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大豆分離蛋白的組成與功能性質(zhì)
作者：謝良? 王璋? 蔡寶玉? 無(wú)錫輕工大學(xué)食品學(xué)院

摘　要　本文對國產(chǎn)和進(jìn)口的兩種大豆分離蛋白進(jìn)行了分析,比較了它們的化學(xué)組成與功能性質(zhì)。與進(jìn)口的大豆分離蛋白相比,國產(chǎn)的大豆分離蛋白灰分較高,乳化能力較高,熱變性時(shí)熱焓較小,分子量較小;兩種蛋白質(zhì)水合能力和凝膠性質(zhì)相近;國產(chǎn)大豆分離蛋白的溶解性好于進(jìn)口產(chǎn)品,但分散性卻低于進(jìn)口產(chǎn)品;研究結果表明:國產(chǎn)大豆蛋白在加工過(guò)程中解聚和降解較多,且粉末未經(jīng)工藝處理。

關(guān)鍵詞　大豆分離蛋白　成分　功能性質(zhì)

前言

大豆分離蛋白是重要的植物蛋白產(chǎn)品,除了營(yíng)養價(jià)值外?,它還具有許多重要的功能性質(zhì)?,這些功能性質(zhì)對于大豆蛋白在食品中的應用具有重要的價(jià)值〔1〕。

大豆蛋白的功能性質(zhì)可歸為三類(lèi)〔^1〕,?一是蛋白質(zhì)的水合性質(zhì)(取決于蛋白質(zhì)-?水相互作用)?,二是與蛋白質(zhì)?-?蛋白質(zhì)相互作用有關(guān)的性質(zhì)?,三是表面性質(zhì)。水合性質(zhì)包括?:?水吸收及保留能力、濕潤性、腫脹性、粘著(zhù)性、分散性、溶解度和粘度。而蛋白分子間的相互作用在大豆蛋白發(fā)生沉淀作用、凝膠作用和形成各種其它結構(例如面筋)?時(shí)才有實(shí)際的意義。表面性質(zhì)主要是指乳化性能和起泡性能。

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國外對于大豆分離蛋白的研究可追溯到本世紀30 年代,近年來(lái)在大豆分離蛋白的結構與功能性質(zhì)的關(guān)系方面做了很多工作,找到了一些規律〔2～5〕。然而,迄今為止,大豆分離蛋白的功能性質(zhì)的物理化學(xué)基礎還沒(méi)有完全搞清楚,至于將大豆分離蛋白添加到某種食品中去之后它們所表現出來(lái)的功能性質(zhì),由于涉及到大豆分離蛋白產(chǎn)品中的各種蛋白質(zhì)組分與食品組分之間的相互作用,情況就更復雜了。

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影響大豆分離蛋白功能性質(zhì)的因素非常復雜〔^5〕,首先是大豆蛋白產(chǎn)品中蛋白質(zhì)的含量?,各個(gè)蛋白質(zhì)組分的聚集和解聚狀態(tài)?,蛋白質(zhì)的變性程度和蛋白產(chǎn)品中非蛋白質(zhì)部分的組成。除了上述這些內在因素外?,許多外部因素也影響著(zhù)大豆分離蛋白產(chǎn)品的功能性質(zhì)?,例如?,p?H、離子強度和溫度。因此不同的大豆分離蛋白生產(chǎn)工藝會(huì )影響大豆蛋白產(chǎn)品中蛋白質(zhì)的組成與分子結構,從而影響到產(chǎn)品的功能性質(zhì)。

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本文分析和測定了市售國產(chǎn)的大豆分離蛋白和從美國進(jìn)口的一種型號的大豆分離蛋白產(chǎn)品的成份和功能性質(zhì)。

1、試驗材料與方法

1.?1?????材料

國產(chǎn)大豆分離蛋白:市售 ,食品級進(jìn)口大豆分離蛋白:美國?,火腿生產(chǎn)用的大豆分離蛋白

1.?2?????方法

1.?2.?1??????水分測定〔^{6〕:?真空干燥法?(?680mm汞柱}70 ℃)

