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摘 要 提取了脱脂椰子种皮中的蛋白质，对其功能性质，如溶解性、持水力、乳化性以及蛋白消化率等进行测定。结果表明，提取所得的脱脂椰子种皮蛋白质持水力（1.50 g/g）以及蛋白消化率（25.63%）均较低；pH对脱脂椰子种皮蛋白质的溶解性、起泡性及乳化性的影响较大，在pH4.0时，脱脂椰子种皮蛋白质的溶解性和乳化性最低；而不同浓度的蛋白质起泡性均在pH4.0时最高。
关键词 脱脂椰子种皮；蛋白质；功能性
中图分类号 TS229 文献标识码 A
Study on the Protein Function of De-fat Coconut Endocarp
DUAN Kejun1，2， ZHANG Yufeng1， WANG Wei2， CHEN Weijun1 *， ZHAO Songlin1
1 Coconut Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Wenchang， Hainan 571339， China
2 College of Food， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China
Abstract De-fat coconut endocarp（DCE）were extracted to determine and analyze the functional properties，such as solubility，water holding capacity，emulsification and protein digestibility. Results showed that the water holding capacity（1.50 g/g）and protein digestibility（25.63%）of DCE protein were low； And the effect of pH on DCE protein's solubility，foaming and emulsifying was high； The solubility and emulsification was minimum at pH4.0， while the foaming property of DCE proteins with different concentrations at pH4.0 was higher than that of other pH.
Key words De-fat coconut endocarp； Protein； Function
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.01.030
椰子（Cocos nucifera L.）为棕榈科椰子属多年生常绿乔木，是热带地区典型的木本油料作物和食品能源作物，其中椰肉占全果重28%～30%，富含油脂、蛋白质等，营养价值较高。据报道，文昌产椰子脂肪含量为35%～40%，蛋白质为4%～5%[1]，且氨基酸种类齐全，其精氨酸、谷氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸和缬氨酸含量均比花生蛋白的要高[2]，可有效预防高血脂、高血压和心血管等疾病[3-4]。目前，有关椰肉蛋白质的提取工艺、蛋白亚基的组成及种间差异、抗氧化活性等方面的研究均有报道[5-7]，而有关椰子种皮蛋白质功能性质方面的研究还处于起步阶段。
椰子种皮是指椰子硬壳内椰肉上附着的一层薄皮，成熟时呈黑褐色，可用刀将其削下。因颜色为褐色，它与椰肉共同榨取的油脂不利于市场销售，所以在榨油前常将种皮单独削除。据统计，每个椰果能削得种皮约100 g，海南省每年可产椰子种皮2.37万t。脱脂椰子种皮（De-fat Coconut Endocarp，DCE）是椰子种皮在提取油脂后的副产物，占椰子种皮总质量的33%～36%，蛋白质含量约为16%。脱脂种皮多被丢弃，或作为培养基质和压榨工业用油的原料使用，对其蛋白质的组成、类型以及功能性质的探讨尚未见到。据此，本文旨在提取脱脂椰子种皮蛋白质，并对其功能性质进行研究，以期为进一步的综合加工利用提供理论依据和数据支持。
1 材料与方法
1.1 材料
脱脂椰子种皮采自海南省文昌市东郊镇榨油厂；菜籽色拉油购自当地市场。甲醇，硼酸纳，氢氧化钠，盐酸，乙醚，乙醇，甲醇，冰乙酸，磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，所有试剂均为分析纯。
1.2 方法
1.2.1 脱脂椰子种皮蛋白质的提取 脱脂椰子种皮与pH8.0的磷酸盐缓冲液按料液比1 ∶ 20混合，磁力搅拌提取2 h后，过滤收集滤液，在4 ℃，6 000 r/min下，离心15 min，弃沉淀（不溶性糖类和杂质），收集上清液，用0.1 mol/L HCL调上清液pH值至3.5～4.5，使蛋白质沉淀，再次磁力搅拌15 min，在4 ℃，6 000 r/min下，离心15 min。收集沉淀，用蒸馏水洗涤5～6次，然后真空冷冻干燥，得到脱脂椰子种皮蛋白质。
