李秋慧，李　楊，隋曉楠，王中江，齊寶坤，江連洲*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

微波處理對(duì)大豆分離蛋白-磷脂復(fù)合體系功能特性的影響

李秋慧，李楊，隋曉楠，王中江，齊寶坤，江連洲*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

研究不同微波功率處理對(duì)大豆分離蛋白-磷脂復(fù)合體系起泡性、乳化性、凝膠性等功能特性的影響，對(duì)大豆分離蛋白-磷脂復(fù)合體系分別進(jìn)行了起泡活性、泡沫穩(wěn)定性、乳化活性、乳化穩(wěn)定性、絮凝指數(shù)、乳層析指數(shù)、持水性及質(zhì)構(gòu)性的測(cè)定并通過(guò)掃描電子微鏡技術(shù)對(duì)凝膠的微觀結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著微波功率的增加，復(fù)合體系的起泡性質(zhì)、乳化性質(zhì)、凝膠性質(zhì)均基本呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。其中，當(dāng)微波功率為900 W時(shí)，復(fù)合體系的起泡性質(zhì)和乳化性質(zhì)均表現(xiàn)最佳；當(dāng)微波功率為1 100 W時(shí)，復(fù)合體系的凝膠性質(zhì)較對(duì)照組有明顯提高，這表明微波處理會(huì)促進(jìn)大豆分離蛋白與磷脂通過(guò)相互作用在水油界面上形成較穩(wěn)定的界面膜，且蛋白適宜的結(jié)構(gòu)改變可以提高復(fù)合體系的凝膠特性。

大豆分離蛋白；磷脂；微波處理；功能特性

大豆分離蛋白（soybean protein isolate，SPI）是一種具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的植物蛋白，由于其高蛋白含量以及特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)使其具有多種可以在食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用的功能特性，然而單一的天然SPI由于其結(jié)構(gòu)的限制以及易變性等缺點(diǎn)使其不能很好地滿足食品工業(yè)對(duì)蛋白質(zhì)的多種需求。大豆卵磷脂（lecithin，Lec）是一種自然界廣泛存在的具有乳化等功能的天然表面活性劑，由于其結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有典型的雙親結(jié)構(gòu)（親水基團(tuán)和親油基團(tuán)）而常常被添加到大豆蛋白中以增強(qiáng)食品的功能特性。王歡等［1］研究表明大豆蛋白與磷脂之間存在交互作用，這種交互作用對(duì)乳化體系結(jié)構(gòu)有一定影響，可以提高體系的物理穩(wěn)定性；王妍等［2］研究發(fā)現(xiàn)大豆蛋白中7S和11S的不同組分與磷脂復(fù)合所形成的乳狀液中7S蛋白組分更有助于復(fù)合體系的乳化穩(wěn)定性。Comas等［3］也提出大豆蛋白與卵磷脂交聯(lián)復(fù)合后所制備的復(fù)合液功能特性得到明顯提高。李菊芳等［4］對(duì)不同pH值處理?xiàng)l件對(duì)大豆蛋白-磷脂復(fù)合體系的物理及化學(xué)特性進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)磷脂的特殊雙親結(jié)構(gòu)可以使大豆蛋白在水中的分散性能提高，防止形成的乳狀液發(fā)生絮凝和聚集。

目前，微波技術(shù)在食品加工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，但有關(guān)微波處理對(duì)食品天然營(yíng)養(yǎng)成分、添加劑等影響的研究仍較少，對(duì)天然復(fù)合乳化劑的影響更尚屬空白。因此，本實(shí)驗(yàn)探究不同功率條件下微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系重要功能特性的影響，以期為微波技術(shù)在食品加工業(yè)中的合理應(yīng)用提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

SPI 哈爾濱高科技（集團(tuán)）股份有限公司；大豆卵磷脂 深圳康之源生物科技有限公司；金龍魚葵花籽油 哈爾濱沃爾瑪超市；十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鹽酸、氫氧化鈉等均為分析純。

1.2儀器與設(shè)備

磁力攪拌器 廣州儀科實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司；HR-7103EI型微波爐 青島海爾集團(tuán)有限公司；TU-1800紫外-可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Mastersize2000激光粒度分析儀 英國(guó)馬爾文公司；T18 Basic高速乳化均質(zhì)機(jī) 德國(guó)IKA公司；S3400掃描電子顯微鏡 天美（中國(guó)）科學(xué)儀器有限公司；水浴鍋 鄭州南北儀器設(shè)備有限公司。

