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        乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的成膜性及其膜包裹對(duì)核桃仁脂質(zhì)過(guò)氧化的抑制作用

        2011-10-18 04:17:02曦,李琦,景浩*
        食品科學(xué) 2011年5期
        關(guān)鍵詞:核桃仁木糖拉德

        張 曦,李 琦,景 浩*

        (中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)

        乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的成膜性及其膜包裹對(duì)核桃仁脂質(zhì)過(guò)氧化的抑制作用

        張 曦,李 琦,景 浩*

        (中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)

        乳清蛋白是常用的成膜材料,乳清蛋白膜對(duì)氧氣等氣體有良好的阻隔能力,但其機(jī)械強(qiáng)度和水蒸氣透過(guò)率較差。本實(shí)驗(yàn)研究木糖質(zhì)量濃度和甘油體積分?jǐn)?shù)對(duì)乳清蛋白的膜物理和機(jī)械特性以及水蒸氣透過(guò)率的影響,優(yōu)化成膜最佳條件,并對(duì)乳清蛋白和乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的成膜特性進(jìn)行比較。觀察用乳清蛋白膜和乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜分別包裹核桃仁后對(duì)核桃仁脂質(zhì)過(guò)氧化的影響。結(jié)果表明,乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的成膜最佳條件為: 乳清蛋白質(zhì)量濃度10g/100 mL,木糖質(zhì)量濃度5g/100 mL,甘油體積分?jǐn)?shù)5%,在80℃加熱45min或90℃加熱30min。乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜的刺穿強(qiáng)度比乳清蛋白膜提高約1倍,拉伸強(qiáng)度提高約1.5倍,水蒸氣透過(guò)率降低約24%。乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜包裹可以延緩核桃仁酸價(jià)的上升,而乳清蛋白膜對(duì)核桃仁的酸價(jià)上升無(wú)明顯的抑制作用。

        乳清蛋白;木糖;美拉德反應(yīng)產(chǎn)物;可食用膜;核桃仁

        以乳清蛋白為原料可以形成透明、柔軟、有彈性的膜,在較低的濕度下對(duì)氧氣等氣體均有較好的阻隔能力[1]。由于乳清蛋白中含有較高比例的親水基團(tuán),與玉米醇溶蛋白膜相比,單一乳清蛋白膜的機(jī)械強(qiáng)度較低,水蒸氣阻隔性能較差[2]。木糖可以減少凝膠過(guò)程中乳清蛋白分子之間的S—S鍵和非共價(jià)鍵[3],而S—S鍵與乳清蛋白膜的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系[1]。作為五碳糖,木糖還可以在短時(shí)間內(nèi)與蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng),改變?nèi)榍宓鞍椎慕宦?lián)情況,從而可能改變?nèi)榍宓鞍啄さ臋C(jī)械性能和阻隔性能。

        核桃仁中油脂含量約占干質(zhì)量65%[4],其中約73%為多不飽和脂肪酸[5],容易發(fā)生氧化酸敗,產(chǎn)生不良?xì)馕?,?yán)重影響食品的可接受性[4,6]。已有報(bào)道通過(guò)可食用膜包裹來(lái)延緩核桃仁的酸敗。王若蘭等[7]的研究表明,噴涂面筋蛋白膜可以顯著抑制核桃仁酸價(jià)的上升。而玉米醇溶蛋白包膜的核桃仁與對(duì)照組相比,過(guò)氧化值低14.50%,皂化值降低3.77%,酸價(jià)降低30.66%[8]。Mate等[9]指出,經(jīng)乙?;瘑胃术ツぐ暮颂胰手兄舅釘〉漠a(chǎn)物顯著少于未包膜的核桃仁,而乳清蛋白包膜對(duì)核桃仁酸敗的保護(hù)作用不顯著。通過(guò)進(jìn)一步改善乳清蛋白的成膜特性,可能有助于加強(qiáng)包膜對(duì)核桃仁的保護(hù)作用。本實(shí)驗(yàn)研究木糖質(zhì)量濃度、甘油體積分?jǐn)?shù)對(duì)乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物(maillard reaction products,MRPs)膜物理和機(jī)械特性、水蒸氣阻隔性的影響,確定成膜條件,并用所得膜包裹核桃仁,觀察包膜對(duì)核桃仁酸價(jià)的影響。

