊酸鈉復配。

圖2 大豆肽與酪朊酸鈉復配的乳化效果Fig.2 Emulsifying effect of soybean peptide compounded with sodium caseinate

2.1.3 海洋膠原蛋白肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響

海洋膠原蛋白肽與酪朊酸鈉復配的乳化效果見圖3，由圖3可知，隨著海洋膠原蛋白肽比例的增大，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均逐漸減小。酪朊酸鈉與海洋膠原蛋白肽的配比為9∶1時，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均未發生顯著性變化（p＞0.05），當海洋膠原蛋白肽比例大于10%時，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均顯著減?。╬＜0.05），說明海洋膠原蛋白肽比例越大，復配體系的乳化活性和乳化穩定性越小。海洋膠原蛋白肽對乳化體系的穩定性產生了影響，但在較低比例時體系的穩定性不會顯著降低。因此，考慮選用海洋膠原蛋白肽與酪朊酸鈉復配。

圖3 海洋膠原蛋白肽與酪朊酸鈉復配的乳化效果Fig.3 Emulsifying effect of marine collagen peptide compounded with sodium caseinate

2.1.4 玉米肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響

玉米肽與酪朊酸鈉復配的乳化效果見圖4，由圖4可知，隨玉米肽比例的增大，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均逐漸減小。玉米肽比例在10%時，體系的乳化活性和乳化穩定性顯著減?。╬＜0.05），說明玉米肽比例越大，乳化體系的穩定性越差。玉米肽對乳化體系的穩定性產生了顯著性影響，因此，玉米肽不適宜與酪朊酸鈉復配。

圖4 玉米肽與酪朊酸鈉復配的乳化效果Fig.4 Emulsifying effect of corn peptide compounded with sodium caseinate

2.1.5 花生肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響

花生肽與酪朊酸鈉復配的乳化效果見圖5，由圖5可知，隨花生肽比例的增大，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均逐漸減小。當花生肽的比例在10%時，復配體系的乳化活性和乳化穩定性均顯著減?。╬＜0.05），說明花生肽比例越大，乳化體系的穩定性越差?；ㄉ膶θ榛w系的穩定性產生了顯著性影響。因此，花生肽不適宜與酪朊酸鈉復配。

圖5 花生肽與酪朊酸鈉復配的乳化效果Fig.5 Emulsifying effect of peanut peptide compounded with sodium caseinate

2.2 復合活性短肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響

在單因素實驗的基礎上選用混料設計，以乳化活性和乳化穩定性為指標，采用Design-Expert 7.0軟件對實驗數據進行回歸分析，對復合活性短肽的配比與體系乳化活性和乳化穩定性的關系進行更深入的研究和優化，實驗結果見表2。

表2 混料優化試驗方案與結果Tab.2 Experimental scheme and results of mixture experiment

2.2.1 回歸模型的建立與方差分析

水解乳清蛋白為X1、大豆肽為X2、海洋膠原蛋白肽為X3。以X1、X2、X3為試驗因素，乳化活性Y1、乳化穩定性Y2為考察指標的回歸模型為式（3）、式（4）。

根據回歸方程做體系乳化活性的等高圖，見圖6和圖7。由圖6、圖7可知，水解乳清蛋白和大豆肽的比例較大時，體系的乳化活性和乳化穩定性較大；隨著海洋膠原蛋白肽比例的增加，體系的乳化活性和乳化穩定性減??；單一的海洋膠原蛋白肽比例較大時，體系的乳化活性和乳化穩定性較小。

對混料實驗結果進行方差分析，結果見表3。由表3可知，水解乳清蛋白對體系的乳化活性和乳化穩定性的影響均極顯著（p＜0.01）；大豆肽對體系的乳化活性的影響不顯著（p＞0.05），而對體系的乳化穩定性影響顯著（p＜0.05）；海洋膠原蛋白肽對體系的乳化活性有極顯著影響（p＜0.01），而對體系的乳化穩定性只有顯著性影響（p＜0.05）。

2.2.2 復合活性短肽優化配比的確定

在確定水解乳清蛋白、大豆肽和海洋膠原蛋白肽對體系乳化特性的影響后，將體系的目標品質設定為體系的乳化活性和乳化穩定性均為最大值的水平，經軟件分析計算得出最優組合，結合實際情況，綜合確定復合活性短肽優化配方為:水解乳清蛋白50%，大豆肽40%，海洋膠原蛋白肽10%。

圖6 復合活性短肽對體系乳化活性的影響Fig.6 Effects of compound active peptides on emulsifying activity

圖7 復合活性短肽對體系乳化穩定性的影響Fig.7 Effects of compound active peptide on emulsifying stability

表3 混料實驗結果的方差分析Tab.3 Variance analysis of mixture experiment

續表3

2.2.3 復合活性短肽與酪朊酸鈉較佳復配比例的確定

復合活性短肽對體系乳化效果的影響結果見表4。由表4可知，復合活性短肽比例為30%時，復配體系的乳化活性和乳化穩定性變化均不顯著（p＞0.05），因此，確定復合活性短肽與酪朊酸鈉的優化比例為3∶7。

表4 復合活性短肽對體系乳化效果的影響Tab.4 Effects of composite active peptides on emulsifying effect