1.?2.?2?????灰分測定〔^{7〕:高溫爐?600℃灰化}

1.?2.?3?????鉀、鈉和鈣含量(ppm或μg/g)?測定〔^{8〕:原子吸收分光光度法}

1.?2.?4?????磷酸鹽含量(以?PO₄³?-?計?,mg/g)測定〔^{9〕:鉬藍比色法}

1.?2.?5?????蛋白質(zhì)含量(N×6.?25)測定〔^{10〕:凱氏定氮法}

1.?2.?6?????脂肪含量測定〔^{11〕:索氏抽提法}

1.?2.?7?????纖維含量測定〔^{12〕:酸性洗滌劑法}

? 1.?2.?8?????碳水化合物含量測定〔^{13〕:?費林氏容量法(?以轉化糖計)}

? 1.?2.?9????蛋白質(zhì)溶液的粘度測定〔^{14〕:?用哈克粘度計(Haake?RV12?,MVST)?測定蛋白質(zhì)水溶液的粘度(剪切速率為10s21}?,mPas)?。

? 1.?2.?10??水合能力(?WHC)?測定〔^{15〕:?測定蛋白質(zhì)的水合能力分兩步進(jìn)行?,首先確定水合能力的近似值:稱(chēng)5.?0g樣品?,置于預先稱(chēng)重過(guò)的離心管中?,逐步加水?,?每加一次水?,就用玻棒將樣品攪勻?,加至樣品呈漿狀但無(wú)水析出為止?,?在管壁上擦干玻棒?,?于2000r/min?離心?10min?,倒去上層清液?,稱(chēng)重。若沒(méi)有上清液?,則應再加水攪勻再離心?,至離心后有少量上清液止。}

水合能力(WHC)?近似值?= [?(離心管重?+?沉淀物重)?-?(離心管重?+?樣品重)?]/?樣品重(g?水/ g 樣品)

WHC 精確測定:

在4?支稱(chēng)重過(guò)的離心管中放入待測樣品?,樣品量按下式計算出:

試樣重 = 15/?(WHC近似值 + 1)

加入試樣后?,向離心管中加水?,加水量分別比由公式?(?15?為待測樣品重)?計算出的水量多?1.?5ml?,?0.?5ml和少?0.?5ml?,1.?5ml?,用玻棒用力攪?2min?,然后用前述的條件離心?,相鄰兩離心管?,一支有清液而另一支沒(méi)有清液出現?,此兩管的加水量差即為?WHC?的偏差范圍。

1.?2.?11?????氮可溶解指數(NSI)?測定〔^16〕

1.?2.?12?????蛋白質(zhì)分散指數(?PDI)?測定〔^17〕

1.?2.?13?????大豆分離蛋白的DSC分析〔^18〕

用差示掃描量熱分析儀(?PE公司?,DSC7)?分析所測樣品 ,?掃描速率為?10?℃/?min?,?掃描區間為?0?℃～?180 ℃,裝樣量為?5mg?左右。

1.?2.?14?????凝膠性質(zhì)的分析〔^2〕

凝膠的制備:將蛋白質(zhì)溶于去離子水中?,濃度為12?%?(?w/?v)?,?攪拌均勻?,?用分散器?(?Ultra?-?TURRAX?T25)分散?1min?(12500r/?min)?,均質(zhì)?20mpa?,將此蛋白質(zhì)溶液裝于?100ml?的燒杯中?,蓋以鋁箔?,將此燒杯置于90?℃的水浴中加熱保溫?30min?,然后用冰浴冷卻至室溫?,在?4?℃的冰箱中保存24h?,從冰箱中取出立即測定其凝膠強度。

凝膠強度的測定:用材料儀(LLOYD ,1000S)測定凝膠的強度 , 選用直徑為 7. 94mm 的圓柱狀平頭沖頭 ,沖壓速度為 30cm/ min ,沖壓深度為 20mm。

1.?2.?15?????大豆蛋白質(zhì)乳化能力的測定〔^3〕

配制1?%的蛋白質(zhì)溶液?,?攪拌?60min?,?量取50ml?此蛋白質(zhì)溶液?,先加入20ml大豆色拉油?,開(kāi)動(dòng)勻漿機(RS?-1?,江陰周莊)?,轉速為?10000r/?min?,邊攪邊加入大豆色拉油?,測體系的電導率的變化,電導率急劇下降的點(diǎn)即為加油的終點(diǎn)。重復4?次?,取平均值?,并計算標準偏差?,乳化能力的計算如下式:

