全 文 ：研究报告
2013年第 39卷第 12期(总第 312期) 85
平欧榛子蛋白分离及功能特性分析*
吕春茂，魏雅静，孟宪军，董文轩，陆长颖
(沈阳农业大学 食品学院，辽宁 沈阳，100866)
摘 要 为了充分利用平欧榛子资源，提高附加值，采用 Osborne 蛋白分级法及聚丙烯酰氨凝胶电泳提取并分
析了其蛋白质组分和相对分子质量分布。采用碱溶酸沉法提取其分离蛋白并对分离蛋白的功能特性进行了检
测和分析。结果表明:清蛋白占榛子粗蛋白的 67. 18%，球蛋白占 17. 62%，谷蛋白占 6. 53%，醇溶蛋白占 3. 17%;
还原和非还原聚丙烯酰氨凝胶电泳(SDS-PAGE)分析表明，榛子蛋白质各组分中均存在二硫键，非还原条件下，各
组分亚基相对分子质量主要分布在 35 ～71 kDa，还原条件下，各组分亚基相对分子质量主要分布在 16 ～ 50 kDa且
均有 2条明显的亚基带;分离蛋白功能特性研究显示，pH值在等电点附近榛子蛋白的溶解性、持水性、起泡性和乳
化性最低，而泡沫稳定性在等电点附近有最大值，50℃时持水性最高，而吸油性在 50℃时最低为 2. 815 g /g。
关键词 平欧榛子，蛋白质，分离，聚丙烯酰氨凝胶电泳，功能特性
第一作者:博士，副教授。
* 平欧榛子深加工技术研究与示范(沈阳市农业科技攻关项目)
(F12 － 101 － 3 － 00)
收稿日期:2013 － 10 － 06，改回日期:2013 － 11 － 01
榛子，世界四大干果(扁桃、核桃、榛子、腰果)之
一。榛仁含脂肪 50. 6% ～ 63. 8%，蛋白质 16. 2% ～
23. 6%，碳水化合物 16. 5%，还含有多种维生素及矿
物质元素。平欧榛子是以我国野生平榛为母本，欧洲
榛为父本进行种间远源杂交产生的新种，别名大果榛
子、杂交榛子。它集中了平榛与欧洲榛的优良特性，
具有果大、壳薄、出仁率高、适应性强、风味好等特
点［1］。本研究以平欧榛子为原料，经过脱脂处理后
分别提取了榛子的分离蛋白、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋
白及谷蛋白，并对各蛋白组分分子质量分布及分离蛋
白的功能特性进行了分析和测定。
1 材料与方法
1. 1 主要材料和试剂
平欧榛子，购于本溪县三阳大果榛子专业生产合
作社。榛子去壳、脱皮、粉碎、脱脂、分装(50 g /袋) ，
于 － 20℃冰箱中备用;SDS-PAGE 凝胶配制试剂盒、
预染蛋白 Maker，北京鼎国昌盛生物技术有限责任公
司;大豆色拉油，市售;核桃，市售;HCl、NaOH、Cu-
SO4、NaCl、乙醇、正己烷，均为分析纯。
1. 2 主要仪器设备
FD-IC-80 真空冷冻干燥机，北京博医康实验仪
器有限公司;ＲE-52AA旋转蒸发器，上海亚荣生化仪
器厂;SHB-ⅢA循环水式多用真空泵，郑州长城科工
贸有限公司;pHS-25 数显 pH 计，上海精密科学仪器
有限公司;DYY-6C 型电泳仪，北京市六一仪器厂;
Mini-PＲOTEAN Tetra System 电泳槽，BIO-ＲAD 公司;
TDL-40B台式离心机，上海安亭科学仪器厂;IKA T18
ULTＲA-TUＲＲAX高速分散均质机，IKA公司。
1. 3 实验方法
1. 3. 1 基本营养成分测定
粗蛋白测定:微量凯氏定氮法(GB /T5009. 5 －
2010) ;粗脂肪测定:索氏提取法(GB /T 14772 －
2008) ;水分测定:常压干燥法(GB /T5009. 5 － 2010) ;
灰分测定:高温灼烧法(GB /T5009. 4 － 2010)。
1. 3. 2 榛子蛋白分离方法
榛子分离蛋白的制备采用碱溶酸沉法，见参考文
献［2 － 3］。
参照 Osborne蛋白分级法［4］，分级提取制备榛子
的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白，计算各蛋白所
占的相对百分比。
1. 3. 3 SDS -PAGE分析蛋白相对分子质量
根据文献［6 － 7］，采用 12%分离胶、5%浓缩胶对
分离得到的各榛子蛋白组分进行 SDS -PAGE 电泳分
析。稳流操作，考马斯亮蓝 Ｒ-350 染色 15 min，10%
