不同方式诱导大豆蛋白和阿拉伯胶复合物的形成及其胶凝性质的研究

王翼+高育哲+张一凡

摘要：以大豆蛋白和阿拉伯胶为原料，通过不同的方式（热诱导、盐离子诱导、酶诱导）诱导形成复合凝胶，并研究其凝胶性质。结果表明：热诱导复合凝胶在加热温度90 ℃、大豆蛋白和阿拉伯胶的比例为1∶2.0时，胶凝强度最强（176.5 g）；盐离子诱导复合凝胶，加入MgCl2的凝胶强度大于加入CaCl2的凝胶强度；利用TGase酶诱导形成的复合凝胶，凝胶强度比热诱导和盐离子诱导形成的凝胶的强度都大，且形成凝胶的时间显著缩短。

关键词：大豆蛋白；阿拉伯胶；复合凝胶；凝胶性质

中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）08-0040-04

大豆蛋白因其原料丰富、蛋白质含量高、功能特性良好、营养价值高及低成本而倍受关注[1]。大豆蛋白不仅是一种优质植物蛋白源，同时具有许多功能特性，如起泡性、乳化性、溶解性、凝胶性等，其中凝胶特性作为大豆蛋白产品的一个重要功能特性直接影响着产品的品质[2]。阿拉伯胶是以采自金合欢树的树胶液为原料制造而成的胶类物质，主要由半乳糖、L-阿拉伯糖和L-鼠李糖等多糖类成分构成，其已成为我国食品工业中应用最为广泛的胶体之一[3]。Schmitt研究了β-乳球蛋白与阿拉伯胶在中性水溶液中的复合凝聚情况，结果显示，在pH值为7.2时，β-乳球蛋白与阿拉伯胶在比例为1∶2时，复合的程度达到最大[4]。Liu研究了酸性条件下（pH值为1.5～6.5）不同比例的大豆分离蛋白与阿拉伯胶的相互作用情况，结果显示，大豆分离蛋白与阿拉伯胶能形成可溶和不可溶的复合物，在大豆分离蛋白与阿拉伯胶比例为1∶1时，开始形成可溶复合物的pH值为4.2，形成不可溶复合物的pH值为3.7[5]。综合来看，目前国内外较多研究热致复合凝胶特性，而对不同方式诱导形成复合凝胶方面的研究较少。因此，本课题以大豆蛋白和阿拉伯胶为原料，通过热诱导、盐离子诱导、酶诱导方式制备复合凝胶，研究不同种诱导方式形成凝胶的特性，为拓展蛋白质—多糠复合物凝胶在食品工业中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆蛋白粉：大豆分离蛋白，市售；阿拉伯树胶：食品添加剂，市售。

MgCl2（M=0.25%）；CaCl2（M=0.25%）；转谷氨酰胺酶（TGase），市售。

1.2 仪器和设备

DK-98-nA型电热恒温水浴锅：天津市泰斯特仪器有限公司；JJ-1型磁力搅拌器：日本电子（JEDL）；AL204型电子天平：上海精科实业有限公司；pHS-3C型酸度计：梅特勒—托利多仪器（上海）有限公司；GL-21M型高速离心机：上海精密仪器研究所。

质构仪运行模式：TPA；测试速度：1.00 mm/s；返回速度：1.0 mm/s；时间：1 s；探头：TA4/1000：D。

1.3 试验方法

1.3.1 加热诱导大豆蛋白和阿拉伯胶成胶 大豆蛋白与阿拉伯胶比例（质量比）为1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0，加水50 mL，配制10%（W/V）的溶液。调节pH值为8.0，于离心机上除去气泡[6]，样品溶液加入50 mL烧杯中，锡纸封口，置于恒温水浴锅中加热，分别在70，80，90，100 ℃加热1 h，取出置于冰水中迅速冷却30 min[7]，制得凝胶，放于冰箱中冷藏24 h。

1.3.2 盐离子诱导大豆蛋白和阿拉伯胶成胶 大豆蛋白与阿拉伯胶比例（质量比）为1∶2.0，加水50 mL，配制10%（W/V）的溶液[8-9]。加入0.25 mmol/L CaCl2和MgCl2，调节pH值为8.0，于离心机上除去气泡，样品溶液加入50 mL燒杯中，锡纸封口，置于恒温水浴锅中加热，分别在70，80，90，100 ℃加热1 h，取出置于冰水中迅速冷却30 min，制得凝胶，放于冰箱中冷藏24 h。

1.3.3 酶（MTGase）诱导大豆蛋白和阿拉伯胶成胶 在MTGase酶的催化下，蛋白中赖氨酸上的ε-氨基和谷氨酸上的γ-羟酰胺基之间可以发生结合反应，从而导致蛋白质和多肽之间发生共价交联作用而形成稳定凝胶。控制底物浓度可得到不同性能的凝胶，以便研究[10-11]。大豆蛋白与阿拉伯胶比例（质量比）为

