王章存 陸 杰，2 李樂(lè)靜 田衛(wèi)環(huán)

酶解谷朊粉－卡拉膠復(fù)合體系凝膠特性研究

王章存1陸 杰1，2李樂(lè)靜1田衛(wèi)環(huán)1

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院1，鄭州 450002)
(江蘇省泰州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所2，泰州 225300)

采用物性儀研究了酶解谷朊粉－卡拉膠復(fù)合體系的膠凝條件和凝膠特性。結(jié)果表明，酶解谷朊粉為300 mg/mL時(shí)仍是松軟的糊狀形態(tài)，添加0．3%卡拉膠時(shí)凝膠成形較好;隨著卡拉膠濃度或酶解谷朊粉濃度增加，凝膠的黏性和彈性持續(xù)提高，而硬度則在0．3%卡拉膠或250 mg/mL谷朊粉時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)后逐漸下降;隨著加熱溫度增加或加熱時(shí)間延長(zhǎng)，凝膠的質(zhì)構(gòu)特性均呈現(xiàn)先逐漸增加后又下降的趨勢(shì)。綜合分析可知，在酶解谷朊粉300 mg/mL、卡拉膠0．3%、80℃加熱30 min條件下形成的復(fù)合凝膠硬度(252．822 g)、黏性(128．112 g·s)和彈性(0．045)均達(dá)到了較高值。

谷朊粉 酶解谷朊粉 卡拉膠 復(fù)合凝膠 凝膠特性

蛋白質(zhì)的凝膠特性在食品加工中具有非常重要的作用，通過(guò)物理或化學(xué)相互作用聚合形成的蛋白質(zhì)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)既可以改善食品的形態(tài)和質(zhì)地［1－2］。谷朊粉由麥谷蛋白和麥膠蛋白組成，吸水后形成的濕面筋具有優(yōu)良的黏彈性、延伸性等，可用于多種食品的生產(chǎn)［3－5］。目前對(duì)谷朊粉凝膠特性的報(bào)道主要是在其吸收少量水的固體或半固體狀態(tài)下的研究結(jié)果［6－7］。而谷朊粉在水中的溶解性很差，甚至難以在水溶液中分散，無(wú)法與溶液中的其他成分形成均勻的體系，影響了谷朊粉的廣泛應(yīng)用［8－12］。

前期研究提出了以蛋白質(zhì)酶解物的水中分散性為主要指標(biāo)有限酶解高分子谷朊粉蛋白的研究思路，并獲得了分散性、乳化性較好的谷朊粉酶解物，其蛋白質(zhì)分子在水中分散后的平均粒徑約為600 nm，明顯大于以提高谷朊粉的溶解性為目標(biāo)的酶解產(chǎn)物。由于這些有限酶解谷朊粉分子仍保持較大的粒徑，根據(jù)蛋白質(zhì)膠凝機(jī)理可知［13－16］，它具有形成凝膠的潛力。本試驗(yàn)研究有限酶解谷朊粉－卡拉膠復(fù)合體系的膠凝條件及其質(zhì)構(gòu)特性，為谷朊粉酶解物的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1．1 材料

酶解谷朊粉(干物質(zhì)):實(shí)驗(yàn)室自制，含蛋白質(zhì)80．6%，水解度DH 2．8%，在水溶液中平均分子粒徑604．6 nm。食品級(jí)κ－卡拉膠:河南宣源公司;食品級(jí)氯化鎂:揚(yáng)州金美揚(yáng)公司;食品級(jí)硫酸鈣:邢臺(tái)雙華公司;氫氧化鈉和鹽酸:開(kāi)封芳晶公司。

1．2 主要儀器

TA．XT plus型物性測(cè)試儀:英國(guó) Stable Micro System公司。

1．3 試驗(yàn)方法

1．3．1 酶解谷朊粉－卡拉膠復(fù)合體系凝膠的制備

分別準(zhǔn)確稱取一定量谷朊粉酶解物或/和卡拉膠置于燒杯中，用少量水分別懸浮或溶解后，加水至設(shè)定的試液濃度，攪拌均勻，以保鮮膜封口，將燒杯置于水浴中加熱保溫適當(dāng)時(shí)間，取出冷卻至室溫，在4℃冰箱中保存24 h，即得凝膠樣品。