冰醋酸脱色，拍照。
1. 3. 4 榛子分离蛋白功能特性的测定
1. 3. 4. 1 溶解度［7］
测定不同 pH值下样品的氮溶解性指数 NSI 值。
制备 0. 1 g /L 榛子蛋白溶液，用 0. 1 mol /L HCl 或
NaOH调节 pH 值为 2 ～ 9，室温下搅拌 1 h，4 000 r /
min离心 10 min，分别测定上清液中含氮量及样品中
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.2013.12.017
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总氮含量。溶解度的计算:
溶解度 /% = 水溶性氮
总氮
× 100
1. 3. 4. 2 持水性［8］
准确称取 1 g 榛子蛋白于预先称量过的离心管
中，加入 30 mL去离子水，用磁力搅拌器搅拌使其混
合均匀，调 pH值为 3、5、7、9，将装有样液的离心管分
别放在 30、50、70、90 ℃的水浴中加热 30 min，然后于
冷却水中冷却 30 min，3 000 r /min 离心 10 min，去除
上清液，称重。若无上清液，则应加水搅拌再离心，直
到有少量上清液为止。持水性的计算:
持水性 =
沉淀物和离心管总质量 －样品和离心管总质量
样品质量
1. 3. 4. 3 吸油性［9］
准确称取 0. 5 g榛子蛋白于离心管中，加入 3 mL
大豆色拉油，在高速分散均质机中均质 2 min，分别在
30、50、70、90 ℃的水浴中静止 30 min，1 000 r /min离
心沉降 25 min，吸取上层未吸附油，称量。吸油性的
计算:
吸油性 =(吸油后样品和离心管总质量 －吸油
前样品和离心管总质量)/样品质量
1. 3. 4. 4 乳化性和乳化稳定性［10］
制备 0. 1、0. 3、0. 5 g /L 榛子蛋白溶液各 25 mL，
分别调 pH值为 3、5、7、9，加入 25 mL大豆色拉油，在
高速分散均质机中均质 2 min，1 500 r /min 离心 5
min，测定此时离心管中乳化层的高度和液体总高度。
然后将离心管置于 80℃水浴中，加热 30 min，冷却至
室温，再离心(1 500 r /min)5 min，测出此时乳化层高
度。乳化性和乳化稳定性的计算公式如下:
乳化性 /% =离心管中乳化层的高度
离心管中液体总高度
× 100
乳化稳定性 /% = 30 min后的乳化层高度
初始时的乳化层高度
× 100
1. 3. 4. 5 起泡性和泡沫稳定性［11］
制备 0. 1、0. 3、0. 5 g /L榛子蛋白溶液各 100 mL，
分别调 pH 值为 3、5、7、9，在高速分散均质机中均质
2 min，记下均质停止时泡沫体积，静置 30 min，记下
此时泡沫体积。起泡性和泡沫稳定性的计算:
起泡性 /% =均质停止时泡沫体积100 × 100
泡沫稳定性 /% = 30 min后泡沫体积
均质停止时泡沫体积
× 100
2 结果与讨论
2. 1 平欧榛子基本营养组成
平欧榛子基本营养组成见表 1。
表 1 榛子原料、脱脂粉主要成分分析 %
Table 1 Main composition of the hazelnut kernel
and defatted powder %
成分 蛋白质 脂肪 水分 灰分
平欧榛子 22. 74 ± 0. 11 58. 82 ± 0. 14 5. 17 ± 0. 08 4. 61 ± 0. 05
脱脂粉 40. 25 ± 0. 47 15. 19 ± 0. 22 8. 33 ± 0. 13 5. 74 ± 0. 07
2. 2 榛子不同类型蛋白质组成
由图 1 可知，榛子蛋白质中清蛋白含量最高，其
次为球蛋白，谷蛋白含量较低，醇溶蛋白含量最低。
由于榛子主要的蛋白质组分是水溶性的清蛋白和盐
溶性的球蛋白，因此溶解性能较好，这也是蛋白质主
要的功能性质，可以作为一种理想的天然的优质蛋白
质资源应用于食品工业中。
图 1 榛子蛋白质组分的构成及含量
Fig. 1 Distribution and protein content of protein
frations of hazelnut
2. 3 榛子蛋白质相对分子质量分布
