孔繁榮，郭文川，李偉強(qiáng)，王東陽(yáng)

（西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

不同類型蛋白質(zhì)水溶液的介電特性

孔繁榮，郭文川*，李偉強(qiáng)，王東陽(yáng)

（西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

為了解不同類型蛋白質(zhì)水溶液的介電特性，為液態(tài)食品的蛋白質(zhì)摻假提供新的檢測(cè)方法，本實(shí)驗(yàn)采用同軸探頭技術(shù)，研究了室溫25 ℃、20～4 500 MHz頻率范圍內(nèi)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0%～4.63%）的蛋白質(zhì)（大豆蛋白、乳清蛋白和卵蛋白）水溶液的相對(duì)介電常數(shù)ε’和介質(zhì)損耗因數(shù)ε”的變化規(guī)律。結(jié)果表明，隨著頻率的增大ε’逐漸減小，而ε”先減小后增大；當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，大豆和乳清蛋白水溶液的ε’和ε”值均比較接近，與卵蛋白水溶液之間存在明顯差異；在特定的頻率段內(nèi)，蛋白質(zhì)水溶液的ε’（160～600 MHz和1 400～4 500 MHz）和ε”（20～1 400 MHz）與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)間存在較好的線性相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.90和0.99。研究表明，不同類型和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蛋白質(zhì)水溶液介電特性的變化規(guī)律不同，這使得基于介電特性檢測(cè)蛋白飲料中蛋白質(zhì)的類型及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)成為可能。

大豆蛋白；乳清蛋白；卵蛋白；質(zhì)量分?jǐn)?shù)；介電特性

蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，其在人體各項(xiàng)生命活動(dòng)中扮演著至關(guān)重要的角色，具有糖類和脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)法代替的作用[1]。因此，蛋白飲料，即乳及乳制品、植物蛋白飲料和復(fù)合蛋白飲料[2]，深受消費(fèi)者的喜愛(ài)。蛋白質(zhì)含量是評(píng)價(jià)蛋白飲料質(zhì)量的重要指標(biāo)之一[3]。為了提高食品中的蛋白質(zhì)含量從而獲得更高的利潤(rùn)，不法商家利用廉價(jià)的蛋白質(zhì)進(jìn)行摻假或者以次充好的現(xiàn)象已不罕見。傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)含量測(cè)量方法是依據(jù)GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》規(guī)定的凱氏定氮法進(jìn)行測(cè)量。該方法不僅耗時(shí)長(zhǎng)，而且僅能測(cè)定樣品總氮含量，無(wú)法區(qū)分蛋白質(zhì)種類。尋找能夠快速識(shí)別溶液中蛋白質(zhì)種類的方法對(duì)蛋白飲料的質(zhì)量監(jiān)督具有重要意義。

介電特性反映的是處于電磁場(chǎng)中的物質(zhì)與電磁波的相互作用[4]，以相對(duì)介電常數(shù)ε’和介質(zhì)損耗因數(shù)ε”表示，分別代表物質(zhì)貯存和消耗電場(chǎng)能量的能力[5-6]。影響介電特性的因素有電磁波頻率、溫度[7-8]和物質(zhì)的成分如含鹽量[9]、含水率[10]、蛋白質(zhì)含量[11]等。對(duì)蛋白飲料介電特性的研究主要集中在乳及乳制品方面。金亞美等[12]對(duì)全脂和脫脂乳粉的介電特性進(jìn)行了研究，表明引起兩類乳粉介電特性差異的因素可能是脂肪和乳糖含量。魯勇軍等[13]測(cè)量了黃油、奶酪、酸乳和牛乳的介電特性，發(fā)現(xiàn)乳制品的介電常數(shù)會(huì)因其種類和成分不同而呈現(xiàn)明顯差異。本課題組前期對(duì)生鮮乳介電特性的研究表明，乳的濃度[14]、脂肪含量[7]、蛋白質(zhì)含量[15-17]均會(huì)影響其介電特性。對(duì)于蛋白質(zhì)溶液介電特性的研究發(fā)現(xiàn)肌原纖維蛋白的ε’和ε”隨著頻率的增大而減小[18]，大豆分離蛋白溶液的ε’和ε”隨著濃度的增加而增大[19]。目前，檢測(cè)不同種類蛋白質(zhì)的方法已有多種，如電泳法[20]、色譜法[21]、光譜法[22]、比濁法[23]等，但介電檢測(cè)是一種新興的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[24]，具有耗時(shí)短、成本低、易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，且利用介電特性識(shí)別蛋白質(zhì)種類的研究鮮見報(bào)道。