1.2.2 脱脂椰子种皮蛋白质溶解性的测定[8] 用氮溶解指数（NSI）评价方法：用去离子水配制1%（w/v）脱脂椰子种皮蛋白质样品溶液15 mL，用浓度0.5 mol/L HCL或0.5 mol/L NaOH溶液分别调pH值至3.0、4.0、5.0、7.0、9.0，磁力搅拌120 min后，3 000 r/min离心15 min，采用微量凯氏定氮法测定上清液中的氮含量。
NSI（%）=上清液中氮含量/样品中氮含量×100
1.2.3 脱脂椰子种皮蛋白质乳化性的测定[9] 用浑浊度评价方法：取浓度0.5 g/100 mL蛋白溶液（用35 mmol/L pH8.0磷酸缓冲液配制）3 mL，分别调节成pH值为4.0、5.5和7.0的样品溶液，每个溶液加入1 mL菜籽色拉油，高速匀浆机20 000 r/min匀浆搅打2 min后，立即吸取搅打后的溶液，用1 g/L十二烷基磺酸钠（SDS）溶液稀释2 000倍，混匀后500 nm处测定吸光值，以SDS溶液作为空白。乳化活性（EAI）按下式计算： 1.2.6 脱脂椰子种皮蛋白质消化率的测定 采用胃蛋白酶-胰蛋白酶两步体外消化法[14]测定脱脂椰子种皮蛋白质的消化率。
1.3 数据分析
实验数据用Excel和SPSS 13.0软件处理，并用单因素方差分析进行组间比较，数据间的差异性在p<0.05水平进行比较，每次实验至少测定3次。
2 结果与分析
2.1 脱脂椰子种皮蛋白质的溶解性
脱脂椰子种皮蛋白质在不同pH值条件下溶解度不同（图1），在pH值4.0左右溶解度最小，可推断脱脂椰子种皮蛋白质的等电点在4.0左右。另外，脱脂椰子种皮蛋白质溶解性较差，这可能是因为脱脂椰子种皮蛋白质中清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白等类型的蛋白质所占比例不同。
2.2 脱脂椰子种皮蛋白质的持水力
脱脂椰子种皮蛋白质的持水力测定结果表明，其持水能力较低，为1.50 g/g，远低于其它作物种子蛋白质的持水力，如紫苏籽、南瓜籽和大豆分离蛋白的持水力分别为2.72、3.52和3.10 g/g[15]。这可能是因为脱脂椰子种皮蛋白质的溶解性相对较低，不利于蛋白质向气-水和油-水界面扩散，从而降低了其表面活性。
2.3 脱脂椰子种皮蛋白质的起泡性
研究表明，蛋白质起泡能力多取决于其可溶部分，不溶解的蛋白质粒子因具有提高表面粘度的能力，也能在稳定泡沫的过程中发挥有益作用。此外，蛋白质水解产生的小分子多肽能增加起泡性；而不发生水解的蛋白质以及水解产生的大分子多肽则有抑制起泡的作用（见表1）。由表1可以看出，各浓度的蛋白质在pH4.0时的起泡性均最高，这可能是等电点附近产生了较多的不溶解蛋白质粒子的缘故；在相同pH下，随着浓度的增加，脱脂椰子种皮蛋白质的起泡性也不断增加，而在相同浓度，不同pH条件下，脱脂椰子种皮蛋白质的起泡性有显著性差异（p<0.05）；这可能是因为在不同的酸碱环境下，蛋白质水解程度以及水解产物产生了明显的差别。
2.4 脱脂椰子种皮蛋白质的乳化性
由图2可以看出，脱脂椰子种皮蛋白质的乳化性在不同pH条件下差异较大，等电点附近（pH4.0左右）的乳化性最低，再增加pH，其乳化能力有所上升。这可能是因为在不同酸碱条件下，水解产生的蛋白质和低分子表面活性剂影响了其乳化稳定性。
2.5 脱脂椰子种皮蛋白质消化率
消化率是指动物从植物中所消化吸收的部分占总摄入量的百分比，常用来评价饲料的营养价值。本文利用pH为8.0磷酸盐缓冲液提取了脱脂椰子种皮蛋白质和椰肉蛋白质，冷冻干燥处理后，采用胃蛋白酶-胰蛋白酶两步消化法测定其消化率，得到脱脂椰子种皮蛋白质和椰肉蛋白的体外消化率分别是25.6%和35.9%，与菜粕蛋白质消化率（70%）、豆粕消化率（80%）和椰肉蛋白质（35.9%）相比，椰子蛋白质体外消化率均较低。这可能是因为椰子种皮中含有较多的抗营养因子，如单宁、植酸等阻碍了酶对蛋白质的分解作用[16-17]。
3 讨论与结论
随着社会的发展，蛋白资源紧缺现象日益严重。对现有植物蛋白质资源进行改性以扩大其应用范围具有十分重要的意义[18-19]。因为将植物蛋白作为食品添加剂按不同比例添加到肉制品、乳制品等食品中，不仅可提高食品的营养价值，而且可改善其自身的结构性能，从而有利于人体消化吸收。例如在火腿中添加大豆蛋白，可增强其持水性和持油性，同时可减少瘦肉使用量，降低生产成本[20]。
本实验表明，脱脂椰子种皮的蛋白质具有一定的功能特性，如在等电点pH4.0时的起泡性及乳化性较好；但其溶解度和持水性与大豆蛋白有一定的差距。因此，为了拓宽脱脂椰子种皮的应用范围，早日实现其高值化利用，应当在今后的研究中探讨更加合理的物理、化学或者生物处理方法，有效降解其中的抗营养因子，使其成为更好的添加成分；同时也有必要对其蛋白质类型进行分析，探索出适合此类蛋白质的加工技术路线，使其发挥出最大的作用。
参考文献
[1] 郑亚军， 李 艳， 黄宇峰， 等. 椰子蛋白质研究进展[J]. 食品研究与开发， 2007， 28（12）： 303-305.
