宋蓮軍，喬明武，余留印

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠特性的影響

宋蓮軍，喬明武，余留印

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

通過(guò)添加不同比例的大豆油于大豆分離蛋白中，在不同凝膠條件下制備大豆油-大豆分離蛋白復(fù)合凝膠。以凝膠強(qiáng)度、彈性、膠凝性、內(nèi)聚性這4個(gè)主要的質(zhì)構(gòu)參數(shù)，以及二硫鍵含量、色度和保水性為指標(biāo),對(duì)不同組分的復(fù)合凝膠的凝膠性進(jìn)行相關(guān)研究，用以闡明不同含量的大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠生成機(jī)制的影響。結(jié)果表明：隨著大豆油的添加，原有的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，形成蛋白質(zhì)-脂肪復(fù)合凝膠體系，導(dǎo)致凝膠硬度、內(nèi)聚性、膠凝性降低，彈性先增加后降低；二硫鍵含量呈下降趨勢(shì)；色度的變化較大；保水性逐漸降低。

大豆分離蛋白；大豆油；凝膠;質(zhì)構(gòu)特性

大豆分離蛋白(soybean protein isolate，SPI)是以低溫脫脂豆粕為原料，經(jīng)堿提酸沉工藝制取的一種蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在90%以上的大豆蛋白產(chǎn)品。SPI憑其資源豐富，原料成本低等優(yōu)勢(shì)，己廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)中，其在食品中的應(yīng)用性依賴于其營(yíng)養(yǎng)性和功能性，功能性主要有凝膠性、乳化性、起泡性、溶解性、脂肪吸收性等，其中凝膠性是最重要的功能特性之一,在黏彈性食品的研發(fā)領(lǐng)域中，具有較好凝膠特性的大豆分離蛋白得到廣泛應(yīng)用[1]。目前，現(xiàn)有的很多文獻(xiàn)對(duì)大豆蛋白凝膠制備條件進(jìn)行了優(yōu)化與探究[2-5]。但是對(duì)于大豆中的2種主要成分蛋白質(zhì)和脂肪(大豆中含有大約40%的蛋白質(zhì)和20%的脂肪)之間作用關(guān)系的研究以及兩者之間加熱后凝膠結(jié)構(gòu)變化的研究則鮮有報(bào)道。符群等[6]研究得出脂肪的添加量對(duì)凝膠的品質(zhì)有較大的影響；周冬麗等[7]認(rèn)為脂質(zhì)種類及含量對(duì)豆腐凝膠質(zhì)地和保水性有一定的影響，得出經(jīng)添加脂質(zhì)的豆腐口感較不添加的要更顯滑潤(rùn)；李輝尚[8]認(rèn)為北豆腐的硬度和彈性隨著油脂含量的增加而增大；張芳[9]通過(guò)研究表明大豆油的添加會(huì)對(duì)大豆分離蛋白凝膠的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。這些研究表明，油脂對(duì)大豆蛋白的凝膠特性有較大的影響，因此,研究油脂對(duì)其凝膠性的影響是非常有必要的。本試驗(yàn)不僅研究了添加大豆油后的大豆分離蛋白凝膠的質(zhì)構(gòu)特性和保水性的變化,還對(duì)大豆分離蛋白添加大豆油后的色度和二硫鍵含量的變化以及色度和二硫鍵含量隨凝膠條件變化的趨勢(shì)進(jìn)行了研究。通過(guò)研究大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠特性的影響，對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)與油脂這兩類生物大分子間的相互作用及對(duì)于研究新型食品加工技術(shù)及進(jìn)行大豆相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)有著一定的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1主要試劑

大豆分離蛋白(食品級(jí))；大豆油(精煉一級(jí))；NaCl、NaH2PO4、Na2HPO4、濃硫酸、硫酸鉀、無(wú)水硫酸銅、硼酸、氫氧化鈉、鹽酸、甲基紅、溴甲酚綠、乙醚、尿素、鹽酸胍、三羥甲基氨基甲烷、甘氨酸(Gly)、巰基乙醇、三氯乙酸(TCA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、5，5′-二硫代-2-硝基苯甲酸等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2主要儀器和設(shè)備

UV-2000紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，DHG-9245A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，ZF-06A脂肪測(cè)定儀,KDY-08C定氮儀，4-10馬弗爐，PHS-3CPH測(cè)定儀，TDL-5-A臺(tái)式離心機(jī)，CR-400色差儀，TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀，DK-98-ⅡA電熱恒溫水浴鍋，JB-1A磁力攪拌器，F(xiàn)A2104A分析天平。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1大豆分離蛋白理化性質(zhì)的測(cè)定

