朱秀清，梁雪華，李楊，馬曉明

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150030;2.國(guó)家大豆工程技術(shù)研究中心，黑龍江哈爾濱150030)

食品添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉保水保油性的影響

朱秀清1，2，梁雪華1，*，李楊1，馬曉明1

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150030;2.國(guó)家大豆工程技術(shù)研究中心，黑龍江哈爾濱150030)

通過(guò)卡拉膠、酪蛋白、德惠3號(hào)膠和黃原膠四種食品添加劑提高低溫脫脂豆粉保水性和保油性，在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上采用混料設(shè)計(jì)對(duì)四種食品添加劑提高低溫脫脂豆粉保水性、保油性進(jìn)行復(fù)配實(shí)驗(yàn)。綜合考慮，復(fù)配時(shí)最佳配比為:卡拉膠20%、酪蛋白15%、德惠3號(hào)膠38%、黃原膠27%，總添加量為3%。此時(shí)混合添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉的保水性保油性分別為6.728g·g-1和4.351mL·g-1。

低溫脫脂豆粉，保水性，保油性

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃原膠 山東阜豐發(fā)酵有限公司;德惠3號(hào)膠(復(fù)合多糖蛋白食用膠)、卡拉膠 青島德惠海洋生物科技有限公司;酪蛋白 河南天翔食品技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司;低溫脫脂豆粉(100目篩，用1.2中方法測(cè)得保水性2.0g·g-1，保油性1.1mL·g-1)、大豆分離蛋白(同樣方法測(cè)得保水性4.3g·g-1，保油性3.6mL ·g-1) 哈高科;食用大豆油 93油脂。

高速冷凍離心機(jī) 日本日立有限公司;分析天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩(100目) 浙江省上虞市紗篩廠;粉碎機(jī) 溫嶺市大德中藥機(jī)械有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 保水性的測(cè)定方法［7］稱(chēng)5.0g樣品，置于預(yù)先稱(chēng)重過(guò)的離心管中，逐步加水，每加一次水，就用玻棒將樣品攪勻，加至樣品呈漿狀，并有水析出為止，在管壁上擦干玻棒，于2000r/min離心10min，棄去上層清液、稱(chēng)重。若沒(méi)有上清液，則應(yīng)再加水?dāng)噭蛟匐x心，至離心后有少量上清液為止。

保水性(g·g-1)=［(離心管重+沉淀物重)-離心管重-樣品重］/樣品重

1.2.2 保油性的測(cè)定方法［8-9］向10g蛋白樣品中加入50mL精制大豆油，玻璃棒攪拌均勻，靜置30min后用1000r/min的速度離心10min，記下游離油的體積，結(jié)果以每g蛋白樣品吸附油的mL數(shù)表示。

保油性(mL·g-1)=(50-離心后油的體積)/蛋白樣質(zhì)量

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 將德惠3號(hào)膠、卡拉膠、黃原膠、酪蛋白四種膠分別添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))至低溫脫脂豆粕中，按照上述方法依次測(cè)定其保水性、保油性。重復(fù)三次取平均值。

1.2.4 混料實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用混料設(shè)計(jì)中的單純形格子法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，采用Design Expert 7.1.3軟件中的simplex lattice進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。以A(卡拉膠)、B (酪蛋白)、C(德惠三號(hào)膠)、D(黃原膠)分別代表的因素為自變量，以保水性(g·g-1)、保油性(mL· g-1)為因變量，本實(shí)驗(yàn)所采用的回歸方程為:

式中:ai，aij，aijk分別代表模型的系數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

黃原膠、卡拉膠、德惠3號(hào)膠和酪蛋白等四種食品添加劑不同添加量對(duì)低溫脫脂豆粉保水性的影響見(jiàn)圖1。

圖1 四種添加劑對(duì)低溫豆粉保水性的影響

由圖1可以看出，黃原膠、卡拉膠、德惠3號(hào)膠和酪蛋白等四種食品添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉的保水性值隨著添加劑添加量的增加而增大。黃原膠、德惠3號(hào)和卡拉膠在添加量0.1%～0.3%范圍內(nèi)呈線性增加，而添加劑添加量達(dá)到0.4%后則趨于平緩;當(dāng)酪蛋白添加量達(dá)到0.1%～0.4%范圍內(nèi)時(shí)，隨著酪蛋白含量的增加低溫脫脂豆粉保水性值快速上升，而添加量在0.4%后，隨著酪蛋白含量的增加低溫脫脂豆粉保水性值變化則趨于平緩。綜合考慮，選擇各添加劑添加量為0.3%為后期實(shí)驗(yàn)的參考數(shù)據(jù)。

