錢麗麗，張永忠，左鋒，遲曉星

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶 163319；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院）

大豆異黃酮是一類存在于豆科植物中的不完全雌激素激動(dòng)劑。近年來，流行病理學(xué)與動(dòng)物臨床醫(yī)學(xué)研究表明大豆異黃酮具有緩解婦女更年期綜合癥[1]抗氧化作用、預(yù)防心血管疾病和骨質(zhì)疏松癥[2]以及對乳腺癌、前列腺癌[3]均有良好的預(yù)防作用。同時(shí)進(jìn)一步研究表明對清除體內(nèi)自由基[4]延緩機(jī)體衰老、預(yù)防和治療由紫外線照射引起的皮膚老化和各種皮膚癌[5]也具有很好的療效。

對于大豆異黃酮的提取一般采用未經(jīng)過前處理的提醇法，耗時(shí)耗能。周泉城[6]采用超聲輔助法提取大豆異黃酮，張永忠等人[7]采用微波法預(yù)處理提取大豆異黃酮均縮短了提取時(shí)間，提高了異黃酮得率。但對擠壓膨化預(yù)處理提取大豆異黃酮尚未見報(bào)道。

食品擠壓膨化技術(shù)是現(xiàn)代食品工程中高新技術(shù)之一，其機(jī)理是具有一定含水量的物料，在擠壓機(jī)內(nèi)受到剪切摩擦作用，處于高溫、高壓狀態(tài)之下，呈熔融狀態(tài)。大豆一旦由?？讛D出，壓力驟降到常壓，水分便發(fā)生瞬間的急驟蒸發(fā)，產(chǎn)品隨之膨脹，水分從大豆中散失并帶走大量熱量。物料經(jīng)擠壓處理，其化學(xué)成分及物理性質(zhì)均發(fā)生改變[8-10]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫脂豆粕；黃豆苷，染料木苷（Sigma 公司）；甲醇（色譜純），其它試劑均為分析純。

1.2 儀器

高效液相色譜儀，美國戴安公司；H.H.S21-2R 電熱攪拌恒溫水浴鍋，上海醫(yī)療器械五廠；LG10-2.4A型高速離心機(jī)，北京醫(yī)用離心機(jī)廠。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝路線

大豆—粉碎—擠壓機(jī)膨化處理—脫脂—粉碎過篩（過40 目篩）—溶劑浸提—離心—檢測提取液中大豆異黃酮含量，糖含量，蛋白質(zhì)含量。

1.3.2 HPLC 雙標(biāo)樣測定大豆異黃酮含量

分別稱取標(biāo)準(zhǔn)品染料木苷（Genistin）和黃豆苷（Daidzin）各1 mg，用甲醇（色譜純）分別定容到10 mL，制成標(biāo)準(zhǔn)貯備液。然后分別從各標(biāo)準(zhǔn)貯備液中吸取一定量，用甲醇稀釋到1、2、3、4、5 μg·mL-1待測。以峰面積（y）為縱坐標(biāo)，濃度（x）為橫坐標(biāo)，分別繪制上述2 種標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，將色譜圖中黃豆苷、染料木苷的出峰面積，折算為各自的含量。則樣品中總大豆異黃酮的含量為上述2 種組分含量的加和。

測定條件：色譜柱：Nova-Pak，C18（3.9 mm×150 mm），檢測波長：254 nm，流動(dòng)相∶甲醇：0.5%乙酸＝40∶60（v/v），柱溫：50 ℃，流速：1.0 mL·min-1，進(jìn)樣量：10 μL。

1.3.3 蛋白質(zhì)含量的測定

采用考馬斯亮藍(lán)G-250 法進(jìn)行蛋白質(zhì)濃度的測定。

1.3.4 總糖的測定

采用蒽酮法測定豆粕中總糖濃度。

1.3.5 擠壓膨化預(yù)處理?xiàng)l件的選擇

由于溫度，水分對大豆異黃酮有很大的影響，再根據(jù)擠壓機(jī)特性將模孔長度、δ 段長度和螺桿轉(zhuǎn)速考慮進(jìn)來。采用五因素五水平二次旋轉(zhuǎn)回歸分析[11]確定擠壓膨化處理的最佳條件。

1.3.6 浸提次數(shù)的選擇

以原料1 g，浸提溫度60 ℃，物料比1∶15，溶劑濃度80%，采用三次浸提，每次3 h，作為對照組。同時(shí)確定最佳浸提次數(shù)。原料中大豆異黃酮含量為以目標(biāo)物浸提24 h 的大豆異黃酮測定值計(jì)算。

1.3.7 擠壓膨化豆粕與未經(jīng)擠壓膨化豆粕的浸提率比較

按照在預(yù)試驗(yàn)中通過單因素和正交試驗(yàn)所確定的最佳浸提溫度60 ℃，最佳物料比1∶15 和最佳浸提劑濃度（乙醇濃度80%），采用二次浸提，分別在浸提時(shí)間為10，20，30，60，120 min 下比較擠壓膨化豆粕與未經(jīng)擠壓膨化豆粕的大豆異黃酮浸提率、蛋白質(zhì)及糖含量情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線色譜圖

標(biāo)準(zhǔn)品染料木苷（Genistin）和黃豆苷（Daidzin）的色譜結(jié)果見圖1 和圖2：

圖1 染料木苷高效液相標(biāo)準(zhǔn)色譜圖Fig.1 HPLC chromatogram of Genistin

圖2 黃豆苷高效液相標(biāo)準(zhǔn)色譜圖Fig.2 HPLC chromatogram of Daidzin

2.2 浸提次數(shù)的確定

如圖3，以未經(jīng)擠壓膨化的原料豆粕為目標(biāo)物，在其它條件固定條件下，浸提二次提取率便可達(dá)到95%以上，第三次提取對提取率增加不明顯，且增加了生產(chǎn)成本，故采用二次浸提。