1.3方法

1.3.1SPI-磷脂復(fù)合體系的制備

根據(jù)已有的研究方法稍做修改，分別稱取100 mg SPI和10 mg大豆磷脂樣品，溶解于100 mL pH 7.2的0.1 mol/L磷酸鹽緩沖溶液中，室溫條件下磁力攪拌溶液1 h，得SPI-磷脂復(fù)合體系［5-7］。

1.3.2微波處理

調(diào)整微波爐的輸出功率分別為500、700、900、 1 100、1 300 W，設(shè)置加熱時(shí)間為2 min，將制備好的SPI-磷脂復(fù)合體系置于微波爐物料臺(tái)中，啟動(dòng)微波按鈕。微波處理結(jié)束后，立即測(cè)量復(fù)合體系的乳化特性。根據(jù)微波功率的不同，將樣品分別記為SPI-Lec500、SPI-Lec700、SPI-Lec900、SPI-Lec1100、SPI-Lec1300；未經(jīng)微波處理的SPI-磷脂復(fù)合體系作為對(duì)照組，記為SPI-Lec。1.3.3 起泡性（foam activity index，F(xiàn)AI）及泡沫穩(wěn)定性（foam stabilizing index，F(xiàn)SI）的測(cè)定

參考孫冰玉等［8］的方法，準(zhǔn)確量取微波處理后的SPI-磷脂復(fù)合溶液各2 mL，于50 mL比色管中。通過(guò)一內(nèi)徑為1 mm的毛細(xì)管以0.031 Pa壓力通入空氣，20 s后停止并迅速測(cè)定泡沫體積，5 min后再測(cè)一次泡沫體積。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為5 min，分別按公式（1）、（2）計(jì)算FAI和FSI。

式中：V0為通入空氣20 s后停止時(shí)測(cè)得的泡沫體積/mL；ΔV為停止通入空氣0 min和5 min后的泡沫體積的差值/mL；t為實(shí)驗(yàn)時(shí)間/min。

1.3.4乳化性質(zhì)的測(cè)定

1.3.4.1乳化活性（emulsifying activity index，EAI）及乳化穩(wěn)定性（emulsifying stabilizing index，ESI）的測(cè)定取9 mL對(duì)照樣品及微波處理后的SPI-磷脂復(fù)合溶液與3 mL葵花籽油混合攪拌，預(yù)乳化后倒入25 mL燒杯中，用20 000 r/min的高速乳化均質(zhì)機(jī)進(jìn)行乳化2 min，制備得新鮮乳液。乳化性的測(cè)定參考Molina等［9］的方法。將均質(zhì)后的新鮮乳液用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的SDS溶液稀釋到300 倍，在500 nm波長(zhǎng)處用紫外分光光度計(jì)測(cè)定吸光度A0，靜置30 min后測(cè)定吸光度A30，分別按公式（3）、

（4）計(jì)算EAI和ESI。

式中：ρ為乳化液形成前蛋白質(zhì)水溶液中蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度/（g/mL）；L為比色杯厚度（1 cm）；φ為乳化液中油相體積分?jǐn)?shù)/%。

1.3.4.2乳滴絮凝指數(shù)（fl occulation index，F(xiàn)I）與乳析指數(shù)（creaming index，CI）的測(cè)定

FI的測(cè)定根據(jù)Castellani等［10］的方法并稍作修改，將新鮮制備和貯存24 h的乳液分別在蒸餾水、1% SDS稀釋的條件下，采用Mastersize2000激光粒度分析儀對(duì)均質(zhì)后的新鮮乳狀液的粒度進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次。測(cè)定參數(shù)設(shè)置為：測(cè)定溫度25 ℃，顆粒折射率1.520，顆粒吸收率0.001，分散劑為水，分散劑折射率1.330。實(shí)驗(yàn)采用體積平均直徑D4，3表征液滴平均粒度的大小，F(xiàn)I按公式（5）計(jì)算。

式中：D4，3-水和D4，3-SDS分別為乳液在水和1% SDS分散劑中的體積平均直徑。

CI的測(cè)定參考邵云［11］的方法，取新鮮乳液至10 mL玻璃試管中，封口密閉，置于室溫貯存10 d觀察乳液狀態(tài)，上層為乳析層，下層為清液層，CI按公式（6）計(jì)算。

