安紅周 吳文舉 周豫飛 馬宇翔 何紅偉 王金水

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院1，鄭州 450001)(豐益(上海)生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司2，上海 200000)(河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院3，鄭州 450001)

大豆蛋白原料的特性是低水分組織蛋白產(chǎn)品質(zhì)量的保障和連續(xù)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。不同的大豆分離蛋白在進(jìn)行低水分組織蛋白生產(chǎn)過程中，得到的樣品會(huì)有很大的差異。

國內(nèi)有大量研究不同品種的大豆所生產(chǎn)的大豆蛋白與組織蛋白的關(guān)系，如康立寧等[1]研究了大豆的品種特性與擠壓組織化的關(guān)系，得出大豆組分和植酸與組織蛋白品質(zhì)有內(nèi)在聯(lián)系，董玲[2]在大豆品種的基礎(chǔ)上探究了脫脂豆粉與高水分組織蛋白品質(zhì)特性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)原料的理化特性和功能性與組織蛋白的組織化度、色澤、質(zhì)構(gòu)有密切的聯(lián)系，并通過研究得出適合用于生產(chǎn)組織蛋白的原料特征。張丙虎[3]則是利用不同品種谷朊粉探究原料特性與高水分組織蛋白品質(zhì)的關(guān)系?？赡苁且?yàn)閿D壓生產(chǎn)工藝的不同或選用的原料的不同，無法較為準(zhǔn)確對(duì)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定，造成了原料特性與組織蛋白的關(guān)系的不準(zhǔn)確性。

針對(duì)以上問題，本實(shí)驗(yàn)對(duì)不同的大豆分離蛋白分別進(jìn)行復(fù)配，低水分組織蛋白的生產(chǎn)并對(duì)品質(zhì)特性進(jìn)行測定和分析，來探究大豆分離蛋白原料與低水分組織蛋白品質(zhì)的關(guān)系。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料與試劑

食鹽、雙乙酰酒石酸單(雙)甘油酯(DATEM)、大豆卵磷脂、小蘇打、三聚磷酸鈉、抗壞血酸鈣、豆分離蛋白(分別從不同廠家選取不同季度的大豆分離蛋白原料1—22號(hào))、大豆?jié)饪s蛋白、谷朊粉、玉米淀粉。

1.2 設(shè)備

CLEXTRAL Ev025型雙螺桿擠壓機(jī)，JD/1A-40多功能整形機(jī)，F(xiàn)34-EH加熱制冷循環(huán)器，TA-XT plus物性測定儀，RRH-250萬能粉碎機(jī)，BS-30KA電子天平，BSA224S分析天平，CR-400型色彩色差計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 低水分組織蛋白的制備

原料∶以大豆分離蛋白∶大豆?jié)饪s蛋白∶谷朊粉∶玉米淀粉為40∶30∶20∶10的比例，通過添加劑的單因素實(shí)驗(yàn)，確定了添加劑的量為NaCl 1.2%，大豆卵磷脂0.6%，三聚磷酸鈉0.5%，小蘇打0.1%進(jìn)行低水分組織蛋白的生產(chǎn)。

擠壓工藝：物料含水率約為35%，喂料速度為2.2 kg/min，一～六區(qū)擠壓溫度依次設(shè)置為30、75、120、140、165、160 ℃。更換原料后，當(dāng)出料穩(wěn)定時(shí)收集原料。

2.2 原料理化特性測定方法

水分含量的測定：GB 5009.3—2016直接干燥法；粗蛋白的測定：GB 5009.5—2016；粗脂肪的測定：GB 5009.6—2016；灰分含量：GB 5009.4—2016。粗纖維：參照GB/T5009.10—2003。NSI：參照AACC—46—23。

蛋白懸濁液pH值的測定：參照Tan等[4]的方法，并進(jìn)行一些調(diào)整。采用蒸餾水加入0.01 mol/L的NaOH溶液作為分散劑和調(diào)整蒸餾水pH。取100 mL燒杯，加入30 ℃蒸餾水配成濃度為5%的大豆分離蛋白懸濁液，攪拌至無干粉，然后在磁力攪拌器上攪拌30 min后，用pH測定懸濁液的pH值。

2.3 原料功能特性測定方法

2.3.1 持水的測定[5]

在已知質(zhì)量的離心管(m1)中加入3 g(m2)粉樣，加入18 mL蒸餾水，靜置30 min，4 500 r/min離心5 min，稱量倒掉上清液的離心管質(zhì)量(m3)。同一個(gè)樣品重復(fù)三次，測定取平均值。計(jì)算公式如下：