黃原膠、卡拉膠、德惠3號(hào)膠和酪蛋白等四種食品添加劑不同添加量對(duì)低溫脫脂豆粉保油性的影響見(jiàn)圖2。

圖2 四種添加劑對(duì)低溫豆粉保油性的影響

由圖2可以看出，黃原膠、卡拉膠、德惠3號(hào)膠和酪蛋白等四種食品添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉的保油性值隨著添加劑添加量的增加而增大。黃原膠、德惠3號(hào)和酪蛋白在添加量0.1%～0.3%范圍內(nèi)呈線性增加，而添加劑添加量達(dá)到0.4%后，隨著酪蛋白含量的增加低溫脫脂豆粉保油性值變化則趨于平緩?？ɡz在添加量0.1%～0.2%時(shí)，保油性值急劇增加;添加量在0.3%～0.4%時(shí)，保油性值上升緩慢，而添加量至0.4%后，隨著添加量的增加低溫脫脂豆粉保油性值基本沒(méi)有變化。綜合考慮，選擇各添加劑添加量為0.3%為后期實(shí)驗(yàn)的參考數(shù)據(jù)。

2.2 回歸模型的建立與分析

利用Design Expert 7.1.3軟件建立的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，計(jì)算出回歸方程各項(xiàng)系數(shù)并進(jìn)行方差分析(見(jiàn)表2、表3)，可得食品添加劑對(duì)低溫豆粉保水性(Y1)、保油性(Y2)的標(biāo)準(zhǔn)回歸方程為:

進(jìn)一步對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出了四種食品添加劑對(duì)低溫豆粉保水、保油性影響的回歸方程，回歸與方差分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3，交互作用的等高線分析圖見(jiàn)圖3、圖4。

由表2和表3的p模型可以看出，各p模型值均小于0.05，說(shuō)明方程與實(shí)際情況擬合良好，能夠反映出混合添加劑的功能性質(zhì)。而p失擬均大于0.05，這說(shuō)明其它因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果干擾較小，模型能較好地反映數(shù)據(jù);同時(shí)復(fù)相關(guān)系數(shù)R2均大于0.8000，因此可以利用此模型對(duì)混合添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉保水、保油性進(jìn)行分析。

2.3 混合添加劑對(duì)保水性、保油性影響的分析

從表2和表3的方差分析結(jié)果可以看出，所得

Y1、Y2的回歸方程都極顯著，且失擬檢驗(yàn)均不顯著，說(shuō)明該模型與實(shí)驗(yàn)擬合良好，自變量與響應(yīng)值之間線性關(guān)系顯著，可以用于該反應(yīng)的理論推測(cè)。

表1 混料實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表2 混合添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉保水性的方差分析表

表3 混合添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉保油性方差分析表

由表2可知四種因素對(duì)低溫豆粕保水性有顯著性影響，由F檢驗(yàn)可以得到因子貢獻(xiàn)率，影響順序依次為C(德惠3號(hào)膠)＞D(黃原膠)＞A(卡拉膠)＞B (酪蛋白)，而交互項(xiàng)中的AD、ABD、BCD對(duì)低溫豆粕保水性有極顯著的影響，且ABC對(duì)低溫豆粉的保水性也有顯著性影響。這說(shuō)明低溫豆粉保水性變化相當(dāng)復(fù)雜，各個(gè)實(shí)驗(yàn)因素對(duì)低溫豆粉保水性的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，且4因素之間存在著復(fù)雜的交互作用。混合添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉保水性的影響見(jiàn)圖3。