1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0，加水50 mL，配制3种不同浓度的溶液。先加大豆蛋白，在磁力搅拌器上搅拌1 h，后加阿拉伯胶，再加入MTGase酶（酶当量=50 U/g）[12]，调节pH值为8.0，于离心机上除去气泡，样品溶液加入50 mL烧杯中，置于37 ℃恒温水浴锅中加热1 h，取出置于冰水中迅速冷却30 min，制得凝胶，放于冰箱中冷藏24 h。

2 结果与分析

2.1 加热诱导大豆蛋白和阿拉伯胶成胶的凝胶特性

1） 将大豆蛋白和阿拉伯胶在不同温度（70，80，90，100 ℃）下制得的凝胶，用质构仪测定3次，取平均值[13]，结果见表1。

由表1可知：在相同浓度（1∶2.0）、不同温度下，凝胶强度先随温度的升高而增强，到90 ℃凝胶强度达到最大（176.5 g），然后又减小。

2） 将大豆蛋白和阿拉伯胶在不同复合物浓度（大豆蛋白∶阿拉伯胶=1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0）下制得的凝胶，用质构仪测定3次，取平均值，结果见表2。

由表2可知：在相同温度（90 ℃）下，凝胶强度随复合物浓度的增大而增强，在1∶2.0时达到最大凝胶强度（141.0 g）。

2.2 盐离子诱导大豆蛋白和阿拉伯胶成胶的凝胶强度

1） 将大豆蛋白和阿拉伯胶在不同温度（70，80，90，100 ℃）下加入CaCl2（0.25%）后制得的凝胶，用质构仪测定3次，取平均值，结果见表3。

2） 将大豆蛋白和阿拉伯胶在不同温度（70，80，90，100 ℃）下加入MgCl2（0.25%）后制得的凝胶，用质构仪测定3次，取平均值，结果见表4。

由表3和表4可知：在不同温度下加入盐离子，凝胶强度随温度的升高而增强，在90 ℃时最大，加入钙离子时为139.5 g，加入镁离子时为154.0 g；且在此温度下，加入镁离子时的凝胶强度大于加入钙离子时的凝胶强度（如图1所示）。

2.3 酶诱导大豆蛋白和阿拉伯胶成胶的凝胶强度

将大豆蛋白和阿拉伯胶以不同复合物浓度（大豆蛋白∶阿拉伯胶=1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0）下通过MTGase诱导所制得的凝胶，用质构仪测定3次，取平均值，结果见表5。

由表2和表5可知：不同比例复合凝胶的粘度和弹性差异不显著；但在同一温度下，凝胶强度随复合物浓度的增大而增强，在浓度比例为1∶2.0时达到最大；且加了MTGase的凝胶强度远大于不加酶的（如图2所示），这与文献报道一致[14-15]。

3 结论与讨论

试验结果表明：热诱导复合凝胶在加热温度90 ℃、大豆蛋白和阿拉伯胶的比例为1∶2.0时，胶凝强度最强（176.5 g）；盐离子诱导复合凝胶，加入MgCl2时的凝胶强度大于加入CaCl2时的凝胶强度；利用TGase酶诱导形成的复合凝胶，凝胶强度比热诱导和盐离子诱导形成的凝胶的强度都大，且形成凝胶的时间显著缩短。

本次试验只研究了凝胶的一部分功能性质（用质构仪测定凝胶强度等），在以后的研究和试验中，需进一步研究复合凝胶的其他性质（如可用流变仪测定凝胶的流变学性质，用扫描电镜研究凝胶的微观结构；用红外光谱仪和DSC研究凝胶的结构变化等），并将之应用于食品工業生产及食品外的各个领域。

参考文献

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[15] 高珊，江连洲，胡少新，等.利用功能助剂提高大豆浓缩蛋白凝胶性的研究[J].大豆科技，2010，21（5）：21-24.（下转第46页）

Abstract： Taken soybean protein and Arabia gum as raw material， through different ways （heat induced， salt ion induced， enzyme induction） composite gel was induced to form， and its gel properties was studied. The study results showed that when the heating temperature was 90 ℃ and the ratio of soy protein and Arabia gum was 1∶2， the strength of the composite gel induced by heat was the highest （176.5 g）； The strength of the composite gel induced by salt ions added MgCl2 was higher than added CaCl2； The strength of the composite gel induced by TGase enzyme was higher than both the composite gel induced by heat and by salt ions， and the formation time of gel was short.

Key words： soybean protein； Arabia gum； composite gel； gel properties