式中：Hs為下層清液高度/cm；Ht為整個(gè)乳化液的高度/cm。

1.3.5凝膠性質(zhì)的測(cè)定

1.3.5.1持水性（water holding capacity，WHC）

將對(duì)照樣品及微波處理后的SPI-磷脂復(fù)合物以1∶10（m/V）的比例溶解于0.5 mol/L、pH 6.2的磷酸鹽緩沖溶液中，在90 ℃條件下的水浴鍋中加熱30 min后取出，4 ℃條件下靜置24 h，制得凝膠，取出離心管，稱質(zhì)量（m0/g），將制備好的凝膠轉(zhuǎn)移至離心筒中再次稱質(zhì)量（m1/g），在3 500 r/min、4 ℃離心30 min，倒掉離心出的水，將離心筒倒置于鋪有吸水毛巾的桌面上，15 min后稱質(zhì)量（m2/g），WHC按公式（7）計(jì)算。

1.3.5.2質(zhì)構(gòu)特性

參考Hu Hao等［12］的方法并稍作修改，利用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定對(duì)照樣品及微波處理后的SPI-磷脂復(fù)合凝膠的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。探頭的類型選定為P/0.5，測(cè)定參數(shù)設(shè)定為：測(cè)前速率：1.0 mm/s；測(cè)定速率：0.5 mm/s，測(cè)后速率：1.0 mm/s，測(cè)定距離5.0 mm，觸發(fā)類型為自動(dòng)，觸發(fā)力為5 g，數(shù)據(jù)獲得速率為200 pps，分別記錄凝膠樣品的硬度與彈性。

1.3.5.3凝膠微觀結(jié)構(gòu)

選取制備24 h后的對(duì)照樣品及微波處理后的SPI-磷脂復(fù)合凝膠樣品，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%的戊二醛固定2 h，采用乙醇梯度脫水，每次洗脫15 min，然后對(duì)樣品進(jìn)行臨界點(diǎn)干燥，在干燥的樣品表面經(jīng)離子濺射儀噴金，置于掃描電子顯微鏡下觀察，加速電壓設(shè)定為10 kV，每個(gè)樣品觀察8 個(gè)區(qū)域并進(jìn)行拍照。

1.4數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均測(cè)量3 次，結(jié)果表示為?采用SPSS軟件中一維方差分析（analysis of variance，ANOVA）比較分析樣品平均值之間的顯著性差異，P＜0.05為差異顯著，數(shù)據(jù)用Origin 9.0軟件繪制趨勢(shì)曲線圖。

2　結(jié)果與分析

2.1微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系起泡性質(zhì)的影響

圖1　不同微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系FAI及FSI的影響Fig.1　Effect of different microwave treatments on foaming activity and foam stability of the composite system

FAI及FSI是蛋白質(zhì)重要的功能特性之一，由圖1可知，隨微波功率的增大，復(fù)合體系的FAI及FSI呈先增大后減小趨勢(shì)。當(dāng)微波功率達(dá)到900 W時(shí)，復(fù)合體系的FAI達(dá)最大值，為34.1 mL；FSI達(dá)最大值，為35.7 min，微波功率繼續(xù)增大時(shí)，F(xiàn)AI及FSI降低。結(jié)果表明，微波功率在500～900 W范圍內(nèi)，改性后的復(fù)合體系FAI及FSI有顯著提高。這與Zhou Bin等［13］的研究結(jié)果相符合，是由于蛋白質(zhì)和作為極性分子的水在高頻率、強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度的微波場(chǎng)中可被極化，隨著微波場(chǎng)極性的迅速改變，蛋白質(zhì)及水分子將微波能轉(zhuǎn)換成熱能從而使自身溫度升高，引起了蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的暴露與舒展，原來(lái)在分子內(nèi)部的一些非極性基團(tuán)暴露于分子表面，促進(jìn)水-空氣界面的形成，同時(shí)蛋白質(zhì)分子伸展與磷脂之間的疏水作用增強(qiáng)，形成了更為穩(wěn)定的二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和界面膜，故FAI和FSI增強(qiáng)。但當(dāng)微波功率不斷增大時(shí)，過(guò)度的熱效應(yīng)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變性程度過(guò)大，可溶性蛋白質(zhì)含量降低，F(xiàn)AI及FSI反而下降［14］。同時(shí)，李迎秋等［15］研究也指出電場(chǎng)強(qiáng)度極度增大時(shí)，SPI分子的結(jié)構(gòu)會(huì)進(jìn)一步展開，其內(nèi)部的疏水基團(tuán)和巰基進(jìn)一步暴露，極化的蛋白分子之間通過(guò)非共價(jià)鍵重新形成更大的分子聚集體，甚至發(fā)生變性，導(dǎo)致水-空氣界面膜的穩(wěn)定性下降，因此FSI下降。