圖3 混合添加劑對(duì)脫脂豆粉保水性等值線圖

由表3可以看出，四種因素對(duì)低溫豆粉的保油性均有顯著性影響，由F檢驗(yàn)可以得到因子貢獻(xiàn)率，影響順序依次為C(德惠3號(hào)膠)＞D(黃原膠)＞B (酪蛋白)＞A(卡拉膠)，而交互項(xiàng)中的AC、BC、CD對(duì)保油性有極顯著影響，且AD對(duì)保油性有顯著影響，這表明四種實(shí)驗(yàn)因素對(duì)低溫豆粉保油性的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，且4因素之間存在著復(fù)雜的交互作用?；旌咸砑觿?duì)低溫脫脂豆粉保水性的影響見(jiàn)圖4。

圖4 混合添加劑對(duì)脫脂豆粉保油性等值線圖

由圖3、圖4可以得出:德惠3號(hào)的保水性和保油性是四種增稠劑中最高的，而黃原膠性次之，卡拉膠和酪蛋白則較差。增稠劑的主要成分是多糖類(lèi)或蛋白質(zhì)的大分子黏物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)中含有許多親水基團(tuán)，如羥基、羧基、氨基、羧酸根等，這些基團(tuán)水化后均勻分散于溶液中，形成粘稠膠體溶液，從而增加了底物的粘稠性，保水性和保油性也就大大地提高。同時(shí)蛋白分子間具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有一定的孔隙，通過(guò)大分子鏈上大量的親油基團(tuán)的作用，油分子被包裹在大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而達(dá)到了吸油保油的目的。由于食品增稠劑具有良好的配伍性，膠配伍后形成有重要價(jià)值的凝膠，因此增稠劑之間具有協(xié)同增效效應(yīng)，可使溶液產(chǎn)生比預(yù)期更高的粘度。并使混合體更為穩(wěn)定，具有良好的懸浮特性。食品增稠劑的增效效應(yīng)可使混合增稠劑具有特異的流變性，有特殊的增黏效應(yīng)或使形成的凝膠具有更高的強(qiáng)度。數(shù)據(jù)顯示德惠3號(hào)與黃原膠的協(xié)同效應(yīng)最為明顯，同時(shí)酪蛋白酸鈉與德惠3號(hào)具有協(xié)同效應(yīng)，卡拉膠與酪蛋白酸鈉也具有協(xié)同效應(yīng)。

2.4 混合添加劑配方的優(yōu)化與驗(yàn)證

繼續(xù)對(duì)回歸模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，可得到多組優(yōu)化的因素條件。由于混合添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉保水性和保油性是相互制約的關(guān)系，因此保水性和保油性達(dá)到最高值的因素條件并不完全一致。綜合優(yōu)化得出因素值，以及各因素對(duì)指標(biāo)的影響順序并進(jìn)一步綜合考慮成本問(wèn)題，選擇的適宜混合添加劑配方為:德惠3號(hào)膠38%，卡拉膠20%，酪蛋白15%，黃原膠27%，依據(jù)該方法進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的混合添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉保水性、保油性分別為6.728g ·g-1和4.351 mL·g-1，這與理論預(yù)測(cè)值6.732g·g-1和4.369mL·g-1誤差均在±1%以內(nèi)。而低溫脫脂豆粉本身的保水性、保油性分別為2.0g·g-1、1.1mL ·g-1，在最佳添加劑添加量條件下低溫脫脂豆粉保水性和保油性分別提高了2.37倍和3倍;大豆分離蛋白自身保水性4.3g·g-1，保油性3.6mL·g-1，在最佳添加劑添加量條件下低溫脫脂豆粉保水性和保油性較大豆分離蛋白分別提高了0.56倍和0.2倍，說(shuō)明采用混料設(shè)計(jì)優(yōu)化得到的低溫脫脂豆粉的保水性和保油性混料配方準(zhǔn)確可靠，按照建立的模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，證明在實(shí)踐中是可行的。

