大豆油对大豆分离蛋白凝胶特性的影响

宋莲军，乔明武，余留印

(河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002)

大豆油对大豆分离蛋白凝胶特性的影响

宋莲军，乔明武，余留印

(河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002)

通过添加不同比例的大豆油于大豆分离蛋白中，在不同凝胶条件下制备大豆油-大豆分离蛋白复合凝胶。以凝胶强度、弹性、胶凝性、内聚性这4个主要的质构参数，以及二硫键含量、色度和保水性为指标,对不同组分的复合凝胶的凝胶性进行相关研究，用以阐明不同含量的大豆油对大豆分离蛋白凝胶生成机制的影响。结果表明：随着大豆油的添加，原有的蛋白质-蛋白质三维凝胶网络结构被破坏，形成蛋白质-脂肪复合凝胶体系，导致凝胶硬度、内聚性、胶凝性降低，弹性先增加后降低；二硫键含量呈下降趋势；色度的变化较大；保水性逐渐降低。

大豆分离蛋白；大豆油；凝胶;质构特性

大豆分离蛋白(soybean protein isolate，SPI)是以低温脱脂豆粕为原料，经碱提酸沉工艺制取的一种蛋白质质量分数在90%以上的大豆蛋白产品。SPI凭其资源丰富，原料成本低等优势，己广泛应用于食品行业中，其在食品中的应用性依赖于其营养性和功能性，功能性主要有凝胶性、乳化性、起泡性、溶解性、脂肪吸收性等，其中凝胶性是最重要的功能特性之一,在黏弹性食品的研发领域中，具有较好凝胶特性的大豆分离蛋白得到广泛应用[1]。目前，现有的很多文献对大豆蛋白凝胶制备条件进行了优化与探究[2-5]。但是对于大豆中的2种主要成分蛋白质和脂肪(大豆中含有大约40%的蛋白质和20%的脂肪)之间作用关系的研究以及两者之间加热后凝胶结构变化的研究则鲜有报道。符群等[6]研究得出脂肪的添加量对凝胶的品质有较大的影响；周冬丽等[7]认为脂质种类及含量对豆腐凝胶质地和保水性有一定的影响，得出经添加脂质的豆腐口感较不添加的要更显滑润；李辉尚[8]认为北豆腐的硬度和弹性随着油脂含量的增加而增大；张芳[9]通过研究表明大豆油的添加会对大豆分离蛋白凝胶的微观结构产生影响。这些研究表明，油脂对大豆蛋白的凝胶特性有较大的影响，因此,研究油脂对其凝胶性的影响是非常有必要的。本试验不仅研究了添加大豆油后的大豆分离蛋白凝胶的质构特性和保水性的变化,还对大豆分离蛋白添加大豆油后的色度和二硫键含量的变化以及色度和二硫键含量随凝胶条件变化的趋势进行了研究。通过研究大豆油对大豆分离蛋白凝胶特性的影响，对进一步认识蛋白质与油脂这两类生物大分子间的相互作用及对于研究新型食品加工技术及进行大豆相关产品的开发有着一定的指导意义。

1 材料与方法

1.1主要试剂

大豆分离蛋白(食品级)；大豆油(精炼一级)；NaCl、NaH2PO4、Na2HPO4、浓硫酸、硫酸钾、无水硫酸铜、硼酸、氢氧化钠、盐酸、甲基红、溴甲酚绿、乙醚、尿素、盐酸胍、三羟甲基氨基甲烷、甘氨酸(Gly)、巯基乙醇、三氯乙酸(TCA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、5，5′-二硫代-2-硝基苯甲酸等试剂均为国产分析纯。

1.2主要仪器和设备

UV-2000紫外可见分光光度计，DHG-9245A电热恒温鼓风干燥箱，ZF-06A脂肪测定仪,KDY-08C定氮仪，4-10马弗炉，PHS-3CPH测定仪，TDL-5-A台式离心机，CR-400色差仪，TA-XT plus质构仪，DK-98-ⅡA电热恒温水浴锅，JB-1A磁力搅拌器，FA2104A分析天平。

1.3试验方法

1.3.1大豆分离蛋白理化性质的测定

蛋白质含量测定：采用凯氏定氮法(GB/T 5009.5)；粗脂肪含量测定：采用索氏提取法 (GB/T 5512)；灰分含量测定：采用国标灰分测定 (GB/T 22510)；水分含量测定：采用国标水分测定 (GB/T 5009.3)。

1.3.2大豆油-大豆分离蛋白凝胶的制备[9]

将7.0 g大豆分离蛋白和1.75 g NaCl在50 ml磷酸盐缓冲液(pH7.0, 0.1 mol/L NaH2PO4+Na2HPO4)中充分溶解，然后分别加入0%、4%、8%、12%、16%、20%的大豆油于蛋白质溶液中，搅拌均匀，调节pH7.0，磁力搅拌30 min后转入培养皿，用保鲜膜封口，静置30 min。90℃恒温水浴40 min后冷却至室温，置于4℃冰箱保藏24 h，测定前将凝胶从冰箱取出在室温下放置1 h，使其恢复至室温再进行测定。