[2] 赵松林. 椰子综合加工技术[M]. 北京： 中国农业出版社， 2007： 131-140.
[3] 张 昭， 崔 岗， 李富如， 等. 椰子汁和椰杏汁对人体血脂水平的影响[J]. 食品科学， 1996（2）： 54-57.
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[5] 郑亚军， 陈 华， 李 艳， 等.椰子分离蛋白质提取工艺的研究[J]. 食品工业科技， 2009， 30（1）： 226-230.
[6] 郑亚军， 赵松林， 陈 华， 等.椰子果肉蛋白亚基的组成及品种间的差异分析[J]. 热带作物学报， 2009， 30（1）： 112-118.
[7] 郑亚军， 李 艳， 赵松林， 等.椰肉中醇溶蛋白抗氧化活性[J].热带作物学报， 2009， 30（7）： 1 035-1 038.
[8] Guan X， Yao H Y， Chen Z X， et al. Some functional properties of oat bran protein concentrate modified by trypsin[J]. Food Chemistry， 2007， 101： 163-170. [9] Pearce K N， Kinsella J E. Emulsifying properties of protein： Evaluation of a turbidimetric technique[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 1978， 26： 716-723.
[10] Chandi G K， Sogi D S. Functional properties of rice bran protein concentrates[J]. Journal of Food Engineering， 2007， 79： 592-597.
[11] Yu J， Ahmedna M， Goktepe I. Peanut protein concentrate： production and functional properties affected by processing[J]. Food Chemistry， 2007， 103： 121-129.
[12] Watanabe M， Shimada A， Arai S. Enzymatic modification of protein functionality： Implantation of protein amphiphilicity to succinylated proteins by covalent attachment of leucine alkyl esters[J]. Agricultural and Biological Chemistry， 1981， 45： 1 621-1 625.
[13] 孔祥珍， 周惠明， 钱 海. 小麦面筋蛋白酶解物的制备及其功能性质研究[J]. 中国农业科学， 2006， 39（3）： 593-598.
[14] 冯 蕾， 王慧荣， 李梦琴， 等. 大豆粉面条特性及蛋白质消化率的研究[J]. 农业机械， 2012， 30： 035.
[15] 王 楠， 冯志彪. 两种油料蛋白制备及其功能性研究[J]. 中国油脂， 2007， 3（37）： 18-22.
[16] Guggenbuhl P， Wache Y， Nunes C S， et al. Comparative effects of three phytases on the phosphorus and calcium use in the weaned piglet[J]. Journal of Animal Science， 2012， 90（4）： 95-97.
[17] Makkar H P S. Protein precipitation methods for quantitation of tannins： a review[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 1989， 37（4）： 1 197-1 202.
[18] 陆 艳， 李云捷， 张泽英. 脱皮 “双低” 油菜籽饼的脱毒脱油工艺研究[J]. 粮食与食品工业， 2007（3）： 13-16.
[19] 王 璋， 许时英， 江 波， 等. 食品化学[M]. 北京： 中国轻工业出版社， 2003.
[20] Moneret-Vautrin D A. Modifications of allergenicity linked to food technologies[J]. Allerg Immunol， 1998， 30（1）： 9-13.