蛋白質(zhì)含量測(cè)定：采用凱氏定氮法(GB/T 5009.5)；粗脂肪含量測(cè)定：采用索氏提取法 (GB/T 5512)；灰分含量測(cè)定：采用國(guó)標(biāo)灰分測(cè)定 (GB/T 22510)；水分含量測(cè)定：采用國(guó)標(biāo)水分測(cè)定 (GB/T 5009.3)。

1.3.2大豆油-大豆分離蛋白凝膠的制備[9]

將7.0 g大豆分離蛋白和1.75 g NaCl在50 ml磷酸鹽緩沖液(pH7.0, 0.1 mol/L NaH2PO4+Na2HPO4)中充分溶解，然后分別加入0%、4%、8%、12%、16%、20%的大豆油于蛋白質(zhì)溶液中，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH7.0，磁力攪拌30 min后轉(zhuǎn)入培養(yǎng)皿，用保鮮膜封口，靜置30 min。90℃恒溫水浴40 min后冷卻至室溫，置于4℃冰箱保藏24 h，測(cè)定前將凝膠從冰箱取出在室溫下放置1 h，使其恢復(fù)至室溫再進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

采用TA-XT plus物性儀進(jìn)行凝膠質(zhì)構(gòu)測(cè)定，測(cè)定時(shí)采用的參數(shù)為：運(yùn)行模式：Texture Profile Analysis(TPA)；探頭：P/0.5，AOAC凝膠專用探頭；測(cè)前速度1.0 mm/s，測(cè)中速度0.5 mm/s，測(cè)后速度1.0 mm/s；穿刺距離5.0 mm，停留時(shí)間5 s，數(shù)據(jù)采集速率200 Hz。一次測(cè)定過(guò)程中探頭下壓2次，考慮到樣品力學(xué)特性的離散性，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)6次，取平均值，得凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù)。主要采用4個(gè)指標(biāo)：硬度、彈性、內(nèi)聚性和膠凝性。

1.3.4凝膠二硫鍵含量的測(cè)定

參照Tang[10]采用的5，5′-二硫代二硝基苯甲酸鹽滴定方法，在412 nm波長(zhǎng)測(cè)定吸光度，測(cè)定樣品中蛋白質(zhì)的巰基和二硫鍵含量。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

計(jì)算公式為：

(1)

式中，SH為巰基含量，μmol/g；A412 nm為412 nm處的吸光值；D為稀釋因子，分別為5.02(巰基)和10(巰基+還原的二硫鍵)；C為樣品的濃度，mg(干物)/ml。

(2)

式中，SS為二硫鍵含量，μmol/g；N1為還原前的巰基數(shù)；N2為還原后的巰基數(shù)。

1.3.5凝膠色度的測(cè)定[11]

待大豆分離蛋白凝膠在室溫下陳化后，用色差儀測(cè)定樣品色度中的亮度指標(biāo)L*值，紅綠色指標(biāo)a*值和黃藍(lán)指標(biāo)b*值，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)8次，取平均值。分別計(jì)算出樣品組和空白樣之間的總色差ΔE以及各單項(xiàng)色差ΔL*、Δa*、Δb*。

(3)

ΔL*=L1*-L2*，

(4)

Δa*=a1*-a2*，

(5)

Δb*=b1*-b2*。

(6)

計(jì)算時(shí)，以空白樣作為對(duì)照樣，即Δ=樣品-空白。

1.3.6凝膠保水性的測(cè)定

依據(jù)Gu等[12]蛋白凝膠保水性(WHC)的檢測(cè)方法，取一小塊凝膠，稱重(W1)，將其置于離心管中，4 000 r/min離心20 min，濾去離心析出的水分，稱重(W2)。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

(7)

1.4數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL2010和SPSS16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1大豆蛋白的理化性質(zhì)

由表1可以看出，SPI的蛋白質(zhì)含量(干基)可達(dá)至90%以上，含量豐富，而水分、灰分、脂肪含量較低，由于本試驗(yàn)主要考察的是大豆蛋白和油脂含量之間的作用關(guān)系，所選用的大豆蛋白中油脂含量過(guò)高會(huì)影響試驗(yàn)準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)所用原料大豆分離蛋白的理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，該原料適合做大豆蛋白的結(jié)構(gòu)分析。

表1 大豆分離蛋白的成分

2.2大豆油-大豆分離蛋白凝膠特性的分析

2.2.1大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

對(duì)添加不同含量的大豆油后制備的大豆蛋白凝膠進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定，模擬食品在口腔中的運(yùn)動(dòng)，得到凝膠在不同大豆油添加量下的的硬度、彈性、內(nèi)聚性和膠凝性，如表2。