1．3．2 凝膠質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的測(cè)定

凝膠樣品從冰箱取出陳化30 min后，于物性測(cè)試儀下測(cè)定其質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。凝膠厚度20 mm，測(cè)定參數(shù)為:探頭p50;操作模式壓力測(cè)定;測(cè)試前速度2．0 mm/s;測(cè)試速度 1．0 mm/s;測(cè)試后速度 1．0 mm/s;測(cè)試距離60%(樣品厚度百分?jǐn)?shù));感應(yīng)力2．0 g。測(cè)定結(jié)果重復(fù)性較好，故每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定2次后取其平均值。

2 結(jié)果與分析

2．1 酶解谷朊粉－卡拉膠復(fù)合體系凝膠形成條件的確定

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)質(zhì)量濃度為300 mg/mL酶解谷朊粉水溶液經(jīng)80℃水浴加熱30 min并冷卻后未能形成穩(wěn)定凝膠，仍是松軟的糊狀形態(tài)，若進(jìn)一步提高酶解谷朊粉的濃度將會(huì)增加制作成本。為此，本試驗(yàn)通過(guò)添加不同助劑以促進(jìn)酶解谷朊粉凝膠的形成。研究發(fā)現(xiàn)，添加MgCl2至1．5 g/L 或 CaSO4至3．0 g/L并不能促進(jìn)谷朊粉凝膠的形成反而還會(huì)造成復(fù)合體系水分大量析出，這與大豆蛋白的膠凝現(xiàn)象有很大差異。而添加低濃度卡拉膠則可促進(jìn)酶解谷朊粉凝膠的形成，因此，測(cè)定了添加不同濃度卡拉膠的酶解谷朊粉－卡拉膠復(fù)合體系凝膠的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。結(jié)果顯示，添加0．1%卡拉膠時(shí)凝膠結(jié)構(gòu)松散，易碎，所得TPA曲線有波動(dòng)現(xiàn)象(圖1a)，添加0．3%卡拉膠時(shí)凝膠成形穩(wěn)定、牢固，所得TPA曲線穩(wěn)定(圖1b)。

圖1 不同卡拉膠濃度下復(fù)合凝膠的質(zhì)構(gòu)圖譜

添加0．1% ～0．5%卡拉膠時(shí)凝膠的硬度、黏性和彈性分析結(jié)果如圖2所示。可以看出，隨著卡拉膠添加量的提高復(fù)合凝膠硬度和彈性不斷上升，而黏性在卡拉膠添加量為0．3%時(shí)達(dá)到了最大。綜合以上情況，并依據(jù)食品中盡量少用添加劑的要求，確定復(fù)合體系凝膠形成的條件為:酶解谷朊粉最大質(zhì)量濃度300 mg/mL，卡拉膠的添加量0．3%。

圖2 卡拉膠對(duì)酶解谷朊粉凝膠特性的影響

2．2 酶解谷朊粉濃度對(duì)凝膠特性的影響

圖3 酶解谷朊粉濃度對(duì)凝膠特性的影響

在上述研究確定卡拉膠添加量為0．3%的基礎(chǔ)上，將不同濃度酶解谷朊粉－0．3%卡拉膠混合溶液在80℃水浴中加熱30 min制備蛋白凝膠，其質(zhì)構(gòu)性質(zhì)測(cè)定結(jié)果(圖3)顯示，該復(fù)合凝膠的硬度、黏性和彈性隨酶解谷朊粉濃度的提高而增加?？赡苁窃跐舛容^高時(shí)，蛋白質(zhì)分子間相互作用加強(qiáng)，易相互纏結(jié)形成較致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定凝膠。而濃度較低時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松只能形成弱凝膠，難于用于實(shí)際生產(chǎn)中。因此，確定形成復(fù)合凝膠的酶解谷朊粉濃度為300 mg/mL。