本研究以大豆蛋白、乳清蛋白和卵蛋白水溶液為對(duì)象，利用同軸探頭技術(shù)測(cè)量室溫（25℃）條件下20～4 500 MHz范圍內(nèi)蛋白質(zhì)水溶液的介電參數(shù)，研究不同類型蛋白質(zhì)及不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)其水溶液介電特性的影響規(guī)律，旨在為蛋白飲料中不同類型蛋白質(zhì)的識(shí)別提供新的檢測(cè)方法。

1 材料與方法

1.1 材料

WPI90分離型乳清蛋白粉 美國(guó)Hilmar公司；卵蛋白粉 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；大豆蛋白粉美國(guó)Puritan’s Pride健康食品公司。

表 1 3 種蛋白粉的主要成分Table 1 Major components of three protein powders

表1給出了3 種蛋白粉的主要成分。大豆蛋白粉中蛋白質(zhì)、脂肪、灰分和水分含量的測(cè)定依據(jù)GB/T 22493—2008《大豆蛋白粉》；乳清蛋白粉和卵蛋白粉中蛋白質(zhì)、脂肪、灰分和水分含量的測(cè)定分別依據(jù)GB 5009.5—2010、GB 5413.3—2010《嬰幼兒食品和乳品中脂肪的測(cè)定》、GB 5009.4—2010《食品中灰分的測(cè)定》和GB 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》。材料在實(shí)驗(yàn)期間置于4 ℃條件下保存。實(shí)驗(yàn)以自來(lái)水為溶劑，所用自來(lái)水的電導(dǎo)率為（155＋10）μS/cm2。

1.2 儀器與設(shè)備

85070E-020末端開路同軸探頭、E5071C型網(wǎng)絡(luò)分析儀（配有Agilent Connection Expert 和85070軟件）馬來(lái)西亞Agilent Technology公司；DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司；FA2104N型電子天平（精度0.000 1 g） 上海精密科學(xué)儀器有限公司；數(shù)顯探針式溫度計(jì) 意大利Hanna公司；臺(tái)式電腦 聯(lián)想公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品配備

實(shí)驗(yàn)前2 h準(zhǔn)備好所需自來(lái)水并將所用樣品從冷藏室中取出，恢復(fù)至室溫。對(duì)于每一種蛋白粉，稱取約200 g的自來(lái)水20 份，分別按照給每100 g自來(lái)水中添加1、2、3、4、5 g蛋白質(zhì)的比例配制不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蛋白質(zhì)水溶液。制備得到的水溶液中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.99%、1.94%、2.86%、3.78%和4.63%（誤差為±0.01%）。

1.3.2 介電參數(shù)的測(cè)量

將網(wǎng)絡(luò)分析儀預(yù)熱1 h后，設(shè)定掃描類型為對(duì)數(shù)掃描，然后對(duì)其端口依次進(jìn)行開路、短路和50?Ω負(fù)載校準(zhǔn)。啟動(dòng)Agilent Connection Expert和85070軟件，設(shè)定掃描頻率范圍為20～4 500 MHz，掃描點(diǎn)數(shù)為201個(gè)，進(jìn)而對(duì)85070E-020探頭依次進(jìn)行開路、短路和25 ℃去離子水校準(zhǔn)。