2.2微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系乳化性質(zhì)的影響

2.2.1微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系EAI及ESI的影響

SPI與磷脂常常作為天然乳化劑用于食品工業(yè)生產(chǎn)中，因此對(duì)不同微波處理?xiàng)l件下的SPI-磷脂復(fù)合體系的EAI及ESI指標(biāo)的考察至關(guān)重要。由圖2可知，在0～900 W范圍內(nèi)，隨著微波功率的增強(qiáng)，復(fù)合體系的EAI和ESI逐漸增強(qiáng)，微波處理?xiàng)l件為900 W時(shí)復(fù)合體系的EAI和ESI最強(qiáng)。但隨著微波處理功率的進(jìn)一步增大，其EAI和ESI反而呈下降趨勢(shì)。海日罕等［16］指出由于微波功率過(guò)小，SPI分子在高頻電磁場(chǎng)中不能充分地受熱和做極性運(yùn)動(dòng)，從而無(wú)法更好地與其他小分子基團(tuán)相互作用，并且結(jié)構(gòu)暴露不徹底，故改性程度較低；而微波功率過(guò)大，蛋白質(zhì)在高頻電磁場(chǎng)中受到熱變性作用，且因溫度升高過(guò)快，使蛋白質(zhì)溶液處于沸騰狀態(tài)難以控制。蔡建榮等［17］同樣研究發(fā)現(xiàn)在一定微波功率范圍內(nèi)，隨著微波處理功率的增加，微波場(chǎng)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)分子產(chǎn)生極化現(xiàn)象，維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的非共價(jià)鍵（疏水相互作用、二硫鍵、靜電相互作用）被破壞，SPI分子部分展開。在微波處理過(guò)程中由于分子的柔性提高，疏水性增強(qiáng)，與親水性較好的磷脂形成雙親結(jié)構(gòu)的SPI-磷脂復(fù)合物，使疏水性的磷脂尾部基團(tuán)與疏水性蛋白區(qū)域更好地包裹油滴，親水性的磷脂頭部與親水性蛋白區(qū)域更好地伸入水相中去，更多的復(fù)合物質(zhì)結(jié)合到油-水界面，降低水油間的界面張力，提高了復(fù)合體系的乳化特性，形成穩(wěn)定性較好的界面膜，延緩油滴的聚集，保持乳液的穩(wěn)定性。但是，當(dāng)微波功率過(guò)大時(shí)，SPI分子進(jìn)一步展開，極化的蛋白分子之間相互吸引，通過(guò)疏水相互作用、二硫鍵、靜電相互作用及氫鍵等重新形成分子聚集體，分子的柔性降低，表面疏水性減弱，加入的磷脂會(huì)單獨(dú)形成部分與復(fù)合體系大小不一的乳滴，導(dǎo)致乳液液滴分布不均勻，粒徑大小不均，造成液滴易發(fā)生遷移、流動(dòng)、聚集、絮凝等現(xiàn)象［18］。

圖2　不同微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系EAI及ESI的影響Fig.2　Effect of different microwave treatments on emulsifying activity and emulsion stability of the composite system

2.2.2微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系乳化特性的影響

表1　不同微波處理下SPI-磷脂復(fù)合體系的乳化特性Table1　Emulsifying characteristics includingD44，33， CI and FI of the composite emulsions subjected to different microwave treatments

表1　不同微波處理下SPI-磷脂復(fù)合體系的乳化特性Table1　Emulsifying characteristics includingD44，33， CI and FI of the composite emulsions subjected to different microwave treatments

注：同列肩標(biāo)小寫字母不同表示差異顯著（P＜0.05）。

D4，3/μmCI/%FI/%FI/%（24 h）蒸餾水SDS蒸餾水（24 h）SDS（24 h）SPI-Lec20.866±0.150a19.072±0.120a34.713±0.060a19.918±0.020a60.3±0.2a9.40±0.06a74.20±0.17aSPI-Lec500 17.814±0.020b16.411±0.020c23.356±0.030c17.625±0.050c58.2±0.2b8.50±0.04b32.50±0.06bSPI-Lec700 16.932±0.080c16.201±0.060d20.702±0.010d17.598±0.080c55.6±0.1d4.50±0.07c17.70±0.04eSPI-Lec900 16.185±0.020d15.872±0.030e17.223±0.140e16.372±0.060d50.3±0.2e1.90±0.03d5.20±0.08fSPI-Lec1100 16.788±0.030c16.476±0.030c23.791±0.020b18.355±0.030b57.3±0.3c1.80±0.09d29.60±0.12cSPI-Lec1300 17.026±0.030c16.711±0.100b23.234±0.040c18.302±0.040b55.6±0.2d1.80±0.08d26.90±0.03d樣品

