葡萄糖对提取过程中大豆分离蛋白性质的影响

王天宇

（青岛市产品质量检验技术研究所，山东青岛266000）

葡萄糖对提取过程中大豆分离蛋白性质的影响

王天宇

（青岛市产品质量检验技术研究所，山东青岛266000）

以低温脱脂大豆粕为原料提取大豆分离蛋白，在碱提和酸沉等不同过程中加入适当比例的葡萄糖，利用喷雾干燥法促使大豆分离蛋白与葡萄糖发生美拉德反应。在确定最佳提取条件与喷粉进风温度基础上对大豆蛋白的溶解性、乳化性等功能性质的影响进行研究。结果表明，在碱提阶段和pH回调阶段加入葡萄糖，大豆分离蛋白的溶解性都会随葡萄糖比例升高而降低。当豆粕与葡萄糖质量比为1∶2、大豆分离蛋白与葡萄糖质量比为2∶1时溶解度最低，为20%，相反，对它的乳化性有促进作用。

大豆分离蛋白；葡萄糖；喷雾干燥法；美拉德反应；改性

大豆分离蛋白是以低温脱脂大豆粕为原料生产的一种全价类蛋白，是植物类食品添加剂。近年来，大豆分离蛋白以其优异的功能性质和特殊的营养价值在食品添加领域的地位越来越不容忽视。研究各种外部因素对大豆分离蛋白的影响，以求更透彻的了解并将其更好的利用到各个领域，已经逐渐引起国内外专家和学者的兴趣[1-5]。徐真真等[6]通过利用大豆分离蛋白与木糖的反应发现葡萄糖显著改变了大豆分离蛋白的流变学性质，并且黏弹性显著增加；司玉慧[7]研究了超微粉碎后的大豆分离蛋白的结构和功能性质的改变；郭凤仙[8]着重提出热处理对大豆分离蛋白的功能性质的影响；Vande等[9]发现干热糖基化反应可以降低大豆分离蛋白的抗原性；MA等[10]研究指出pH可以修改蛋白质和磷脂复合物的表面活性；Wang等[11]研究了不同比例的羧甲基魔芋葡甘聚糖和大豆分离蛋白膜的物理化学性质；Su等[12]研究了羧甲基纤维素-大豆分离蛋白美拉德反应产物成膜性及膜物理化学性质。然而，大豆分离蛋白在提取过程中的各因素的影响却少有人涉足。

美拉德反应是通过食品加工中蛋白质改性来改善食品的色香味的一种特殊反应[13-14]，大豆分离蛋白提取过程中葡萄糖的加入会使其发生美拉德反应[15]。本文将通过研究不同阶段加入相应比例的葡萄糖，在喷雾干燥的条件下发生美拉德反应来研究大豆分离蛋白的改性，并对改性后的大豆分离蛋白产物（SPI）的部分功能性质进行研究和讨论。为推动美拉德反应在大豆分离蛋白改性中的作用以及进一步研究提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

医用纯无油空气压缩机：上海慧驰机电有限公司；B-290喷雾干燥器：南京来意通有限责任公司；Mettler Toledo分析天平、DSC822差示扫描热量仪、Mettler Toledo Delta320 pH计：梅特勒-托利多仪器公司；UV-2000紫外分光光度计：浙江省无锡英之城仪器有限公司；Konica Minolta色彩色差计：柯尼卡美能达控股有限公司。

低温脱脂豆粕：青岛华泰生配料有限公司；牛血清白蛋白、考马斯亮蓝G-250：上海市华斯顿化工有限公司；金龙鱼大豆油：青岛市嘉里粮油有限公司；其它试剂均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 大豆分离蛋白提取工艺

采用碱提酸沉的方法提取大豆分离蛋白。分别称取10 g左右粉碎的低温脱脂豆粕，按料液比1 g：10 mL加入100 mL左右的蒸馏水，利用0.1 mol/L的NaoH溶液调整料液的pH值为9，控制温度在50℃的情况下碱提50 min[16]。用过滤纱布将浸提液过滤；将粗滤完成的浸提液利用低速大容量离心机在4 000 r/min的转速下离心分离10 min，去除滤液中的细豆渣得到红褐色浸提液。向浸提液中慢慢的滴加2%的HCl溶液，同时用搅拌棒进行搅拌，直至pH值达到4.2～4.6且溶液变为乳白色。静置0.5 h至出现薄层上清液。然后用离心机在4 000 r/min的转速下离心分离10 min，将沉淀物脱水，将上清液倒掉。使用温水将沉淀清洗后进行二次离心脱水，弃去上清液得到白色沉淀。向蛋白质沉淀物中倒入适量的去离子水，用搅拌棒将混合物混匀后使用捣粹机搅打2 min～4 min直至成均匀的浆液。使用0.1 mol/L的NaOH溶液回调混合浆液的pH值为中性且变为红褐色溶液[17]。