责任编辑：叶庆亮
关键词 脱脂椰子种皮；蛋白质；功能性
中图分类号 TS229 文献标识码 A
Study on the Protein Function of De-fat Coconut Endocarp
DUAN Kejun1，2， ZHANG Yufeng1， WANG Wei2， CHEN Weijun1 *， ZHAO Songlin1
1 Coconut Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Wenchang， Hainan 571339， China
2 College of Food， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China
Abstract De-fat coconut endocarp（DCE）were extracted to determine and analyze the functional properties，such as solubility，water holding capacity，emulsification and protein digestibility. Results showed that the water holding capacity（1.50 g/g）and protein digestibility（25.63%）of DCE protein were low； And the effect of pH on DCE protein's solubility，foaming and emulsifying was high； The solubility and emulsification was minimum at pH4.0， while the foaming property of DCE proteins with different concentrations at pH4.0 was higher than that of other pH.
Key words De-fat coconut endocarp； Protein； Function
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.01.030
椰子（Cocos nucifera L.）为棕榈科椰子属多年生常绿乔木，是热带地区典型的木本油料作物和食品能源作物，其中椰肉占全果重28%～30%，富含油脂、蛋白质等，营养价值较高。据报道，文昌产椰子脂肪含量为35%～40%，蛋白质为4%～5%[1]，且氨基酸种类齐全，其精氨酸、谷氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸和缬氨酸含量均比花生蛋白的要高[2]，可有效预防高血脂、高血压和心血管等疾病[3-4]。目前，有关椰肉蛋白质的提取工艺、蛋白亚基的组成及种间差异、抗氧化活性等方面的研究均有报道[5-7]，而有关椰子种皮蛋白质功能性质方面的研究还处于起步阶段。
椰子种皮是指椰子硬壳内椰肉上附着的一层薄皮，成熟时呈黑褐色，可用刀将其削下。因颜色为褐色，它与椰肉共同榨取的油脂不利于市场销售，所以在榨油前常将种皮单独削除。据统计，每个椰果能削得种皮约100 g，海南省每年可产椰子种皮2.37万t。脱脂椰子种皮（De-fat Coconut Endocarp，DCE）是椰子种皮在提取油脂后的副产物，占椰子种皮总质量的33%～36%，蛋白质含量约为16%。脱脂种皮多被丢弃，或作为培养基质和压榨工业用油的原料使用，对其蛋白质的组成、类型以及功能性质的探讨尚未见到。据此，本文旨在提取脱脂椰子种皮蛋白质，并对其功能性质进行研究，以期为进一步的综合加工利用提供理论依据和数据支持。
1 材料与方法
1.1 材料
脱脂椰子种皮采自海南省文昌市东郊镇榨油厂；菜籽色拉油购自当地市场。甲醇，硼酸纳，氢氧化钠，盐酸，乙醚，乙醇，甲醇，冰乙酸，磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，所有试剂均为分析纯。
1.2 方法
1.2.1 脱脂椰子种皮蛋白质的提取 脱脂椰子种皮与pH8.0的磷酸盐缓冲液按料液比1 ∶ 20混合，磁力搅拌提取2 h后，过滤收集滤液，在4 ℃，6 000 r/min下，离心15 min，弃沉淀（不溶性糖类和杂质），收集上清液，用0.1 mol/L HCL调上清液pH值至3.5～4.5，使蛋白质沉淀，再次磁力搅拌15 min，在4 ℃，6 000 r/min下，离心15 min。收集沉淀，用蒸馏水洗涤5～6次，然后真空冷冻干燥，得到脱脂椰子种皮蛋白质。
