摘要：為開(kāi)發(fā)工業(yè)化的大豆蛋白乳液凝膠工藝，針對(duì)不同食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)和熱處理?xiàng)l件對(duì)大豆蛋白凝膠結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行研究，探索食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)和熱處理?xiàng)l件對(duì)凝膠結(jié)構(gòu)特性和D-抗壞血酸鈉（維生素C）穩(wěn)定性的影響。采用單因素實(shí)驗(yàn)分析不同食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)、加熱溫度、加熱時(shí)間對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化處理?xiàng)l件，在溫度70、80℃條件下分析大豆蛋白乳液凝膠中維生素C的穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果表明，在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%、溫度70℃條件下加熱30 min，處理后所獲得的大豆分離蛋白凝膠強(qiáng)度最高；隨著食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，包埋于大豆蛋白乳液凝膠中D-抗壞血酸鈉貯藏穩(wěn)定性降低，在溫度70℃的條件下熱凝膠處理能夠更好的保持D-抗壞血酸鈉的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：食鹽；熱處理；大豆蛋白；凝膠結(jié)構(gòu)；D-抗壞血酸

中圖分類號(hào)：TQ427.2+6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2025）01-0001-04

Effects of heat treatment on gel structure and vitamin C stability of soybean protein emulsion

HUANG Jinyong1，JIANG Song2，XIA Feifei1，YANG Yanan1，ZHAO Yue1，WANG Yuanwei1

（1.Liaocheng Chiping District Inspection and Testing Center，Liaocheng 252100，Shandong China；2.Liaocheng University，Liaocheng 252000，Shandong China）

Abstract：To develop an industrial-scale soybean protein emulsion gel process，the changes of soybean protein gel structure under different salt content and heat treatment conditions were studied，and the effects of salt content and heat treatment conditions on the structural properties of the gel and the stability of sodium D-ascorbate（vitamin C）were investigated.Single-factor experiments were used to analyze the influence of different salt concentrations，heat-ing temperatures，and heating times on gel strength.Orthogonal experiments were conducted to optimize the treat-ment conditions，and the stability of VC in soybean protein emulsion gels was analyzed under 70℃and 80℃condi-tions.The results showed that the highest gel strength of soybean protein isolate was obtained at a 1.0%salt concen-tration and a 70℃heat treatment for 30 minutes.As the salt concentration increased，the storage stability of D-ascor-bic acid sodium embedded in the soybean protein emulsion gel decreased.The 70℃heat treatment was more effec-tivein maintaining the stability of D-ascorbic acid.

Key words：edible salt；heat treatment；soy protein；gel structure；D-ascorbic acid

大豆分離蛋白熱聚集是凝膠形成過(guò)程的關(guān)鍵一步，其聚集體形態(tài)、數(shù)量、大小甚至溶解性都會(huì)影響到凝膠的性質(zhì)。熱聚集體的形態(tài)和數(shù)量受環(huán)境因素直接影響或多元協(xié)同作用，這些因素包括pH值、溫度、離子強(qiáng)度及蛋白的組成和含量等，從而影響凝膠結(jié)構(gòu)與功能特性的發(fā)揮[1]。凝膠的硬度和彈性受溫度和受熱時(shí)間的影響，當(dāng)達(dá)到熱凝膠溫度時(shí)，隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)凝膠的硬度增加。凝膠發(fā)生時(shí)以某一作用力主導(dǎo)下，蛋白結(jié)構(gòu)的熱變形態(tài)發(fā)生變化。在這一過(guò)程中，疏水作用力、氫鍵、靜電作用力以及二硫鍵等為主要的作用力[2-3]。大豆蛋白組成主要包含11S蛋白和7S蛋白，其中11S蛋白含量的高低反映了凝膠特性，數(shù)值越大，凝膠特性越強(qiáng)，而伴隨著7S/11S的增加，這將導(dǎo)致凝膠硬度和黏度的下降。然而，固定大豆蛋白濃度值，熱致凝膠的生成和NaCl含量之間并沒(méi)有表現(xiàn)出正向關(guān)系。過(guò)高的NaCl含量會(huì)導(dǎo)致11S蛋白質(zhì)黏度下降，從而無(wú)法有效產(chǎn)生熱致凝膠[4-5]。分析了大豆7S及11S蛋白結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)對(duì)凝膠性的影響，指出大豆蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)影響其表面的疏水性[6-7]。對(duì)于多復(fù)合因素下的凝膠結(jié)構(gòu)特征影響以及蛋白乳液凝膠結(jié)構(gòu)對(duì)于營(yíng)養(yǎng)活性成分包埋存儲(chǔ)穩(wěn)定性方面的研究較少。基于此，對(duì)不同食鹽濃度和熱處理溫度下的大豆蛋白乳液凝膠結(jié)構(gòu)特性和維生素C穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)研究，并闡明二者變化的內(nèi)在聯(lián)系，有助于開(kāi)發(fā)工業(yè)化的大豆蛋白乳液凝膠工藝和完善大豆蛋白乳液凝膠理論。