将低温脱脂豆粕为原料进行大豆分离蛋白工业化的提取工艺中，在碱提和酸沉后pH值回调阶段分别加入相应比例的葡萄糖，回调pH值后制成溶液利用B-290喷雾干燥机在设定一定温度的前提下进行干燥，使葡萄糖和大豆分离蛋白发生美拉德反应。

采用喷雾干燥法将大豆分离蛋白溶液脱水干燥，通过将浆料的浓度控制在10%，泵压设定为30 MPa～ 40 MPa之间，喷粉时将进风温度调整为160℃[18]，排潮温度控制在90℃～100℃，喂料速度为5 mL/s，最大化达到喷粉效率。

1.2.2 葡萄糖的加入阶段与加入比例

不同的阶段添加不同葡萄糖的量，以其与大豆分离蛋白在喷雾干燥阶段发生美拉德反应，研究其产物的改性以确定葡萄糖在大豆分离蛋白提取过程中对大豆分离蛋白溶解性和乳化性的影响。选择在大豆分离蛋白提取工艺的碱提阶段按料糖质量比为1∶0、1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2的比例加入相应量的葡萄糖，以及选择在酸沉后pH值回调阶段按大豆分离蛋白提取率即30%加入相应比例的葡萄糖，按1∶0、5∶1、4∶1、3∶1、2∶1的料糖质量比使其在喷粉阶段发生美拉德反应。得到样品后分别测量其溶解性与乳化性的变化。

1.2.3 大豆分离蛋白的表征

1.2.3.1 溶解度的测定

采用考马斯亮蓝G-250染色法[19]，绘制标准曲线并测定样品的溶解度。利用分析天平准确称取0.2 g美拉德反应产物样品溶于50 mL水中并溶解摇匀，配成0.4%的大豆分离蛋白水溶液，在低速大容量离心机4 000 r/min转速下离心25 min，准确量取0.1 mL得到的离心后蛋白质液的上清液于10 mL干净试管中，然后加入5 mL 100 μg/mL的考马斯亮蓝G250溶液，振荡2 min使其混匀，静置2 min后以考马斯亮蓝G250溶液调零，在595 nm下测定其吸光值。测出每个样品的吸光值后，对比标准曲线在上面查出其相当于标准蛋白的多少，用每毫升水中溶解的大豆分离蛋白的微克数来表示溶解度（μg/mL）。

牛血清白蛋白标准曲线的绘制：取6支10 mL的带塞试管，分别加入1 000 μg/mL的牛血清白蛋白溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL后补足蒸馏水到1 mL，可以得到不同浓度的牛血清白蛋白稀释溶液，取各试管内的稀释液0.1 mL置另外6支干净的带塞试管中，分别加入5 mL100 μg/mL的考马斯亮蓝G250溶液，漩涡振荡2 min混匀，静置2 min后，测定其在595 nm吸光度下各试管的吸光值，并绘制标准曲线[20]。

1.2.3.2 乳化活性的测定

准确称取0.1 g大豆分离蛋白样品溶于50 mL pH为7.0的磷酸盐（0.05 mol/L）缓冲液中，混匀后静置30 min备用。取30 mL大豆分离蛋白溶液，加入1/3体积即10 mL的大豆色拉油。利用高速分散均质机以10 000 r/min的速度高速搅拌5 min后立即从乳浊液的底部吸取1 mL乳浊液迅速溶解于99 mL 1 g/kg的十二烷基磺酸钠（SDS）溶液中，然后用1 g/kg的十二烷基磺酸钠做空白对照在500 nm下测吸光值[21]。乳化活性（EAI）的计算公式为：

式中：EAI为乳化活性，mL/g；T0为0 min的浊度吸光值。

1.2.3.3 乳化稳定性的测定

从上述得到的乳浊液分别于0 min和5 min时间点取底部乳浊液1 mL迅速溶解于99 mL 1 g/kg的SDS溶液中，然后用1 g/kg的SDS溶液做空白对照在500 nm下测吸光值[22]。乳化稳定性的计算公式为：

