食品添加剂对低温脱脂豆粉保水保油性的影响

朱秀清，梁雪华，李杨，马晓明

(1.东北农业大学，黑龙江哈尔滨150030;2.国家大豆工程技术研究中心，黑龙江哈尔滨150030)

食品添加剂对低温脱脂豆粉保水保油性的影响

朱秀清1，2，梁雪华1，*，李杨1，马晓明1

(1.东北农业大学，黑龙江哈尔滨150030;2.国家大豆工程技术研究中心，黑龙江哈尔滨150030)

通过卡拉胶、酪蛋白、德惠3号胶和黄原胶四种食品添加剂提高低温脱脂豆粉保水性和保油性，在单因素实验基础上采用混料设计对四种食品添加剂提高低温脱脂豆粉保水性、保油性进行复配实验。综合考虑，复配时最佳配比为:卡拉胶20%、酪蛋白15%、德惠3号胶38%、黄原胶27%，总添加量为3%。此时混合添加剂对低温脱脂豆粉的保水性保油性分别为6.728g·g-1和4.351mL·g-1。

低温脱脂豆粉，保水性，保油性

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄原胶 山东阜丰发酵有限公司;德惠3号胶(复合多糖蛋白食用胶)、卡拉胶 青岛德惠海洋生物科技有限公司;酪蛋白 河南天翔食品技术开发有限公司;低温脱脂豆粉(100目筛，用1.2中方法测得保水性2.0g·g-1，保油性1.1mL·g-1)、大豆分离蛋白(同样方法测得保水性4.3g·g-1，保油性3.6mL ·g-1) 哈高科;食用大豆油 93油脂。

高速冷冻离心机 日本日立有限公司;分析天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司;标准检验筛(100目) 浙江省上虞市纱筛厂;粉碎机 温岭市大德中药机械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 保水性的测定方法［7］称5.0g样品，置于预先称重过的离心管中，逐步加水，每加一次水，就用玻棒将样品搅匀，加至样品呈浆状，并有水析出为止，在管壁上擦干玻棒，于2000r/min离心10min，弃去上层清液、称重。若没有上清液，则应再加水搅匀再离心，至离心后有少量上清液为止。

保水性(g·g-1)=［(离心管重+沉淀物重)-离心管重-样品重］/样品重

1.2.2 保油性的测定方法［8-9］向10g蛋白样品中加入50mL精制大豆油，玻璃棒搅拌均匀，静置30min后用1000r/min的速度离心10min，记下游离油的体积，结果以每g蛋白样品吸附油的mL数表示。

保油性(mL·g-1)=(50-离心后油的体积)/蛋白样质量

1.2.3 单因素实验设计 将德惠3号胶、卡拉胶、黄原胶、酪蛋白四种胶分别添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%(质量分数)至低温脱脂豆粕中，按照上述方法依次测定其保水性、保油性。重复三次取平均值。

1.2.4 混料实验设计 本实验应用混料设计中的单纯形格子法设计实验，采用Design Expert 7.1.3软件中的simplex lattice进行实验设计。以A(卡拉胶)、B (酪蛋白)、C(德惠三号胶)、D(黄原胶)分别代表的因素为自变量，以保水性(g·g-1)、保油性(mL· g-1)为因变量，本实验所采用的回归方程为:

式中:ai，aij，aijk分别代表模型的系数。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验结果

黄原胶、卡拉胶、德惠3号胶和酪蛋白等四种食品添加剂不同添加量对低温脱脂豆粉保水性的影响见图1。

图1 四种添加剂对低温豆粉保水性的影响

由图1可以看出，黄原胶、卡拉胶、德惠3号胶和酪蛋白等四种食品添加剂对低温脱脂豆粉的保水性值随着添加剂添加量的增加而增大。黄原胶、德惠3号和卡拉胶在添加量0.1%～0.3%范围内呈线性增加，而添加剂添加量达到0.4%后则趋于平缓;当酪蛋白添加量达到0.1%～0.4%范围内时，随着酪蛋白含量的增加低温脱脂豆粉保水性值快速上升，而添加量在0.4%后，随着酪蛋白含量的增加低温脱脂豆粉保水性值变化则趋于平缓。综合考虑，选择各添加剂添加量为0.3%为后期实验的参考数据。

