王天宇

（青島市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)研究所，山東青島266000）

葡萄糖對(duì)提取過程中大豆分離蛋白性質(zhì)的影響

王天宇

（青島市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)研究所，山東青島266000）

以低溫脫脂大豆粕為原料提取大豆分離蛋白，在堿提和酸沉等不同過程中加入適當(dāng)比例的葡萄糖，利用噴霧干燥法促使大豆分離蛋白與葡萄糖發(fā)生美拉德反應(yīng)。在確定最佳提取條件與噴粉進(jìn)風(fēng)溫度基礎(chǔ)上對(duì)大豆蛋白的溶解性、乳化性等功能性質(zhì)的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在堿提階段和pH回調(diào)階段加入葡萄糖，大豆分離蛋白的溶解性都會(huì)隨葡萄糖比例升高而降低。當(dāng)豆粕與葡萄糖質(zhì)量比為1∶2、大豆分離蛋白與葡萄糖質(zhì)量比為2∶1時(shí)溶解度最低，為20%，相反，對(duì)它的乳化性有促進(jìn)作用。

大豆分離蛋白；葡萄糖；噴霧干燥法；美拉德反應(yīng)；改性

大豆分離蛋白是以低溫脫脂大豆粕為原料生產(chǎn)的一種全價(jià)類蛋白，是植物類食品添加劑。近年來，大豆分離蛋白以其優(yōu)異的功能性質(zhì)和特殊的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在食品添加領(lǐng)域的地位越來越不容忽視。研究各種外部因素對(duì)大豆分離蛋白的影響，以求更透徹的了解并將其更好的利用到各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)逐漸引起國(guó)內(nèi)外專家和學(xué)者的興趣[1-5]。徐真真等[6]通過利用大豆分離蛋白與木糖的反應(yīng)發(fā)現(xiàn)葡萄糖顯著改變了大豆分離蛋白的流變學(xué)性質(zhì)，并且黏彈性顯著增加；司玉慧[7]研究了超微粉碎后的大豆分離蛋白的結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)的改變；郭鳳仙[8]著重提出熱處理對(duì)大豆分離蛋白的功能性質(zhì)的影響；Vande等[9]發(fā)現(xiàn)干熱糖基化反應(yīng)可以降低大豆分離蛋白的抗原性；MA等[10]研究指出pH可以修改蛋白質(zhì)和磷脂復(fù)合物的表面活性；Wang等[11]研究了不同比例的羧甲基魔芋葡甘聚糖和大豆分離蛋白膜的物理化學(xué)性質(zhì)；Su等[12]研究了羧甲基纖維素-大豆分離蛋白美拉德反應(yīng)產(chǎn)物成膜性及膜物理化學(xué)性質(zhì)。然而，大豆分離蛋白在提取過程中的各因素的影響卻少有人涉足。

美拉德反應(yīng)是通過食品加工中蛋白質(zhì)改性來改善食品的色香味的一種特殊反應(yīng)[13-14]，大豆分離蛋白提取過程中葡萄糖的加入會(huì)使其發(fā)生美拉德反應(yīng)[15]。本文將通過研究不同階段加入相應(yīng)比例的葡萄糖，在噴霧干燥的條件下發(fā)生美拉德反應(yīng)來研究大豆分離蛋白的改性，并對(duì)改性后的大豆分離蛋白產(chǎn)物（SPI）的部分功能性質(zhì)進(jìn)行研究和討論。為推動(dòng)美拉德反應(yīng)在大豆分離蛋白改性中的作用以及進(jìn)一步研究提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

醫(yī)用純無油空氣壓縮機(jī)：上?；垴Y機(jī)電有限公司；B-290噴霧干燥器：南京來意通有限責(zé)任公司；Mettler Toledo分析天平、DSC822差示掃描熱量?jī)x、Mettler Toledo Delta320 pH計(jì)：梅特勒-托利多儀器公司；UV-2000紫外分光光度計(jì)：浙江省無錫英之城儀器有限公司；Konica Minolta色彩色差計(jì)：柯尼卡美能達(dá)控股有限公司。