乳液中油滴的粒徑大小是反映乳化劑分散能力的一個(gè)重要指標(biāo)，可以直觀地展示乳液中油滴的分散狀態(tài)。由表1可知，經(jīng)微波處理后的SPI-磷脂穩(wěn)定乳液的D4，3均明顯小于未處理的SPI-磷脂乳液，且在貯存24 h后D4，3均有所增大，但當(dāng)微波處理為900 W時(shí)D4，3變化最小。這與乳液的乳化活性變化較為一致，Arzeni等［19］研究指出乳液的乳化特性不僅與SPI質(zhì)量濃度有關(guān)，也與乳液中乳化劑的性質(zhì)（如蛋白質(zhì)變性、凝結(jié)程度等）有關(guān)。此實(shí)驗(yàn)證明微波處理誘使蛋白質(zhì)局部變性導(dǎo)致了SPI柔性結(jié)構(gòu)的展開，有助于提高蛋白質(zhì)的乳化能力。

除乳化能力外，油滴的絮凝狀態(tài)和分層狀態(tài)也是影響乳液穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，可通過(guò)乳液的FI和CI來(lái)表示。乳液中油滴的FI是指乳液間懸浮油滴依靠相互作用力聚集一起甚至形成絮團(tuán)的過(guò)程，而SDS作為一種表面活性劑可以分散乳液中絮凝的油滴，使其以單個(gè)個(gè)體的形式存在，故油滴的絮凝可以通過(guò)比較乳液油滴在水及1% SDS不同分散劑中D4，3的相對(duì)變化值進(jìn)行表征［20］。由表1可知，隨著微波處理功率的不斷增大，乳液靜置24 h后的FI與CI值先減小后增大，由此可見乳液的穩(wěn)定性隨著微波處理的功率的增大而先增強(qiáng)后降低，其中在SPI-Lec900型乳液中，F(xiàn)I和CI經(jīng)24 h均達(dá)到最小值，此時(shí)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)伸展最為適宜，與磷脂結(jié)合位點(diǎn)最多，形成的SPI-磷脂界面膜最為穩(wěn)定。且24 h后的FI與CI變化趨勢(shì)較為一致，因此說(shuō)明乳液中的油滴參與了乳液脂肪的上浮，產(chǎn)生分層現(xiàn)象是與新制乳液的絮凝狀態(tài)有關(guān)［21］。由于乳滴的絮凝會(huì)加快油滴的聚合形成大型油滴，在力的作用下會(huì)加速油-水界面分離，所以FI變化越大，乳液越易產(chǎn)生分層，CI越大，這與邵云［11］的研究結(jié)果相一致。

2.3微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系凝膠性質(zhì)的影響

2.3.1微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系凝膠WHC的影響

凝膠持水性能夠影響食品的多汁性、嫩度、香味等感官品質(zhì)。微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系WHC的影響如圖3所示，結(jié)果表明微波處理對(duì)復(fù)合體系的WHC有顯著影響。隨著微波處理功率的增大，復(fù)合體系凝膠WHC不斷增大，其中復(fù)合體系在微波處理1 100 W時(shí)WHC提高最明顯。

車永真等［22］指出凝膠WHC主要依靠蛋白質(zhì)分子所帶的電荷以及氫鍵的作用。微波處理對(duì)SPI進(jìn)行改性，能夠以不同程度破壞蛋白分子內(nèi)部的氫鍵，在與磷脂復(fù)合加熱形成凝膠過(guò)程中使得蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-水和蛋白質(zhì)-磷脂的作用加強(qiáng)，凝膠樣品在4 ℃保存過(guò)程中能夠促進(jìn)新的氫鍵的形 成，提高WHC。其中1 100 W處理的樣品效果最為明顯的原因可能是因?yàn)槲⒉üβ瘦^大，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)舒展程度大，結(jié)構(gòu)中氫鍵暴露較多，導(dǎo)致其所帶電荷量增多，從而通過(guò)改變氫鍵以及疏水相互作用力提升凝膠的WHC。而經(jīng)1 300 W處理的SPI，因?yàn)榫奂w的形成，使其與磷脂交互作用減弱，阻礙膠體片層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。

