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(東北農(nóng)業(yè)大學食品學院,黑龍江哈爾濱 150030)

加熱對大豆分離蛋白-寡糖復合溶液性質(zhì)的影響

樊雪靜,劉紅玉*,遲玉杰

(東北農(nóng)業(yè)大學食品學院,黑龍江哈爾濱 150030)

本文以大豆分離蛋白(SPI)與寡糖(棉子糖與水蘇糖)為原料,考察了加熱(60,65,70,75,80、85 ℃)對SPI與寡糖聚合機理以及復合物乳化特性的影響。主要探討了形成復合物的主要作用力、復合物特征、結構特性與功能特性的關系。研究發(fā)現(xiàn),加熱使復合溶液整體的Zeta電位升高,濁度增加,粒度分布右移,說明SPI與寡糖在加熱條件下通過靜電作用形成可溶性復合物,熒光強度降低從結構角度證實了蛋白質(zhì)與寡糖的靜電相互作用,同時,復合物的功能性質(zhì)較SPI有所改善,SPI-水蘇糖與SPI-棉子糖復合溶液乳化性和起泡性在75 ℃時達到最大,乳化性分別提高了32.7%和19.9%。

大豆分離蛋白,寡糖,靜電作用,乳化性

大豆分離蛋白(SPI)作為營養(yǎng)豐富的優(yōu)質(zhì)植物蛋白,廣泛用于乳制品加工中。蛋白質(zhì)經(jīng)過物理或化學改性,其功能性質(zhì)得到改善,利用率得以增加。在食品體系中,糖類在增加溶液粘度、增強乳狀液穩(wěn)定性方面也發(fā)揮著巨大作用,因此蛋白質(zhì)與糖類共同作用創(chuàng)建新型乳化劑成為研究熱點。從蛋白質(zhì)與糖類的相互作用角度看,蛋白質(zhì)可以與糖類發(fā)生共價聚合、靜電復合和生物聚合三種方式。從食品材料角度來看蛋白質(zhì)與糖類物質(zhì)都屬于聚電解質(zhì)[1],所以可以形成復合聚電解質(zhì),繼而形成新型的功能性配料。蛋白質(zhì)與糖類形成靜電復合物在乳狀液穩(wěn)定性方面起到積極的作用,即蛋白質(zhì)形成乳狀液后加入糖類,在表面通過靜電相互作用發(fā)生絡合,使蛋白質(zhì)表面帶電情況發(fā)生逆轉,更快的吸附到界面并快速降低界面張力[2],提高乳化能力[3]。在一定的物理化學條件下,這種靜電復合物具有更好的環(huán)境適應能力[4-6]。Guzey和McClements等人[7]研究了靜電復合物對乳狀液功能性質(zhì)的作用。同時,Grigoriev和Miller等人[8]也證實了靜電復合物能夠快速吸附在油滴表面,并且因蛋白質(zhì)與糖的靜電復合物的制備較為便捷與廉價,所以廣泛應用于生產(chǎn)實踐?？刂企w系的組成和制備條件是實現(xiàn)多層乳狀液穩(wěn)定的關鍵因素,其中,溫度對乳狀液性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。

棉子糖和水蘇糖作為寡糖,雖然難以被人體消化吸收,但可以被人體腸道內(nèi)雙歧桿菌利用,促進腸道蠕動,防止便秘,并由于其甜度、熱量均較低,所以也可以抑制血糖的上升,降低血液中膽固醇[9],所以,寡糖成為天然的功能性保健食品原料[10]。本課題組實驗測得,在弱堿性條件下,濃度為0.4%(w/v)的水蘇糖水溶液Zeta電位值大概在-12～-16 mV之間,同樣濃度的棉子糖水溶液的Zeta電位值大概在-21.3～-23.6 mV之間,濃度為4%的大豆分離蛋白溶液的Zeta電位在-28.2～-30.4 mV之間,所以,蛋白質(zhì)與寡糖由于排斥力可以共存于溶液體系中。當加熱處理后,蛋白質(zhì)肽鏈伸展,正電荷暴露,蛋白質(zhì)可以與寡糖發(fā)生靜電相互作用,形成靜電復合物,從而改善蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)。蛋白質(zhì)與陰離子多糖的復合研究已經(jīng)很多,但是與寡糖相互作用的研究還不夠完善。

