不同活性短肽对酪朊酸钠乳化特性的影响及其配比优化

马永轩，张名位*，魏振承，张 雁，张瑞芬，邓媛元，唐小俊，刘 磊，遆慧慧，郭锦欣

（广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/农业部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室，广东广州 510610）

摘 要：比较了水解乳清蛋白、大豆肽、海洋胶原蛋白肽、玉米肽和花生肽等不同活性短肽对酪朊酸钠的乳化活性和乳化稳定性影响，并优化了其蛋白体系乳化效果较好的复配比例。结果表明，水解乳清蛋白与酪朊酸钠的复配比例大于2∶8，大豆肽和海洋胶原蛋白肽分别与酪朊酸钠的复配比例大于1∶9时，以酪朊酸钠为主体的蛋白体系的乳化活性和乳化稳定性均显著降低（p＜0.05）；玉米肽和花生肽与酪朊酸钠的复配比例为1∶9时，体系的乳化活性和乳化稳定性均显著降低（p＜0.05）。进一步选用水解乳清蛋白、大豆肽和海洋胶原蛋白肽复合后与酪朊酸钠复配，采用混料设计试验，确定复配体系乳化效果较好的3种活性短肽的较佳配比为水解乳清蛋白50%、大豆肽40%、海洋胶原蛋白肽10%，3种复合活性短肽与酪朊酸钠的优化复配比例为3∶7。研究结果可为高蛋白饮料中活性短肽的选择提供理论依据。

关键词：活性短肽；酪朊酸钠；乳化特性；优化

酪朊酸钠，又称酪蛋白酸钠，是酪蛋白的一种衍生物，含有人体所需的全部必需氨基酸，具有较好的溶解性、较高的黏度和丰富的营养价值［1］。酪朊酸钠具有双亲性，呈现很好的表面活性剂特性，以及良好的乳化特性，且许多乳化剂与其配合可增强乳化效果［2-4］。此外，酪朊酸钠还具有很好的热稳定性，120℃高温长时间杀菌也不会破坏其稳定性及功能性［5］。因此，酪朊酸钠作为一种优良的蛋白质配料具有广阔的应用前景。

酪朊酸钠作为一种整蛋白质在人体需经消化道中酶作用后以短肽的形式被吸收，这严重制约了其在食品加工领域的应用，而活性短肽可不经消化直接被吸收，可弥补酪朊酸钠不易被吸收这一缺陷。另外，活性短肽具有多种人体代谢和生理调节功能［6-9］，具备高溶解性和低黏度等良好特性，且不易受环境等因素的影响［10］。因此，通过整蛋白质与活性短肽复配，在保持蛋白体系较好乳化特性的基础上提高其消化率具有重要意义。在临床营养乳剂加工等方面，活性短肽与酪朊酸钠常常配合使用，但活性短肽的种类及两者的复配比例对复配物的乳化特性有较大影响。然而，目前国内外的研究主要集中在单一整蛋白质或短肽的乳化特性，在短肽对整蛋白质乳化特性的影响以及短肽与整蛋白质的复配等方面还鲜有报道。为此，本研究分别选取了5种不同种类的活性短肽与酪朊酸钠复配，希望从中筛选出适合与酪朊酸钠复配的活性短肽并确定其优化复配比例；比较了不同短肽对整蛋白质乳化特性的影响并优化了其复配比例，希望对高蛋白饮料尤其是临床营养乳剂生产中短肽的选择提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆肽、玉米肽、花生肽、海洋胶原蛋白肽（平均分子质量1 500 u），中食都庆（山东）生物技术有限公司；水解乳清蛋白（平均分子质量3 800 u），广州华柏食品添加剂有限公司；酪朊酸钠，兰州同健生物科技股份有限公司；氢氧化钠，天津宏诺科技有限公司；羟甲基氨基甲烷（Tris），浙江盛大化工有限公司；十二烷基硫酸钠（SDS），南京盛基化工有限公司；氯化钠，天津市福晨化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

T25型电动分散均质机，德国IKA；UV-1800型紫外可见分光光度计，岛津仪器有限公司；BSA224S-CW型分析天平，赛多利斯科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 不同种类活性短肽对酪朊酸钠乳化特性影响实验