儀器校準(zhǔn)完成后，將制備的樣品攪拌均勻并倒入3個(gè)50 mL試管中，利用水浴鍋將待測(cè)樣品溫度控制在（25±0.5） ℃范圍內(nèi)，提升升降臺(tái)使同軸探頭充分浸入待測(cè)樣品中。對(duì)每個(gè)試管中的樣品進(jìn)行3次介電參數(shù)的測(cè)量，3 個(gè)重復(fù)樣品9 次測(cè)量結(jié)果的平均值作為該樣品的最終測(cè)量結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 頻率對(duì)蛋白質(zhì)水溶液介電特性的影響

圖 1 頻率對(duì)乳清白蛋白（a）、卵蛋白（b）和大豆蛋白（c）水溶液ε’的影響Fig. 1 Effect of frequency on ε’ of aqueous solutions of whey protein (a), egg albumin (b) and soy protein (c)

圖1和圖2分別為20～4 500 MHz范圍內(nèi)頻率對(duì)乳清蛋白、卵蛋白和大豆蛋白水溶液介電參數(shù)ε’和ε”的影響規(guī)律。圖1表明，自來(lái)水的ε’在20～2 000 MHz范圍內(nèi)幾乎不變；在2 000～4 500 MHz頻率范圍內(nèi)，隨著頻率ε’的增加而逐漸減小，符合常溫條件下自由水的ε’隨頻率變化的規(guī)律[11]。3 種蛋白質(zhì)水溶液的ε’均隨著頻率的增大而減小。乳清蛋白和大豆蛋白水溶液的ε’隨頻率變化的趨勢(shì)相似，即在20 MHz附近，ε’隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大，而當(dāng)大于180 MHz時(shí)，ε’隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小。當(dāng)頻率小于400 MHz，卵蛋白水溶液的ε’隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大，而當(dāng)大于2 300 MHz時(shí)，又隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小，而且隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，ε’隨著對(duì)數(shù)頻率的增加而線性減小的趨勢(shì)越明顯。

圖 2 頻率對(duì)乳清蛋白（a）、卵蛋白（b）和大豆蛋白（c）水溶液ε”的影響Fig. 2 Effect of frequency on ε” of aqueous solutions of whey protein (a), egg albumin (b) and soy protein (c)

圖2表明，自來(lái)水的ε”隨頻率的增加先減小后增大，最小值出現(xiàn)在280 MHz左右。蛋白質(zhì)水溶液ε”隨頻率變化的規(guī)律與自來(lái)水相同，但ε”出現(xiàn)最小值時(shí)的頻率隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。乳清蛋白水溶液的ε”在小于1 900 MHz時(shí)隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大，卵蛋白和大豆蛋白水溶液的ε’在測(cè)試頻段內(nèi)隨蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。

電介質(zhì)在電場(chǎng)中存在偶極子、電子和原子的極化現(xiàn)象[11]，ε’則代表介質(zhì)極化能力的強(qiáng)弱。隨著頻率的不斷增大，偶極子振動(dòng)速率逐漸滯后于電場(chǎng)的變化[10]，極化能力減弱，因此ε’也逐漸減小。在所研究的頻段內(nèi)，引起介電損耗的主要原因是離子導(dǎo)電性和偶極子的取向極化[11]。Ryyn?nen[25]指出由于離子的導(dǎo)電性引起的介電損耗εσ”可以表示為：

式中：σ為電導(dǎo)率/（S/m）；ε0為自由空間中的介電常數(shù)，為8.854×10－12F/m；f為頻率/Hz。

對(duì)式（1）兩邊取對(duì)數(shù)，即：

由式（2）可以看出，εσ”的對(duì)數(shù)與頻率f的對(duì)數(shù)呈負(fù)線性相關(guān)性。

狹義上的射頻是指300 kHz～300 MHz的電磁波，而300 MHz～300 GHz的電磁波被稱為微波。由圖2可以看出，當(dāng)頻率小于300 MHz時(shí)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下乳清蛋白溶液的ε”與頻率之間良好的負(fù)線性關(guān)系，說(shuō)明εσ”是引起射頻下介電損耗的主要原因。而在大于300 MHz的微波頻段，離子導(dǎo)電性引起介電損耗的作用減小，偶極子的取向極化成為引起介電損耗的主要因素。