因此,本文以大豆分離蛋白(SPI)和大豆寡糖(即棉子糖和水蘇糖)為主要研究對象,以不同溫度熱處理SPI-寡糖復合溶液,通過測定其濁度和Zeta電位來表征SPI與寡糖的靜電結合程度,內(nèi)源熒光色譜的測定表征了加熱處理后復合物中SPI結構的變化,并分析加熱對可溶性復合物的乳化性的影響,從而為進一步研究提供思路和方向。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

大豆分離蛋白、寡糖 鄭州春信生物科技有限公司;大豆油(食品級) 哈爾濱九三集團;十二烷基硫酸鈉(SDS)(分析純) Sigma公司;磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉(分析純) 天津市天力化學公司。

ALC-310.3電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;DK-98-Ⅱ電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司;pHS-3C精密pH計 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;恒溫磁力攪拌器 常州國華電器有限公司;GL-21M離心機 上海市離心機械研究所;BME100L高剪切混合乳化機 啟東市長江機電有限公司;721-分光光度計 上海元析儀器有限公司;F-4500熒光分光光度計 日本日立公司;Nano-ZS粒度電位分析儀 英國Malvern公司。

1.2實驗方法

1.2.1 樣品溶液的制備 準確稱取60 g SPI、2 g寡糖分別溶于1200 mL和100 mL蒸餾水中,配制成SPI濃度為5%(w/v),寡糖濃度為2%(w/v)的儲液,在室溫下磁力攪拌3 h使可溶物充分溶解后放入4 ℃冰箱中水化過夜[11]。取80 mL蛋白質(zhì)儲液與20 mL寡糖儲液充分混合,得到SPI濃度為4%(w/v)、寡糖濃度為0.4%(w/v)的SPI-寡糖復合溶液。取80 mL SPI儲液稀釋至100 mL得到4%(w/v)的SPI溶液。調(diào)節(jié)SPI溶液、SPI-水蘇糖和SPI-棉子糖復合溶液pH至7.0,并將三種溶液在65、70、75、80、85 ℃水浴鍋中分別加熱3.5 h。加熱后無明顯凝固現(xiàn)象,劇烈振蕩樣品并迅速使其冷卻至室溫,得到不同溫度處理的樣品溶液。

1.2.2 磷酸鹽緩沖液的配制 準確稱取NaH2PO4·H2O 13.8 g,溶于蒸餾水中,稀釋至1000 mL,配制成0.1 mol/L的磷酸二氫鈉水溶液,標為A液。準確稱取Na2HPO4·7H2O 26.8 g,溶于蒸餾水中,稀釋至1000 mL,配制成0.1 mol/L的磷酸氫二鈉水溶液,標為B液。分別取A液39.0 mL,B液61.0 mL充分混合,得到0.1 mol/L pH為7.0的磷酸鹽緩沖液。

1.2.3 Zeta電位的測定 對樣品溶液進行Zeta電位測定分析,采用O’Brien等人[12]的方法,并稍作改進。分別取100 μL不同溫度處理的樣品溶液用磷酸鹽緩沖液(0.1 mol/L,pH7.0)稀釋50倍,利用Zeta電位分析儀對可溶性復合物所帶電荷量進行測定。

1.2.4 濁度的滴定分析濁度 是反映溶液體系穩(wěn)定性的重要表征,同時還可以表示體系聚集體的數(shù)量以及聚集程度[11],因此對復合溶液進行濁度分析。分別將不同溫度處理的樣品倒入比色皿中并利用分光光度計在600 nm對樣品的吸光度進行測定。

1.2.5 粒徑分布的測定 粒度分布是反應溶液體系中顆粒大小與分布和體系穩(wěn)定性的重要表征。分別將不同溫度處理的樣品用高速均質(zhì)機以9500 r/min的速度均質(zhì)1 min后,4000 g離心20 min,取上清液100 μL用蒸餾水稀釋50倍,利用馬爾文激光粒度儀進行分析測定。