低溫脫脂豆粕：青島華泰生配料有限公司；牛血清白蛋白、考馬斯亮藍(lán)G-250：上海市華斯頓化工有限公司；金龍魚大豆油：青島市嘉里糧油有限公司；其它試劑均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 大豆分離蛋白提取工藝

采用堿提酸沉的方法提取大豆分離蛋白。分別稱取10 g左右粉碎的低溫脫脂豆粕，按料液比1 g：10 mL加入100 mL左右的蒸餾水，利用0.1 mol/L的NaoH溶液調(diào)整料液的pH值為9，控制溫度在50℃的情況下堿提50 min[16]。用過濾紗布將浸提液過濾；將粗濾完成的浸提液利用低速大容量離心機(jī)在4 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心分離10 min，去除濾液中的細(xì)豆渣得到紅褐色浸提液。向浸提液中慢慢的滴加2%的HCl溶液，同時(shí)用攪拌棒進(jìn)行攪拌，直至pH值達(dá)到4.2～4.6且溶液變?yōu)槿榘咨?。靜置0.5 h至出現(xiàn)薄層上清液。然后用離心機(jī)在4 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心分離10 min，將沉淀物脫水，將上清液倒掉。使用溫水將沉淀清洗后進(jìn)行二次離心脫水，棄去上清液得到白色沉淀。向蛋白質(zhì)沉淀物中倒入適量的去離子水，用攪拌棒將混合物混勻后使用搗粹機(jī)攪打2 min～4 min直至成均勻的漿液。使用0.1 mol/L的NaOH溶液回調(diào)混合漿液的pH值為中性且變?yōu)榧t褐色溶液[17]。

將低溫脫脂豆粕為原料進(jìn)行大豆分離蛋白工業(yè)化的提取工藝中，在堿提和酸沉后pH值回調(diào)階段分別加入相應(yīng)比例的葡萄糖，回調(diào)pH值后制成溶液利用B-290噴霧干燥機(jī)在設(shè)定一定溫度的前提下進(jìn)行干燥，使葡萄糖和大豆分離蛋白發(fā)生美拉德反應(yīng)。

采用噴霧干燥法將大豆分離蛋白溶液脫水干燥，通過將漿料的濃度控制在10%，泵壓設(shè)定為30 MPa～ 40 MPa之間，噴粉時(shí)將進(jìn)風(fēng)溫度調(diào)整為160℃[18]，排潮溫度控制在90℃～100℃，喂料速度為5 mL/s，最大化達(dá)到噴粉效率。

1.2.2 葡萄糖的加入階段與加入比例

不同的階段添加不同葡萄糖的量，以其與大豆分離蛋白在噴霧干燥階段發(fā)生美拉德反應(yīng)，研究其產(chǎn)物的改性以確定葡萄糖在大豆分離蛋白提取過程中對(duì)大豆分離蛋白溶解性和乳化性的影響。選擇在大豆分離蛋白提取工藝的堿提階段按料糖質(zhì)量比為1∶0、1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2的比例加入相應(yīng)量的葡萄糖，以及選擇在酸沉后pH值回調(diào)階段按大豆分離蛋白提取率即30%加入相應(yīng)比例的葡萄糖，按1∶0、5∶1、4∶1、3∶1、2∶1的料糖質(zhì)量比使其在噴粉階段發(fā)生美拉德反應(yīng)。得到樣品后分別測(cè)量其溶解性與乳化性的變化。

1.2.3 大豆分離蛋白的表征

1.2.3.1 溶解度的測(cè)定

采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[19]，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并測(cè)定樣品的溶解度。利用分析天平準(zhǔn)確稱取0.2 g美拉德反應(yīng)產(chǎn)物樣品溶于50 mL水中并溶解搖勻，配成0.4%的大豆分離蛋白水溶液，在低速大容量離心機(jī)4 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心25 min，準(zhǔn)確量取0.1 mL得到的離心后蛋白質(zhì)液的上清液于10 mL干凈試管中，然后加入5 mL 100 μg/mL的考馬斯亮藍(lán)G250溶液，振蕩2 min使其混勻，靜置2 min后以考馬斯亮藍(lán)G250溶液調(diào)零，在595 nm下測(cè)定其吸光值。測(cè)出每個(gè)樣品的吸光值后，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)曲線在上面查出其相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)蛋白的多少，用每毫升水中溶解的大豆分離蛋白的微克數(shù)來表示溶解度（μg/mL）。

牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：取6支10 mL的帶塞試管，分別加入1 000 μg/mL的牛血清白蛋白溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL后補(bǔ)足蒸餾水到1 mL，可以得到不同濃度的牛血清白蛋白稀釋溶液，取各試管內(nèi)的稀釋液0.1 mL置另外6支干凈的帶塞試管中，分別加入5 mL100 μg/mL的考馬斯亮藍(lán)G250溶液，漩渦振蕩2 min混勻，靜置2 min后，測(cè)定其在595 nm吸光度下各試管的吸光值，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[20]。

1.2.3.2 乳化活性的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取0.1 g大豆分離蛋白樣品溶于50 mL pH為7.0的磷酸鹽（0.05 mol/L）緩沖液中，混勻后靜置30 min備用。取30 mL大豆分離蛋白溶液，加入1/3體積即10 mL的大豆色拉油。利用高速分散均質(zhì)機(jī)以10 000 r/min的速度高速攪拌5 min后立即從乳濁液的底部吸取1 mL乳濁液迅速溶解于99 mL 1 g/kg的十二烷基磺酸鈉（SDS）溶液中，然后用1 g/kg的十二烷基磺酸鈉做空白對(duì)照在500 nm下測(cè)吸光值[21]。乳化活性（EAI）的計(jì)算公式為：

式中：EAI為乳化活性，mL/g；T0為0 min的濁度吸光值。

1.2.3.3 乳化穩(wěn)定性的測(cè)定

從上述得到的乳濁液分別于0 min和5 min時(shí)間點(diǎn)取底部乳濁液1 mL迅速溶解于99 mL 1 g/kg的SDS溶液中，然后用1 g/kg的SDS溶液做空白對(duì)照在500 nm下測(cè)吸光值[22]。乳化穩(wěn)定性的計(jì)算公式為：

式中：T0為0 min的濁度吸光值；T5為靜置5 min后的濁度吸光值。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆分離蛋白溶解度的表征

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線：利用牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)試劑所繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

圖1 牛血清白蛋白的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1Bovine serum albumin standard curve

由圖1可知，所得標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.997 5，可用于蛋白質(zhì)含量的測(cè)定。

2.1.2 葡萄糖在SPI提取堿提階段添加對(duì)SPI溶解性的影響

堿提階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI溶解性的影響見圖2所示。

圖2 堿提階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI溶解性的影響Fig.2The effect of different proportions of glucose on solubility of SPI during alkali extraction

圖2可以看出，595 nm下吸光度值在0.3～0.9范圍之內(nèi)，溶解的物質(zhì)主要是紫外光下可見物。利用SPSS軟件進(jìn)行顯著性差異分析，得到當(dāng)溶液濃度質(zhì)量配比為1∶0、1∶0.5時(shí)，顯著水平P＞0.05，不顯著，說明溶液濃度對(duì)葡萄糖與SPI的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物溶解性無顯著性差異；當(dāng)質(zhì)量配比為1∶1時(shí)，葡萄糖與SPI反應(yīng)產(chǎn)物溶液的溶解性降低；隨著葡萄糖的增多，配比的增大，溶解性變差。當(dāng)質(zhì)量配比為1∶1.5時(shí)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的溶解度顯著變小，質(zhì)量配比為1∶2時(shí)溶解度最小，此時(shí)顯著水平P＜0.01，顯著?？芍赟PI堿提階段加入葡萄糖質(zhì)量配比為1∶0和1∶0.5的情況下溶解度的變化不大，基本持平，而在質(zhì)量1∶1的配比下溶解度小幅度減小，之后隨著葡萄糖添加比例的增大，SPI與葡萄糖反應(yīng)產(chǎn)物的溶解性顯著降低，由此可見，在SPI提取的堿提階段葡萄糖添加量的增多使SPI的溶解性呈下降趨勢(shì)。

2.1.3 葡萄糖在SPI提取回調(diào)pH值階段添加對(duì)SPI溶解性的影響

pH值回調(diào)階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI溶解性的影響見圖3所示。

圖3 pH回調(diào)階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI溶解性的影響Fig.3The effect of different proportions of glucose on solubility of SPI during acjustment of pH