        1 材料與方法

        1.1 材料、試劑與儀器

        核桃(Juglans regia)產(chǎn)自新疆,實(shí)驗(yàn)前去殼,將核桃仁取出備用。

        乳清分離蛋白(Whey protein isolate,WPI;其中含蛋白質(zhì)95%以上,含脂肪1.0%以下,含灰分3.0%以下,含乳糖1.0%以下) 美國(guó)Davisco Foods International公司;甘油(分析純) 北京京順化學(xué)試劑有限公司;木糖(Xylose;含量98.5%) 北京嘉康源科技發(fā)展有限公司。

        UV-2102 PC型紫外-可見分光光度計(jì) 尤尼柯上海儀器有限公司;TMS-PRO 食品物性測(cè)定儀 美國(guó)Food Technology公司;數(shù)顯千分卡尺 成都成量有限公司;DHG-9245A型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

        1.2 膜的制備方法

        分別配制乳清蛋白質(zhì)量濃度為20g/100mL,木糖質(zhì)量濃度為20g/100mL、甘油體積分?jǐn)?shù)50%的儲(chǔ)備液。按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比例和濃度將乳清蛋白儲(chǔ)備液和木糖儲(chǔ)備液進(jìn)行混合,并補(bǔ)加甘油和水。其中,蛋白質(zhì)量濃度為10g/100mL,木糖質(zhì)量濃度范圍2.5~7.5g/100mL,甘油體積分?jǐn)?shù)范圍4%~6%。將溶液在80℃水浴加熱45min或90℃加熱30min,冷卻至室溫(20℃)后倒入平皿,室溫(20℃)條件下成膜。

        1.3 膜物理特性測(cè)定

        取邊緣完整的膜,在距離膜邊緣1cm處均勻取8個(gè)點(diǎn),用數(shù)顯千分卡尺測(cè)定其厚度,記錄顯示的厚度數(shù)值并取平均值[10]。

        將成膜溶液倒入平皿后稱量溶液與平皿的總質(zhì)量,成膜后測(cè)定膜與平皿的總質(zhì)量。成膜期間的失水量由公式(1)計(jì)算。

        每組設(shè)4個(gè)重復(fù),計(jì)算平均值。

        取透明無(wú)印跡的膜,剪成長(zhǎng)約4cm,寬約1cm的長(zhǎng)條,取兩個(gè)長(zhǎng)條貼在比色皿內(nèi)壁,測(cè)定其在波長(zhǎng)550nm處吸光度,測(cè)定重復(fù)3次[11]。

        進(jìn)行SDS-PAGE分析時(shí),在凝膠玻璃版中先后加入約5.5mL分離膠(15%,pH8.8)和1.5mL濃縮膠(5%,pH6.8)。將樣品稀釋至蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度為1mg/mL,與等體積樣品處理液混合后煮沸5min。每孔加樣17.5μL。樣品經(jīng)過(guò)濃縮膠時(shí),電壓為80V,經(jīng)過(guò)分離膠時(shí),電壓為120V,經(jīng)2.5h后溴酚藍(lán)指示劑到達(dá)底端,電泳結(jié)束。經(jīng)考馬斯亮蘭-R250染色后,由含有甲醇、乙酸的脫色液脫色至條帶清晰可見[12]。

        1.4 膜機(jī)械特性測(cè)定

        測(cè)定刺穿強(qiáng)度時(shí),將剪成半圓形的膜固定于有機(jī)玻璃夾板間,使其位于物性測(cè)定儀測(cè)試探頭下方。測(cè)試時(shí)直徑為2mm的針形探頭以60mm/min的速度下降并刺穿膜。記錄刺穿強(qiáng)度及刺穿變形,重復(fù)3次取平均值[13-14]。測(cè)定拉伸強(qiáng)度時(shí),將膜剪成長(zhǎng)約6cm,寬約2cm的長(zhǎng)條,固定于物性測(cè)定儀的金屬夾片中。測(cè)試時(shí)金屬夾片帶動(dòng)膜的上端以60mm/min的速度上升,使膜斷裂。記錄拉伸強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率,重復(fù)3次取平均值。伸長(zhǎng)率(E)由公式(2)計(jì)算[14]。