圖3 大豆異黃酮浸提次數(shù)對浸提率的影響Fig.3 The extracting rate influenced by extracting times of Isoflavones

2.3 擠壓膨化預(yù)處理?xiàng)l件的確定

2.3.1 回歸模型的建立

應(yīng)用二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)和Reda 軟件包進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，得到擠壓參數(shù)對豆粕大豆異黃酮的回歸方程。

（1）大豆異黃酮得率回歸方程（方程中各自變量均以水平值代入）：

y=1 609.02-172.50x1+47.7x2-9.79x3+204.27x4-87.05x5+118.93x12+97.88x1x2-65.12x1x3-101.39x1x4+65.05x1x5+76.81x22-98.98x2x3-73.65x2x4-126.24x2x5-34.79x32-35.86x3x4-42.87x3x5+7.06x42-190.74x4x5-201.31x52

（2）回歸方程的方差分析（見表2）

表1 不同擠壓膨化條件對大豆異黃酮得率的影響Table 1 The relationships between soy Isoflavones and different extrusion condition

表2 大豆異黃酮得率回歸方程方差分析Table 2 The table of variance analysis of Isoflavones

從表2 可以看出，F(xiàn)1＜F0.05（6，9）=3.37，說明回歸方程擬合得好，又因F2＞F0.05（20，15）=2.33，說明方程在0.05 水平是顯著的，即試驗(yàn)數(shù)據(jù)與所采用的二次數(shù)學(xué)模型基本相符。

由模型可知各因素對異黃酮得率的影響大小依次為：螺桿轉(zhuǎn)速（2.23）、物料水分（2.19）、δ 段長度（1.60）、膨化溫度（1.15）、?？组L度（0.23）。通過五因素二次旋轉(zhuǎn)回歸分析最佳擠壓膨化條件18 號。下面選擇18 號擠壓豆粕作為原料，與未擠壓豆粕在大豆異黃酮提取率，蛋白質(zhì)提取和總糖提取比較研究?？疾鞌D壓預(yù)處理對大豆?fàn)I養(yǎng)指標(biāo)的影響。

2.4 擠壓膨化豆粕與未經(jīng)擠壓膨化豆粕的大豆異黃酮浸提率比較

圖4 擠壓膨化預(yù)處理對大豆異黃酮浸提率的影響Fig.4 The extracting rate of Isoflavones influenced by extrusion pretreatment

如圖4，結(jié)果表明：大豆異黃酮的浸提率與時(shí)間的關(guān)系曲線開始是迅速上升，隨著浸提接近尾聲而越趨平緩。利用擠壓膨化處理的豆粕在與未經(jīng)擠壓膨化的豆粕在浸提條件相同的條件下，他們的浸提率有著明顯的差異。通過擠壓膨化預(yù)處理的豆粕浸提率明顯高于未經(jīng)擠壓膨化豆粕。在浸提60 min 時(shí)，利用擠壓膨化預(yù)處理浸提率就以達(dá)到90%以上，比未經(jīng)積壓膨化豆粕高出10%，而要達(dá)到此浸提率未經(jīng)擠壓膨化豆粕需120 min，時(shí)間上節(jié)省達(dá)60 min 之久。這主要是由于通過擠壓膨化預(yù)處理使豆粕結(jié)構(gòu)變得疏松，毛細(xì)孔增多，細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)中的細(xì)胞壁破裂，使得豆粕具有更好的滲透性和溶出性。因此，提高了大豆異黃酮的浸提率。另外，擠壓膨化過程所導(dǎo)致的少量蛋白質(zhì)變性對大豆異黃酮造成一定的不可逆的束縛是擠壓膨化豆粕中大豆異黃酮的最終總量略低的主要原因。

圖5 擠壓膨化預(yù)處理對蛋白質(zhì)的影響Fig.5 The protein influenced by extrusion pretreatment

如圖5，擠壓膨化預(yù)處理對蛋白質(zhì)的影響結(jié)果表明，擠壓膨化預(yù)處理使蛋白質(zhì)開始具有相對較高的溶出率，但隨著浸提時(shí)間的增加，未經(jīng)擠壓膨化豆粕中蛋白質(zhì)含量明顯增多。原因有兩方面，擠壓膨化過程是經(jīng)粉碎的大豆在擠壓機(jī)內(nèi)部的高溫高壓下，經(jīng)過不斷被揉戳捏合而后瞬間變?yōu)槌爻?，使大豆結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性變化，由結(jié)實(shí)緊密變得疏松多孔，同時(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞。正是這一過程使得，一方面蛋白質(zhì)容易溶出，也就是開始時(shí)擠壓膨化豆粕蛋白質(zhì)含量高于未經(jīng)擠壓膨化豆粕的原因；另一方面蛋白質(zhì)同時(shí)受到破壞變性，而使得總量下降。

如圖6，對于擠壓膨化預(yù)處理對糖的影響可作以下解釋：由擠壓過程給豆粕帶來組織結(jié)構(gòu)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化使得糖的溶出速率略高于未經(jīng)擠壓膨化的豆粕；隨著浸提時(shí)間的延長，這種趨勢越加明顯。

圖6 擠壓膨化預(yù)處理對總糖的影響Fig.6 The sugar influenced by extrusion pretreatment

3 結(jié)論

綜合以上三方面的影響，可以看出擠壓膨化有利于大豆異黃酮的浸提，在相同浸提率下，通過擠壓膨化預(yù)處理將浸提時(shí)間可縮短達(dá)60 min，大大節(jié)省了成本。而且在此時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)含量并無明顯區(qū)別，糖含量變化增加幅度明顯小于大豆異黃酮增加幅度。

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