從圖3可以得出，595 nm下吸光度值在0.3～0.9范圍之內(nèi)，溶解的物質(zhì)主要是紫外光下可見物。利用SPSS軟件進(jìn)行顯著性差異分析，得到當(dāng)質(zhì)量配比為5∶1、4∶1時(shí)，P＞0.05，不顯著，說明溶液濃度對(duì)葡萄糖與SPI美拉德反應(yīng)產(chǎn)物溶解性無顯著性差異；當(dāng)質(zhì)量配比為1∶0時(shí)SPI的溶解性最大，SPI與葡萄糖的質(zhì)量比例為2∶1的時(shí)候，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的溶解性最差，此時(shí)P＜0.01，顯著?？梢钥闯?，不添加葡萄糖時(shí)SPI的溶解性最大，添加少量葡萄糖時(shí)產(chǎn)物的溶解性有微弱的變化并隨葡萄糖的添加量增大而逐漸減小，當(dāng)添加質(zhì)量比例為2∶1時(shí)溶解性顯著減小。由此可見，在SPI提取過程pH值回調(diào)階段添加葡萄糖越多，反應(yīng)產(chǎn)物的溶解度越小。

2.2 大豆分離蛋白乳化性的表征

2.2.1 葡萄糖添加量對(duì)SPI乳化活性的影響

2.2.1.1 葡萄糖在SPI提取堿提階段添加對(duì)SPI乳化活性的影響

堿提階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI乳化活性的影響見圖4所示。

圖4 堿提階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI乳化活性的影響Fig.4The effect of different proportions of glucose on emulsifying activity of SPI during alkali extraction

從圖4可以看出，500 nm下吸光度值在0.3～0.9范圍之內(nèi)，溶解的物質(zhì)主要是紫外光下可見物。利用SPSS軟件進(jìn)行顯著性差異分析，得到各配比的溶液濃度對(duì)葡萄糖SPI美拉德反應(yīng)產(chǎn)物乳化活性有顯著性差異。質(zhì)量配比為1∶0.5時(shí)乳化活性稍微降低，質(zhì)量配比為1∶1時(shí)SPI的乳化活性比1∶0.5時(shí)的顯著增大，SPI與葡萄糖的質(zhì)量比例為1∶2的時(shí)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的乳化活性到達(dá)最大，顯著水平P＜0.01?？梢钥闯?，不添加葡萄糖時(shí)SPI的乳化活性不佳，添加少量葡萄糖時(shí)有微弱的變化并活性增加，當(dāng)添加質(zhì)量比例為1∶1.5時(shí)乳化活性呈上漲趨勢(shì)。由此可見，在SPI提取的堿提階段添加葡萄糖，SPI的乳化活性呈顯著提高趨勢(shì)。

2.2.1.2 葡萄糖在SPI提取pH值回調(diào)階段添加對(duì)SPI乳化活性的影響

pH值回調(diào)階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI乳化活性的影響見圖5所示。

圖5 pH值回調(diào)階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI乳化活性的影響Fig.5The effect of different proportions of glucose on emulsifying activity of SPI during adjustment of pH

從圖5可以看出，利用SPSS軟件進(jìn)行顯著性差異分析，得到各配比的溶液濃度對(duì)葡萄糖與SPI美拉德反應(yīng)產(chǎn)物乳化活性有顯著性差異。未添加葡萄糖的樣品的乳化活性最差，當(dāng)添加質(zhì)量比例為5∶1時(shí)，乳化活性微弱增高；當(dāng)質(zhì)量配比為4∶1時(shí)顯著增大，顯著水平P＜0.05。SPI與葡萄糖的質(zhì)量比例為3∶1時(shí)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的乳化活性減少但幅度不明顯，質(zhì)量配比為2∶1時(shí)500 nm下的吸光值最大。可知，在SPI提取pH值回調(diào)階段添加葡萄糖，SPI乳化活性顯著提高。

2.2.2 葡萄糖添加量對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響

2.2.2.1 葡萄糖在SPI提取堿提階段添加對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響

按照濁度法在攪拌后0 min和5 min的情況下測(cè)量乳濁液的吸光值T0和T5，計(jì)算出乳化穩(wěn)定性ESI即T5/T0的數(shù)值。堿提階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響見圖6所示。