3 討 論

比較分析了5種不同種類活性短肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響并優化了其配比，發現不同種類活性短肽對酪朊酸鈉乳化特性影響差異明顯，分析原因可能是短肽的氨基酸組成不同，也可能是由于分子量不同引起的。蛋白體系的乳化特性決定了其在食品加工領域的應用，本研究結果可為高蛋白飲料尤其是臨床營養乳劑生產中短肽的選擇提供參考。

本研究結果表明，水解乳清蛋白對酪朊酸鈉乳化特性的影響最小，究其原因可能在于其平均分子質量相對較大。平均分子質量較大的水解乳清蛋白乳化特性優于其他4種短肽，其與酪朊酸鈉復配后對酪朊酸鈉乳化特性的影響也較小。有研究發現隨著平均分子質量的減小，疏水基團過度暴露，打破了親水-疏水的平衡，使其乳化性能降低［12-13］。因此，全面準確地了解短肽的平均分子質量與其對酪朊酸鈉乳化特性影響的關系對指導其在高蛋白飲料尤其是臨床營養乳劑中的應用具有重要意義。

本研究發現平均分子質量相同的大豆肽、海洋膠原蛋白肽、玉米肽和花生肽對酪朊酸鈉的乳化特性影響差異明顯，這可能是由于各短肽中氨基酸組成及排列順序不同造成的。蛋白質的疏水性是影響其乳化特性的一項重要因素，氨基酸分為親水性氨基酸和疏水性氨基酸。有研究發現短肽中親水性氨基酸含量高，其親水基團多與水分子結合，使水油界面不能達到平衡，從而降低被界面吸附的能力，使得乳化性能大大降低［14］，此類短肽與酪朊酸鈉復配時對體系乳化特性的影響較大；當疏水性氨基酸的含量越高時，其界面張力就越低，越有利于乳化層的形成，其乳化特性越好［15］，此類短肽與酪朊酸鈉復配時對體系乳化特性的影響也較小?？梢?，短肽中親水性氨基酸和疏水性氨基酸含量可影響復配體系乳化特性的高低。

4 結 論

本研究發現水解乳清蛋白與酪朊酸鈉的復配比例大于2∶8，大豆肽和海洋膠原蛋白肽分別與酪朊酸鈉的復配比例大于1∶9時，以酪朊酸鈉為主體的蛋白體系的乳化活性和乳化穩定性均顯著降低（p＜0.05）；玉米肽和花生肽與酪朊酸鈉的復配比例為1∶9時，體系的乳化活性和乳化穩定性均顯著降低（p＜0.05）。確定了適合與酪朊酸鈉復配的活性短肽為水解乳清蛋白、大豆肽和海洋膠原蛋白肽，將3種活性短肽復合與酪朊酸鈉復配，采用混料設計試驗，得到活性短肽的較佳配比為水解乳清蛋白50%，大豆肽40%，海洋膠原蛋白肽10%，且3種復合活性短肽與酪朊酸鈉的優化復配比例為3∶7，本研究結果可為高蛋白飲料中活性短肽的選擇提供依據。

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Effect of Different Active Peptides on Emulsifying Properties of Sodium Caseinate and Proportion Optimization

MA Yongxuan，ZHANG Mingwei*，WEI Zhencheng，ZHANG Yan，ZHANG Ruifen，DENG Yuanyuan，TANG Xiaojun，LIU Lei，TI Huihui，GUO Jinxin
（Sericultural and Agri-Food Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Functional Foods，Ministry of Agriculture/Guangdong Key Laboratory
of Agricultural Products Processing，Guangzhou 510610，China）

Effects of different active peptides on the emulsifying properties of sodium caseinate，and the proportion of complex were optimized in this study.The emusifying activity and stability of the system significantly（p＜0.05）decreased when the ratio between the hydrolyzed whey protein and sodium caseinate was greater than 2∶8，and the ratio between the soybean peptide and marine collagen peptide was greater than 1∶9.The emulsifying activity and stability of the system significantly（p＜0.05）decreased when the ratio between the corn peptide and peanut peptide was 1∶9.Moreover，hydrolyzed whey protein，soybean peptide and marine collagen peptide were mixed with sodium caseinate，and the optimal concentration was 50%hydrolyzed whey protein，40%soybean peptide and 10%marine collagen peptide，and the best proportion of composite active peptides to sodium caseinate was 3∶7.The results provided a basis for selection of the active peptide in protein drinks.

active peptides；sodium caseinate；emulsifying properties；optimization

葉紅波）

TS201.4；TS275.4

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.04.007

2095-6002（2015）04-0033-07

馬永軒，張名位，魏振承，等.不同活性短肽對酪朊酸鈉乳化特性的影響及其配比優化［J］.食品科學技術學報，2015，33 （4 ）:33-39.

MA Yongxuan，ZHANG Mingwei，WEI Zhencheng，et al.Effect of different active peptides on emulsifying properties of so dium caseinate and proportion optimization［J］.Journal of Food Science and Technology，2015，33（4）:33-39.

2014-10-23

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD33B10；2012BAD37B08）；國家“863”計劃項目（2013AA102208）；國家公益性行業科技項目（201303071）。

馬永軒，男，助理研究員，碩士，主要從事農產品加工方面的研究；

*張名位，男，研究員，博士，主要從事農產品加工方面的研究。

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