乳化能力(EA)??=總加油量/蛋白質(zhì)量??(ml油/g蛋白質(zhì))

1.?2.?16?????大豆蛋白質(zhì)乳化穩定性測定〔^4〕

配制?0.?5?%的大豆分離蛋白溶液?,于室溫下攪拌2h使其充分溶解?,將大豆分離蛋白溶液與大豆色拉油以65∶35的比例混合?,?用分散器(Ultra?-?TURRAXT25)?分散?1min(9500r/min)?,?取樣測定其水份(?105℃ 恒重法)?,取上述乳狀液?10ml置于?15×150nm的試管中?,于室溫下靜置?30min?,用移液管小心移去底部的5ml 樣品 , 測定余下的樣品的水份(?105 ℃恒重法)?。重復 4 次 ,取平均值 ,并計算標準偏差 ,乳化穩定性的計算如下式:

乳化穩定性(?ES)?=?(100 - 靜置 30min 的樣品的水份)?/?(100- 初始樣品的水分)

ES值越大,表示乳化穩定性越差

1.2.17???? 分子量分布測定^〔19〕

采用凝膠過(guò)濾層析法測定大豆分離蛋白質(zhì)的分子量分布?,柱長(cháng)?150cm?,直徑?1.?6cm?,凝材料為?Sepa2?cryl200?。樣品的提取方法為?:將?1g?樣品分散于?20ml?的磷酸緩沖液中(0.?1M?,p?H7.?5)?,攪拌?30min?,離心?,用濾紙過(guò)濾?,濾液即為待分析樣品。標準樣品如下表所示:
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2、試驗結果與討論

2.1? ?理化指標

本文測定了進(jìn)口的火腿生產(chǎn)用大豆分離蛋白和國產(chǎn)的大豆分離蛋白的理化性質(zhì)?,結果見(jiàn)表?2?。

從表?2?可以看出?,在化學(xué)組成上?,進(jìn)口樣品的蛋白質(zhì)含量明顯高于國產(chǎn)樣品?,然而兩者都沒(méi)有達到90?% ;進(jìn)口樣品的灰份含量明顯低于國產(chǎn)樣品?,但總脂含量明顯高于國產(chǎn)樣品。從產(chǎn)品的成分可以知道:兩種大豆分離蛋白的制備工藝是不同的?,溶解試驗發(fā)現進(jìn)口樣品的分散性明顯優(yōu)于國產(chǎn)大豆分離蛋白?,表明進(jìn)口產(chǎn)品的粗脂肪含量較高是因為采用了表面噴涂工藝?,而不是脫脂不徹底。

2.?2???? 產(chǎn)品中的礦物質(zhì)組成

為進(jìn)一步了解大豆分離蛋白的組成,用原子吸收分光光度法對大豆分離蛋白樣品的礦物質(zhì)組成進(jìn)行分析,結果見(jiàn)表3。

國產(chǎn)樣品中礦物質(zhì)的含量大都超過(guò)進(jìn)口樣品一倍以上?,但鈣的含量卻低于進(jìn)口樣品一倍。國產(chǎn)樣品很高的鈉離子含量說(shuō)明在提取過(guò)程中加入了較多的堿?,這可以提高蛋白質(zhì)的提取率,但會(huì )使大豆蛋白在提取過(guò)程中發(fā)生較大的性質(zhì)變化,產(chǎn)品中灰分含量較高。進(jìn)口樣品較高的鈣離子含量可能是加工中為某種目的而加入鈣鹽。
2.?3???? 功能性質(zhì)分析
2.?3.?1???? 蛋白質(zhì)溶液的粘度