        式中:ΔL為膜斷裂時(shí)被拉伸的長(zhǎng)度;L0為膜的原始長(zhǎng)度。

        1.5 水蒸氣透過(guò)率的測(cè)定

        水蒸氣透過(guò)率(water vapor permeability,WVP)的測(cè)定參考Turhan等[15]。將膜密封于裝有5g無(wú)水氯化鈣(相對(duì)濕度為0)的裝置封口處,置于裝有飽和KBr溶液(相對(duì)濕度為80%)[16]的密封干燥器內(nèi)。在室溫條件下測(cè)定每個(gè)有機(jī)玻璃裝置在4h內(nèi)每隔40min的質(zhì)量增加量,記錄7次測(cè)定的結(jié)果,用來(lái)表示經(jīng)過(guò)膜進(jìn)入測(cè)定裝置的水蒸氣質(zhì)量。

        水蒸氣透過(guò)率(WVP)計(jì)算公式為:

        式中:Δm為一定時(shí)間內(nèi)WVP測(cè)定裝置的質(zhì)量增加量/g;d為膜厚度/mm;A為膜有效測(cè)定面積/m2;t為測(cè)定時(shí)間間隔/h;ΔP為膜兩側(cè)的水蒸氣壓差/kPa。本實(shí)驗(yàn)中,膜有效測(cè)定面積A值為0.00785m2,ΔP值為1.9377kPa。

        1.6 核桃仁包膜和脂質(zhì)過(guò)氧化的測(cè)定

        1.6.1 核桃仁的包膜和強(qiáng)制氧化

        根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選擇最佳條件下的乳清蛋白成膜溶液和乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物成膜溶液,將200mL成膜溶液加熱并冷卻至20℃(室溫),選擇直徑約為2.5cm的核桃小心剝殼取出核桃,每組稱取150g核桃仁,將從一個(gè)核桃中取出的仁分成四分之一大小,即為實(shí)驗(yàn)所用核桃仁。核桃仁浸入成膜溶液后,用玻璃棒輕輕攪拌2min,保證所有核桃仁被成膜溶液均勻包裹。將浸泡后的核桃仁置于鐵笊籬上瀝干溶液,鋪于硫酸紙上,在自然條件下晾干(約12h)。

        實(shí)驗(yàn)前一天將盛有飽和KBr(相度80%)的干燥器放入溫度為50℃的烘箱中。平衡后將經(jīng)包膜處理的核桃仁置于其中,每5d取出30g核桃仁,在研缽中磨碎。將粉末在150mL石油醚中浸泡12h后,2800×g離心10min。將上清液在40℃條件下真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā),得到核桃仁油脂備用。

        1.6.2 核桃仁酸價(jià)的測(cè)定

        根據(jù)GB/T 5530—2005《動(dòng)植物油脂酸價(jià)和酸度測(cè)定》[17]所提供的方法測(cè)定酸價(jià)。在50mL乙醇和乙醚(體積比為1:1)中加入3g油脂。以酚酞為指劑,用0.1mol/L KOH滴定至溶液呈淺粉色,記錄所消耗體積。根據(jù)公式(4)計(jì)算酸價(jià)。

        式中:cKOH為KOH的濃度/(mol/L);VKOH為滴定所用KOH體積/mL;moil為油脂質(zhì)量/g。

        1.7 數(shù)據(jù)分析

        數(shù)據(jù)的顯著性差異由Minitab軟件(Minitab Inc.,PA,USA)進(jìn)行分析。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(one way analysis of variance,one way ANOVA),以Tukey多重比較進(jìn)行檢驗(yàn),得到各組數(shù)據(jù)間的顯著性差異(P<0.05)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同質(zhì)量濃度木糖與乳清蛋白的美拉德反應(yīng)