表2 大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠硬度、彈性、內(nèi)聚性和膠凝性的影響

注：表中各列數(shù)字的上標(biāo)若字母不同則存在顯著性差異(P<0.05)，若字母相同則不存在顯著性差異(P≥0.05)。下表同。

由表2可以看出，大豆油含量在0%～16%時(shí)，大豆蛋白凝膠的硬度隨著大豆油的添加，呈顯著性下降趨勢(shì)(P<0.05)。因?yàn)殡S著大豆油的添加，部分疏水基團(tuán)與大豆油分子結(jié)合，影響了蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)單一體系的結(jié)合，大豆油之間的疏水相互作用影響了大豆蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重組，同時(shí)蛋白結(jié)合的有效濃度降低，蛋白質(zhì)和油脂的結(jié)合促使蛋白的凝膠強(qiáng)度降低，但大豆油添加量在16%～20%時(shí)，隨大豆油添加量的增加，大豆蛋白凝膠的硬度下降趨勢(shì)緩和，因?yàn)榇蠖褂秃痛蠖沟鞍捉Y(jié)合達(dá)到飽和后，大豆油不再成為影響大豆蛋白凝膠的主導(dǎo)因素，故凝膠硬度幾乎不變。膠凝性的變化趨勢(shì)基本與大豆分離蛋白凝膠硬度的趨勢(shì)大致相同；內(nèi)聚性的變化隨大豆油含量的增加下降趨勢(shì)更為顯著(P<0.05)。

值得注意的是：大豆油添加量在0%～8%時(shí)，隨大豆油添加量的增加，大豆分離蛋白的凝膠彈性會(huì)增大，在大豆油添加量為8%時(shí),大豆分離蛋白凝膠的彈性達(dá)到最高值。過(guò)量的脂肪(8%～20%)對(duì)制品狀態(tài)產(chǎn)生顯著性影響(P<0.05)，雖無(wú)油分析出，但狀態(tài)松軟，彈性很差。說(shuō)明適量的油脂能增加蛋白質(zhì)的彈性。

2.2.2大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠二硫鍵含量的影響

對(duì)添加不同含量的大豆油后制備的大豆蛋白凝膠進(jìn)行二硫鍵測(cè)定，得到凝膠在不同大豆油添加量下二硫鍵含量的變化，如表3。

表3 大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠二硫鍵含量的影響

由表3可以看出，隨大豆油的添加，大豆分離蛋白凝膠的二硫鍵含量顯著性下降趨勢(shì)(P<0.05)。二硫鍵對(duì)維持蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)具有十分重要的作用，加熱導(dǎo)致大豆分離蛋白變性分子形成，由大豆蛋白內(nèi)的二硫鍵、氫鍵、疏水鍵作用使解鏈的肽鏈間重新交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)從而形成了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。凝膠性與二硫鍵之間具有正相關(guān)性，凝膠強(qiáng)度及性能隨二硫鍵含量增加而增強(qiáng)[13]。隨著大豆油添加量的增加，二硫鍵被破壞含量逐漸降低，從而導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度的降低，這與前面的測(cè)得的硬度變化相一致。

2.2.3大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠色度的影響

對(duì)添加不同含量的大豆油后制備的大豆蛋白凝膠的色度進(jìn)行測(cè)定，得到凝膠在不同大豆油添加量下色度的變化，如表4所示。

由表4可以看出，大豆分離蛋白凝膠的ΔE、ΔL*、Δa*、Δb*均隨大豆油的增加逐漸增加，顏色呈偏淺、偏紅、偏黃的趨勢(shì)。當(dāng)2個(gè)樣品的色差大于某個(gè)值(色彩視覺(jué)閾限值)時(shí)，才能被人們所察覺(jué)，6.0～12.0屬于差別明顯范圍，即隨著大豆油的添加，使得凝膠的色差越來(lái)越大，顏色的變化也愈發(fā)明顯。這是由于大豆油和大豆蛋白的相互結(jié)合和作用，使得大豆蛋白凝膠色度的變化愈發(fā)顯著,從而使得其總色差(ΔE)、明度差(ΔL*)、色度差(Δa*)、色度差(Δb*)呈現(xiàn)不同程度的升高。

表4 大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠色度的影響

2.2.4大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠保水性的影響

對(duì)添加不同含量的大豆油后制備的大豆蛋白凝膠的保水性進(jìn)行測(cè)定，得到凝膠在不同大豆油添加量下保水性的變化，如表5。

表5 大豆油對(duì)大豆分離蛋白凝膠保水性的影響

由表5可以看出，當(dāng)大豆油的添加量為4%～20%時(shí)，隨著大豆油添加量的增大，凝膠的保水性顯著性降低(P<0.05)。這是因?yàn)殡S著油脂添加量的增加，油滴的聚集必然會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成空間阻隔效應(yīng)，在凝膠體系中造成大的孔洞，破壞了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致凝膠保水性降低。

