不同pH条件下红小豆分离蛋白的加工特性分析

宋龙渊 王静 邓小蓉 张正红 雷用东

摘要 [目的]分析不同pH条件下红小豆分离蛋白的加工特性。[方法]以大豆分离蛋白为对照，设定不同pH条件，分析红小豆和大豆蛋白主要的加工特性。[结果] 在较低pH下，红小豆分离蛋白具有良好的溶解性能，其乳化性、起泡性和吸油性与大豆分离蛋白大致相同，其乳化稳定性和起泡稳定性比大豆蛋白更优；当浓度为10%时，红小豆蛋白显示出凝胶性。[结论]该研究可为红小豆的综合开发应用提供新的加工基础依据。

关键词 红小豆；大豆；pH；分离蛋白；加工特性

中图分类号 TS210 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）14-0172-03

Processing Characteristics of Isolate Protein from Red Adzuki Bean at Various pH

SONG Longyuan1， WANG Jing2， DENG Xiaorong2 et al

（1.Hetian Drug Inspection of Xinjiang Uygur Autonomous region of China， Hetian， Xingjiang 848000；2.Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Science， Shihezi， Xingjiang 832000）

Abstract [Objective]To analyze the processing characteristics of the protein isolate from Red Adzuki Bean at various pH . [Method]The isolate protein from soybean was used as the control；the main processing characteristics

of isolate proteins from Red Adzuki Bean and soybean were analyzed under different pH conditions. [Result]Red Adzuki Bean protein has good solubility in low pH. Emulsification， foaming and oil absorption of Red Adzuki Bean protein were compared with soybean protein， while the emulsification stability and foaming stability were better than soybean protein. When the concentration was 10%， Red Adzuki Bean protein showed gel property. [Conclusion]The study can provide a new basis processing for the comprehensive development and adhibition of Red Adzuki Bean.

Key words Red Adzuki Bean；Soybean；pH；Protein extraction；Processing characteristics

红小豆即赤小豆（Vigna umbellata），又名赤豆、蛋白豆、赤山豆，是豆科植物，外形与红豆相似而稍微细长[1]。红小豆是我国食用豆类之一，其蛋白质平均含量为22.65%，比禾谷类蛋白质含量高2～3倍，现作为经济作物在全国各地普遍栽培[2]。红小豆是一种高蛋白、低脂肪、多营养的功能食品，具有清热解毒、消积化瘀等疗效[3]，是日常生活必备的家用食材。经查阅国内外相关文献[4-6]，发现关于红小豆与其加工特性的相关性研究尚鲜见报道。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1

原料與主要试剂。红小豆、大豆分离蛋白购买于新疆石河子市金马农贸市场。石油醚、氢氧化钠、盐酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸、硼酸、甲基红-溴甲酚绿，均为分析纯；分析用水均为去离子水。

1.1.2 仪器及设备。721型紫外可见分光光度计，上海第三分析仪器厂；pH S-3C型pH计，上海精密科学仪器公司；SKD-800型凯式定氮仪，上海沛欧分析仪器公司；Neofuge15R型高速冷冻离心机，上海力康公司；MK-200型高速粉碎机，南京威利朗公司；LG-1.0型真空冷冻干燥机，沈阳航天新阳公司；LXJ-ⅡB型大容量离心机，上海安亭科学仪器厂；HSQ-3型恒温水浴锅，上海智域分析仪器制造公司。

1.2 方法

1.2.1 红小豆分离蛋白提取方法与含量测定。

原料预处理与提取方法，参考宋龙渊等[7]采用响应面分析法优化红小豆分离蛋白的提取工艺，参照GB 5009.5—2016食品中蛋白质的测定第一法凯氏定氮法[8]，测定其含量。3次重复，同时做空白试验。

1.2.2 不同pH条件下蛋白加工特性分析方法。

1.2.2.1 溶解性测定。

参考熊拯[9]的方法，准确称取红小豆和大豆分离蛋白各1.0 g样品，加入100 mL蒸馏水，室温下搅拌30 min。在搅拌过程中，采用NaOH或HCl稀溶液调节体系的不同pH（2.0～12.0），转速为10 000 r/min离心30 min，测定离心后上清液中的蛋白质成分含量。

溶解性（W，%）= 上清液中的蛋白质质量（m1，g）/样品蛋白质质量（m0，g）×100%

1.2.2.2 乳化性测定。

参考邓塔等[10]的方法，设置不同pH（2.0～9.0）的0.2 mol/L NaH2PO4-Na2HPO4缓冲液，配制含量为0.2%红小豆、大豆分离蛋白的溶液样品，各移取样品6 mL于有刻度的塑料离心管，均质30 s后，再加入2 mL的色拉油，在转速为10 000 r/min均质1 min，测定样品的乳化液体积。