持水力=(m3-m2-m1)/m2

2.3.2 持油性的測定[6]

在已知質(zhì)量的離心管(m1)中加入4 g(m2準(zhǔn)確)粉樣，取大豆油16 mL于離心管內(nèi)，攪拌5 min混勻，3 000 r/min離心20 min，倒出上清液，擦干管口油漬，稱重離心管質(zhì)量(m3)，每個(gè)樣品做3次重復(fù)，取平均值。計(jì)算公式如下：

持油性=(m3-m2-m1)/m2

2.3.3 乳化性：參照Yin等[7]的方法，用去蒸餾水配置10 g/L的蛋白溶液，振蕩30 min 使其充分溶解，3 000 r/min離心10 min，取上清液15 mL，加入5 mL玉米油，在高速分散均質(zhì)機(jī)中以10 000 r/min均質(zhì)1 min，制備得到乳狀液后分別于0 min和10 min時(shí)從乳液底部吸取50 μL，加入到5 mL 0.1% SDS溶液中，混合均勻后在500 nm的波長處測定吸光度A0和A10，以0.1%SDS做空白。按公式分別計(jì)算乳化活性指數(shù)(EAI)和乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)。

EAI=(2×2.303×A0×N) /(10 000×θ×L×C)

ESI= (A0×10) /(A0-A10)

式中：N為稀釋倍數(shù)，100；θ為油相體積，0.25。

2.3.4 起泡性：參照楊鋒等[8]的方法，用去蒸餾水配置10 g/L 的蛋白溶液，振蕩30 min 使其充分溶解，3 000 r/min離心10 min，取上清液30 mL為液體體積為(V0/mL)置于高速分散均質(zhì)機(jī)中以10 000 r/min均質(zhì)1 min 后，記錄泡沫體積(V1/mL)，靜置20 min 后，再記錄泡沫體積(V20/mL)。按公式分別計(jì)算起泡能力(FC)和泡沫穩(wěn)定性(FS)。

FC=V1/V0

FS=V20/V1

2.3.5 黏度：采用數(shù)字黏度儀進(jìn)行測量。配成一定濃度的大豆分離蛋白溶液，再利用磁力攪拌機(jī)攪拌20 min，然后馬上用數(shù)字黏度計(jì)(1#轉(zhuǎn)子，60 r/min)進(jìn)行測量。

2.3.6 凝膠性：凝膠硬度參照石彥國等[9]方法測定，稍作調(diào)整：精準(zhǔn)稱取3 g的大豆分離蛋白與20 mL的小燒杯中，加入30 ℃ 17 mL的蒸餾水，用玻璃棒充分?jǐn)嚢柚钡綗瓋?nèi)無結(jié)塊，10 000 r·min-1均質(zhì)10 s排出大豆分離蛋白溶液中的氣泡，然后將表面抹勻，配成濃度為 15%的蛋白溶液，液面高度約3 cm，燒杯口蓋保鮮膜。將燒杯置于95 ℃水浴中加熱30 min，取出后迅速用流動(dòng)的冰水冷卻至室溫，置于4 ℃冰箱中保存24 h。待凝膠形成后，取出燒杯用質(zhì)構(gòu)儀測其凝膠硬度。

用質(zhì)構(gòu)儀測量凝膠強(qiáng)度，選用直徑為10 mm的P0.5探頭。設(shè)定測前速度：2 mm/s；測中速度：1 mm/s；側(cè)后速度2 mm/s，沖壓深度：10 mm。

2.4 原料色澤和巰基測定方法

2.4.1 色澤的測定: 使用多功能色彩色差計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行L*、a*、b*、ΔE進(jìn)行測定，L*為明度指數(shù)，數(shù)值越高，表示樣品色彩越明亮，a*、b*為彩度系數(shù)，分別表示紅色度和黃色度。ΔE*表示各值與標(biāo)準(zhǔn)色調(diào)之間的差值程度。標(biāo)準(zhǔn)白板色調(diào)值為L*=95.22，a*= -0.60，b*=4.15。ΔE*計(jì)算公式如下：

ΔE*=(ΔL*2+Δa*2+Δb*2)1/2

2.4.2 巰基含量：參照歐仕益等[10]測定方法。試劑∶緩沖液1∶10.4 g Tris，6.9 g 甘氨酸，1.2 g EDTA溶于1L蒸餾水中，pH 8.0；Ellman試劑：0.2 g DTNB 溶于50 mL緩沖液1中。