1試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

大豆分離蛋白（ISOPR0561/ISOPR0582/ISOPR0550）（山東嘉華生物科技股份有限公司）；氯化鈉（分析純，北京化工廠）；冰醋酸（分析純，阿拉丁試劑有限公司）；甲醇（色譜級(jí)，百靈威試劑）；D-抗壞血酸鈉（食品級(jí)，浙江醫(yī)藥股份有限公司）。

1.2儀器與設(shè)備

BL610型電子分析天平（瑞士梅特勒公司）；PULVERISETTE 14可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)（北京飛馳科學(xué)儀器有限公司）；LC-1260Ⅱ型安捷倫高效液相色譜（美國(guó)安捷倫公司）；EUROSTAR 200 control P4置頂式攪拌（德國(guó)IKA公司）；TA.XTC-16型質(zhì)構(gòu)儀（上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司）；Thermo CL10型離心機(jī)（美國(guó)賽默飛有限公司）。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1大豆蛋白乳液凝膠制備方法

將20.0 g大豆分離蛋白粉與140.0 g去離子水混合，在300 r/min機(jī)械攪拌下實(shí)現(xiàn)溶解分散；然后向分散液中加入2.0 g氯化鈉，經(jīng)高速粉碎機(jī)處理后，轉(zhuǎn)入離心管中，并加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的D-抗壞血酸鈉，靜置過(guò)夜。在轉(zhuǎn)5 000 r/min下，離心10 min；之后轉(zhuǎn)移至燒杯中，并在70℃或80℃水浴鍋中加熱30 min，然后利用冰浴迅速冷卻至室溫，進(jìn)行凝膠壓置。

1.3.2大豆蛋白乳液凝膠質(zhì)構(gòu)分析

選用柱狀探測(cè)頭，設(shè)定下壓距離為20 mm，在恒溫25℃條件下，檢測(cè)速度設(shè)置為1.0 mm/s，執(zhí)行2次壓縮至變形10 mm的操作，每組試驗(yàn)重復(fù)3次并繪制壓力-時(shí)間曲線圖，其中數(shù)據(jù)通過(guò)質(zhì)構(gòu)儀獲得。首次壓縮過(guò)程中的最大壓力值代表硬度指標(biāo)，而彈性則通過(guò)計(jì)算第二次壓縮后樣品回彈高度與初次壓縮變形量的比例得出。各種數(shù)據(jù)的測(cè)量通過(guò)質(zhì)構(gòu)儀。

1.3.3大豆蛋白乳液凝膠中維生素C穩(wěn)定性分析

D-抗壞血酸鈉的測(cè)定：根據(jù)文獻(xiàn)[8]，準(zhǔn)確稱取凝膠樣品5.0 g，加入20.0 mL蒸餾水，攪拌搗碎至充分溶解，然后轉(zhuǎn)入離心杯中，5 000 r/min離心10 min。用移液槍移取清液1 mL，用超純水定容至50 mL，HPLC分析。具體液相分析條件為：SHIMSEN Ankylo C18（4.6 nm×250 nm）液相色譜柱，流動(dòng)相為質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%甲醇和質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%冰醋酸溶液（pH 2.6），檢測(cè)波長(zhǎng)250 nm，柱溫40℃，流速1 mL/min。

包埋率的計(jì)算：將按照“1.3.1”制備的大豆蛋白乳液凝膠在4℃冰箱中共貯藏25 d，每5 d測(cè)定凝膠中D-抗壞血酸鈉的含量，包埋率的計(jì)算公式如下：