选用不同种类的活性短肽水解乳清蛋白、大豆肽、海洋胶原蛋白肽、玉米肽和花生肽分别与酪朊酸钠复配，取1∶9，2∶8，3∶7，4∶6，5∶5，6∶4，7∶3，8∶2，9∶1九种复配比例，酪朊酸钠为对照，分别测定其乳化活性和乳化稳定性。复配体系的乳化活性及乳化稳定性与对照无显著差异时为该活性短肽与酪朊酸钠的较佳配比。

1.3.2 复合活性短肽对酪朊酸钠乳化特性影响的混料优化实验

通过单因素实验选取效果较好的水解乳清蛋白、大豆肽和海洋胶原蛋白肽，将这3种活性短肽组成复合活性短肽。借助实验设计软件Design Expert7.0，按混料设计进行实验，以乳化活性和乳化稳定性为指标，对复合活性短肽的配方进行优化（见表1）。

1.3.3 乳化活性及乳化稳定性的测定

参照Markwell等［11］的方法略加修改，准确称取一定量的活性短肽和酪朊酸钠样品，溶于Tris-HCl缓冲液中，配制成一定浓度的溶液，取其中15 mL放入50 mL烧杯中，加入5 mL玉米油后用高速电动均质机乳化2 min（10 000 r/min）。从底部吸取100 μL稀释到5 mL的0.1%SDS溶液中，以SDS溶液作空白对照，500 nm下测定吸光值（A0）。10 min后再次吸取100 μL，按上述步骤测定吸光值（A1）。

乳化活性（EAI）按式（1）计算。

表1 混料优化实验方案
Tab.1 Experimental scheme of mixture D-optimal

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乳化稳定性（ESI）按式（2）计算。

式（1）、（2）中:C为蛋白质水溶液中蛋白质量浓度，g/mL；L为比色杯光径，cm；A0为起始500 nm处吸光值；A1为10 min后500 nm处吸光值；φ为乳化液中油相的比例。

2 结果与分析

2.1 不同种类活性短肽对酪朊酸钠乳化特性的影响

2.1.1 水解乳清蛋白对酪朊酸钠乳化特性的影响

水解乳清蛋白与酪朊酸钠复配的乳化效果见图1。由图1可知，随水解乳清蛋白比例的增大，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均逐渐减小。当酪朊酸钠与水解乳清蛋白的比例大于8∶2时，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均未发生显著性变化（p＞0.05），当水解乳清蛋白的比例超过20%时，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均显著减小（p＜0.05），说明水解乳清蛋白比例越大，复配体系的乳化活性和乳化稳定性越小。水解乳清蛋白对乳化体系的稳定性产生了影响，但在低的比例时复配体系的稳定性不会显著降低。因此，考虑选用水解乳清蛋白与酪朊酸钠复配。

图1 水解乳清蛋白与酪朊酸钠复配的乳化效果
Fig.1 Emulsifying effect of hydrolyzed whey protein compounded with sodium caseinate

2.1.2 大豆肽对酪朊酸钠乳化特性的影响

大豆肽与酪朊酸钠复配的乳化效果见图2，由图2可知，随大豆肽比例的增大，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均逐渐减小。酪朊酸钠与大豆肽的配比为9∶1时，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均未发生显著性变化（p＞0.05），当大豆肽的比例超过10%时，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均显著减小（p＜0.05），说明大豆肽比例越大，复配体系的乳化活性和乳化稳定性越小。大豆肽对乳化体系的稳定性产生了影响，但在低的比例时体系的稳定性不会显著降低。因此，考虑选用大豆肽与酪朊酸钠复配。

图2 大豆肽与酪朊酸钠复配的乳化效果
Fig.2 Emulsifying effect of soybean peptide compounded with sodium caseinate

2.1.3 海洋胶原蛋白肽对酪朊酸钠乳化特性的影响

海洋胶原蛋白肽与酪朊酸钠复配的乳化效果见图3，由图3可知，随着海洋胶原蛋白肽比例的增大，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均逐渐减小。酪朊酸钠与海洋胶原蛋白肽的配比为9∶1时，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均未发生显著性变化（p＞0.05），当海洋胶原蛋白肽比例大于10%时，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均显著减小（p＜0.05），说明海洋胶原蛋白肽比例越大，复配体系的乳化活性和乳化稳定性越小。海洋胶原蛋白肽对乳化体系的稳定性产生了影响，但在较低比例时体系的稳定性不会显著降低。因此，考虑选用海洋胶原蛋白肽与酪朊酸钠复配。