方法：將1 g蛋白試樣和10 mL水加入燒杯中攪拌5 min，充分溶解，取1 mL蛋白液+7 mL 無水丙酮，攪拌均勻后，靜置10 min，然后離心(3 000 r/min，15 min)，用丙酮(5 mL)懸浮沉淀，于3 000 r/min離心15 min，重復(fù)兩次，用低溫冷風(fēng)吹干丙酮，加入3 mL緩沖溶液1，取上層清液備用，測量游離巰基含量。

取1 mL丙酮處理過的蛋白液+2.0 mL緩沖液1+0.02 mL Ellman試劑，25 ℃保溫5 min，用紫外分光光度計(jì)，在412 nm下測定吸光度。實(shí)驗(yàn)以不加蛋白液，而加Ellman試劑為空白，以不加Ellman試劑而加蛋白液確定其混濁度。計(jì)算公式如下：

SH=(73.53×A412×9.06)/C

式中：A412為有DTNB存在時(shí)的吸光值-無DTNB存在時(shí)的吸光值；9.06為稀釋倍數(shù)；C為固形物含量。

實(shí)驗(yàn)方法均重復(fù)測定3～5次，取平均值，即為最終結(jié)果。

2.5 產(chǎn)品品質(zhì)特性的測定

2.5.1 色差的測定[11]

將低水分組織蛋白進(jìn)行低溫烘干，然后進(jìn)行粉碎。使用多功能色彩色差計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行L*、a*、b*、ΔE進(jìn)行測定，L*為明度指數(shù)，數(shù)值越高，表示樣品色彩越明亮，a*、b*為彩度系數(shù)，分別表示紅色度和黃色度。ΔE*表示各值與標(biāo)準(zhǔn)色調(diào)之間的差值程度。標(biāo)準(zhǔn)白板色調(diào)值為L*=95.22，a*= -0.60，b*=4.15。ΔE*計(jì)算公式為：

ΔE*=(ΔL*2+Δa*2+Δb*2)1/2

2.5.2 持水和吸油性的測定同2.3.1和2.3.2。2.5.3 膨化度的測定[12]

以低水分組織蛋白與擠壓機(jī)模頭出口矩形周長的比值進(jìn)行測定，上述測定采用卷尺測量，隨機(jī)抽取同一次樣品測定5次，求其平均值，即為產(chǎn)品的膨化度:

膨化度=樣品周長/?？谥荛L

2.5.4 復(fù)水率的測定[13]

稱取5 g干燥的小麥組織化蛋白樣品( 質(zhì)量計(jì)為ml) ，25 ℃復(fù)水30 min，瀝水10 min后稱重(質(zhì)量記為m2),公式如下：

復(fù)水率=(m2-m1)/m1

2.5.5 質(zhì)構(gòu)特性的測定[14]

將低水分組織蛋白放入25 ℃水浴鍋中復(fù)水30 min，然后放在鐵絲網(wǎng)上瀝水10 min，修剪成長約2 cm的樣品，每個(gè)批次樣品平行測5次，去掉最大值和最小值后取平均值。

選定質(zhì)構(gòu)儀為TPA模式，采用P/50探頭，設(shè)定探頭測試前速度為2.0 mm/s，測試中速度為1.0 mm/s，測試后速度為2.0 mm/s，下壓程度為75%，觸發(fā)力5 g，時(shí)間間隔5 s。

2.5.6 感官評(píng)價(jià)的測定[15，16]

將從擠壓機(jī)模頭出口處生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，放入25 ℃的水浴鍋中復(fù)水30 min，然后放在鐵絲網(wǎng)上瀝水10 min，修剪成長約2 cm的樣品，各準(zhǔn)備10塊。從色澤、表觀狀態(tài)、口感風(fēng)味和組織狀態(tài)4個(gè)方面對(duì)高水分組織蛋白產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定，A樣品用于評(píng)價(jià)色澤和平整性，B樣品用于評(píng)價(jià)口感和組織狀態(tài)。感官評(píng)分設(shè)計(jì)見表1，其中色澤、平整性、口感、組織狀態(tài)的比例系數(shù)分別為0.1、0.1、0.4、0.4，各項(xiàng)評(píng)分范圍1～10分，最后計(jì)算綜合得分。