        反應(yīng)體系含乳清分離蛋白5g/100mL 或10g/100mL,木糖5g/100mL,在80℃或90℃加熱,每隔15min取樣一次;對(duì)吸光度進(jìn)行顯著性分析。

        如表1所示。由于乳清蛋白溶液成膜前常用的加熱溫度為80℃和90℃,因此實(shí)驗(yàn)選擇了以上兩種溫度研究乳清蛋白和木糖的美拉德反應(yīng)。加熱使體系在波長(zhǎng)450nm處的吸光度逐漸上升,其中加熱溫度較高以及乳清蛋白濃度較高時(shí),吸光度的變化更加明顯。在80℃加熱45min或90℃加熱30min時(shí),溶液的吸光度有較明顯的變化,同時(shí)目測(cè)發(fā)現(xiàn)溶液有不同程度地變黃,證明乳清蛋白與木糖發(fā)生了不同程度的美拉德反應(yīng)。

        圖1 不同質(zhì)量濃度乳清蛋白與木糖加熱產(chǎn)物的SDS-PAGEFig.1 SDS-PAGE of WPI/xylose MRPs under different conditions of system composition and reaction parameters

        如圖1所示,加熱前,電泳結(jié)果呈現(xiàn)典型的乳清蛋白特征,其中位于圖像下端的條帶為α-乳白蛋白,上端條帶為為β-乳球蛋白[18]。經(jīng)80℃加熱45min或90℃加熱30min后,SDS-PAGE顯示有明顯的拖帶,即高分子產(chǎn)物生成,在31~45kD之間也有新的條帶出現(xiàn),證明在此加熱條件下,乳清蛋白與木糖的反應(yīng)體系中大分子物質(zhì)的含量增加,美拉德反應(yīng)已進(jìn)展以較明顯程度。選擇該條件制備成膜溶液,優(yōu)化成膜條件。

        2.2 不同質(zhì)量濃度木糖對(duì)成膜特性的影響

        反應(yīng)體系含乳清分離蛋白10g/100mL,木糖2.5、5、7.5g/100mL,甘油體積分?jǐn)?shù)5%,在80℃加熱45min或90℃加熱30min;溶液冷卻至室溫(20℃)后倒入成膜皿,測(cè)定膜特性,結(jié)果見表2、3。

        表1 不同質(zhì)量濃度乳清蛋白和木糖在加熱時(shí)吸光度的變化(n=3)Table 1 Absorbance change in WPI/xylose systems in different mixing proportions during heating (n = 3)

        表2 不同質(zhì)量濃度木糖對(duì)乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜物理特性的影響(n=3)Table 2 Effect of xylose concentration on physical properties of WPI/xylose MRPs film (n = 3)

        表3 不同質(zhì)量濃度木糖對(duì)乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜機(jī)械特性的影響(n=3)Table 3 Effect of xylose concentration on mechanical properties of WPI/xylose MRPs films (n = 3)

        表4 不同體積分?jǐn)?shù)甘油對(duì)乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜物理特性的影響(n=3)Table 4 Effect of glycerol concentration on physical properties of WPI/xylose MRPs film (n = 3)

        表5 不同體積分?jǐn)?shù)甘油對(duì)乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜機(jī)械特性的影響(n=3)Table 5 Effect of glycerol concentration on mechanical properties of WPI/xylose MRPs film (n = 3)