1.2.6 內(nèi)源熒光光譜分析 對復合溶液進行熒光光譜測定,分析加熱條件對蛋白質(zhì)結構的影響,以及從結構變化角度淺析與寡糖發(fā)生靜電反應的程度。參照Tang等人[13]的方法,并稍作改進。分別取100 μL不同溫度處理的樣品用磷酸鹽緩沖液(0.1 mol/L,pH7.0)稀釋50倍,激發(fā)波長為280 nm,發(fā)射波長為300～500 nm,激發(fā)和發(fā)射的狹縫寬度均為5 nm,電壓為700 mV。

1.2.7 乳化性及乳化穩(wěn)定性的測定 采用Pearce和Kinsella等人[14]測定乳化性的方法,并稍加改進。取不同溫度處理的樣品溶液與其四分之一體積的大豆油混合,以10000 r/min的速度均質(zhì)1 min后,分別在均質(zhì)0、10 min時取樣200 μL,用0.1%(w/v)SDS(十二烷基磺酸鈉,pH7.0)稀釋50倍,以SDS溶液為空白,測定500 nm處的吸光度值,以0 min的吸光度值(A0)表示乳化性(EA),10 min內(nèi)的乳化穩(wěn)定性(ESI)表示為:

式中:A0:0時刻的吸光值;ΔT:時間差(min);ΔA:ΔT內(nèi)的吸光值差。

1.3統(tǒng)計分析

每個樣品進行3次重復實驗,取平均值,采用Excel 2010和Origin8.0進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1不同溫度處理對復合體系Zeta電位的影響

表1 加熱對SPI及復合溶液分散體系PDI值的影響Table 1 Effects of heating on PDI value of SPI and composite solution dispersion system

蛋白質(zhì)與糖形成復合溶液時,靜電相互作用是重要的結合力[11]。分子的電荷量、電荷密度影響著溶液的穩(wěn)定性[15-17],電荷強度與分子之間的作用力呈正相關關系[18]。熱處理會在短時間內(nèi)改變?nèi)芤航M分之間相互作用力的平衡,而改變體系的穩(wěn)定性[11]。從圖1中可以看出,隨著溫度的增加,SPI溶液中分子Zeta電位的改變量甚小,只有微微的上升趨勢。這與文獻報道結果類似[19]。加熱提高了SPI-寡糖復合溶液整體的Zeta電位值,說明SPI與寡糖形成復合物。這可能是由于加熱處理使SPI肽鏈展開,疏水基團暴露,所帶的正電荷與寡糖發(fā)生靜電相互作用,從而形成靜電復合物。隨著溫度的升高,復合溶液電位都呈先升高后降低的趨勢,在75 ℃時電位值達到最高,SPI-水蘇糖復合物和SPI-棉子糖復合物電位值分別提高到(-12.4±0.424) mV和(-20.4±0.294) mV。因為復合物整體還帶有負電荷,所以靜電復合物是可溶的[20]。同時,實驗測得弱堿性條件下水蘇糖溶液的Zeta電位為-16 mV,棉子糖溶液的Zeta電位為-23.8 mV,水蘇糖所帶的負電荷少于棉子糖,所以SPI-水蘇糖復合溶液中負電荷密度較小,體系Zeta電位較高。

圖1 加熱對SPI溶液、SPI-水蘇糖、SPI-棉子糖復合溶液Zeta電位的影響Fig.1 Effect of heating on Zeta-potential of SPI,SPI-stachyose and SPI-raffinose composite solution

2.2不同溫度處理對復合體系濁度的影響

從圖2中看出,隨著溫度的升高,三種溶液體系的濁度都在增加,75 ℃時達到最大,SPI、SPI-棉子糖和SPI-水蘇糖溶液的濁度分別為2.562±0.04,2.789±0.06和3.296±0.04,然后緩慢下降。這與前述Zeta電位的變化情況相仿,可能是由于加熱使得SPI內(nèi)部更多的帶正電基團暴露于外,增加了與帶相反電荷的寡糖反應的結合位點,從而導致濁度提升。由圖1可知,當溫度達到75 ℃時,復合溶液中電位絕對值較小,電荷密度、粒子間的相互排斥力較小容易聚集,因此濁度也達到最大值,這與袁楊[11]的研究結果類似。當溫度繼續(xù)升高,溶液體系的Zeta電位值負電性增強,粒子間排斥力增強,濁度反而有所下降。電荷密度與強度越強,分子間的作用力越大[21]。SPI溶液與SPI-棉子糖復合溶液體系的電荷密度大于SPI-水蘇糖復合溶液體系,聚集體之間的靜電斥力更強,所以濁度小于SPI-水蘇糖復合溶液。