感官評(píng)分小組由內(nèi)、外部人員各選取5名，共10名。其中內(nèi)部人員5名專業(yè)感官評(píng)價(jià)人員，5名非專業(yè)人士。感官評(píng)分小組的建立、人員篩選及培訓(xùn)參照GB/T 16291.1—2012。

表1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 大豆分離蛋白原料理化特性

理化特性反映著原料最基本的成分，一般來說大豆品種的不同和生產(chǎn)工藝細(xì)微的差別會(huì)導(dǎo)致理化特性會(huì)有很大的不同[17]。目前市面的大豆分離蛋白是以低溫脫脂豆粕為原料，經(jīng)過“堿溶酸提”的方法進(jìn)行分離。國內(nèi)生產(chǎn)大豆蛋白的廠家遍布各地，大豆的品種繁多，所以企業(yè)收集的大豆品種可能不盡相同，而且每一批次進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)工藝也會(huì)有細(xì)微的差別，再加上生產(chǎn)環(huán)境等因素，會(huì)造成生產(chǎn)出的大豆分離蛋白品質(zhì)有著很大差別。

對(duì)1～22號(hào)不同廠家的大豆分離蛋白灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、NSI、pH值測定結(jié)果為：灰分平均值為4.45%，變幅為3.35%～5.37%，變異系數(shù)為12.13%，灰分含量最大為14號(hào)，最小為19號(hào)；粗蛋白含量平均值為93.05%，變幅為89.88%～95.92%,變異系數(shù)為1.92%，粗蛋白含量最大為8號(hào)，最小為12號(hào)；粗脂肪含量平均值為0.4%，變幅為0.14%～0.77%，變異系數(shù)為35%，粗脂肪含量最大為5號(hào)，最小為4號(hào)；粗纖維含量平均值為0.59%，變幅為0.3～1.01%，變異系數(shù)為30.51%，粗纖維含量最大為22號(hào)，最小為12號(hào)；NSI平均值為72.79%，變幅為51.08%～87.12%，變異系數(shù)為13.84%，最大為7號(hào)，最小為4號(hào)；懸濁液pH平均值為7.86，變幅為6.86～8.84，變異系數(shù)為6.49%，最大為10號(hào)，最小為19號(hào)。

3.2 大豆分離蛋白的功能特性

大豆分離蛋白的功能特性是蛋白原料的非常重要的原料特性，其功能特性包括持水性、吸油性、起泡性、泡沫穩(wěn)定性、乳化性、乳化穩(wěn)定性、黏度、凝膠強(qiáng)度等。探討大豆分離蛋白的功能特性對(duì)研究大豆分離蛋白對(duì)組織蛋白影響十分重要。

不同廠家大豆分離蛋白功能特性的測定結(jié)果為：持水性的平均值為5.70 g/g，變幅為2.96～7.01 g/g,變異系數(shù)為17.01%，持水性最大的為3號(hào)，最小的6號(hào)；吸油性的平均值為1.24 g/g，變幅為0.9～1.59 g/g，變異系數(shù)為43.55%，持油性最大的為20號(hào)，最小的為19號(hào)；起泡性的平均值為144.64%，變幅為138.16%～153.51%,變異系數(shù)為2.78%，起泡性最大的為16號(hào)，最小的為18號(hào)；泡沫穩(wěn)定性的平均值為31.68%，變幅為23.54%～39.67%，變異系數(shù)為13.64%，泡沫穩(wěn)定性最大為11號(hào)，最小為29號(hào)。

乳化性平均值為7.66 m2/g，變幅為6.28～8.81 m2/g，變異系數(shù)為7.70%，最大8號(hào)，最小為17號(hào)；乳化穩(wěn)定性平均值為17.98 min,變幅為14.33～24.25 min，變異系數(shù)為15.57%，最大為7號(hào)，最小為22號(hào)；黏度平均值為53.04 mPa·s，變幅為12.97～93.23 mPa·s，最大為22號(hào)，最小為15號(hào)；凝膠強(qiáng)度平均值為222.97 g，變幅為109.31～417.34 g，變異系數(shù)為38.23%最大10為號(hào)，最小為18號(hào)。