        80℃和90℃加熱時(shí)不同木糖質(zhì)量濃度對(duì)乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜的物理和機(jī)械特性的影響分別如表2、3所示。木糖質(zhì)量濃度在2.5~7.5g/100mL之間時(shí),膜可完整揭下,測(cè)定物理和機(jī)械性能。膜的厚度隨木糖質(zhì)量濃度的增加而增加,成膜時(shí)失水量顯著減少。刺穿強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度可以在一定程度反映膜機(jī)械強(qiáng)度的大小,其值隨著木糖質(zhì)量濃度的增加逐漸降低。膜的刺穿變形和伸長(zhǎng)率與膜的柔韌性和彈性有關(guān),木糖質(zhì)量濃度對(duì)其無(wú)顯著影響。據(jù)報(bào)道,在殼聚糖膜中添加少量木糖時(shí)膜的拉伸強(qiáng)度增大,隨著木糖質(zhì)量濃度的增加,膜的拉伸強(qiáng)度則減小[19]。木糖分子中含有的-OH使分子間空隙增大[20],膜的機(jī)械強(qiáng)度減小。

        2.3 不同體積分?jǐn)?shù)甘油對(duì)成膜特性的影響

        確定木糖質(zhì)量濃度后,還需要調(diào)整甘油質(zhì)體積分?jǐn)?shù),以優(yōu)化乳清蛋白-木糖-甘油膜的性質(zhì)。反應(yīng)體系含乳清分離蛋白10g/100mL,木糖5g/100mL,甘油體積分?jǐn)?shù)4%、5%、6%,在80℃加熱45min或90℃加熱30min;溶液冷卻至室溫(20℃)后倒入成膜皿,測(cè)定膜特性。進(jìn)行成膜條件的選擇。

        80、90℃加熱后不同體積分?jǐn)?shù)甘油對(duì)乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜物理和機(jī)械特性的影響分別如表4、5所示。甘油體積分?jǐn)?shù)在4%~6%之間時(shí),成膜可完整揭下,測(cè)定其物理和機(jī)械特性。膜厚度隨著甘油體積分?jǐn)?shù)的增加而增加,成膜期間的失水量則逐漸下降。隨著甘油體積分?jǐn)?shù)的增加,膜的刺穿強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度逐漸下降,而刺穿強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率基本未受甘油體積分?jǐn)?shù)的影響。在成膜時(shí),甘油中的-OH可以與蛋白發(fā)生反應(yīng),增加成膜柔韌性,但膜的機(jī)械強(qiáng)度也隨之降低[21]。

        2.4 木糖質(zhì)量濃度和甘油體積分?jǐn)?shù)對(duì)膜水蒸氣透過(guò)率的影響

        圖2 不同質(zhì)量濃度木糖對(duì)乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜水蒸氣透過(guò)率的影響Fig.2 Effect of xylose concentration on WVP of WPI/xylose MRPs film

        隨著木糖質(zhì)量濃度的增加,乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜的水蒸氣透過(guò)率均呈逐漸上升的趨勢(shì)(圖2)。據(jù)報(bào)道,乳清蛋白膜與普魯蘭糖共同成膜時(shí),水蒸氣透過(guò)率隨著木糖質(zhì)量濃度的增加而增加[22],而蜂蠟[23]和樹膠[20]對(duì)乳清蛋白膜的水蒸氣透過(guò)率無(wú)明顯影響。木糖中含有一定數(shù)量的-OH,使成膜的親水性增加,從而降低其對(duì)水蒸氣的阻隔能力。

        選擇成膜質(zhì)量濃度時(shí),在膜厚度方面,2.5g/100mL與5g/100mL的木糖質(zhì)量濃度均較合適,而7.5g/100mL的木糖質(zhì)量濃度成膜稍厚。含有3種質(zhì)量濃度木糖的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜均呈獻(xiàn)透明的黃色。體系中含有2.5g/100mL木糖時(shí),膜機(jī)械強(qiáng)度大、稍硬,含有7.5g/100mL的木糖時(shí),膜機(jī)械強(qiáng)度小、稍軟,且黏平皿,而含有5g/100mL木糖的膜機(jī)械強(qiáng)度適中,同時(shí)保持了一定的水蒸氣阻隔能力,是較合適的成膜質(zhì)量濃度。

        圖3 不同體積分?jǐn)?shù)甘油對(duì)乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜水蒸氣透過(guò)率的影響Fig.3 Effect of glycerol concentration on WVP of WPI/xylose MRPs film