乳化性（%）= 乳化层体积（mL）/离心管总体积（mL）×100

将上述乳化液的样品在80 ℃下加热30 min，冷却到室温后再12 000 r/min离心5 min，及时测定保留的乳化层的体积。

乳化稳定性（%）= 保留乳化层体积（mL）/原有乳化层的总体积×100

1.2.2.3 发泡性测定。

参考计晓曼等[11]的方法，配制100 mL浓度为1%、不同pH（2.0～9.0）的红小豆和大豆分离蛋白样品溶液，在转速为5 000 r/min均质2 min后，立即移取至100 mL的量筒中，记录样品产生泡沫所占的体积为V0；将装有样品溶液的量筒放在水浴锅中， 温度为（30±1）℃，静置30 min后，记录样品泡沫的残留体积Vr。评估蛋白溶液起泡能力大小可以V0表示，而V0与Vr 之比可用于计算样品泡沫稳定性。

发泡能力（%）=V0/V×100

泡沫稳定性（%）=Vr/V0×100

式中，V为蛋白质溶液的体积，该试验为100 mL。

1.2.2.4 持水性测定。

参考邓芝串等[12]方法，配制20 mL蛋白质含量为1%（W/V）、不同pH（3.0～9.0）的红小豆和大豆分离蛋白样品溶液，移取5 mL溶液，移入称重后的10 mL塑料离心管中，用转速为5 000 r/min离心30 min，小心除去离心管的上清液，称量此时塑料离心管的质量，分离蛋白的持水能力（WHC）按下列公式计算。

WHC（%）=（m2-m1）/m×100

式中，m1为塑料离心管的质量（g）；m2为去除上清液后离心管的质量（g）；m为离心管中蛋白质的质量（g）。

用同样的方法制备不同蛋白质含量[0.5%、4.0%、7.0%（W/V）]的红小豆和大豆分离蛋白水溶液，分析持水能力与蛋白质浓度之间的关系。

1.2.2.5 持油性测定。

参考邓芝串等[12]方法，各向含有蛋白质0.5 g的红小豆和大豆分离蛋白溶液中加入5 mL食用油，不同pH（3.0～9.0）的蛋白溶液，样品混合均匀后，采用5 000 r/min离心30 min，小心移去上层油，称量此时塑料离心管的质量。分离蛋白的持油能力（FAC）按下列公式计算。

FAC（%）=（m2-m1）/m×100

式中，m1为塑料离心管的质量（g）；m2为移去上层油后塑料离心管的质量（g）；m为塑料离心管中蛋白质的质量（g）。

1.2.2.6 凝胶性测定。

参考孟小波等[13]方法，用红小豆和大豆分离蛋白配制10 mL不同蛋白质含量水溶液，在磁力搅拌器采用低速搅拌1 h。搅拌停止后，除去樣品溶液中的泡

沫，

用锡箔纸封住管口，再移入加热至95 ℃的恒温水浴锅 中，保持30 min后，室温下冷却后，放入冰箱4 ℃条件下过夜，制得分离蛋白凝胶。

判断形成凝胶的方法如下：经过以上步骤制备的固-液体系，具有固定的形态，且不随烧杯的倾斜而流动，则认为在该浓度下蛋白质可以形成凝胶，据此判断出粗蛋白形成凝胶的最低浓度。

2 结果与分析

2.1 溶解性

溶解性是蛋白质固有的特性之一，对其应用有着重要的控制因素，若经加工处理以后，其蛋白水溶性降低，则其起泡性、凝胶性、乳化性等其他蛋白性质，随之有不同程度降低[9]。红小豆和大豆分离蛋白溶解性与不同pH之间有密切的关系，如图1所示。

由图1可看出，在高于4.0或低于4.0的pH时，其溶解性都增加，最高能达到80%（pH=2），pH≥8时，红小豆与大豆分离蛋白溶解性趋于稳定，这是因为红小豆蛋白质的等电点大概在pH 4.0，此时红小豆蛋白的溶解性达到最小值。与大豆分离蛋白溶解性相比，在较低pH时红小豆蛋白有较好地溶解性。因此可以表明，红小豆蛋白可较好地适用于酸性饮料食品中。

2.2 乳化性能

不同pH条件下红小豆和大豆分离蛋白的乳化性和稳定性关系如图2所示。

由图2可以看出，红小豆蛋白和大豆分离蛋白的乳化性相当，在红小豆蛋白等电点附近，其红小豆蛋白乳化性表现较差，这与其溶解性研究结果表现一致。但在碱性条件下，红小豆蛋白乳化性表现较好。红小豆蛋白的乳化稳定性强于大豆分离蛋白，红小豆蛋白可作为一种良好的乳化剂添加应用到食品中。