1.3.3凝胶质构特性的测定

采用TA-XT plus物性仪进行凝胶质构测定，测定时采用的参数为：运行模式：Texture Profile Analysis(TPA)；探头：P/0.5，AOAC凝胶专用探头；测前速度1.0 mm/s，测中速度0.5 mm/s，测后速度1.0 mm/s；穿刺距离5.0 mm，停留时间5 s，数据采集速率200 Hz。一次测定过程中探头下压2次，考虑到样品力学特性的离散性，每个试验重复6次，取平均值，得凝胶质构参数。主要采用4个指标：硬度、弹性、内聚性和胶凝性。

1.3.4凝胶二硫键含量的测定

参照Tang[10]采用的5，5′-二硫代二硝基苯甲酸盐滴定方法，在412 nm波长测定吸光度，测定样品中蛋白质的巯基和二硫键含量。每个试验重复3次，取平均值。

计算公式为：

(1)

式中，SH为巯基含量，μmol/g；A412 nm为412 nm处的吸光值；D为稀释因子，分别为5.02(巯基)和10(巯基+还原的二硫键)；C为样品的浓度，mg(干物)/ml。

(2)

式中，SS为二硫键含量，μmol/g；N1为还原前的巯基数；N2为还原后的巯基数。

1.3.5凝胶色度的测定[11]

待大豆分离蛋白凝胶在室温下陈化后，用色差仪测定样品色度中的亮度指标L*值，红绿色指标a*值和黄蓝指标b*值，每个试验重复8次，取平均值。分别计算出样品组和空白样之间的总色差ΔE以及各单项色差ΔL*、Δa*、Δb*。

(3)

ΔL*=L1*-L2*，

(4)

Δa*=a1*-a2*，

(5)

Δb*=b1*-b2*。

(6)

计算时，以空白样作为对照样，即Δ=样品-空白。

1.3.6凝胶保水性的测定

依据Gu等[12]蛋白凝胶保水性(WHC)的检测方法，取一小块凝胶，称重(W1)，将其置于离心管中，4 000 r/min离心20 min，滤去离心析出的水分，称重(W2)。每个试验重复3次，取平均值。

(7)

1.4数据处理

采用EXCEL2010和SPSS16.0进行数据处理。

2 结果与分析

2.1大豆蛋白的理化性质

由表1可以看出，SPI的蛋白质含量(干基)可达至90%以上，含量丰富，而水分、灰分、脂肪含量较低，由于本试验主要考察的是大豆蛋白和油脂含量之间的作用关系，所选用的大豆蛋白中油脂含量过高会影响试验准确性。通过对所用原料大豆分离蛋白的理化性质进行测定，结果表明，该原料适合做大豆蛋白的结构分析。

表1 大豆分离蛋白的成分

2.2大豆油-大豆分离蛋白凝胶特性的分析

2.2.1大豆油对大豆分离蛋白凝胶质构特性的影响

对添加不同含量的大豆油后制备的大豆蛋白凝胶进行质构测定，模拟食品在口腔中的运动，得到凝胶在不同大豆油添加量下的的硬度、弹性、内聚性和胶凝性，如表2。

表2 大豆油对大豆分离蛋白凝胶硬度、弹性、内聚性和胶凝性的影响

注：表中各列数字的上标若字母不同则存在显著性差异(P<0.05)，若字母相同则不存在显著性差异(P≥0.05)。下表同。

由表2可以看出，大豆油含量在0%～16%时，大豆蛋白凝胶的硬度随着大豆油的添加，呈显著性下降趋势(P<0.05)。因为随着大豆油的添加，部分疏水基团与大豆油分子结合，影响了蛋白质-蛋白质单一体系的结合，大豆油之间的疏水相互作用影响了大豆蛋白的网络结构的重组，同时蛋白结合的有效浓度降低，蛋白质和油脂的结合促使蛋白的凝胶强度降低，但大豆油添加量在16%～20%时，随大豆油添加量的增加，大豆蛋白凝胶的硬度下降趋势缓和，因为大豆油和大豆蛋白结合达到饱和后，大豆油不再成为影响大豆蛋白凝胶的主导因素，故凝胶硬度几乎不变。胶凝性的变化趋势基本与大豆分离蛋白凝胶硬度的趋势大致相同；内聚性的变化随大豆油含量的增加下降趋势更为显著(P<0.05)。

值得注意的是：大豆油添加量在0%～8%时，随大豆油添加量的增加，大豆分离蛋白的凝胶弹性会增大，在大豆油添加量为8%时,大豆分离蛋白凝胶的弹性达到最高值。过量的脂肪(8%～20%)对制品状态产生显著性影响(P<0.05)，虽无油分析出，但状态松软，弹性很差。说明适量的油脂能增加蛋白质的弹性。