圖2 加熱對SPI、SPI-水蘇糖、SPI-棉子糖復合溶液濁度的影響Fig.2 Effect of heating on turbidity of SPI,SPI-stachyose and SPI-raffinose composite solution

2.3不同溫度處理對復合體系粒徑分布及大小的影響

PDI反映蛋白質(zhì)分子之間,以及蛋白質(zhì)和水分子之間作用力的改變:分散指數(shù)越小,說明蛋白質(zhì)顆粒粒徑分布范圍較小。從表1看出,加熱引起SPI以及SPI-寡糖復合物分散體系中PDI值的改變。隨著溫度的升高SPI溶液的PDI值逐漸增大。說明加熱誘導蛋白質(zhì)變性,使得蛋白質(zhì)分子間相互作用增強,SPI顆粒更容易聚集,顆粒粒徑增大[22]。然而加熱處理(65～75 ℃)降低了SPI-寡糖復合溶液整體的PDI值,可能是由于寡糖與SPI通過靜電復合,降低了顆粒之間的相互作用,從而減小了顆粒粒徑的分布范圍[23]。隨著溫度的升高,SPI-寡糖復合物的PDI值降低后又呈現(xiàn)增大的趨勢。PDI值增大,說明粒徑分布寬度增加,復合物大分子在溶液中的分散指數(shù)增大,溶液中顆粒分散性較差[24]。SPI-棉子糖和SPI-水蘇糖復合物在75 ℃處理時,PDI值最小,分別為0.294和0.254,均低于SPI溶液。PDI值越小,說明分散體系中粒徑分布范圍越小,顆粒分散性較好[25]。

由激光粒度儀測試結果的D(50)數(shù)據(jù)作為樣品溶液的平均粒徑進行分析。由表2發(fā)現(xiàn),加熱處理后三種溶液的平均粒徑增大,且隨著溫度的升高,平均粒徑逐漸增大?？赡苁怯捎谏唧w系溫度顯著增加顆粒的不穩(wěn)定性,大分子顆粒聚集,粒徑增大[26]。而且SPI-寡糖復合溶液的平均粒徑大于SPI溶液,這可能是由于在加熱過程中,SPI肽鏈展開,暴露出的帶電基團與寡糖發(fā)生靜電復合,因此平均粒徑增大,而且隨著溫度升高,SPI變性程度較大,原本伸展的復合物鏈發(fā)生卷曲,復合物之間相互作用增加,發(fā)生聚集,小顆粒聚集為大顆粒,平均粒徑增大[27]。

表2 加熱對SPI及復合溶液平均粒徑的影響Table 2 Effects of heating on average particle size of SPI and composite solution

圖3 加熱溫度對SPI溶液粒度分布的影響Fig.3 Effect of heating on particle size distribution of SPI solution

