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星油藤种仁碱提蛋白
和浓缩蛋白功能性质的比较研究
赵 旻1，2，张 萍1，李秀芬1，2，许又凯1，*
( 1.中国科学院西双版纳热带植物园热带植物资源可持续利用重点实验室，云南勐腊 666303;
2.中国科学院大学，北京 100049)
摘 要:以星油藤种仁脱脂粉为原料，通过酶法除杂工艺富集蛋白和碱溶酸沉法提取蛋白分别获得浓缩蛋白粉( PPC)
和碱提蛋白粉( PPI) ，并对其溶解性、吸油性、吸水性、起泡性等功能性质进行研究。结果表明: 在研究范围内，两蛋白
中 PPI具有更好的溶解性和更高的黏度，而 PPC在吸油性、吸水性、起泡性方面优于 PPI。两种蛋白粉的溶解性随 pH
升高，呈现出先降低后增高的趋势，在等电点附近( pH4～5) 最低;两蛋白的黏度在 30～50℃内，随温度的上升而降低;
PPC和 PPI在 50℃时，吸油性最好，分别达到 154.37%和 294.70%。
关键词:星油藤，碱提蛋白，浓缩蛋白，功能性质
Comparisons of functional properties of protein isolate and
protein concentrate in Plukenetia volubilis L.seeds
ZHAO Min1，2，ZHANG Ping1，LI Xiu－fen1，2，XU You－kai1，*
( 1.Key Laboratory of Tropical Plant Ｒesource and Sustainable Use，Xishuangbanna Tropical Botanical Garden，
Chinese Academy of Sciences，Mengla 666303，China;
2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China)
Abstract: Plukenetia volubilis L.protein isolate( PPI) and protein concentrate( PPC) were prepared using the alkaline
extraction and acid precipitation method and the impurity separating technology respectively.Solubility，oil and
water holding capacities，foaming property and viscosity of PPI and PPC were studied.Ｒesults revealed that oil and
water holding capacities and foaming property of PPC were better than PPI，while PPI had higher solubility and
viscosity.Solubility of both PPI and PPC decreased with increasing pH from 2 to 4，but increased with pH value from
4 to 12.Viscosities of PPI and PPC decreased with elevating temperature.Oil－holding capacities of PPI and PPC
reached the maximum at 50℃ with the values of 154.37% and 294.70% respectively.
Key words: Plukenetia volubilis L; protein isolate; protein concentrate; functional property
中图分类号:TS201.2 文献标识码:A 文 章 编 号:1002－0306(2014)11－0103－04
doi:10． 13386 / j． issn1002 － 0306． 2014． 11． 014
收稿日期:2014－01－21 * 通讯联系人
作者简介:赵旻( 1987－ ) ，男，硕士研究生，研究方向:植物资源。
基金项目: 中国科学院知识创新工程重要方向项目 ( KSCX2－ EW－