2.2.2大豆油对大豆分离蛋白凝胶二硫键含量的影响

对添加不同含量的大豆油后制备的大豆蛋白凝胶进行二硫键测定，得到凝胶在不同大豆油添加量下二硫键含量的变化，如表3。

表3 大豆油对大豆分离蛋白凝胶二硫键含量的影响

由表3可以看出，随大豆油的添加，大豆分离蛋白凝胶的二硫键含量显著性下降趋势(P<0.05)。二硫键对维持蛋白质的分子结构具有十分重要的作用，加热导致大豆分离蛋白变性分子形成，由大豆蛋白内的二硫键、氢键、疏水键作用使解链的肽链间重新交联成网络从而形成了凝胶网络结构。凝胶性与二硫键之间具有正相关性，凝胶强度及性能随二硫键含量增加而增强[13]。随着大豆油添加量的增加，二硫键被破坏含量逐渐降低，从而导致凝胶强度的降低，这与前面的测得的硬度变化相一致。

2.2.3大豆油对大豆分离蛋白凝胶色度的影响

对添加不同含量的大豆油后制备的大豆蛋白凝胶的色度进行测定，得到凝胶在不同大豆油添加量下色度的变化，如表4所示。

由表4可以看出，大豆分离蛋白凝胶的ΔE、ΔL*、Δa*、Δb*均随大豆油的增加逐渐增加，颜色呈偏浅、偏红、偏黄的趋势。当2个样品的色差大于某个值(色彩视觉阈限值)时，才能被人们所察觉，6.0～12.0属于差别明显范围，即随着大豆油的添加，使得凝胶的色差越来越大，颜色的变化也愈发明显。这是由于大豆油和大豆蛋白的相互结合和作用，使得大豆蛋白凝胶色度的变化愈发显著,从而使得其总色差(ΔE)、明度差(ΔL*)、色度差(Δa*)、色度差(Δb*)呈现不同程度的升高。

表4 大豆油对大豆分离蛋白凝胶色度的影响

2.2.4大豆油对大豆分离蛋白凝胶保水性的影响

对添加不同含量的大豆油后制备的大豆蛋白凝胶的保水性进行测定，得到凝胶在不同大豆油添加量下保水性的变化，如表5。

表5 大豆油对大豆分离蛋白凝胶保水性的影响

由表5可以看出，当大豆油的添加量为4%～20%时，随着大豆油添加量的增大，凝胶的保水性显著性降低(P<0.05)。这是因为随着油脂添加量的增加，油滴的聚集必然会对蛋白质凝胶网络结构形成空间阻隔效应，在凝胶体系中造成大的孔洞，破坏了凝胶网络结构，导致凝胶保水性降低。

3 结论

随着大豆油的添加，大豆油和大豆蛋白的相互作用降低了蛋白质-蛋白质单一体系的结合几率，原有的凝胶结构发生变化，形成蛋白质-脂肪复合凝胶结构，促使蛋白凝胶硬度、胶凝性、内聚性降低，弹性先增加后降低；大豆分离蛋白凝胶的二硫键含量随着大豆油添加量的增加整体呈下降趋势；ΔE、ΔL*、Δa*、Δb*均为正值，随大豆油量的增加逐渐增大，呈现偏浅、偏红、偏黄的趋势，且颜色变化趋于明显；复合凝胶结构的形成，使原有的三维凝胶网络结构被破坏，保水性逐渐降低。

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(责任编辑：赵琳琳)

Effectsofsoybeanoilonthegelpropertiesofsoybeanproteinisolate

SONG Lian-jun,QIAO Ming-wu,YU Liu-yin

(College of Food Science and Technology,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)

By adding different proportions of soybean oil in soy protein isolate, we prepared soybean oil -soybean protein isolate composite gel in different conditions.To study the effect of soybean oil on the gel formation mechanism of soybean protein isolate, the influences on gel properties such as gel hardness, springiness, cohesiveness, gumminess, disulfide bond, optical properties and water-holding capacity were investigated. The results indicated that with the increase of soybean oil addition, the original protein-protein gel structure was damaged,the formation of protein-fat composite gel system. The hardness, cohesiveness and gumminess of gel kept reducing, the springiness increased at first and then decreased; the disulfide bond was lower; the optical properties changed with a wide range, while water-holding capacity kept reducing.

soybean protein isolate; soybean oil; gel；texture properties

2017-05-24；

2017-08-02

河南省教育厅项目(13B550053)。

宋莲军(1969-)，男，教授，硕士生导师，研究方向为食品质量控制与豆制品精深加工。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.08.006

TS225.1+3;TS201.7

： A

：1003-6202(2017)08-0023-04