式中：T0为0 min的浊度吸光值；T5为静置5 min后的浊度吸光值。

1.2.4 统计分析

2 结果与分析

2.1 大豆分离蛋白溶解度的表征

2.1.1 标准曲线

牛血清白蛋白标准曲线：利用牛血清白蛋白为标准试剂所绘制的标准曲线如图1所示。

图1 牛血清白蛋白的标准曲线Fig.1Bovine serum albumin standard curve

由图1可知，所得标准曲线的相关系数达到了0.997 5，可用于蛋白质含量的测定。

2.1.2 葡萄糖在SPI提取碱提阶段添加对SPI溶解性的影响

碱提阶段添加不同比例葡萄糖对SPI溶解性的影响见图2所示。

图2 碱提阶段添加不同比例葡萄糖对SPI溶解性的影响Fig.2The effect of different proportions of glucose on solubility of SPI during alkali extraction

图2可以看出，595 nm下吸光度值在0.3～0.9范围之内，溶解的物质主要是紫外光下可见物。利用SPSS软件进行显著性差异分析，得到当溶液浓度质量配比为1∶0、1∶0.5时，显著水平P＞0.05，不显著，说明溶液浓度对葡萄糖与SPI的美拉德反应产物溶解性无显著性差异；当质量配比为1∶1时，葡萄糖与SPI反应产物溶液的溶解性降低；随着葡萄糖的增多，配比的增大，溶解性变差。当质量配比为1∶1.5时，美拉德反应产物的溶解度显著变小，质量配比为1∶2时溶解度最小，此时显著水平P＜0.01，显著。可知在SPI碱提阶段加入葡萄糖质量配比为1∶0和1∶0.5的情况下溶解度的变化不大，基本持平，而在质量1∶1的配比下溶解度小幅度减小，之后随着葡萄糖添加比例的增大，SPI与葡萄糖反应产物的溶解性显著降低，由此可见，在SPI提取的碱提阶段葡萄糖添加量的增多使SPI的溶解性呈下降趋势。

2.1.3 葡萄糖在SPI提取回调pH值阶段添加对SPI溶解性的影响

pH值回调阶段添加不同比例葡萄糖对SPI溶解性的影响见图3所示。

图3 pH回调阶段添加不同比例葡萄糖对SPI溶解性的影响Fig.3The effect of different proportions of glucose on solubility of SPI during acjustment of pH

从图3可以得出，595 nm下吸光度值在0.3～0.9范围之内，溶解的物质主要是紫外光下可见物。利用SPSS软件进行显著性差异分析，得到当质量配比为5∶1、4∶1时，P＞0.05，不显著，说明溶液浓度对葡萄糖与SPI美拉德反应产物溶解性无显著性差异；当质量配比为1∶0时SPI的溶解性最大，SPI与葡萄糖的质量比例为2∶1的时候，美拉德反应产物的溶解性最差，此时P＜0.01，显著。可以看出，不添加葡萄糖时SPI的溶解性最大，添加少量葡萄糖时产物的溶解性有微弱的变化并随葡萄糖的添加量增大而逐渐减小，当添加质量比例为2∶1时溶解性显著减小。由此可见，在SPI提取过程pH值回调阶段添加葡萄糖越多，反应产物的溶解度越小。

2.2 大豆分离蛋白乳化性的表征

2.2.1 葡萄糖添加量对SPI乳化活性的影响

2.2.1.1 葡萄糖在SPI提取碱提阶段添加对SPI乳化活性的影响

碱提阶段添加不同比例葡萄糖对SPI乳化活性的影响见图4所示。

图4 碱提阶段添加不同比例葡萄糖对SPI乳化活性的影响Fig.4The effect of different proportions of glucose on emulsifying activity of SPI during alkali extraction

从图4可以看出，500 nm下吸光度值在0.3～0.9范围之内，溶解的物质主要是紫外光下可见物。利用SPSS软件进行显著性差异分析，得到各配比的溶液浓度对葡萄糖SPI美拉德反应产物乳化活性有显著性差异。质量配比为1∶0.5时乳化活性稍微降低，质量配比为1∶1时SPI的乳化活性比1∶0.5时的显著增大，SPI与葡萄糖的质量比例为1∶2的时，美拉德反应产物的乳化活性到达最大，显著水平P＜0.01。可以看出，不添加葡萄糖时SPI的乳化活性不佳，添加少量葡萄糖时有微弱的变化并活性增加，当添加质量比例为1∶1.5时乳化活性呈上涨趋势。由此可见，在SPI提取的碱提阶段添加葡萄糖，SPI的乳化活性呈显著提高趋势。

2.2.1.2 葡萄糖在SPI提取pH值回调阶段添加对SPI乳化活性的影响

pH值回调阶段添加不同比例葡萄糖对SPI乳化活性的影响见图5所示。

图5 pH值回调阶段添加不同比例葡萄糖对SPI乳化活性的影响Fig.5The effect of different proportions of glucose on emulsifying activity of SPI during adjustment of pH