黄原胶、卡拉胶、德惠3号胶和酪蛋白等四种食品添加剂不同添加量对低温脱脂豆粉保油性的影响见图2。

图2 四种添加剂对低温豆粉保油性的影响

由图2可以看出，黄原胶、卡拉胶、德惠3号胶和酪蛋白等四种食品添加剂对低温脱脂豆粉的保油性值随着添加剂添加量的增加而增大。黄原胶、德惠3号和酪蛋白在添加量0.1%～0.3%范围内呈线性增加，而添加剂添加量达到0.4%后，随着酪蛋白含量的增加低温脱脂豆粉保油性值变化则趋于平缓。卡拉胶在添加量0.1%～0.2%时，保油性值急剧增加;添加量在0.3%～0.4%时，保油性值上升缓慢，而添加量至0.4%后，随着添加量的增加低温脱脂豆粉保油性值基本没有变化。综合考虑，选择各添加剂添加量为0.3%为后期实验的参考数据。

2.2 回归模型的建立与分析

利用Design Expert 7.1.3软件建立的实验设计和实验结果见表1。

对表1中的数据进行回归分析，计算出回归方程各项系数并进行方差分析(见表2、表3)，可得食品添加剂对低温豆粉保水性(Y1)、保油性(Y2)的标准回归方程为:

进一步对表1中的数据进行回归分析，得出了四种食品添加剂对低温豆粉保水、保油性影响的回归方程，回归与方差分析结果见表2、表3，交互作用的等高线分析图见图3、图4。

由表2和表3的p模型可以看出，各p模型值均小于0.05，说明方程与实际情况拟合良好，能够反映出混合添加剂的功能性质。而p失拟均大于0.05，这说明其它因素对实验结果干扰较小，模型能较好地反映数据;同时复相关系数R2均大于0.8000，因此可以利用此模型对混合添加剂对低温脱脂豆粉保水、保油性进行分析。

2.3 混合添加剂对保水性、保油性影响的分析

从表2和表3的方差分析结果可以看出，所得

Y1、Y2的回归方程都极显著，且失拟检验均不显著，说明该模型与实验拟合良好，自变量与响应值之间线性关系显著，可以用于该反应的理论推测。

表1 混料实验设计与结果

表2 混合添加剂对低温脱脂豆粉保水性的方差分析表

表3 混合添加剂对低温脱脂豆粉保油性方差分析表

由表2可知四种因素对低温豆粕保水性有显著性影响，由F检验可以得到因子贡献率，影响顺序依次为C(德惠3号胶)＞D(黄原胶)＞A(卡拉胶)＞B (酪蛋白)，而交互项中的AD、ABD、BCD对低温豆粕保水性有极显著的影响，且ABC对低温豆粉的保水性也有显著性影响。这说明低温豆粉保水性变化相当复杂，各个实验因素对低温豆粉保水性的影响不是简单的线性关系，且4因素之间存在着复杂的交互作用。混合添加剂对低温脱脂豆粉保水性的影响见图3。

图3 混合添加剂对脱脂豆粉保水性等值线图

由表3可以看出，四种因素对低温豆粉的保油性均有显著性影响，由F检验可以得到因子贡献率，影响顺序依次为C(德惠3号胶)＞D(黄原胶)＞B (酪蛋白)＞A(卡拉胶)，而交互项中的AC、BC、CD对保油性有极显著影响，且AD对保油性有显著影响，这表明四种实验因素对低温豆粉保油性的影响不是简单的线性关系，且4因素之间存在着复杂的交互作用。混合添加剂对低温脱脂豆粉保水性的影响见图4。

图4 混合添加剂对脱脂豆粉保油性等值线图

由图3、图4可以得出:德惠3号的保水性和保油性是四种增稠剂中最高的，而黄原胶性次之，卡拉胶和酪蛋白则较差。增稠剂的主要成分是多糖类或蛋白质的大分子黏物质，其分子结构中含有许多亲水基团，如羟基、羧基、氨基、羧酸根等，这些基团水化后均匀分散于溶液中，形成粘稠胶体溶液，从而增加了底物的粘稠性，保水性和保油性也就大大地提高。同时蛋白分子间具有三维网状结构，内部有一定的孔隙，通过大分子链上大量的亲油基团的作用，油分子被包裹在大分子网络结构中，从而达到了吸油保油的目的。由于食品增稠剂具有良好的配伍性，胶配伍后形成有重要价值的凝胶，因此增稠剂之间具有协同增效效应，可使溶液产生比预期更高的粘度。并使混合体更为稳定，具有良好的悬浮特性。食品增稠剂的增效效应可使混合增稠剂具有特异的流变性，有特殊的增黏效应或使形成的凝胶具有更高的强度。数据显示德惠3号与黄原胶的协同效应最为明显，同时酪蛋白酸钠与德惠3号具有协同效应，卡拉胶与酪蛋白酸钠也具有协同效应。