采用 12%的分离胶，5%浓缩胶对榛子蛋白分离
出的组分进行 SDS-PAGE 电泳分析，如图 2、图 3 所
示。从图 2 可以看出，在非还原条件下，分离蛋白及
4 种分提蛋白的相对分子质量均小于 71 kDa，分离蛋
白主要亚基分布在 35 ～ 71 kDa，此外，还有一些含量
较少的亚基分布在 16 kDa 附近。4 种分提蛋白质的
亚基分布也存在一定差异，清蛋白在 71 kDa 处有 1
条明显的亚基带，在 35 ～ 71 kDa 还有 5 条较模糊的
亚基带，在 16 kDa 附近有一些相对分子质量较低的
亚基，球蛋白在 50 ～ 71 kDa 有 2 条比较明显的亚基
带，在 35 ～ 50 kDa 有 3 条比较明显的亚基带，在 16
kDa附近有含量较少的亚基，谷蛋白在 16 ～ 25 kDa
有含量较少的亚基，醇溶蛋白在 71 kDa 附近有 1 条
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很浅的亚基带。
1-Maker;2-分离蛋白;3-清蛋白;4-球蛋白;
5-醇溶蛋白;6-谷蛋白
图 2 非还原 SDS-PAGE电泳图谱
Fig. 2 Non-reduced SDS-PAGE
从图 3 可以看出，在还原条件下，分离蛋白及 4
种分提蛋白的相对分子质量也均小于 71 kua，在 16
～ 50 kua 之间均有 2 条主要亚基带，在 16 ～ 25 kua
之间均有一条明显条带，分离蛋白和清蛋白在 50 kua
附近还有一条比较明显的亚基带，而球蛋白在 50 kua
附近亚基带较浅，谷蛋白在 50 kua 附近没有条带，醇
溶蛋白在 25 kua附近和 35 ～ 50 kua之间分别有一条
很浅的亚基带。图 3 与图 2 的差异还表明榛子蛋白
中存在分子内及分子间二硫键。
1-Maker;2-分离蛋白;3-清蛋白;4-球蛋白;
5-醇溶蛋白;6-谷蛋白
图 3 还原 SDS-PAGE电泳图谱
Fig. 3 Ｒeduced SDS-PAGE
2. 4 溶解度
在室温条件下，考察不同 pH 值对榛子分离蛋白
溶解度的影响，如图 4 所示，榛子分离蛋白溶解度随
pH值的变化曲线呈 2种不同的趋势。pH5 时，蛋白的
溶解度最低，这是由于在 pH值接近该蛋白等电点时，
蛋白质分子的正负电荷逐渐相等，表面的净电荷几乎
为零，分子间斥力最小，蛋白质容易凝聚形成沉淀［12］。
2. 5 持水性
在食品加工中，蛋白质对原料中的水分以及添加
图 4 不同 pH值下榛子分离蛋白的溶解性
Fig. 4 Dissolve characteristics of protein isolate
of hazelnut on different pH value
到产品中参与加工的水分具有的保持能力，就是蛋白
质的持水性。持水性的高低直接决定着产品的风味、
质地和组成状态［13］。本研究考察了不同温度、pH 值
对榛子分离蛋白持水性的影响。由图 5 可知，pH5 在
等电点附近，持水性最小，当 pH ＜ 5 时，持水性随酸
性增强而增大，当 pH ＞5 时，持水性随碱性增强而增
大;从温度看，随温度的升高，分子热运动加剧，水在
蛋白质中分布的更均匀，氢键减少或蛋白质变性，蛋
白质表面积减小导致持水性下降，继续加热，使埋藏
在球状分子内部的极性侧链发生离解和开链转向蛋
白质分子表面，蛋白持水性又表现为增大［14］。
图 5 不同 pH值、温度下榛子分离蛋白的持水性
Fig. 5 Water-holding of protein isolate of hazelnut
on different pH value and temperature
2. 6 吸油性
蛋白质的吸油性是指蛋白产品吸附油脂的能力。
如图 6 所示，当温度升至 50℃左右时，榛子分离蛋白
的吸油性最低为 2. 815 g /g，该值比山核桃蛋白质的
吸油性高(50℃，1. 89 g /g)［15］，但小于核桃分离蛋
白，这可能是由于随着温度升高，油的黏度逐渐降低，
蛋白对油的吸附力减小，使得分离蛋白的吸油性下
降。随着温度继续上升，蛋白质变性加剧，疏水基团
暴露，与油的亲和力加大。除温度外，蛋白质的 pH
值、种类、加工方法等都会影响到蛋白质的吸油性。