圖3　不同微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系WHC的影響Fig.3　Effect of different microwave treatments on water-holding capacity of the composite system

2.3.2微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

硬度和彈性是衡量凝膠樣品質(zhì)構(gòu)特性的重要指標(biāo)。硬度是指樣品被壓縮所需的最大力；彈性是指樣品第一次被壓縮后恢復(fù)的距離。經(jīng)不同微波處理的SPI-磷脂復(fù)合體系的硬度及彈性如圖4所示。微波改性能夠改善SPI-磷脂復(fù)合體系的硬度和彈性，樣品SPI-Lec500、SPI-Lec700、S PI-Lec900、SPI-Lec1100與對(duì)照組SPI-Lec相比，在硬度與彈性方面分別提高了5.61 g、0.08 mm；7.17 g、0.14 mm；11.13 g、0.18 mm；12.26 g、0.21 mm。其中經(jīng)1 100 W處理的SPI-磷脂的硬度及彈性提高顯著。

圖4　不同微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系凝膠硬度和彈性的影響Fig.4　Effect of different microwave treatments on hardness and elasticity of the composite system

SPI經(jīng)微波處理不但能夠促進(jìn)疏水基團(tuán)外露形成SPI-磷脂較強(qiáng)疏水作用力，而且能使內(nèi)部的巰基暴露，促進(jìn)二硫鍵的形成及交換［23］。大量的疏水性氨基酸及二硫鍵的存在，有利于大豆蛋白形成穩(wěn)固的凝膠。更大功率的微波處理還能夠使亞基解離，使蛋白-蛋白、蛋白-磷脂通過(guò)疏水相互作用生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大量的巰基和二硫鍵的存在能夠使分子間的網(wǎng)絡(luò)得到加強(qiáng)，從而改善硬度和彈性。而1 300 W功率處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系的硬度及彈性影響反而降低，原因可能是因?yàn)檫^(guò)高微波功率導(dǎo)致復(fù)合溶液發(fā)生聚沉現(xiàn)象，大量不溶聚集體的形成降低了疏水相互作用，阻礙了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。

2.3.3微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖5　5 不同微波處理對(duì)SPI-磷脂復(fù)合體系凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響（×500）500Fig.5　Effect of different microwave treatments on microstructure of the composite system （× 500）

凝膠的微觀結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的凝膠特性密切相關(guān)［24］。由圖5可知，SPI-Lec對(duì)照組的凝膠網(wǎng)絡(luò)不僅排列雜亂，凝膠表面有不規(guī)則大型空洞形成，并且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)粗糙，有明顯的斷層感。SPI-Lec1100樣品內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)無(wú)明顯大空洞，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密均勻、網(wǎng)格細(xì)小，蛋白質(zhì)交聯(lián)程度大；其原因是1 100 W處理能夠使蛋白質(zhì)亞基解離，暴露更多的疏水氨基與巰基，磷脂通過(guò)疏水相互作用與蛋白質(zhì)易形成更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，大量的巰基和二硫鍵的存在能夠使分子間的網(wǎng)絡(luò)得到加強(qiáng)，形成明顯的交聯(lián)片層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［25］。而SPI-Lec1300樣品凝膠與其他樣品相比結(jié)構(gòu)不均勻程度明顯增大，并且樣品中孔洞過(guò)大交聯(lián)結(jié)構(gòu)過(guò)于混亂，且可明顯觀察到大部分結(jié)構(gòu)聚集在一起。因此，過(guò)高的微波功率處理導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)松散無(wú)規(guī)則，大量電荷暴露，一方面會(huì)產(chǎn)生排斥現(xiàn)象，另一方面會(huì)形成聚集體甚至是結(jié)塊。

3　結(jié) 論

在一定功率范圍內(nèi)的微波處理可提高SPI-磷脂復(fù)合體系的起泡性特性、乳化特性及凝膠性質(zhì)。隨著微波處理功率的增大，SPI-磷脂復(fù)合體系的起泡特性及乳化特性基本呈先增加后降低的趨勢(shì)，功率為900 W的微波處理可明顯改善SPI-磷脂復(fù)合體系的起泡性和乳化特性；當(dāng)功率為1 100 W的微波處理可明顯改善SPI-磷脂復(fù)合體系的凝膠特性，因此，適量微波處理會(huì)明顯改善SPI-磷脂復(fù)合體系的功能性質(zhì)，這將為現(xiàn)今食品工業(yè)中蛋白的生產(chǎn)以及微波技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

［1］ 王歡， 馮紅霞， 張雅娜， 等. 大豆分離蛋白-磷脂復(fù)合乳化體系的制備及pH對(duì)其影響的研究［J］. 食品工業(yè)科技， 2013， 34（24）: 159-162；176. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.24.062.