用粘度計測定大豆分離蛋白溶液的粘度?,結果見(jiàn)表?4?。從粘度數據可以看出?,在相同濃度下?,進(jìn)口樣品的粘度較低。根據流變學(xué)的研究可以知道〔^20〕,?體系的粘度與濃度和分子的結構(?分子量和分子構象等)?有關(guān)?,濃度越高?,分子量越大的體系粘度較大。從后面的測定結果可以發(fā)現?,進(jìn)口大豆分離蛋白分子量較大的組分含量較高(表?9)?,這對賦予體系高粘度是有利的,但進(jìn)口大豆分離蛋白的溶解度明顯低于國產(chǎn)的產(chǎn)品(表?5)?,而對溶液粘度的貢獻主要是由溶解部分提供的,因測定粘度的試樣的濃度為分散體系的總濃度?,故實(shí)際測定粘度的樣品?,進(jìn)口大豆分離蛋白的溶解部分的濃度遠低于國產(chǎn)樣品?,致使進(jìn)口樣品的粘度偏低。由于進(jìn)口樣品是專(zhuān)用于火腿生產(chǎn)的產(chǎn)品有關(guān)?,粘度低對使用是有利的。

2. 3. 2 　大豆分離蛋白的水化性質(zhì)水合能力(WHC) 和溶解性是大豆分離蛋白重要的水合性質(zhì),兩種大豆分離蛋白樣品的水合性質(zhì)見(jiàn)表5。

由表5 可以發(fā)現,國產(chǎn)的大豆分離蛋白的水合能力(WHC) 略高于進(jìn)口樣品。在溶解指數和分散指數上,國產(chǎn)大豆分離蛋白都優(yōu)于進(jìn)口樣品,因為國產(chǎn)大豆分離蛋白分子量小的組分含量較高(表9) ,然而在操作時(shí)觀(guān)察到進(jìn)口樣品溶解時(shí)非常易于分散,不會(huì )粘結在一起。進(jìn)口樣品中總脂含量明顯高于國產(chǎn)樣品(表2) ,說(shuō)明進(jìn)口產(chǎn)品在加工時(shí)采用表面噴涂乳化劑的工藝,改變了大豆粉末的表面物性,使大豆分離蛋白產(chǎn)品的顆粒流動(dòng)性和分散性較好。
2. 3. 3 　大豆分離蛋白的DSC 分析結果

用DSC 對大豆分離蛋白樣品進(jìn)行分析,可以測得大豆分離蛋白的變性溫度和變性熱焓,從中可以了解大豆分離蛋白在加工過(guò)程中已發(fā)生變性的程度。DSC 分析結果如表6 所示。

DSC 分析結果顯示,兩種蛋白質(zhì)的變性溫度相近,但從變性熱焓數據來(lái)看,進(jìn)口樣品中未變性的組分含量較高,這意味著(zhù)進(jìn)口樣品在加工過(guò)程中變性較少。2. 3. 4 　大豆分離蛋白的凝膠性質(zhì)的分析

用LLOYD 材料儀測定了大豆分離蛋白凝膠的凝膠強度,為使測定結果有統計意義,每組樣品的重復次數為6 ,結果見(jiàn)表7。

凝膠強度測定顯示,兩種樣品的凝膠能力接近,然而,從形成凝膠的切面來(lái)看,進(jìn)口樣品稍好。
2. 3. 5 　大豆蛋白質(zhì)乳化性質(zhì)的測定

大豆蛋白的乳化性質(zhì)包括乳化能力(EC) 和乳化穩定性(ES) 兩方面,分析結果如表8。

兩種樣品的乳化能力接近,國產(chǎn)樣品的乳化能力和穩定性略高。大豆蛋白的乳化能力與蛋白質(zhì)的濃度和分子結構有很大關(guān)系〔4〕,濃度高的蛋白質(zhì)溶液具有較高的乳化能力,從溶解性測定可以發(fā)現,國產(chǎn)的大豆分離蛋白具有較高的溶解度,因此在總濃度一定時(shí),國產(chǎn)大豆分離蛋白具有較高的乳化能力和乳化穩定性。從分子結構來(lái)看,柔性分子具有較高的乳化能力,而球蛋白的乳化能力較低。DSC 的測定結果表明,國產(chǎn)大豆分離蛋白具有較低的變性熱焓,說(shuō)明加工過(guò)程中變性程度較高。大豆蛋白是球蛋白,蛋白質(zhì)變性意味著(zhù)分子的展開(kāi),所以,國產(chǎn)大豆分離蛋白較高的乳化能力與其較高的變性程度有關(guān)。
2. 3. 6 　大豆分離蛋白的分子量分布測定

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