圖3～圖5中分別為不同溫度處理后SPI溶液以及分別與棉子糖和水蘇糖復合溶液粒度分布與粒徑的變化。從圖3中可以看出,65 ℃加熱后的SPI粒徑主要分布在0.08～3.42 μm之間,峰值大約在0.135 μm左右。隨著溫度的升高,粒徑分布逐漸右移,主要分布在0.08～8.25 μm之間,可能是由于加熱使得SPI肽鏈逐漸展開,發(fā)生變性,形成不規(guī)則粒子,使得粒徑增大。圖4表示SPI-棉子糖復合溶液,經(jīng)加熱處理后粒徑分布再次右移,主要分布在0.16～12.80 μm之間,其中主要分布區(qū)又包括兩個峰,峰值主要分布在0.43、7.93 μm左右?？赡苁怯捎诩訜崾筍PI中肽鏈展開,疏水基團暴露,帶正電荷的基團與棉子糖發(fā)生靜電復合,形成可溶性復合物,致使分子粒徑變大。圖5表示加熱處理的SPI-水蘇糖復合溶液,與圖3相比粒徑分布右移,主要分布在0.12～9.55 μm之間,主要分布區(qū)包括峰值在0.4、3.52 μm左右兩個峰。形成原因可能與SPI-棉子糖復合溶液一樣,但不同的是,在SPI-水蘇糖復合溶液中,體系負電荷密度更小,所帶負電荷較少,與SPI的靜電復合程度小于SPI-棉子糖溶液,因此平均粒徑以及粒度分布范圍均小于SPI-棉子糖溶液。當溶液經(jīng)過75 ℃處理時,三種溶液的體積分數(shù)均為最高,SPI溶液粒度分布在0.1～0.8 μm,峰值高達17.7%;SPI-棉子糖復合溶液粒度主要分布在0.15～0.80 μm,峰值高達19.6%,比SPI溶液峰值高10.7%;SPI-水蘇糖復合溶液粒度主要分布在0.15～0.80 μm,峰值最高為24.2%,比SPI溶液峰值高36.7%。說明此溫度下SPI與寡糖靜電復合效果較好,溶液中的顆粒粒度分布更為均一,這與周文婷等人[27]的研究結果相似。當溫度繼續(xù)升高,復合物間的相互作用增加,小顆粒的數(shù)量減少導致體積分數(shù)減小,大的顆粒出現(xiàn)使得峰寬變寬。

圖4 加熱溫度對棉子糖-SPI復合溶液粒度分布的影響Fig.4 Effect of heating on particle size distribution of SPI-raffinose composite solution

圖5 加熱對SPI-水蘇糖復合溶液粒度分布的影響Fig.5 Effect of heating on particle size distribution of SPI-stachyose composite solution

2.4不同溫度處理對復合體系熒光光譜的測定

在蛋白質(zhì)分子中,受到激發(fā)的氨基酸具有發(fā)射熒光能力的主要有色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)。色氨酸熒光強度最大,其次是酪氨酸,最弱的是苯丙氨酸[28],它們的熒光峰位波長分別是348,303,282 nm左右。所以,一般選用Trp作為熒光內(nèi)源熒光探針檢測蛋白質(zhì)內(nèi)部結構變化較為方便[29]。不同熱處理條件下SPI溶液及其與寡糖的復合溶液的熒光光譜結果如圖6～圖8所示。未處理的SPI溶液熒光峰在343 nm,表明色氨酸在蛋白質(zhì)內(nèi)部的疏水基團中[30],被非極性氨基酸包圍[29]。當少量Trp殘基處于極性環(huán)境中時,最大發(fā)射波長可能會發(fā)生藍移,并且熒光強度增加[31]。經(jīng)過熱處理后,SPI溶液的最大發(fā)射波長并沒有變化,但是熒光強度均有所增強,可能是由于熱處理后,SPI的肽鏈展開,結構發(fā)生改變,導致色氨酸暴露出來,熒光強度增強[32]。圖7為SPI-水蘇糖復合溶液的熒光圖譜,與圖6相比可以發(fā)現(xiàn),未加熱處理的SPI-寡糖復合溶液與SPI溶液的熒光強度相近,沒有太大變化。65、70 ℃處理后,SPI-水蘇糖復合溶液的熒光強度均有所降低,可能是由于水蘇糖與SPI發(fā)生相互作用,為內(nèi)源Trp提供了疏水環(huán)境,使熒光產(chǎn)生猝滅作用,從而熒光強度降低[33]。而75 ℃熱處理后,復合溶液的熒光強度增強,可能是由于溫度高于70 ℃后SPI中7S組分開始變性[34],蛋白質(zhì)肽鏈逐漸展開,芳香族氨基酸側鏈暴露逐漸變多,當溫度達到75 ℃時,所帶負電荷的水蘇糖與SPI部分結合,另一部分Trp暴露于極性溶液中,熒光強度增強。當溫度達到80 ℃時,SPI展開程度增強,水蘇糖與更多的結合位點相結合,為Trp提供較強的疏水環(huán)境,因此熒光強度降低;當溫度升高到85 ℃時,水蘇糖與SPI發(fā)生相互作用的部分與肽鏈展開暴露出的Trp量子產(chǎn)率相當[35],即降低的熒光強度與增加的熒光強度相當,所以表觀熒光強度改變程度較小。圖8為SPI-棉子糖復合溶液的熒光圖譜,與SPI溶液相比,未加熱處理的復合溶液與SPI溶液熒光強度類似,不同加熱條件下,SPI-棉子糖復合溶液的熒光強度均有大幅度下降。65、70 ℃處理后,與圖7類似,SPI-棉子糖復合溶液熒光強度有所下降,可能是由于棉子糖與SPI發(fā)生靜電相互作用,在蛋白質(zhì)表面形成復合膜[7],為Trp提供疏水環(huán)境,使熒光強度降低。75 ℃熱處理后,熒光強度沒有顯著變化,雖然SPI中的7S組分已經(jīng)變性,但是棉子糖所帶的負電荷要多于水蘇糖,所以SPI與棉子糖的結合位點增多,使得原本因肽鏈展開露出的芳香族氨基酸側鏈又重新被包埋,因此宏觀熒光強度沒有明顯變化,與ManeephanKeerati-u-rai等人[35]的研究結果類似。當溫度高達80、85 ℃時,復合溶液熒光強度顯著降低,可能是由于帶負電荷較多的棉子糖更易于與變性程度較大的SPI發(fā)生相互作用,與蛋白質(zhì)殘基中帶正電基團的復合程度較高,使得芳香族氨基酸被非極性環(huán)境所包圍,從而為內(nèi)源Trp提供疏水環(huán)境,導致對蛋白質(zhì)內(nèi)源熒光產(chǎn)生猝滅作用,所以熒光強度降低程度較大[36]。從三級結構的變化來看,SPI與寡糖通過靜電作用力相結合,從而對蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的改善起到促進作用。當處理溫度為75 ℃時,寡糖與SPI結合程度較為適中,從而有利于達到更加合理的親水親油平衡值,從而提高其乳化性。