从图5可以看出，利用SPSS软件进行显著性差异分析，得到各配比的溶液浓度对葡萄糖与SPI美拉德反应产物乳化活性有显著性差异。未添加葡萄糖的样品的乳化活性最差，当添加质量比例为5∶1时，乳化活性微弱增高；当质量配比为4∶1时显著增大，显著水平P＜0.05。SPI与葡萄糖的质量比例为3∶1时，美拉德反应产物的乳化活性减少但幅度不明显，质量配比为2∶1时500 nm下的吸光值最大。可知，在SPI提取pH值回调阶段添加葡萄糖，SPI乳化活性显著提高。

2.2.2 葡萄糖添加量对SPI乳化稳定性的影响

2.2.2.1 葡萄糖在SPI提取碱提阶段添加对SPI乳化稳定性的影响

按照浊度法在搅拌后0 min和5 min的情况下测量乳浊液的吸光值T0和T5，计算出乳化稳定性ESI即T5/T0的数值。碱提阶段添加不同比例葡萄糖对SPI乳化稳定性的影响见图6所示。

图6 碱提阶段添加不同比例葡萄糖对SPI乳化稳定性的影响Fig.6The effect of different proportions of glucose on emulsion stability of SPI during alkali extraction

从图6可以看出，不同的料糖比对SPI乳化稳定性的影响。利用SPSS软件对500 nm下0、5 min时测得的吸光度值进行显著性差异分析，得到当质量配比浓度1∶0和1∶0.5时对葡萄糖与SPI美拉德反应产物乳化稳定性无显著性差异，显著水平P＞0.05。随着配比的增大，SPI的乳化稳定性相继提高，在质量配比为1∶2时达到最高，显著水平P＜0.01。因此，葡萄糖的添加对SPI的乳化稳定性有促进作用。

2.2.2.2 葡萄糖在SPI提取pH值回调阶段添加对SPI乳化稳定性的影响

pH值回调阶段添加不同比例葡萄糖对SPI乳化稳定性的影响见图7所示。

图7 pH回调阶段添加不同比例葡萄糖对SPI乳化稳定性的影响Fig.7The effect of different proportions of glucose on emulsion stability of SPI during adjustment of pH

从图7可以看出，pH值回调阶段不同的料糖比对SPI乳化稳定性的影响，利用SPSS软件对500 nm下0、5 min时测得的吸光度值进行显著性差异分析，得到当质量配比浓度5∶1和4∶1时对葡萄糖与SPI美拉德反应产物乳化稳定性无显著性差异，显著水平P＞0.05。质量配比为1∶0即未添加葡萄糖的时候乳化稳定性最差，质量配比为3∶1时比4∶1时升高但不明显，质量配比为2∶1时乳化稳定性达到最高。显著水平P＜0.01。因此，在pH回调阶段葡萄糖的添加量越高对大豆分离蛋白的乳化稳定性越好。

3 结论

结果显示，在碱提阶段加入葡萄糖与在pH值回调阶段加入葡萄糖都将使SPI的溶解性降低，说明糖的加入使其与SPI反应所产生的美拉德产物与原料相比溶解性降低。对反应产物的乳化性做了研究，试验结果表明，反应产物的乳化性在一定糖浓度内随着葡萄糖浓度的升高而升高，SPI的稳定性也得到了极大的改善。喷雾干燥中葡萄糖的加入使风味蛋白酶和复合蛋白酶水解物的乳化能力显著提高，SPI与葡萄糖的反应产物表现出了极好的乳化活性和乳化稳定性。

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Effect of the Addition of Glucose on the Properties of Soybean Protein Isolate during Extraction

WANG Tian-yu
（Qingdao Product Quality Supervision and Testing Research Center，Qingdao 266000，Shandong，China）

The soybean protein isolate was extracted from soybean meal with low temperature desolventizing，addition of appropriate proportion of glucose in different processes in alkali extraction and acid precipitation，the method of spray drying was used to make soybean protein isolated and glucose in Maillard reaction.The optimum extraction conditions and powder inlet air temperature were determined and the solubility and emulsifying of soybean protein were studied.The experimental results showed that with addition of glucose in alkali extraction stage and pH callback stage，the solubility of soybean protein isolate was decreased when glucose was increased.The solubility of soybean protein isolate was about 20%and it was lowest when the weight of soy meal to glucose ratio 1∶2，and the weight of soy protein isolated to glucose ratio 2∶1.On the contrary，the emulsification of soybean protein isolate was stimulated.

soybeanproteinisolated；glucose；the spray drying method；Maillardreaction；modified

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.09.010

2016-08-17

王天宇（1992—），男（汉），助理工程师，本科，研究方向：食品质量与安全。