Z－15) 。
星油藤(Plukenetia volubilis Linneo.)又名印加
果，美 藤 果，印 加 语 称 Sacha Inchi，为 大 戟 科
(Euphorbiaceae)多年生木质藤本植物，原生长在海
拔 80～1700m南美洲安第斯(Andres)山脉热带雨林
区［1］。美洲原住民印加人驯化利用了三千多年［2］。
星油藤当年种植，当年挂果，2～3 年进入盛产期［2－3］。
因星油藤种子富含多不饱和脂肪酸和高蛋白质，
2006 年，星油藤引入我国并在西双版纳试种，2008
年试种成功［4］，2013 年批准为国家新食品原料(卫生
部公告 2013 年第 1 号)。近年来，因星油藤效益高，
种植范围快速扩大，并在西双版纳周边的老挝、缅甸
等国家大面积种植，星油藤产业已列为西双版纳州
“十二五”重点发展的新兴产业，“十二五”末计划种
植面积 1 万 Km2［5］。
近些年星油藤产业主要集中其多不饱和脂肪酸
的开发利用，大量饼粕未被利用。废弃的饼粕，不仅
浪费了资源，还对环境造成污染，影响星油藤产业的
长期发展。前期研究表明西双版纳引种的星油藤种
仁中蛋白质含量高达 30.1%，仅次于脂肪酸，必需氨
基酸种类齐全［6－7］。蛋白质短缺已经成为世界性的
问题，尤其在发展中和欠发达国家与地区，蛋白质供
应量不足，优质蛋白紧缺现象更加明显，人们越来越
关注产量巨大、成本较低的植物蛋白资源的开发［8－9］。
目前，对星油藤种子蛋白质的研究较少［7，10－11］。
工业上提取蛋白质的方法主要有碱溶酸沉法、酶法
除杂浓缩法、双水相萃取法、反胶束法等，其中碱溶
酸沉法由于成本低廉、操作简单、易于控制等特点而
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成为食品工业中最常用的方法。本研究中分别采用
碱溶酸沉法［12］和酶法除杂浓缩法［13－14］提取蛋白质，
通过对两种工艺所得的蛋白质功能性质的分析与比
较，寻找适用于工业生产的星油藤饼粕蛋白的利用
途径。
表 1 星油藤种仁脱脂粉的主要化学成分(g /100g)
Table 1 Proximate chemical composition of defatted P.volubilis seed flours(g /100g)
组分含量 粗蛋白 水溶性糖 粗纤维 粗脂肪 粗灰分
脱脂粉 64.81 ± 0.57 9.79 ± 0.16 5.76 ± 0.05 2.20 ± 0.04 6.70 ± 0.08
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
星油藤种子 采自中国科学院西双版纳热带植
物园内，去壳冷榨油后的饼粕，保存于－20℃冰箱中
备用。
石油醚、氢氧化钠、盐酸、磷酸、牛血清白蛋白、
考马斯亮蓝 G－250 等均为国产分析纯。
PB－10Sartorius普及型 pH计 赛多利斯科学仪
器(北京)有限公司;ST 16Ｒ 冷冻离心机 美国热电
公司;TU－1810 紫外可见分光光度计 北京普析通
用仪器有限责任公司;SF － 180 型高速万能粉碎
机 上海新诺仪器设备有限公司;LH－20 冷冻干燥
机 日本东京理化器械株式会等。
1.2 实验方法
1.2.1 原料预处理 将星油藤种仁饼粕捣碎后于高
速粉碎机中粉碎，过 40 目筛，所得粉末 45℃下用石
油醚脱脂 6h，然后置于通风橱中 12h 以上，挥干溶剂
得星油藤种仁脱脂粉，再次粉碎过 100 目筛后置于
4℃冰箱中保存备用。
1.2.2 星油藤种仁脱脂粉主要成分分析 脱脂粉中
的蛋白质含量利用碳氮分析仪测定;粗灰分参照标
准 LY /T 1268 － 1999 测定;粗纤维参照标准 GB /T
6434－2006 测定;粗脂肪参照标准 GB /T 14772－2008
测定;水溶性糖参照标准 YC /T 159－2002 测定。
1.2.3 星油藤蛋白等电点的测定 星油藤蛋白等电
点的测定［15］:取 5.0g 星油藤脱脂蛋白粉与蒸馏水按
1∶20(g /mL)混合，用 1mol /L NaOH 调节溶液 pH 为
4.5，50℃下搅拌浸提 1h 后，室温下以 4000r /min 的
速度离心 20min，取等量上清液若干份，用 1mol /L
HCl分别调至一定 pH，离心分离后，采用考马斯亮蓝
法测定上清液中蛋白质的含量。蛋白质残留最低的
上清液的 pH即为星油藤种仁蛋白的等电点。