2.2 蛋白質(zhì)種類對(duì)其水溶液介電特性的影響

圖 3 不同類型的蛋白質(zhì)水溶液ε’和ε”的變化規(guī)律Fig. 3 Effect of protein type on ε’ and ε” of protein solutions

圖3是當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（3.78±0.01）%時(shí)，不同類型的蛋白質(zhì)水溶液的介電參數(shù)隨頻率的變化規(guī)律。圖3a表明，3 種蛋白質(zhì)水溶液的ε’均隨頻率的增大而減小，但卵蛋白水溶液的減小速率較快。當(dāng)頻率小于1 600 MHz時(shí)，卵蛋白水溶液的ε’大于其他兩種蛋白質(zhì)水溶液，且頻率越小差值越大。對(duì)于蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.99%、1.94%、2.86%和4.63%（誤差均為±0.01%）的水溶液，分別在小于700、1 450、1 700 MHz和2 200 MHz時(shí)出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。圖3b表明，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，3 種蛋白質(zhì)水溶液的ε”均隨頻率的增大先減小后增大，且在小于1 000 MHz時(shí)，卵蛋白水溶液的ε”明顯高于其他兩種蛋白質(zhì)水溶液。此現(xiàn)象同樣發(fā)現(xiàn)于蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.99%、1.94%、2.86%和4.63%（誤差均為±0.01%）的水溶液。

由于卵蛋白粉的灰分明顯高于其他兩種蛋白粉，即其水溶液中含有的離子數(shù)較多，這可能是在低頻下卵蛋白水溶液ε’和ε”明顯較高的原因。隨著頻率的增大，卵蛋白水溶液中偶極子的極化能力減弱較迅速，因此當(dāng)頻率大于1 600 MHz時(shí)，卵蛋白水溶液的ε’小于其他兩種蛋白質(zhì)水溶液。此外，Wolf等[26]對(duì)蛋白溶液弛豫動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，直流電導(dǎo)率與水合動(dòng)力學(xué)之間有著密切的聯(lián)系，但尚不清楚其間關(guān)聯(lián)的機(jī)理。另有研究表明不同類型蛋白質(zhì)的持水性不同，乳清蛋白的水合值為0.32～0.60 g水/g蛋白質(zhì)[27]；大豆分離蛋白的持水能力為4.40～6.25 g水/g蛋白質(zhì)[28]；雞蛋（卵）蛋白的持水性為1.22 g水/g蛋白質(zhì)[29]。持水性不同則溶液中自由水和結(jié)合水的組成不同，從而導(dǎo)致溶液中極性蛋白質(zhì)分子、自由水分子和結(jié)合水分子的運(yùn)動(dòng)存在差異，從而影響溶液的介電弛豫。此外，雖然這3 種蛋白質(zhì)都屬于生物大分子，但其相對(duì)分子質(zhì)量存在差異。蛋白質(zhì)的持水性、相對(duì)分子質(zhì)量以及灰分等含量對(duì)蛋白質(zhì)水溶液介電特性綜合影響的機(jī)理尚需進(jìn)一步研究。

結(jié)果說(shuō)明，在整個(gè)測(cè)試頻段內(nèi)，大豆蛋白和乳清蛋白水溶液的ε’和ε”數(shù)值均相近，其與卵蛋白水溶液存在較大差異。利用介電特性的方法識(shí)別溶液中存在的卵蛋白具有可行性，但是區(qū)分大豆蛋白與乳清蛋白還需要進(jìn)行更深入的研究。

2.3 蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)其水溶液介電特性的影響

圖 4 27.12 MHz條件下蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)其水溶液ε’和ε”的影響規(guī)律Fig. 4 Effect of protein concentration on ε’ and ε” of protein solutions at 27.12 MHz