3 結(jié)論

通過(guò)在低溫脫脂豆粉中添加混合添加劑可以提高其保水性和保油性。當(dāng)混合添加劑添加脫脂豆粉的3%時(shí)對(duì)其吸水吸油性有顯著提高，由以上混料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所得Y1、Y2的回歸方程都極顯著，且失擬檢驗(yàn)均不顯著，說(shuō)明該模型與實(shí)驗(yàn)擬合良好，可以用于該反應(yīng)的理論推測(cè)。并且得到添加劑的最佳配比為:卡拉膠20%、酪蛋白15%、德惠3號(hào)膠38%、黃原膠27%，依據(jù)該方法進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的混合添加劑對(duì)低溫脫脂豆粉保水性、保油性分別為6.728g·g-1和4.351mL·g-1。

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Effect of food additives on water-holding capacity and oil-holding capacity of low-temperature defatted soybean flour

ZHU Xiu-qing1，2，LIANG Xue-hua1，*，LI Yang1，MA Xiao-ming1
(1.Northeast Agricultural University，College of Food Science，Harbin 150030，China; 2.The National Research Center of Soybean Engineering and Technology，Harbin 150030，China)

Based on the single factor tested of four kinds of food additives(Dehui 3，carrageenan，xanthan gum， casein)，the effects of mixed food additives by using Simplex Lattice design on water-holding capacity(WHC)and oil-holding capacity(OHC)of low-temperature defatted soybean flour(LDSF)were studied.The proper matching of mixed food additives was carrageenan 20%，casein15%，Germany Hui 3 gum 38%and xanthan gum 27% respectively by comprehensive consideration.And their total additive level was 3%.In this condition，the WHC and OHC of mixed food additives on low-temperature defatted soybean four was 6.728g·g-1and 4.315mL·g-1.

low-temperature defatted soybean flour;water-holding capacity;oil-holding capacity

TS202.3

A

1002-0306(2011)09-0346-05

大豆蛋白的氨基酸配比合理，生物價(jià)及蛋白凈利用率接近動(dòng)物蛋白，且不含膽固醇，是公認(rèn)理想的食用蛋白資源。大豆蛋白質(zhì)的制取是通過(guò)采用低溫脫脂豆粕經(jīng)過(guò)系列工藝技術(shù)加工而成的產(chǎn)品，主要產(chǎn)品有大豆分離蛋白、大豆?jié)饪s蛋白、大豆組織蛋白及脫脂大豆蛋白粉，并應(yīng)用于不同的食品加工領(lǐng)域，由于受生產(chǎn)成本限制，在其應(yīng)用中也相應(yīng)地受到了限制。大豆分離蛋白是目前應(yīng)用于肉制品中的一種蛋白，并得到了廣泛應(yīng)用。然而，相對(duì)于低溫脫脂豆粉而言，大豆分離蛋白價(jià)格昂貴，生產(chǎn)時(shí)需耗費(fèi)大量能源與資源，因此，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)研究用低溫脫脂豆粉在保水性和保油性方面替代大豆分離蛋白?；炝蠈?shí)驗(yàn)就是實(shí)驗(yàn)中各因子的取值按其所占百分比計(jì)，且其總和等于1(100%)。實(shí)驗(yàn)指標(biāo)僅與各種成分所占的百分比有關(guān)，而與混料的總量無(wú)關(guān)［1］。混料實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)已廣泛地應(yīng)用于食品產(chǎn)品的配方實(shí)驗(yàn)研究中，特別是各配方組分間有交互作用的情況下［2-4］。在混料設(shè)計(jì)中，單純形重心設(shè)計(jì)、單純形格子設(shè)計(jì)和軸設(shè)計(jì)等都是主要的混料設(shè)計(jì)方法［5-6］。在脫脂豆粉加工中通過(guò)技術(shù)處理及補(bǔ)加添加劑，使脫脂豆粉達(dá)到分離蛋白在保水性和保油性方面一定的使用功能，用以滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)需要，為產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)推廣及脫脂大豆粉的增值提供一定的理論依據(jù)。

2010-10-26 *通訊聯(lián)系人

朱秀清(1968-)，女，研究員，碩士生導(dǎo)師，研究方向:大豆精深加工。

黑龍江省攻關(guān)項(xiàng)目(GB08B401-01)。