圖6 加熱對SPI溶液熒光光譜的影響Fig.6 Effect of heating on fluorescence spectrum of SPI solution

圖7 加熱對SPI-水蘇糖復合溶液熒光光譜的影響Fig.7 Effect of heating on fluorescence spectrum of SPI-stachyose composite solution

圖8 加熱對SPI-棉子糖復合溶液熒光光譜的影響Fig.8 Effect of heating on fluorescence spectrum of SPI-raffinose composite solution

2.5不同溫度處理對復合體系乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

圖9為不同熱處理條件下,三種溶液體系乳化性的變化。隨著溫度的升高,SPI乳狀液的乳化性呈先輕微上升然后逐漸緩慢降低的趨勢,且溫度達到70 ℃之后,乳化性低于其他兩種復合乳狀液。SPI-棉子糖乳狀液和SPI-水蘇糖乳狀液的乳化性都呈先升高后降低的趨勢,且SPI-水蘇糖與SPI-棉子糖復合乳狀液在75 ℃時的乳化性均較高,分別達到0.661±0.002和0.597±0.003,對比于SPI溶液,分別提高了32.7%和19.9%。這可能是由于SPI受熱后分子吸收能量使內(nèi)能增加,空間構型中的部分次級鍵斷裂,有利于SPI構型展開,分子內(nèi)的許多基團外露[37],界面張力下降[38],所以乳化性有所增強,而75 ℃時SPI內(nèi)部結構伸展程度變大,破壞SPI的二級結構[39],疏水基團暴露增多,反而不利于親水基與親油基的平衡,所以SPI溶液乳化性開始降低,但是寡糖與SPI在此溫度下發(fā)生靜電相互作用,形成可溶性復合物,表面的疏水基團和親水基團的比例改變,親水親油平衡值趨于更加合理的平衡[40],從而形成一層薄膜覆蓋在油滴表面,懸浮分散于水溶液中形成乳濁液[41],從而使得SPI-寡糖復合乳狀液具有較好的乳化性。但是隨著溫度的繼續(xù)升高,SPI結構改變程度更大,大分子聚集體出現(xiàn)從而限制了復合物在界面迅速展開。且SPI-寡糖復合乳液的電位較高,分子間排斥力較低,更易形成大分子顆粒,從而容易生成聚集體,反而影響蛋白質(zhì)乳化性[42]。因此，在適當加熱條件下,蛋白質(zhì)與寡糖發(fā)生靜電復合可以改善蛋白質(zhì)的乳化性。