1.2.4 蛋白粉的制备 碱溶酸沉工艺流程:星油藤种
仁脱脂粉 → 碱溶解( 碱溶液 pH11.5，液料比 v /w 20∶1，提取
时间 120min，提取温度 60℃ ) →离心( 4000r /min，20min) →等
电点沉淀→静置分离→洗涤沉淀→冷冻干燥→PPI。
酶法除杂工艺流程:星油藤种仁脱脂粉→85%乙醇
除糖→α－淀粉酶( 酶量 1.0%，提取温度 50℃ ) →95%乙醇洗
涤→离心( 4000r /min，20min) →沉淀低温烘干( 50℃ ) →PPC。
1.2.5 溶解性测定 参照文献［9］测定蛋白的溶解性:
配制 1%(w /v)蛋白溶液，分别用 1mol /L 的 HCl 溶
液或 lmol /L的 NaOH溶液调节 pH 分别为 2、3、……
12，磁力搅拌 20min后以 4000r /min 的速度离心分离
30min，测定上清液中蛋白质的含量，以上清液中的
蛋白含量占样品中总蛋白含量的百分比表示蛋白质
的溶解度。
1.2.6 吸油性测定 准确称取 0.5g 蛋白样品，加入
到 10mL蒸馏水中，混合均匀并在室温下静置 30min
后，以 3000r /min 的速度离心 20min，小心吸除上层
油后称量离心管的重量。
吸油性(%)=(m2－m1)/m × 100
m:蛋白样品质量 / g;m1:吸油前蛋白样品和离心
管总质量 / g;m2:吸油后蛋白样品和离心管总质
量 / g。
1.2.7 吸水性测定 准确称取 0.5g 蛋白样品，加入
到 10mL 蒸馏水中，混合均匀后，在室温下静置
30min，然后以 3000r /min 的速度离心 20min，小心吸
除上层水后称量离心管的重量。
吸水性(%)=(m2－m1)/m × 100
m:蛋白样品质量 / g;m1:吸水前蛋白样品和离心
管总质量 / g;m2:吸水后蛋白样品和离心管总质
量 / g。
1.2.8 起泡性及泡沫稳定性测定 准确称取 1.25g
蛋白样品，加入到 50mL蒸馏水中，混合均匀后，用匀
浆机以 l2000r /min 的高速搅打 2min 后，迅速倒入
100mL的量筒中，测量泡沫体积。起泡性按下式
计算:
起泡性(%)=停止时泡沫体积 /蛋白溶液体积
× 100
将量筒置于 30℃水浴锅中，于 10、20、30、40、50
及 60min时分别记录下残留泡沫体积并计算相应起
泡性。
1.2.9 黏度测定 准确称取 0.5g蛋白，倒入 50mL含
有 0.5%(w /v)海藻酸钠的蒸馏水中，混合均匀后，分
别置于 30 、40 、50 、60 及 70℃下 1h，用黏度计测定
其黏度。
2 结果与分析
2.1 脱脂粉的主要化学成分
星油藤种仁脱脂粉的主要化学成分见表 1。由
表可知，脱脂粉中主要化学成分是蛋白质，含量高达
64.81g /100g，具有作为一种蛋白质资源进行开发研
究的价值。水溶性糖含量次之，达 9.79g /100g，是蛋
白提取工艺中需要除去的杂质，粗灰分和粗纤维的
含量分别为 6.70g /100g和 5.76g /100g。
2.2 星油藤种仁蛋白的等电点
碱溶酸沉法提取蛋白时，通常将等电点作为酸
沉的条件，星油藤种仁蛋白的等电点测定结果见图
1。由图可知，在 pH3～4.5 间，吸光度随 pH增大而降
低，然后又逐渐升高。在 pH为 4.5 时吸光度最小，上
清液中蛋白质残留量最小，因为此时，溶液中蛋白质
所带正、负电量相等，蛋白质分子之间静电排斥作用
105
最小而相互聚集沉淀，以致析出的蛋白量最大，此时
即为星油藤种仁蛋白的等电点。故可知星油藤蛋白
的等电点在 pH4.5 附近，与其他油料作物杏仁
(pH4.5)［16］、文冠果(pH4.6)［17］相近。
图 1 星油藤种仁蛋白的等电点
Fig.1 Isoelectric point of protein from P.volubilis
2.3 蛋白的溶解性
溶解性是食品功能性质中最基本的性质，它对
吸水性、吸油性、乳化性等其他功能特性都有重要影
响。两种蛋白在不同 pH 下的溶解性见图 2，图中两
蛋白溶解性曲线随 pH的变化呈现出 U型趋势，在等
电点附近(pH4～5)因蛋白质分子间斥力最小而凝集
析出，溶解性最低，随后随着 pH 的增加而升高，这与
大多数植物蛋白表现相似［15，17－18］。在受试 pH 范围
内，PPI的溶解性高于 PPC，在偏酸或偏碱性条件下，
两蛋白溶解性差异更加明显。因此，碱溶酸沉工艺
提取的蛋白具备更好的溶解性。