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图 6 不同温度下榛子分离蛋白、核桃
分离蛋白的吸油性
Fig. 6 OAC of protein isolate of hazelnut and
walnut on different temperature
2. 7 乳化性和乳化稳定性
乳化性是衡量蛋白质促进水型乳状液形成能力
的指标，乳化稳定性是指维持乳状液的能力［16］。蛋
白质分子中既有亲水集团又有疏水集团，因此，在水-
油界面处，能与水及油分别结合，形成水油混合液。
图 7 不同浓度、pH值下榛子分离蛋白的乳化性
Fig. 7 Emulsifiability property of protein isolate of
hazelnut on different concentration and pH value
图 8 不同蛋白质浓度、pH值下榛子分离
蛋白的乳化稳定性
Fig. 8 Emulsion stability of protein isolate of hazelnut
on different concentration and pH value
如图 7、图 8 所示，榛子分离蛋白在接近等电点区域
乳化性和乳化稳定性最低，在等电点区域左侧时，蛋
白质乳化性随 pH值的升高而降低，在等电点区域右
侧时，蛋白质乳化性随 pH 的升高而升高。这是因为
在等电点区域，蛋白质发生絮凝，溶解度最小，而偏离
此区域蛋白质溶解度较大，这说明蛋白质的乳化性质
与蛋白质溶解性密切相关。同时，由于蛋白质在乳化
体系中的稳定性取决于界面膜的稳定性，随着蛋白质
浓度的增大，界面膜厚度增加，从而提高了膜的强度，
增加了蛋白质的乳化稳定性。
2. 8 起泡性和泡沫稳定性
水分子对空气的包裹形成气泡，蛋白质作为两性
分子可以成为水-气表面的介质，帮助降低气-液表面
张力促成泡沫形成［17］。在泡沫形成后，蛋白质肽链
通过分子内及分子间相互作用，形成稳定结构，维护
泡沫稳定。由图 9 可见，蛋白质起泡性曲线呈现先下
降后上升的趋势，在等电点区域，蛋白质的溶解性很
差，而起泡性与溶解度密切相关，导致此时起泡性最
低，偏离等电点的 pH环境下溶解性增强，因此吸附到
气-液界面上的蛋白质分子较多，从而起泡性增强。由
图 10可见，蛋白质泡沫稳定性曲线呈现先上升后下降
的趋势，等电点区域出现极大点，这是因为此时泡沫处
于破裂非常缓慢阶段，泡沫排液和 pH 值有很大的关
系，在等电点附近，排液速度减慢，因此泡沫稳定。如
图 9、图 10所示，蛋白质的起泡性及泡沫稳定性均随蛋
白质浓度的增加而增大，蛋白质浓度提高有利于形成
较小、较硬的气泡，有利于产生气泡和泡沫的稳定。
图 9 不同蛋白质浓度、pH值下榛子分离蛋白的起泡性
Fig. 9 Foamability of protein isolate of hazelnut on
different concentration and pH value
3 结论
(1)平欧榛子基本营养组成，蛋白质 22. 74%，脂
肪 58. 82%，水分 5. 17%，灰分 4. 61%，蛋白质组分分
析结果表明清蛋白占榛子粗蛋白的 67. 18%，球蛋白
17. 62%，谷蛋白 6. 53%，醇溶蛋白 3. 17%。清蛋白
是构成榛子蛋白组成的主要部分，含量超过了 60%。
(2)榛子蛋白组分相对分子质量分布比较集中，
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图 10 不同蛋白质浓度、pH值下榛子分离
蛋白的泡沫稳定性
Fig. 10 Foam stability of protein isolate of hazelnut on
different concentration and pH value
且各组分间存在相似之处，还原和非还原 SDS-PAGE
分析表明，榛子蛋白质各种组分中均存在二硫键，非
还原条件下，各组分亚基相对分子质量主要分布在
35 ～ 71 kDa，还原条件下，各组分亚基相对分子质量
主要分布在 16 ～ 50 kDa，并且有 2 条明显的亚基带，
醇溶蛋白的亚基带很浅。
(3)榛子分离蛋白的溶解性在 pH5 时最小;在温