1.2.2 脱脂椰子种皮蛋白质溶解性的测定[8] 用氮溶解指数（NSI）评价方法：用去离子水配制1%（w/v）脱脂椰子种皮蛋白质样品溶液15 mL，用浓度0.5 mol/L HCL或0.5 mol/L NaOH溶液分别调pH值至3.0、4.0、5.0、7.0、9.0，磁力搅拌120 min后，3 000 r/min离心15 min，采用微量凯氏定氮法测定上清液中的氮含量。
NSI（%）=上清液中氮含量/样品中氮含量×100
1.2.3 脱脂椰子种皮蛋白质乳化性的测定[9] 用浑浊度评价方法：取浓度0.5 g/100 mL蛋白溶液（用35 mmol/L pH8.0磷酸缓冲液配制）3 mL，分别调节成pH值为4.0、5.5和7.0的样品溶液，每个溶液加入1 mL菜籽色拉油，高速匀浆机20 000 r/min匀浆搅打2 min后，立即吸取搅打后的溶液，用1 g/L十二烷基磺酸钠（SDS）溶液稀释2 000倍，混匀后500 nm处测定吸光值，以SDS溶液作为空白。乳化活性（EAI）按下式计算： 1.2.6 脱脂椰子种皮蛋白质消化率的测定 采用胃蛋白酶-胰蛋白酶两步体外消化法[14]测定脱脂椰子种皮蛋白质的消化率。
1.3 数据分析
实验数据用Excel和SPSS 13.0软件处理，并用单因素方差分析进行组间比较，数据间的差异性在p<0.05水平进行比较，每次实验至少测定3次。
2 结果与分析
2.1 脱脂椰子种皮蛋白质的溶解性
脱脂椰子种皮蛋白质在不同pH值条件下溶解度不同（图1），在pH值4.0左右溶解度最小，可推断脱脂椰子种皮蛋白质的等电点在4.0左右。另外，脱脂椰子种皮蛋白质溶解性较差，这可能是因为脱脂椰子种皮蛋白质中清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白等类型的蛋白质所占比例不同。
2.2 脱脂椰子种皮蛋白质的持水力
脱脂椰子种皮蛋白质的持水力测定结果表明，其持水能力较低，为1.50 g/g，远低于其它作物种子蛋白质的持水力，如紫苏籽、南瓜籽和大豆分离蛋白的持水力分别为2.72、3.52和3.10 g/g[15]。这可能是因为脱脂椰子种皮蛋白质的溶解性相对较低，不利于蛋白质向气-水和油-水界面扩散，从而降低了其表面活性。
2.3 脱脂椰子种皮蛋白质的起泡性
研究表明，蛋白质起泡能力多取决于其可溶部分，不溶解的蛋白质粒子因具有提高表面粘度的能力，也能在稳定泡沫的过程中发挥有益作用。此外，蛋白质水解产生的小分子多肽能增加起泡性；而不发生水解的蛋白质以及水解产生的大分子多肽则有抑制起泡的作用（见表1）。由表1可以看出，各浓度的蛋白质在pH4.0时的起泡性均最高，这可能是等电点附近产生了较多的不溶解蛋白质粒子的缘故；在相同pH下，随着浓度的增加，脱脂椰子种皮蛋白质的起泡性也不断增加，而在相同浓度，不同pH条件下，脱脂椰子种皮蛋白质的起泡性有显著性差异（p<0.05）；这可能是因为在不同的酸碱环境下，蛋白质水解程度以及水解产物产生了明显的差别。
2.4 脱脂椰子种皮蛋白质的乳化性
由图2可以看出，脱脂椰子种皮蛋白质的乳化性在不同pH条件下差异较大，等电点附近（pH4.0左右）的乳化性最低，再增加pH，其乳化能力有所上升。这可能是因为在不同酸碱条件下，水解产生的蛋白质和低分子表面活性剂影响了其乳化稳定性。
2.5 脱脂椰子种皮蛋白质消化率
消化率是指动物从植物中所消化吸收的部分占总摄入量的百分比，常用来评价饲料的营养价值。本文利用pH为8.0磷酸盐缓冲液提取了脱脂椰子种皮蛋白质和椰肉蛋白质，冷冻干燥处理后，采用胃蛋白酶-胰蛋白酶两步消化法测定其消化率，得到脱脂椰子种皮蛋白质和椰肉蛋白的体外消化率分别是25.6%和35.9%，与菜粕蛋白质消化率（70%）、豆粕消化率（80%）和椰肉蛋白质（35.9%）相比，椰子蛋白质体外消化率均较低。这可能是因为椰子种皮中含有较多的抗营养因子，如单宁、植酸等阻碍了酶对蛋白质的分解作用[16-17]。
3 讨论与结论
随着社会的发展，蛋白资源紧缺现象日益严重。对现有植物蛋白质资源进行改性以扩大其应用范围具有十分重要的意义[18-19]。因为将植物蛋白作为食品添加剂按不同比例添加到肉制品、乳制品等食品中，不仅可提高食品的营养价值，而且可改善其自身的结构性能，从而有利于人体消化吸收。例如在火腿中添加大豆蛋白，可增强其持水性和持油性，同时可减少瘦肉使用量，降低生产成本[20]。
本实验表明，脱脂椰子种皮的蛋白质具有一定的功能特性，如在等电点pH4.0时的起泡性及乳化性较好；但其溶解度和持水性与大豆蛋白有一定的差距。因此，为了拓宽脱脂椰子种皮的应用范围，早日实现其高值化利用，应当在今后的研究中探讨更加合理的物理、化学或者生物处理方法，有效降解其中的抗营养因子，使其成为更好的添加成分；同时也有必要对其蛋白质类型进行分析，探索出适合此类蛋白质的加工技术路线，使其发挥出最大的作用。
参考文献
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责任编辑：叶庆亮