图 2 PPI和 PPC的溶解性比较
Fig.2 The solubility of PPI and PPC
2.4 蛋白的吸油性
吸油性反映了蛋白与脂肪的结合能力，吸油性
好的蛋白在乳类、肉类等制品加工过程可减少脂肪
的损失，保证食品的风味［19］。由图 3 可知，PPC 的吸
油性明显高于 PPI，两蛋白在 30～50℃温度范围内，
吸油性随温度升高而缓慢上升，继续升高温度则吸
油性降低，在 50℃时，PPC和 PPI 吸油性均达到最大
值，分别为 154.37%和 294.70%。PPC具有较好的持
油性，除了蛋白质本身的疏水性外，还因为 PPC 的堆
密度更低，从而加大了与油接触的表面积。高温时，
蛋白质出现变性而凝聚，减少了与油接触的表面积，
另外油的黏度下降也会减弱与蛋白的结合能力，最
终导致蛋白质吸油性的下降。
2.5 蛋白的吸水性
图 3 PPI和 PPC的吸油性比较
Fig.3 Oil－holding capacity of PPI and PPC
蛋白质的吸水能力直接影响烘焙食品、凝胶类
食品的质构，也与乳制品、肉质类制品的鲜嫩程度相
关。蛋白质的吸水性受携带亲水基团的数量、溶解
性及其他组分等因素的影响。pH 对蛋白持水性的
影响很大，pH的变化会引起蛋白质分子带电性和离
子化作用，从而改变蛋白质分子与水的结合能力，影
响吸水性［20］。图 4 显示 PPI 和 PPC 在不同 pH 下的
吸水性，PPC的吸水性远高于 PPI，它们吸水性趋势
与溶解性相似，即在等电点附近吸水性最低，因为此
时蛋白质分子带有的正、负电荷量相当，净电荷量几
乎为 0，蛋白质分子间作用力最强，而蛋白质与水的
结合受到限制，所以导致吸水性最低。对于 PPI，当
pH以等电点为原点增高或降低时，蛋白质分子带有
的净电荷量增加，与结合能力也随之增强，导致吸水
性增大;而对于 PPC，可能还受到少量纤维组分等因
素的影响，所以变化较不规律。
图 4 PPI和 PPC的吸水性比较
Fig.4 Water－holding capacity of PPI and PPC
2.6 起泡性及泡沫稳定性比较
起泡性是指蛋白质产品搅打生成泡沫的能力;
泡沫的稳定性则反映泡沫存在的持久性。一般来
说，蛋白质的起泡性影响面包、蛋糕等食品加工过
程，起泡性及泡沫稳定性好的蛋白产品可作为良好
的起泡剂用于改善烘焙食品的质构，保证食品口感
舒适，此外也广泛用于冰激凌、奶乳等流体性食品
中［17］。图 5 表示两种蛋白在不同时间的起泡性，显
然 PPC 的起泡性高于 PPI，但在泡沫稳定性上，两者
没有明显差别。一般来说，溶解性好的蛋白质具备
更好的起泡能力，在这里却表现出相反的现象，究其
原因，在中性环境下，两蛋白溶解性相差不大，而 PPC
在水溶液中容易吸附在水－气界面形成蛋白质膜，从
而降低界面张力，在受到搅打时更易形成泡沫［21］。
106
图 5 PPI和 PPC的起泡性
Fig.5 The foaming property of PPI and PPC
2.7 黏度测定结果
黏度作为蛋白质流体的重要性质直接影响蛋白
饮品类产品的生产过程及口感。图 6为不同温度处理
的蛋白溶液的黏度比较，由图可知，PPI 的黏度高于
PPC。温度升高时，蛋白溶液的流动性增强，蛋白溶液
黏度因此而降低，当温度继续升高，还会促使蛋白变
性，疏水作用力增大，进一步导致其黏度下降。所以两
蛋白在温度升高时，黏度均呈降低趋势［22］。
图 6 PPI和 PPC的黏度比较
Fig.6 The viscosity of PPI and PPC
3 结论
星油藤种仁脱脂粉的粗蛋白、粗灰分、粗纤维、
粗脂肪、水溶性糖的含量分别为 64.81、6.70、5.76、
2.20、9.79g /100g。星油藤种仁蛋白等电点在 pH4.5
附近。功能性质研究表明，在研究范围内，PPI 具有
更好的溶解性和更高的黏度，而 PPC 在吸油性、吸水
性、起泡性方面明显高于 PPI，故碱提法更易制备溶
解性好的的蛋白，而酶法除杂工艺则保证了蛋白的
吸油性、吸水性以及起泡性。两蛋白的溶解性和吸
水性随 pH升高，呈现出先降低后增高的趋势，在等
电点附近最低。PPI和 PPC 在 50℃时，吸油性最好，
分别达到 154.37% 和 294.70%。两蛋白的黏度在
30～50℃内，随温度的上升而降低。
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