［2］ 王妍， 李楊， 江連洲， 等. 水相組分差異對(duì)大豆蛋白-磷脂復(fù)合乳化體系的影響［J］. 食品工業(yè)科技， 2013， 34（4）: 122-124； 128. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.04.048.

［3］ COMAS D I， WAGNER J R， TOMAS M C， et al. Creaming stability of oil in water （O/W） emulsions： in?uence of pH on soybean proteinlecithin interaction［J］. Food Hydrocolloid， 2006， 20（7）： 990-996. DOI：10.1016/j.foodhyd.2005.11.006.

［4］ 李菊芳， 呂瑩， 徐婧婷， 等. 磷脂-大豆分離蛋白復(fù)合物溶液理化與流變特性［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2013， 44（8）: 207-212. DOI:10.6041/ j.issn.1000-1298.2013.08.035.

［5］ 李楊， 李秋慧， 王海晴， 等. 大豆蛋白-磷脂酶解物共建乳化體系性質(zhì)研究［J］. 中國(guó)食品學(xué)報(bào)， 2015， 15（11）: 41-47. DOI:10.16429/j.1009-7848.2015.11.007.

［6］ CRUDDEN A. Effect of hydrolysis of casein by plasmin on the heat stability of milk［J］. International Dairy Journal， 2005， 15（10）: 1017-1025. DOI:10.1016/j.idairyj.2004.11.001.

［7］ FANG Y， DI W， XING J H， et al. Research on the interaction of lipid and protein in SPI gel［J］. European Food Research and Technology，2006， 230（3）: 467-473. DOI:10.1007/s00217-009-1176-z.

［8］ 孫冰玉， 石彥國(guó). 微波對(duì)醇法大豆?jié)饪s蛋白起泡性的影響［J］. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)， 2007， 22（3）: 55-58. DOI:10.3321/ j.issn:1003-0174.2007.03.014.

［9］ MOLINA E， PAPADOPOULOU A， LEDWARD D A. Emulsifying properties of high pressuretreated soy protein isolate and 7S and 11S globulins［J］. Food Hydrocolloid， 2001， 15（3）： 263-269. DOI：10.1016/ S0268-005X（01）00023-6.

［10］ CASTELLANI O， BELHMME C， DAVID-BRIAN E， et al. The role of metal ions in emulsion characteristics and flocculation behaviour of phosvitin-stabilised emulsions［J］. Food Hydrocolloids， 2008， 22（7）：1243-1253. DOI：10.1016/j.foodhyd.2007.08.005.

［11］ 邵云. 大豆蛋白穩(wěn)定乳液的物化性質(zhì)及油脂氧化穩(wěn)定性研究［D］.廣州: 華南理工大學(xué)， 2014: 30-35.

［12］ HU H， LI-CHAN E C Y， WAN L， et al. The effect of high intensity ultrasonic pre-treatment on the properties of soybean protein isolate gel induced by calcium sulfate［J］. Food Hydrocolloids， 2013， 32（2）: 303-311. DOI:10.1016/j.foodhyd.2013.01.016.

［13］ ZHOU B， ZHANG M， FANG Z， et al. Effects of ultrasound and microwave pretreatments on the ultrafiltration desalination of salted duck egg white protein［J］. Food and Bioproducts Processing， 2015， 96: 306-313. DOI:10.1016/j.fbp.2015.09.004.

［14］ 熊犍， 馮凌淩， 葉君. 微波輻射對(duì)大豆?jié)饪s蛋白溶解性的影響［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)， 2006， 32（1）: 107-110. DOI:10.3321/j.issn:0253-990X.2006.01.026.

［15］ 李迎秋， 陳正行. 高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)大豆分離蛋白功能性質(zhì)的影響［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2006， 22（8）: 194-198. DOI:10.3321/ j.issn:1002-6819.2006.08.041.

［16］ 海日罕， 遲玉杰. 微波輔助磷酸化改性提高大豆分離蛋白乳化性的研究［J］. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)， 2009， 24（6）: 36-40. DOI:10.3321/ j.issn:1003-0174.2009.06.036.