        隨著甘油體積分?jǐn)?shù)的增加,膜的水蒸氣透過(guò)率均呈逐漸上升的趨勢(shì)(圖3)。該結(jié)果與溶液孔徑隨甘油體積分?jǐn)?shù)的增加而增加有關(guān),也與成膜的厚度有一定關(guān)系[22]。

        體系中含有3種體積分?jǐn)?shù)的甘油時(shí),膜的厚度均在可接受范圍,顏色和吸光度也無(wú)明顯差異。甘油體積分?jǐn)?shù)為4%時(shí),膜機(jī)械強(qiáng)度較大、稍硬;甘油體積分?jǐn)?shù)為6%時(shí),膜機(jī)械強(qiáng)度變小;而甘油體積分?jǐn)?shù)為5%時(shí),膜機(jī)械強(qiáng)度適中,同時(shí)保持了一定的水蒸氣阻隔能力,較適合成膜。

        2.5 乳清蛋白和乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物成膜特性的比較

        在早期實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)膜的物理和機(jī)械特性以及水蒸氣透過(guò)率,確定了乳清蛋白的成膜最佳條件:乳清蛋白10g/100mL,甘油10%,80℃加熱30min。而本實(shí)驗(yàn)中,乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的成膜最佳條件為,乳清蛋白10g/100mL、木糖5g/100mL、甘油5%,80℃加熱45min或90℃加熱30min。將最佳條件下制備的乳清蛋白膜和乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜進(jìn)行比較,分析其物理和機(jī)械特性,以及水蒸氣透過(guò)率的差異。

        表6 乳清蛋白和乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的膜物理特性(n=3)Table 6 Physical properties of WPI film and WPI/xylose MRPs film(n = 3)

        表7 乳清蛋白和乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的膜機(jī)械特性(n=3)Table 7 Mechanical properties of WPI film and WPI/xylose MRPs film (n=3)

        作為最佳成膜體系,乳清蛋白膜、乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜物理和機(jī)械特性如分別如表6、7所示。乳清蛋白膜厚度較小,膜透明無(wú)色,吸光度小,乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜較厚,膜為透明的黃色,吸光度稍大。在機(jī)械強(qiáng)度方面,乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜機(jī)械強(qiáng)度較大,同時(shí)維持了一定的柔韌性和彈性。

        圖4 乳清蛋白和乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的膜水蒸氣透過(guò)率Fig.4 WVP of WPI film and WPI/xylose MRPs film

        表8 乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜包裹對(duì)核桃仁酸價(jià)的影響Table 8 Change in acid value of walnut coated with WPI film or WPI/xylose MRPs film with the prolongation of storage time

        作為最佳成膜體系,乳清蛋白膜-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜的水蒸氣透過(guò)率小于乳清蛋白膜(圖4),具有更加有效地延緩核桃仁酸敗的潛力。

        在安全性方面,作為原料的乳清蛋白是常用的可食物膜材料[24],根據(jù)乳清蛋白協(xié)會(huì)的信息,對(duì)牛奶蛋白無(wú)過(guò)敏癥狀的人,還沒有乳清蛋白副作用的報(bào)道[25]。此外,也有報(bào)道將木糖與殼聚糖共同成膜[19],而F344大鼠實(shí)驗(yàn)也表明木糖不具有致癌性[26]。具體到乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的食用安全性,筆者曾用Hela細(xì)胞和HepG2細(xì)胞進(jìn)行了驗(yàn)證。研究表明,在給定的濃度范圍內(nèi),乳清蛋白以及乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物成膜溶液沒有造成細(xì)胞死亡,對(duì)該細(xì)胞無(wú)毒。

        2.6 乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物包膜對(duì)核桃仁酸價(jià)的影響

        加熱期間核桃仁酸價(jià)的變化如表8所示。0d時(shí),核桃仁的酸價(jià)在0.5~0.65之間。在50℃、相對(duì)濕度80%的環(huán)境中進(jìn)行儲(chǔ)藏,核桃仁的酸價(jià)均有不同程度的上升,在該儲(chǔ)藏條件下,第15天和第20天,未包膜的核桃仁和包有乳清蛋白膜的核桃仁酸價(jià)上升的速度大于美拉德反應(yīng)產(chǎn)物包膜的核桃仁。