包埋率=維生素C初始添加量（凝膠中維生素C含量）100%

1.4試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)依次進(jìn)行的的單因素試驗(yàn)為：加入的食鹽質(zhì)量濃度分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%和3.0%，其中加熱溫度70℃，共加熱30 min；熱處理溫度分別為65、70、75、80、85、90℃，其中食鹽質(zhì)量濃度為1.0%，加熱時(shí)間30 min。熱處理時(shí)間分別為15、20、25、30、35、40 min，其中食鹽質(zhì)量濃度為1.0%，加熱溫度為70℃。完成各單因素試驗(yàn)記錄熱凝膠的強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

1.4.2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

由單因素試驗(yàn)得到不同因素的最優(yōu)值，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)3因素3水平的正交試驗(yàn)表，通過(guò)正交試驗(yàn)獲得不同因素、不同水平下的大豆蛋白乳液凝膠強(qiáng)度的變化規(guī)律。

1.5試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)做2次，每個(gè)樣品平行檢測(cè)3次，以測(cè)定結(jié)果平均值來(lái)分析。數(shù)據(jù)分析采用Origin 8.0和SPSS 16.0軟件。

2結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1不同食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)凝膠特性的影響

將大豆蛋白熱凝膠置于70℃條件下，熱處理30 min。圖1為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)食鹽大豆蛋白乳液凝膠特性的影響。

由圖1可知，食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小直接影響蛋白乳液熱凝膠硬度與彈性，二者均為隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，且硬度和彈性均在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)達(dá)到峰值。究其原因，可能是當(dāng)食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)在一定范圍時(shí)，凝膠蛋白上的負(fù)電荷增加，各蛋白之間的斥力變強(qiáng)，空隙變大，致使制備的熱凝膠的儲(chǔ)水性能也增加。而當(dāng)食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加時(shí)，食鹽本身是強(qiáng)電解質(zhì)，可破壞膠體的雙電子層結(jié)構(gòu)，使其不能均勻分布在溶液中，凝膠表面發(fā)生脫水，凝膠聚沉，造成整體強(qiáng)度下降[9]。

2.1.2不同熱處理溫度對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響

在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%及熱處理時(shí)間30 min條件下，熱處理溫度對(duì)大豆蛋白乳液凝膠特性，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著熱處理溫度的提升，大豆蛋白乳液熱凝膠的硬度持續(xù)下降；而彈性則是先上升后快速下降。這說(shuō)明熱處理溫度直接影響大豆蛋白乳液凝膠的彈性，雖然處理溫度升高導(dǎo)致其硬度下降，但在熱處理為70℃時(shí)凝膠出現(xiàn)強(qiáng)度拐點(diǎn)，凝膠彈性的增強(qiáng)，保證了凝膠的整體強(qiáng)度量。大豆分離蛋白的結(jié)構(gòu)中含有2S、7S、11S和15S蛋白。有研究表明，7S和11S蛋白在無(wú)鹽干擾下分別在70、80℃發(fā)生變性。當(dāng)溫度加熱到70℃時(shí)，僅7S蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變性，而11S蛋白并未變性。該條件下，7S變性蛋白構(gòu)成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，11S蛋白則以溶解狀態(tài)存在于該凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，整個(gè)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定依賴于分子間的氫鍵及疏水作用力。當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，7S蛋白完全變性，部分11S蛋白變性，此時(shí)，7S蛋白的疏水基團(tuán)完全暴露，11S蛋白的疏水基團(tuán)未完全暴露一旦有鹽加入凝膠體系就會(huì)促發(fā)不均勻聚集，因此，整個(gè)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中各分子間的作用力比較弱，很容易因?yàn)橥饬ψ饔冒l(fā)生塌縮[10]。當(dāng)溫度達(dá)到90℃時(shí)，幾乎所有蛋白都發(fā)生了變性，蛋白間形成的二硫鍵參與到凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，以溫度主導(dǎo)下形成的凝膠結(jié)構(gòu)較強(qiáng)，外界作用力很難造成這種凝膠結(jié)構(gòu)塌縮。