2．3 加熱溫度對(duì)凝膠特性的影響

配制質(zhì)量濃度300 mg/mL的酶解谷朊粉－卡拉膠混合溶液，分別在不同溫度水浴中加熱30 min制備蛋白凝膠，測(cè)定結(jié)果(圖4)顯示，該復(fù)合凝膠的質(zhì)構(gòu)特性隨溫度的升高先逐漸增加后又下降，且在80℃時(shí)形成的凝膠效果最好，因此，確定形成凝膠的最佳溫度為80℃。

圖4 加熱溫度對(duì)凝膠特性的影響

2．4 加熱時(shí)間對(duì)凝膠特性的影響

配制質(zhì)量濃度300 mg/mL的酶解谷朊粉－卡拉膠混合溶液，分別在80℃水浴中加熱保溫不同的時(shí)間制備蛋白凝膠，測(cè)定結(jié)果(圖5)表明，隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合凝膠的質(zhì)構(gòu)特性先逐漸提高后又有所下降，加熱30 min形成的凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù)最高。這可能與蛋白質(zhì)變性過(guò)程有關(guān)。

圖5 加熱時(shí)間對(duì)凝膠特性的影響

3 結(jié)論

谷朊粉的有限酶解是改善其功能性質(zhì)、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的重要途徑，但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)谷朊粉酶解物凝膠特性的研究報(bào)道極少。本論文研究了有限酶解谷朊粉的膠凝條件，發(fā)現(xiàn)它與大豆蛋白加入硫酸鈣和氯化鎂時(shí)的膠凝化有差異。用TPA物性儀對(duì)酶解谷朊粉－卡拉膠復(fù)合體系凝膠特性分析結(jié)果顯示，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，提高卡拉膠濃度或酶解谷朊粉濃度可使復(fù)合凝膠的黏性和彈性持續(xù)提高，而硬度值則較早達(dá)到高點(diǎn);隨著加熱溫度增加或加熱時(shí)間延長(zhǎng)，凝膠的質(zhì)構(gòu)特性均呈現(xiàn)先逐漸增加后又下降趨勢(shì)。綜合分析可以得出，在酶解谷朊粉質(zhì)量濃度300 mg/mL，卡拉膠濃度0．3%，80℃加熱30 min條件下形成的復(fù)合凝膠硬度、黏性和彈性均達(dá)到了較高值，這對(duì)進(jìn)一步研研究開(kāi)發(fā)谷朊粉凝膠食品具有一定的參考作用。

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Study on Characters of Enzymatic Hydrolyzed Wheat Gluten－Carrageenan Pluralgel

Wang Zhangcun1Lu Jie1，2Li Lejing1Tian Weihuan1
(School of Food ＆ Bioengineering，Zhengzhou University of Light Industry1，Zhengzhou 450002)
(Product Quality Supervising and Inspecting Institute of Taizhou City2，Taizhou 225300)

The gelation condition and gel characters of enzymatic hydrolyzed wheat gluten(EHWG)－carrageenan composite system were studied．The results showed EHWGsolution in 300 mg/mL was also pasty，but it became good gel when 0．3%carrageenan was added in the system．The adhesiveness and elasticity of the gel were improved continuously with the increase of carrageenan or EHWG concentration，and hardness of the gel came to top in 0．3%carrageenan or in 200 mg/mL EHWG．The characters of EHWG －carrageenan composite gel could increase and then decrease when the gelling temperature or heating time increased．According to the analysis，in the conditions of 300 mg/mL gluten hydrolysates，0．3%concentration and 80 ℃ heating for 30 min，the hardness，adhesiveness and elasticity of the plural gel would come to best．

wheat gluten，enzymatic hydrolyzed wheat gluten，carrageenan，pluralgel，gel characters

TS209

A

1003－0174(2011)10－0017－04

鄭州輕工業(yè)學(xué)院博士基金(2009BJ0026)

2010－07－22

王章存，男，1963年出生，博士，教授，糧油蛋白質(zhì)深加工研究