圖6 堿提階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響Fig.6The effect of different proportions of glucose on emulsion stability of SPI during alkali extraction

從圖6可以看出，不同的料糖比對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響。利用SPSS軟件對(duì)500 nm下0、5 min時(shí)測(cè)得的吸光度值進(jìn)行顯著性差異分析，得到當(dāng)質(zhì)量配比濃度1∶0和1∶0.5時(shí)對(duì)葡萄糖與SPI美拉德反應(yīng)產(chǎn)物乳化穩(wěn)定性無顯著性差異，顯著水平P＞0.05。隨著配比的增大，SPI的乳化穩(wěn)定性相繼提高，在質(zhì)量配比為1∶2時(shí)達(dá)到最高，顯著水平P＜0.01。因此，葡萄糖的添加對(duì)SPI的乳化穩(wěn)定性有促進(jìn)作用。

2.2.2.2 葡萄糖在SPI提取pH值回調(diào)階段添加對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響

pH值回調(diào)階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響見圖7所示。

圖7 pH回調(diào)階段添加不同比例葡萄糖對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響Fig.7The effect of different proportions of glucose on emulsion stability of SPI during adjustment of pH

從圖7可以看出，pH值回調(diào)階段不同的料糖比對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響，利用SPSS軟件對(duì)500 nm下0、5 min時(shí)測(cè)得的吸光度值進(jìn)行顯著性差異分析，得到當(dāng)質(zhì)量配比濃度5∶1和4∶1時(shí)對(duì)葡萄糖與SPI美拉德反應(yīng)產(chǎn)物乳化穩(wěn)定性無顯著性差異，顯著水平P＞0.05。質(zhì)量配比為1∶0即未添加葡萄糖的時(shí)候乳化穩(wěn)定性最差，質(zhì)量配比為3∶1時(shí)比4∶1時(shí)升高但不明顯，質(zhì)量配比為2∶1時(shí)乳化穩(wěn)定性達(dá)到最高。顯著水平P＜0.01。因此，在pH回調(diào)階段葡萄糖的添加量越高對(duì)大豆分離蛋白的乳化穩(wěn)定性越好。

3 結(jié)論

結(jié)果顯示，在堿提階段加入葡萄糖與在pH值回調(diào)階段加入葡萄糖都將使SPI的溶解性降低，說明糖的加入使其與SPI反應(yīng)所產(chǎn)生的美拉德產(chǎn)物與原料相比溶解性降低。對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的乳化性做了研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)產(chǎn)物的乳化性在一定糖濃度內(nèi)隨著葡萄糖濃度的升高而升高，SPI的穩(wěn)定性也得到了極大的改善。噴霧干燥中葡萄糖的加入使風(fēng)味蛋白酶和復(fù)合蛋白酶水解物的乳化能力顯著提高，SPI與葡萄糖的反應(yīng)產(chǎn)物表現(xiàn)出了極好的乳化活性和乳化穩(wěn)定性。

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Effect of the Addition of Glucose on the Properties of Soybean Protein Isolate during Extraction

WANG Tian-yu
（Qingdao Product Quality Supervision and Testing Research Center，Qingdao 266000，Shandong，China）

The soybean protein isolate was extracted from soybean meal with low temperature desolventizing，addition of appropriate proportion of glucose in different processes in alkali extraction and acid precipitation，the method of spray drying was used to make soybean protein isolated and glucose in Maillard reaction.The optimum extraction conditions and powder inlet air temperature were determined and the solubility and emulsifying of soybean protein were studied.The experimental results showed that with addition of glucose in alkali extraction stage and pH callback stage，the solubility of soybean protein isolate was decreased when glucose was increased.The solubility of soybean protein isolate was about 20%and it was lowest when the weight of soy meal to glucose ratio 1∶2，and the weight of soy protein isolated to glucose ratio 2∶1.On the contrary，the emulsification of soybean protein isolate was stimulated.

soybeanproteinisolated；glucose；the spray drying method；Maillardreaction；modified

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.09.010

2016-08-17

王天宇（1992—），男（漢），助理工程師，本科，研究方向：食品質(zhì)量與安全。