［17］ 蔡建榮， 張銀志， 孫秀蘭. 微波處理對(duì)大豆分離蛋白功能特性的影響［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， 37（2）: 453-454； 489. DOI:10.13989/ j.cnki.0517-6611.2009.02.036.

［18］ 王金梅. 大豆蛋白熱聚集行為及界面、乳化性質(zhì)研究［D］. 廣州: 華南理工大學(xué)， 2012: 44-54.

［19］ ARZENI C， PEREZ O E， PILOSOF A M R， et al. Functionality of egg white proteins as affected by high intensity ultrasound［J］. Food Hydrocolloids， 2012， 29（2）: 308-316. DOI:10.1016/ j.foodhyd.2012.03.009.

［20］ DAMODARAN S. Protein stabilization of emulsions and foams［J］. Journal of Food Science， 2005， 70（3）: 54-66. DOI:10.1111/j.1365-2621.2005.tb07150.x.

［21］ KO? M， KO? B， SUSYAL G， et al. Functional and physicochemical properties of whole egg powder: effect of spray drying conditions［J］. Journal of Food Science and Technology， 2011， 48（2）: 141-149. DOI:10.1007/s13197-010-0159-1.

［22］ 車永真， 范大明， 陸建安， 等. 微波法快速提高蛋清粉凝膠強(qiáng)度及其機(jī)理的研究［J］. 食品工業(yè)科技， 2008， 29（8）: 79-81； 86. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2008.08.021.

［23］ 唐傳核， 姜燕， 楊曉泉， 等. 超聲處理對(duì)商用大豆分離蛋白凝膠性能的影響［J］. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)， 2005， 20（5）: 76-81. DOI:10.3321/ j.issn:1003-0174.2005.05.016.

［24］ CHOI I L， CHOI S J， CHUN J K， et al. Extraction yield of soluble protein and microstructure of soybean affected by microwave heating［J］. Journal of Food Processing and Preservation， 2006， 30（4）: 407-419. DOI:10.1111/j.1745-4549.2006.00075.x.

［25］ JIANG Jiang， XIONG Youling L.. Extreme pH treatments enhance the structure-reinforcement role of soy protein isolate and its emulsions in pork myofibrillar protein gels in the presence of microbial transglutaminase［J］. Meat Science， 2013， 93（3）： 469-476. DOI：10.1016/j.meatsci.2012.11.002.

Effect of Microwave Treatment on Functional Properties of Soybean Isolate Protein-Phospholipid System

LI Qiuhui， LI Yang， SUI Xiaonan， WANG Zhongjiang， QI Baokun， JIANG Lianzhou*
（College of Food Science， Northeast Agricultural University， Harbin 150030， China）

This research studied the effect of different microwave power levels on foaming， emulsifying and gel properties of soybean protein isolate-phospholipid system by measuring foaming activity， foam stability， emulsifying activity， emulsion stability， flocculation index， creaming index， water retention and gel texture， as well as by examining gel microstructure under scanning electron microscope. The results showed that foaming activity， emulsifying capacity and gel properties were increased at first and then decreased with microwave power. In addition， when the microwave power was 900 W， the composite system exhibited the best foaming properties and emulsifying properties； at 1 100 W microwave power， the gel properties were improved significantly when compared with the control sample， indicating that microwave could promote the formation of soybean protein isolate-phospholipid system at the water/oil interface and that structural changes of the protein could improve gel properties of the composite system.

soybean protein isolate； phospholipid； microwave treatment； functional properties

10.7506/spkx1002-6630-201619007

TS214. 2

A

1002-6630（2016）19-0042-06

李秋慧， 李楊， 隋曉楠， 等. 微波處理對(duì)大豆分離蛋白-磷脂復(fù)合體系功能特性的影響［J］. 食品科學(xué)， 2016， 37（19）： 42-47. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201619007. http：//www.spkx.net.cn

LI Qiuhui， LI Yang， SUI Xiaonan， et al. Effect of microwave treatment on functional properties of soybean isolate proteinphospholipid system［J］. Food Science， 2016， 37（19）： 42-47. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/spkx1002-6630-201619007. http：//www.spkx.net.cn

2015-12-21

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31301501）；黑龍江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（ZD201302）；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAD22B00）；高等學(xué)校博士生學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金博導(dǎo)類資助課題（20132325110013）

李秋慧（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榧Z食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：cherish_lqh620@163.com

江連洲（1960—），男，教授，博士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：jlzname@163.com