2.3 发泡性

发泡性作为蛋白质搅打起泡后的能力体现，泡沫稳定性是作为搅打后在一定时间内的泡沫保持稳定的能力[11]。红小豆和大豆分离蛋白的起泡性和稳定性与pH有着密切的关系，如图3所示。

由图3可以看出，红小豆蛋白起泡性随着pH变化趋势，先急速下降后再上升，在pH为4等电点处起泡性表现最差，这与其在等电点处的蛋白溶解性能较差密切相关。红小豆蛋白起泡性稍强于大豆分离蛋白，并且起泡稳定性在测定范围内一直比大豆分离蛋白强，红小豆蛋白是一种起泡性和起泡稳定性均良好的分离蛋白。

2.4 持水性

蛋白持水性与食品的黏度密切相关，并受不同温度、浓度和pH的影响。红小豆和大豆分离蛋白持水性与pH之间的关系如图4所示。

由图4可以看出，在pH为5时，红小豆蛋白持水性能达到最大能力，随后持水能力又开始下降。由此说明，在pH为5时，红小豆蛋白的吸水效果最佳。从两者在不同pH条件下的持水性情况明显可以看出，大豆分离蛋白吸水性比红小豆蛋白好。

2.5 持油性

蛋白持油性可反映含蛋白质产品中吸附油的能力大小，并与蛋白质的来源、种类、加工温度与方法等因素有密切关系，同时也与所用的油脂种类有关系[12]。红小豆与大豆分离蛋白的持油性分析结果见图5。

2.6 凝胶性能

凝胶性可反映蛋白质形成凝胶的能力大小，在外界条件作用下，蛋白质可形成凝胶后，用作食品中各种配料的重要载体[14]。红小豆和大豆分离蛋白在不同浓度下凝胶形成效果见表1。

由表1可以看出，当浓度为10%时，红小豆蛋白显示出很好的蛋白凝胶性能，红小豆和大豆分离蛋白凝胶性能需要质量浓度含量均较低，说明两者均具有形成凝胶的良好能力。

3 结论

经加工特性分析研究发现，在较低的pH下，红小豆分离蛋白的溶解性表现较好；在同一pH条件下，红小豆蛋白乳化性、持油性与大豆分离蛋白基本保持一致，但吸水性、乳化稳定性和起泡稳定性比大豆分离蛋白较差。此外，红小豆和大豆蛋白均具有良好的凝胶性能。

参考文献

[1] 傅翠真，李安智，张丰德，等.中国食用豆类营养品质分析研究与评价[J].中国粮油学报，1991，6（4）：8-11，20.

[2] 梁丽雅，闫师杰.红小豆的加工利用现状[J].粮油加工与食品机械，2004（3）：68-70.

[3] 李新贵.浅淡红小豆的经济药用价值与加工综合利用[J].现代化农业，2005（7）：19.

[4] FUKUDA T，PRAK K，FUJIOKA M，et al.Physicochemical properties of native adzuki bean（Vigna angularis）7S globulin and the molecular cloning of its cDNA isoforms[J].Journal of agricultural and food ghemistry，2007，55（9）：3667-3674.

[5] 姜梅，张艳芬，王善荣.红豆沙的加工新工艺及其最佳配方的试验研究[J].食品工业科技，2003，24（3）：56-57.

[6] 吴朝霞，丁霞.杂粮的营养价值及杂粮保健食品的开发和应用[J].杂粮作物，2001，21（5）：48-50.

[7] 宋龙渊，王静，邓小蓉，等.响应面分析法优化红小豆分离蛋白的提取工艺[J].安徽农业科学，2017，45（31）：4-7.

[8] 中华人民共和国国家卫生与计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品中蛋白质的测定：GB 5009.5—2016[S].北京：中国标准出版社，2017.

[9] 熊拯.大豆分离蛋白溶解性的影响因素研究[J].农产品加工（学刊），2012（3）：67-70.

[10] 邓塔，李军生，阎柳娟，等.大豆蛋白乳化性的研究[J].食品工业科技，2013，34（2）：90-93.

[11] 计晓曼，马传国，王化林.酶改性大豆分离蛋白起泡性能的研究[J].食品工业科技，2015，36（22）：164-167.

[12] 邓芝串，张晖，张超，等.籽瓜种子蛋白质的持水及持油性研究[J].中国粮油学报，2015，30（9）：49-54.

[13] 孟小波，華欲飞，孔祥珍.加热改性醇法大豆浓缩蛋白凝胶性的研究[J].中国油脂，2008，33（10）：25-28.

[14] 王丽，王强，刘红芝，等.花生品质对其蛋白质凝胶性的影响[J].农业工程学报，2012，28（17）：260-267.