图3 海洋胶原蛋白肽与酪朊酸钠复配的乳化效果
Fig.3 Emulsifying effect of marine collagen peptide compounded with sodium caseinate

2.1.4 玉米肽对酪朊酸钠乳化特性的影响

玉米肽与酪朊酸钠复配的乳化效果见图4，由图4可知，随玉米肽比例的增大，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均逐渐减小。玉米肽比例在10%时，体系的乳化活性和乳化稳定性显著减小（p＜0.05），说明玉米肽比例越大，乳化体系的稳定性越差。玉米肽对乳化体系的稳定性产生了显著性影响，因此，玉米肽不适宜与酪朊酸钠复配。

图4 玉米肽与酪朊酸钠复配的乳化效果
Fig.4 Emulsifying effect of corn peptide compounded with sodium caseinate

2.1.5 花生肽对酪朊酸钠乳化特性的影响

花生肽与酪朊酸钠复配的乳化效果见图5，由图5可知，随花生肽比例的增大，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均逐渐减小。当花生肽的比例在10%时，复配体系的乳化活性和乳化稳定性均显著减小（p＜0.05），说明花生肽比例越大，乳化体系的稳定性越差。花生肽对乳化体系的稳定性产生了显著性影响。因此，花生肽不适宜与酪朊酸钠复配。

图5 花生肽与酪朊酸钠复配的乳化效果
Fig.5 Emulsifying effect of peanut peptide compounded with sodium caseinate

2.2 复合活性短肽对酪朊酸钠乳化特性的影响

在单因素实验的基础上选用混料设计，以乳化活性和乳化稳定性为指标，采用Design-Expert 7.0软件对实验数据进行回归分析，对复合活性短肽的配比与体系乳化活性和乳化稳定性的关系进行更深入的研究和优化，实验结果见表2。

表2 混料优化试验方案与结果
Tab.2 Experimental scheme and results of mixture experiment

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2.2.1 回归模型的建立与方差分析

水解乳清蛋白为X1、大豆肽为X2、海洋胶原蛋白肽为X3。以X1、X2、X3为试验因素，乳化活性Y1、乳化稳定性Y2为考察指标的回归模型为式（3）、式（4）。

根据回归方程做体系乳化活性的等高图，见图6和图7。由图6、图7可知，水解乳清蛋白和大豆肽的比例较大时，体系的乳化活性和乳化稳定性较大；随着海洋胶原蛋白肽比例的增加，体系的乳化活性和乳化稳定性减小；单一的海洋胶原蛋白肽比例较大时，体系的乳化活性和乳化稳定性较小。

对混料实验结果进行方差分析，结果见表3。由表3可知，水解乳清蛋白对体系的乳化活性和乳化稳定性的影响均极显著（p＜0.01）；大豆肽对体系的乳化活性的影响不显著（p＞0.05），而对体系的乳化稳定性影响显著（p＜0.05）；海洋胶原蛋白肽对体系的乳化活性有极显著影响（p＜0.01），而对体系的乳化稳定性只有显著性影响（p＜0.05）。

2.2.2 复合活性短肽优化配比的确定

在确定水解乳清蛋白、大豆肽和海洋胶原蛋白肽对体系乳化特性的影响后，将体系的目标品质设定为体系的乳化活性和乳化稳定性均为最大值的水平，经软件分析计算得出最优组合，结合实际情况，综合确定复合活性短肽优化配方为:水解乳清蛋白50%，大豆肽40%，海洋胶原蛋白肽10%。

图6 复合活性短肽对体系乳化活性的影响
Fig.6 Effects of compound active peptides on emulsifying activity

图7 复合活性短肽对体系乳化稳定性的影响
Fig.7 Effects of compound active peptide on emulsifying stability

表3 混料实验结果的方差分析
Tab.3 Variance analysis of mixture experiment

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续表3

*表示0.05水平下的差异显著性，**表示0.01水平下的差异显著性

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2.2.3 复合活性短肽与酪朊酸钠较佳复配比例的确定

复合活性短肽对体系乳化效果的影响结果见表4。由表4可知，复合活性短肽比例为30%时，复配体系的乳化活性和乳化稳定性变化均不显著（p＞0.05），因此，确定复合活性短肽与酪朊酸钠的优化比例为3∶7。