圖 5 2 450 MHz條件下蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)其水溶液ε’和ε”的影響規(guī)律Fig. 5 Effect of protein concentration on ε’ and ε” of protein solutions at 2 450 MHz

圖4和圖5分別為27.12 MHz和2 450 MHz條件下不同類型蛋白質(zhì)水溶液的介電參數(shù)隨蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律。其中，27.12 MHz和2 450 MHz是美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)規(guī)定的用于工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的頻率。圖4表明27.12 MHz時(shí)3 種類型蛋白質(zhì)水溶液的ε’和ε”均隨蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而線性增大，其中卵蛋白水溶液的ε’和ε”增長(zhǎng)最快。圖5表明，2 450 MHz時(shí)，隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加3 種類型蛋白質(zhì)水溶液的ε’線性減小，而ε”仍線性增大。研究表明，在不同的頻率條件下蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)其水溶液介電特性的影響規(guī)律不同。

圖 6 20～4 500 MHz間ε’和ε”分別與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的線性相關(guān)系數(shù)Fig. 6 Linear correlations of ε’ and ε” with protein concentration at a frequency ranging from 20 to 4 500 MHz

圖6所示為201個(gè)頻率時(shí)的ε’和ε”分別與3 種蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的線性相關(guān)系數(shù)Rε’和Rε”。圖6a說(shuō)明，在20～45 MHz間大豆蛋白和乳清蛋白的ε’與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間呈現(xiàn)正相關(guān)，而在160～4 500 MHz間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，|Rε’|＞0.9 0。對(duì)于卵蛋白，在2 0～6 0 0 M H z和1 400～4 500 MHz間分別呈現(xiàn)正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，|Rε’|＞0.90。圖6b表明，當(dāng)頻率小于1 400 MHz時(shí)，3 種蛋白質(zhì)水溶液的ε”均與蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)間呈現(xiàn)正相關(guān)，且|Rε”|達(dá)到0.99。

表 2 特定頻率條件下蛋白質(zhì)水溶液的介電參數(shù)與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的線性關(guān)系式及相關(guān)系數(shù)RTable 2 Linear equations and correlation coef fi cients R between ε’ as well as ε” and protein concentration at several given frequencies

表2給出了27.12、40.68、915、2 450 MHz條件下蛋白質(zhì)水溶液的介電參數(shù)與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的線性關(guān)系式及線性相關(guān)系數(shù)。在一定頻率條件下，介電參數(shù)與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間良好的線性相關(guān)性說(shuō)明依據(jù)介電參數(shù)可以計(jì)算水溶液中大豆蛋白、乳清蛋白以及卵蛋白的量。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，依據(jù)介電參數(shù)計(jì)算牛乳中的大豆蛋白和乳清蛋白的添加量是可行的[30]。

為了驗(yàn)證表2中線性關(guān)系式的可靠性，以大豆蛋白粉、乳清蛋白粉和卵蛋白粉為樣品，在0%～4.63%的范圍內(nèi)制備得到7 個(gè)不同蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蛋白質(zhì)水溶液。根據(jù)表2中的擬合關(guān)系式和測(cè)量得到的介電參數(shù)，計(jì)算出蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并同實(shí)際的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比較。

圖 7 水溶液中大豆蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)際值與計(jì)算值的關(guān)系圖Fig. 7 Relationship between the actual and calculated values of soy protein concentration based on the obtained dielectric properties

圖7是27.12 MHz時(shí)大豆蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算值與實(shí)際值的比較圖。結(jié)果表明，水溶液中大豆蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算值與實(shí)際值的點(diǎn)沿45o線緊密分布，二者的誤差均在0.16%之內(nèi)。此外，對(duì)乳清蛋白和卵蛋白水溶液的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)也表明，依據(jù)介電參數(shù)可以較精確地計(jì)算出水溶液中蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