度为 50℃，pH9 的条件下持水性最好;其吸油性在温
度为 50℃时最小，为 2. 815 g /g;乳化性在浓度为 0. 5
g /L 时最大，同时浓度越高越有利于保持乳化稳定
性;其起泡性和泡沫稳定性也随浓度的上升而升高。
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Analysis on isolation and functional properties of
flat-european hybrid hazelnut protein
LV Chun-mao，WEI Ya-jing，MENG Xian-jun，DONG Wen-xuan，LU Chang-ying
(Food Science College，Shenyang Agricultural University，Shenyang 100866)
ABSTＲACT In order to make full use of hazelnut resource and increase their value，osborne protein fraction and
polyacrylamide gel electrophoresis were used to analysis its protein component and the relative molecular mass distri-
bution． The alkali extraction and acid precipitation process was adopted to prepare protein isolate and its functional
properties was detected and analyzed． Ｒesults showed that the content of albumin，globulin，gliadin and glutenin in
hazelnut protein was 67． 18%，17． 62%，6． 53% and 3． 17%，respectively． Analysis results of reducting and non-re-
ducing polyacrylamide gel electrophoresis indicated that disulfide bonds were presented in components of hazelnut pro-
tein． Under non-reducing conditions，subunit molecular weight of components are mainly distributed between 35 kDa
and 71 kDa． Under reducing conditions，subunit molecular weight of components are mostly ranged from 16 kDa to 50
kDa and have two obvious banding． Features study revealed that the solubility，water holding capacity，foaming and
emulsifying of hazelnut protein were the lowest when pH in the isoelectric point region． However，the foam stability
was the highest in the isoelectric point region． Water holding capacity had the maximum value，while oil absorption
had the minimum value about 2． 815g /g at 50℃。
Key words Flat-European hybrid hazelnut，protein，separation，polyacrylamide gel electrophoresis，functional properties