2.1.3加熱時(shí)間和凝膠強(qiáng)度的關(guān)系

在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，熱處理溫度為70℃，繪制加熱時(shí)間和凝膠強(qiáng)度關(guān)系曲線，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，加鹽凝膠的硬度和彈性都快速上升，當(dāng)達(dá)到某個(gè)時(shí)間點(diǎn)后又快速下降。其中蛋白乳液凝膠彈性快速下降的時(shí)間拐點(diǎn)為30 min，硬度快速下降的時(shí)間拐點(diǎn)為35 min?？梢?jiàn)，蛋白乳液凝膠過(guò)度加熱會(huì)使硬度和彈性下降，說(shuō)明蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在趨于穩(wěn)定后，繼續(xù)延長(zhǎng)加熱時(shí)間，可能會(huì)破壞蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使蛋白分解為更小結(jié)構(gòu)的分子，從而使得蛋白乳液凝膠強(qiáng)度降低[11]。

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)凝膠硬度數(shù)據(jù)，各因素與水平設(shè)計(jì)表如表1所示；正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

在設(shè)計(jì)的3因素3水平試驗(yàn)下，通過(guò)表2獲得的極差數(shù)據(jù)分析獲得食鹽質(zhì)量（A）、加熱溫度（B）、加熱時(shí)間（C）對(duì)硬度影響的大小關(guān)系依次為：A、B、C。當(dāng)A為1.0%、B為70℃、C為30 min時(shí)，凝膠硬度可以達(dá)到2.85 N。

2.3大豆蛋白乳液凝膠中維生素C穩(wěn)定性

如前所述凝膠性能主要受食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)和加熱溫度的影響。因此，需要在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)和加熱溫度兩因素上考察大豆蛋白乳液凝膠中維生素C穩(wěn)定的情況。

由圖4可知，隨著凝膠貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，D-抗壞血酸鈉的包埋率俞愈低；在凝膠貯藏5 d后，70、80℃熱處理的熱凝膠其D-抗壞血酸鈉的流失明顯開(kāi)始增多，且貯藏時(shí)間越久，差距越大。在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)方面，相較于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%、1.5%的食鹽，質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的食鹽能更好的保證凝膠蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，凝膠中的D-抗壞血酸鈉穩(wěn)定性更高，流失更少。在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%、熱處理溫度80℃的乳液凝膠，經(jīng)過(guò)25 d貯藏后，D-抗壞血酸鈉包埋率從92.4%下降到80.1%；在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%、熱處理溫度70℃條件下乳液凝膠，經(jīng)過(guò)25 d貯藏后，D-抗壞血酸鈉包埋率降低，即從95.2%到92.2%。究其原因：一是D-抗壞血酸鈉是抗氧化劑，在水介質(zhì)中長(zhǎng)時(shí)間暴露易受光、熱、氧等因素催化降解；二是高鹽含量導(dǎo)致蛋白乳液凝膠強(qiáng)度減小，凝膠在儲(chǔ)存時(shí)很容易發(fā)生明顯脫水，水分?jǐn)y帶部分D-抗壞血酸鈉轉(zhuǎn)移到凝膠表層，從而造成其流失或加速降解；三是7S蛋白的疏水基團(tuán)數(shù)量影響了D-抗壞血酸鈉的貯藏穩(wěn)定性[12-15]。

3結(jié)語(yǔ)

鹽對(duì)大豆蛋白乳液凝膠的作用的影響，表現(xiàn)在蛋白質(zhì)與鹽脫水作用的平衡關(guān)系。一定的鹽含量有助于蛋白乳液凝膠的保水，進(jìn)而影響蛋白乳液凝膠的結(jié)構(gòu)特性。蛋白乳液凝膠的受熱溫度影響乳液凝膠中不同蛋白組成的結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而影響整體蛋白的凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。凝膠強(qiáng)度隨著熱處理溫度的升高，呈下降趨勢(shì)；但在鹽等因素干擾下，當(dāng)熱處理溫度為70℃時(shí)，凝膠的強(qiáng)度略有上升。在熱處理時(shí)間為15～40 min時(shí)，隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，熱凝膠的強(qiáng)度呈先快速上升后快速下降趨勢(shì)。食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)是影響大豆蛋白乳液凝膠硬度特征最顯著的因素，通過(guò)對(duì)大豆蛋白乳液凝膠在不同食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)和熱處理溫度下的結(jié)構(gòu)特征影響研究以及對(duì)該凝膠結(jié)構(gòu)特征下與其D-抗壞血酸鈉穩(wěn)定性的考察，這對(duì)了解凝膠中維生素C的穩(wěn)定性變化機(jī)制以及開(kāi)發(fā)功能性的凝膠食品具有指導(dǎo)作用。

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（責(zé)任編輯：蘇幔）