從儀器開發(fā)的角度講，當(dāng)信號(hào)的頻率大于100 MHz時(shí)，電子線路之間的干擾比較嚴(yán)重，電路開發(fā)的難度越高。低頻段下蛋白質(zhì)水溶液與介電參數(shù)間良好的線性關(guān)系使得蛋白質(zhì)類型及質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢測(cè)儀的開發(fā)成為可能。

3 結(jié) 論

在20～4 500 MHz范圍內(nèi)，隨著頻率的增加，蛋白質(zhì)水溶液的ε’逐漸減?。沪拧毕葴p小后增大，ε”出現(xiàn)最小值時(shí)的頻率隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。

當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，大豆蛋白和乳清蛋白水溶液的ε’和ε”數(shù)值均相近，且在低頻段下遠(yuǎn)小于卵蛋白水溶液的介電參數(shù)值。

在低頻段下蛋白質(zhì)水溶液的ε’與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間存在正的線性相關(guān)性，而在高頻段存在負(fù)的線性相關(guān)性，且相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值大于0.90。當(dāng)頻率小于1 400 MHz時(shí)，3 種蛋白質(zhì)水溶液的ε”與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)間均存在正的線性相關(guān)性，且相關(guān)系數(shù)大于0.99。

本研究為蛋白飲料中不同類型的蛋白質(zhì)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢測(cè)儀的開發(fā)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)于如何區(qū)分溶液中的大豆蛋白和乳清蛋白還有待更深入地研究。

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Dielectric Properties of Different Types of Protein in Aqueous Solutions

KONG Fanrong, GUO Wenchuan*, LI Weiqiang, WANG Dongyang
(College of Mechanical and Electronic Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

To understand the dielectric properties of different types of protein in aqueous solutions and further to develop a method for detecting protein adulteration of liquid foods, an open-ended coaxial-line probe was used to explore the changing patterns of the dielectric constant ε’ and dielectric loss factor ε” of aqueous protein solutions (soy protein, whey protein and egg albumin) at a concentration of 0%–4.63% in the frequency range of 20–4 500 MHz at 25 ℃. The results showed that ε’ decreased with increasing frequency, and ε”?decreased?at?f i rst?and?then?increased.?At?the?same?protein?concentration,?the?values of ε’ and ε”?in?soy?protein?and?whey?protein?solutions?had?no?signif i cant?difference,?but?they?were?smaller?than?those?in egg albumin at a certain frequency. There were good linear correlations between protein concentration and dielectric properties?with?a?correlation?coeff i ient?of?0.90?and?0.99,?respectively.?This?study?indicated?that?different?proteins?and?their?concentration?had?different?inf l uences?on?dielectric?properties?of?protein?solutions,?which?makes?it?possible?to?detect?protein?types and concentration in protein-based beverage based on dielectric properties.

soy protein; whey protein; egg albumin; mass fraction; dielectric properties

10.7506/spkx1002-6630-201705028

TS201.6

A

1002-6630（2017）05-0174-06

孔繁榮, 郭文川, 李偉強(qiáng), 等. 不同類型蛋白質(zhì)水溶液的介電特性[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(5): 174-179. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201705028. http://www.spkx.net.cn

KONG Fanrong, GUO Wenchuan, LI Weiqiang, et al. Dielectric properties of different types of protein in aqueous solutions[J]. Food Science, 2017, 38(5): 174-179. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201705028. http://www.spkx.net.cn

2016-03-09

陜西省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與攻關(guān)項(xiàng)目（2015NY001）；江蘇省農(nóng)產(chǎn)品物理加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（JAPP2014-2）作者簡(jiǎn)介：孔繁榮（1991—），女，碩士研究生，主要從事農(nóng)產(chǎn)品和食品品質(zhì)的介電特性無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究。

E-mail：18700943588@163.com

*通信作者：郭文川（1969—），女，教授，博士，主要從事基于介電特性的農(nóng)產(chǎn)品和食品品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究。

E-mail：guowenchuan69@126.com