表4 复合活性短肽对体系乳化效果的影响
Tab.4 Effects of composite active peptides on emulsifying effect

不同小写字母表示0.05水平下的差异显著性

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3 讨 论

比较分析了5种不同种类活性短肽对酪朊酸钠乳化特性的影响并优化了其配比，发现不同种类活性短肽对酪朊酸钠乳化特性影响差异明显，分析原因可能是短肽的氨基酸组成不同，也可能是由于分子量不同引起的。蛋白体系的乳化特性决定了其在食品加工领域的应用，本研究结果可为高蛋白饮料尤其是临床营养乳剂生产中短肽的选择提供参考。

本研究结果表明，水解乳清蛋白对酪朊酸钠乳化特性的影响最小，究其原因可能在于其平均分子质量相对较大。平均分子质量较大的水解乳清蛋白乳化特性优于其他4种短肽，其与酪朊酸钠复配后对酪朊酸钠乳化特性的影响也较小。有研究发现随着平均分子质量的减小，疏水基团过度暴露，打破了亲水-疏水的平衡，使其乳化性能降低［12-13］。因此，全面准确地了解短肽的平均分子质量与其对酪朊酸钠乳化特性影响的关系对指导其在高蛋白饮料尤其是临床营养乳剂中的应用具有重要意义。

本研究发现平均分子质量相同的大豆肽、海洋胶原蛋白肽、玉米肽和花生肽对酪朊酸钠的乳化特性影响差异明显，这可能是由于各短肽中氨基酸组成及排列顺序不同造成的。蛋白质的疏水性是影响其乳化特性的一项重要因素，氨基酸分为亲水性氨基酸和疏水性氨基酸。有研究发现短肽中亲水性氨基酸含量高，其亲水基团多与水分子结合，使水油界面不能达到平衡，从而降低被界面吸附的能力，使得乳化性能大大降低［14］，此类短肽与酪朊酸钠复配时对体系乳化特性的影响较大；当疏水性氨基酸的含量越高时，其界面张力就越低，越有利于乳化层的形成，其乳化特性越好［15］，此类短肽与酪朊酸钠复配时对体系乳化特性的影响也较小。可见，短肽中亲水性氨基酸和疏水性氨基酸含量可影响复配体系乳化特性的高低。

4 结 论

本研究发现水解乳清蛋白与酪朊酸钠的复配比例大于2∶8，大豆肽和海洋胶原蛋白肽分别与酪朊酸钠的复配比例大于1∶9时，以酪朊酸钠为主体的蛋白体系的乳化活性和乳化稳定性均显著降低（p＜0.05）；玉米肽和花生肽与酪朊酸钠的复配比例为1∶9时，体系的乳化活性和乳化稳定性均显著降低（p＜0.05）。确定了适合与酪朊酸钠复配的活性短肽为水解乳清蛋白、大豆肽和海洋胶原蛋白肽，将3种活性短肽复合与酪朊酸钠复配，采用混料设计试验，得到活性短肽的较佳配比为水解乳清蛋白50%，大豆肽40%，海洋胶原蛋白肽10%，且3种复合活性短肽与酪朊酸钠的优化复配比例为3∶7，本研究结果可为高蛋白饮料中活性短肽的选择提供依据。

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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）

Abstract: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.

Key words:active peptides；sodium caseinate；emulsifying properties；optimization

（责任编辑:叶红波）

中图分类号：TS201.4；TS275.4

文献标志码：A

doi:10.3969/j.issn.2095-6002.2015.04.007

文章编号：2095-6002（2015）04-0033-07

引用格式：马永轩，张名位，魏振承，等.不同活性短肽对酪朊酸钠乳化特性的影响及其配比优化［J］.食品科学技术学报，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.

收稿日期:2014-10-23

基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD33B10；2012BAD37B08）；国家“863”计划项目（2013AA102208）；国家公益性行业科技项目（201303071）。

作者简介:马永轩，男，助理研究员，硕士，主要从事农产品加工方面的研究；

*张名位，男，研究员，博士，主要从事农产品加工方面的研究。

通信作者。