3 結(jié)論

隨著大豆油的添加，大豆油和大豆蛋白的相互作用降低了蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)單一體系的結(jié)合幾率，原有的凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成蛋白質(zhì)-脂肪復(fù)合凝膠結(jié)構(gòu)，促使蛋白凝膠硬度、膠凝性、內(nèi)聚性降低，彈性先增加后降低；大豆分離蛋白凝膠的二硫鍵含量隨著大豆油添加量的增加整體呈下降趨勢(shì)；ΔE、ΔL*、Δa*、Δb*均為正值，隨大豆油量的增加逐漸增大，呈現(xiàn)偏淺、偏紅、偏黃的趨勢(shì)，且顏色變化趨于明顯；復(fù)合凝膠結(jié)構(gòu)的形成，使原有的三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，保水性逐漸降低。

[1] 王 麗,張英華.大豆分離蛋白的凝膠性及其應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2010,25(4):96-99.

[2] 劉俊梅,王 丹,李琢偉.高剪切分散乳化技術(shù)對(duì)大豆分離蛋白凝膠中水分狀態(tài)的影響[J].現(xiàn)代食品科技,2014,30(8):131-137.

[3] 陳振家,施小迪,杜昱蒙,等.不同熱處理大豆分離蛋白凝膠凍藏特性[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2016,32(11):283-289.

[4] 武 肖,傅玉穎,潘偉春,等.加熱和冷卻速率對(duì)大豆蛋白凝膠特性的影響[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2014,29(4):26-31.

[5] 于國(guó)萍,安 靜,韓宗元,等.熱處理及葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯對(duì)大豆分離蛋白凝膠特性的影響[J].食品科學(xué),2010,31(15):21-25.

[6] 符 群.脂肪、葡萄糖酸內(nèi)酯、單甘酯對(duì)大豆分離蛋白凝膠特性的影響[J].大豆科技,2008(4):36-38.

[7] 周冬麗,魏安池,蓋鈞鎰,等.脂質(zhì)種類及含量對(duì)豆腐凝膠質(zhì)地和保水性影響[J].糧食與油脂,2009(11):16-18.

[8] 李輝尚.不同大豆品種的北豆腐加工適應(yīng)性研究[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.

[9] 張 芳.大豆油對(duì)大豆脂肪凝膠特性及其微觀結(jié)構(gòu)的影響[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

[10] TANG C H.Thermal denaturation and gelation of vicilinrich protein isolates from three Phaseolus legumes:a comparative study[J].Food Science and Technology,2008,41(8):1 380-1 388．

[11] 趙秀萍.CIELAB色空間及應(yīng)用[J].印刷標(biāo)準(zhǔn)化,2003(5):11-13.

[12] GU X,CAM PBELL L J,EUSTON S R.Influence of sugars on the characteristics of glucono-δ-lactone-induced soy protein isolate gels[J].Food Hydrocolloids,2009,23:314-326．

[13] SPERONI F,BEAUMAL V,DE LAMBALLERIE M,et al.Gelation of soybean proteins induced by sequential high pressure and thermal treatment[J].Food Hydrocolloids,2009,23:1 433-1 442.

(責(zé)任編輯：趙琳琳)

Effectsofsoybeanoilonthegelpropertiesofsoybeanproteinisolate

SONG Lian-jun,QIAO Ming-wu,YU Liu-yin

(College of Food Science and Technology,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)

By adding different proportions of soybean oil in soy protein isolate, we prepared soybean oil -soybean protein isolate composite gel in different conditions.To study the effect of soybean oil on the gel formation mechanism of soybean protein isolate, the influences on gel properties such as gel hardness, springiness, cohesiveness, gumminess, disulfide bond, optical properties and water-holding capacity were investigated. The results indicated that with the increase of soybean oil addition, the original protein-protein gel structure was damaged,the formation of protein-fat composite gel system. The hardness, cohesiveness and gumminess of gel kept reducing, the springiness increased at first and then decreased; the disulfide bond was lower; the optical properties changed with a wide range, while water-holding capacity kept reducing.

soybean protein isolate; soybean oil; gel；texture properties

2017-05-24；

2017-08-02

河南省教育廳項(xiàng)目(13B550053)。

宋蓮軍(1969-)，男，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量控制與豆制品精深加工。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.08.006

TS225.1+3;TS201.7

： A

：1003-6202(2017)08-0023-04