圖 9 加熱對SPI、SPI-棉子糖、SPI-水蘇糖復合溶液乳化性的影響Fig.9 Effect of heating on emulsification of SPI,SPI-stachyose and SPI-raffinose composite solution

由圖10可以發(fā)現(xiàn),無論是SPI溶液,還是SPI-寡糖復合溶液,乳化穩(wěn)定性都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢?？赡苁怯捎诩訜岷蟮鞍踪|(zhì)構象發(fā)生變化,原有的緊密結構被破壞,蛋白質(zhì)在油水界面達到更加適宜的親水親油平衡,但溫度高于75 ℃后SPI變性程度較大,反而破壞其親水親油平衡性。當SPI分子與寡糖發(fā)生靜電復合作用后,復合物的親水基團增加,從而增加了乳狀液的乳化穩(wěn)定性,所以靜電復合物能夠更好的發(fā)揮乳化作用[43]。

圖10 加熱對SPI、SPI-水蘇糖、SPI-棉子糖復合溶液乳化穩(wěn)定性的影響Fig.10 Effect of heating on emulsion stability of SPI,SPI-stachyose and SPI-raffinose composite solution

3 結論

以SPI、寡糖為原料,在水溶液中可以形成復合體系。通過Zeta電位分析與濁度的測定,發(fā)現(xiàn)在加熱過程中,復合溶液的Zeta電位整體高于SPI溶液,濁度的變化與電位相一致,SPI與寡糖發(fā)生靜電相互作用。并且粒度分析發(fā)現(xiàn),SPI溶液的粒度分布范圍為0.08～8.25 μm,復合物粒度分布右移,SPI-棉子糖復合物粒度分布范圍0.16～12.80 μm,SPI-水蘇糖粒度分布范圍為0.12～9.55 μm,75 ℃處理后,增加了復合溶液顆粒的分散性,從微觀粒徑角度證實了可溶性復合物的形成。通過熒光光譜分析發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)受熱后結構改變,有利于SPI與寡糖發(fā)生靜電相互作用,使得粒子表面所帶電荷發(fā)生逆反,從而形成雙層膜,使得復合溶液乳化性得到提高,SPI-水蘇糖與SPI-棉子糖復合乳狀液在75 ℃時的乳化性較高,較SPI溶液分別提高32.7%和19.9%。因此,在功能性乳制品中,SPI與寡糖發(fā)生靜電相互作用可以提高蛋白質(zhì)的乳化性,改善SPI的功能性質(zhì),為SPI乳化性進一步研究提供思路。

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Effectofheatingonthepropertiesofcompositesolutionofsoybeanproteinisolated-oligosaccharides

FANXue-jing,LIUHong-yu*,CHIYu-jie

(College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

In this paper,soybean protein isolated and oligosaccharides(raffinose and stachyose)were used as raw materials,the influence of heating(65,70,75,80,85 ℃)on the emulsifying properties of compound and polymerization mechanism were investigated. The relationships among the major acting force producing the compound,characters of compounds,their structure features and functional traits were discussed. The research found that heating would raise the Zeta electric potential of the solution,intensify the turbidity and shift the distribution of granularity towards the right direction which illustrated that SPI and oligosaccharides would form soluble compound when heated. Moreover the decrease of fluorescence intensity verified the static interaction of protein and oligosaccharides in structural aspect. Simultaneously,the function of compounds was ameliorated more than that of proteins. The emulsification and foamability of SPI-raffinose and SPI-lupeose achieve their maximal value in 75 ℃,which was increased by 32.7% and 19.9%.

soybean protein isolated;oligosaccharides;electrostatic interactions;emulsification

2016-12-29

樊雪靜(1991-)，女，碩士研究生，研究方向：大豆蛋白深加工，E-mail：13019006983@163.com。

*通訊作者:劉紅玉(1970-)，女，博士，副教授，研究方向：大豆深加工及生物活性物質(zhì)的研究，E-mail：liuhongyu70@yeah.net。

大豆生物學省部共建教育部重點實驗室開放基金項目；東北農(nóng)業(yè)大學科學研究基金項目。

TS214.2

:A

:1002-0306(2017)17-0038-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.008