        食品中的游離脂肪酸極容易氧化,產(chǎn)生不愉快的氣味和風(fēng)味,酸價(jià)可以表示游離脂肪酸的含量,經(jīng)常被用作評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的指標(biāo)[6]。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乳清蛋白膜包裹對(duì)核桃仁酸敗沒有明顯的延緩作用,與Mate等[9]的結(jié)果類似,他們認(rèn)為該結(jié)果與核桃仁表面的皺縮有關(guān)。經(jīng)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物包裹的核桃仁,其酸價(jià)上升的速度與其他組核桃仁相比較慢,即核桃仁的酸敗變緩。在美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜中甘油含量低于乳清蛋白膜,因此可以減少核桃仁的皺縮程度,同時(shí)可以降低膜水蒸氣透過(guò)率,因此美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜對(duì)核桃仁的保護(hù)作用更加明顯。

        3 結(jié) 論

        乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜的厚度隨著木糖質(zhì)量濃度和甘油體積分?jǐn)?shù)的增加而增加。吸光度隨著木糖質(zhì)量濃度的增加而增加。膜的機(jī)械強(qiáng)度隨著木糖濃質(zhì)量濃度和甘油體積分?jǐn)?shù)的增加而下降。成膜的水蒸氣透過(guò)率隨著木糖質(zhì)量濃度和甘油體積分?jǐn)?shù)的增加而增加。綜合考慮各因素,乳清蛋白-木糖-甘油的最佳成膜條件為:乳清蛋白10g/100mL、木糖5g/100mL、甘油體積分?jǐn)?shù)5%,在8℃加熱45min或90℃加熱30min,冷卻至20℃左右后,室溫成膜。乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物膜的刺穿強(qiáng)度比乳清蛋白膜提高約1倍,拉伸強(qiáng)度提高約1.5倍,水蒸氣透過(guò)率降低約24%。乳清蛋白-木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物包膜后,核桃仁酸價(jià)上升的速度變慢,核桃仁酸敗的程度減緩。

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        Film-forming Properties of Maillard Reaction Products Formed from Whey Protein and Xylose and Their Inhibitory Effect on Lipid Oxidation in Walnut Kernel

        ZHANG Xi,LI Qi,JING Hao*
        (College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

        Whey protein isolate (WPI) is one of commonly used film-forming materials and has been considered as a good barrier to oxygen but a poor one to water vapor. In the present study, film-forming properties of Maillard reaction products (MRPs)formed from WPI and xylose such as physical and mechanical properties and water vapor permeability were investigated at different amounts of xylose and glycerol with the aim of optimizing film-forming conditions and a comparison with those of WPI was carried out. In addition, the effects of coating with WPI or WPI/xylose MRPs on lipid peroxidation in walnut kernel were probed. The results indicated that the optimal film-forming conditions of WPI/xylose MRPs were determined to be heating a reaction system containing 10 g of WPI, 5 g of xylose and 5 mL of glycerol per 100 mL at 80 ℃ for 45 min or at 90 ℃ for 30 min.Compared with WPI film, WPI/xylose MRPs film revealed a two-fold increase in penetration strength, an around 2.5-fold elongation strength and a decrease in water vapor permeability by about 24%. Coating with WPI/xylose MRPs film could delay the increase in acid value of walnut kernel, whereas coating with WPI film had no obvious inhibitory effect.

        whey protein isolate;xylose;Maillard reaction products;edible film;walnut

        TS201.21

        A

        1002-6630(2011)05-0058-07

        2010-07-04

        張曦(1986—),女,碩士,研究方向?yàn)榈鞍啄さ闹苽浜蛻?yīng)用。E-mail:zhangxi1024@gmail.com

        *通信作者:景浩(1957—),男,教授,博士,研究方向?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)與食品安全。E-mail:haojing@cau.edu.cn

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