2.4 混合添加剂配方的优化与验证

继续对回归模型进行数学分析，可得到多组优化的因素条件。由于混合添加剂对低温脱脂豆粉保水性和保油性是相互制约的关系，因此保水性和保油性达到最高值的因素条件并不完全一致。综合优化得出因素值，以及各因素对指标的影响顺序并进一步综合考虑成本问题，选择的适宜混合添加剂配方为:德惠3号胶38%，卡拉胶20%，酪蛋白15%，黄原胶27%，依据该方法进行验证实验，测得的混合添加剂对低温脱脂豆粉保水性、保油性分别为6.728g ·g-1和4.351 mL·g-1，这与理论预测值6.732g·g-1和4.369mL·g-1误差均在±1%以内。而低温脱脂豆粉本身的保水性、保油性分别为2.0g·g-1、1.1mL ·g-1，在最佳添加剂添加量条件下低温脱脂豆粉保水性和保油性分别提高了2.37倍和3倍;大豆分离蛋白自身保水性4.3g·g-1，保油性3.6mL·g-1，在最佳添加剂添加量条件下低温脱脂豆粉保水性和保油性较大豆分离蛋白分别提高了0.56倍和0.2倍，说明采用混料设计优化得到的低温脱脂豆粉的保水性和保油性混料配方准确可靠，按照建立的模型进行预测，证明在实践中是可行的。

3 结论

通过在低温脱脂豆粉中添加混合添加剂可以提高其保水性和保油性。当混合添加剂添加脱脂豆粉的3%时对其吸水吸油性有显著提高，由以上混料设计实验所得Y1、Y2的回归方程都极显著，且失拟检验均不显著，说明该模型与实验拟合良好，可以用于该反应的理论推测。并且得到添加剂的最佳配比为:卡拉胶20%、酪蛋白15%、德惠3号胶38%、黄原胶27%，依据该方法进行验证实验，测得的混合添加剂对低温脱脂豆粉保水性、保油性分别为6.728g·g-1和4.351mL·g-1。

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Effect of food additives on water-holding capacity and oil-holding capacity of low-temperature defatted soybean flour

ZHU Xiu-qing1，2，LIANG Xue-hua1，*，LI Yang1，MA Xiao-ming1
(1.Northeast Agricultural University，College of Food Science，Harbin 150030，China; 2.The National Research Center of Soybean Engineering and Technology，Harbin 150030，China)

Based on the single factor tested of four kinds of food additives(Dehui 3，carrageenan，xanthan gum， casein)，the effects of mixed food additives by using Simplex Lattice design on water-holding capacity(WHC)and oil-holding capacity(OHC)of low-temperature defatted soybean flour(LDSF)were studied.The proper matching of mixed food additives was carrageenan 20%，casein15%，Germany Hui 3 gum 38%and xanthan gum 27% respectively by comprehensive consideration.And their total additive level was 3%.In this condition，the WHC and OHC of mixed food additives on low-temperature defatted soybean four was 6.728g·g-1and 4.315mL·g-1.

low-temperature defatted soybean flour;water-holding capacity;oil-holding capacity

TS202.3

A

1002-0306(2011)09-0346-05

大豆蛋白的氨基酸配比合理，生物价及蛋白净利用率接近动物蛋白，且不含胆固醇，是公认理想的食用蛋白资源。大豆蛋白质的制取是通过采用低温脱脂豆粕经过系列工艺技术加工而成的产品，主要产品有大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、大豆组织蛋白及脱脂大豆蛋白粉，并应用于不同的食品加工领域，由于受生产成本限制，在其应用中也相应地受到了限制。大豆分离蛋白是目前应用于肉制品中的一种蛋白，并得到了广泛应用。然而，相对于低温脱脂豆粉而言，大豆分离蛋白价格昂贵，生产时需耗费大量能源与资源，因此，本项目设计研究用低温脱脂豆粉在保水性和保油性方面替代大豆分离蛋白。混料实验就是实验中各因子的取值按其所占百分比计，且其总和等于1(100%)。实验指标仅与各种成分所占的百分比有关，而与混料的总量无关［1］。混料实验设计已广泛地应用于食品产品的配方实验研究中，特别是各配方组分间有交互作用的情况下［2-4］。在混料设计中，单纯形重心设计、单纯形格子设计和轴设计等都是主要的混料设计方法［5-6］。在脱脂豆粉加工中通过技术处理及补加添加剂，使脱脂豆粉达到分离蛋白在保水性和保油性方面一定的使用功能，用以满足现实生产需要，为产品的开发推广及脱脂大豆粉的增值提供一定的理论依据。

2010-10-26 *通讯联系人

朱秀清(1968-)，女，研究员，硕士生导师，研究方向:大豆精深加工。

黑龙江省攻关项目(GB08B401-01)。