3.3 大豆分離蛋白色澤和巰基

大豆蛋白的色澤和巰基在生產(chǎn)過程中也會(huì)隨著大豆的品種和工藝不同也會(huì)發(fā)生有所差異。

大豆分離蛋白的巰基含量和色澤的結(jié)果為：巰基含量的平均值為4.27 μmol/g，變幅為1.87 ～7.70 μmol/g，變異系數(shù)為29.74%，最大為16號(hào)，最小為3號(hào)，L*的平均值為84.81，變幅為81.70～88.00，變異系數(shù)為2.20%，最大為19號(hào)，最小為4號(hào)；a*的平均值為4.16，變幅為2.51～6.89，變異系數(shù)為25.90%，最大為4號(hào)，最小為7號(hào)；b*的平均值為13.36，變幅為10.44～15.81，變異系數(shù)為10.85%，最大為4號(hào)，最小為19號(hào)；ΔE平均值為17.48，變幅為13.49～21.66，變異系數(shù)為13.27%，最大為4號(hào)，最小為19號(hào)。

3.4 低水分組織蛋白品質(zhì)

低水分組織蛋白的品質(zhì)測定結(jié)果為：亮度L*值的平均值為73.25，變幅為71.72～76.22，變異系數(shù)為1.50%，最大為16號(hào)，最小為4號(hào)；紅色度a*值的平均值為8.07，變幅為7.29～8.75，變異系數(shù)為3.96%，最大為10號(hào)，最小為16號(hào)；黃色度b*值的平均值為20.19，變幅為19.41～20.85，變異系數(shù)為1.78%，最大為10號(hào)，最小為16號(hào)；色差ΔE的平均值為30.44，變幅為26.94～31.84，變異系數(shù)為3.79%，最大為10號(hào)，最小為19號(hào)。

持水性的平均值為2.19 g/g的，變幅為2.02～2.53 g/g,變異系數(shù)為5.48%，最大為18號(hào)，最小為1號(hào)；吸油性的平均值為0.89 g/g，變幅為0.81～1.01 g/g，變異系數(shù)為6.74%，最大為20號(hào)，最小為1號(hào)；低水分組織蛋白復(fù)水率的平均值為4.01 g/g，變幅為0.94～4.90 g/g，變異系數(shù)為23.44%，最大為17號(hào)，最小為18號(hào)；膨化度的平均值為2.94 g/g，變幅為1.16～3.58 g/g,變異系數(shù)為19.39%，最大為16號(hào)，最小為18號(hào)。

低水分組織蛋白硬度的平均值為6 421.62 g，變幅為4 986.77～7 895.22，變異系數(shù)為11.74%，最大為1號(hào)，最小為11號(hào)；彈性的平均值為92.17%，變幅為86.92%～94.91%，變異系數(shù)為2.30%，最大為6號(hào)，最小為19號(hào)；咀嚼性的平均值為3 722.12 g，變幅為2 628.96～4 877.13 g，變異系數(shù)為17.08%，最大為22號(hào)，最小為11號(hào)；感官評(píng)價(jià)的平均值為73.42分，變幅為60.33～86.19分，變異系數(shù)為7.31%，最大為16號(hào)，最小為18號(hào)。

3.5 大豆分離蛋白理化特性與低水分組織蛋白品質(zhì)的相關(guān)性

由大豆分離蛋白理化特性與低水分組織蛋白品質(zhì)的相關(guān)性(表2)可知，原料灰分與樣品膨化度和復(fù)水率呈極顯著性正相關(guān)，與感官評(píng)價(jià)呈顯著性正相關(guān)；粗蛋白含量與膨化度呈顯著性負(fù)相關(guān)；原料的NSI和感官評(píng)價(jià)呈顯著性正相關(guān)，與吸油性呈極顯著性負(fù)相關(guān)；原料的懸浮液pH值與樣品復(fù)水率、膨化度和感官評(píng)價(jià)呈顯著性正相關(guān)，原因在于在堿性條件下有利于擠壓組織化的形成。賈旭[18]在NaHCO3和小蘇打的添加量對(duì)小麥組織蛋白的影響發(fā)現(xiàn)，組織蛋白的結(jié)構(gòu)和纖維化程度與pH有關(guān)，在弱堿性更有利用蛋白質(zhì)分子定向排列，使密度變小，體積增大，有利用組織蛋白絲狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，口感具有嚼勁。灰分、粗脂肪、粗纖維與品質(zhì)特征沒有顯著性影響。

表2 大豆分離蛋白理化特性與低水分組織蛋白品質(zhì)的相關(guān)性

3.6 大豆分離蛋白色澤與低水分組織蛋白品質(zhì)的相關(guān)性

由表3可知，原料的巰基含量與樣品硬度呈顯著性正相關(guān)；原料明度L*與吸油性呈極顯著性正相關(guān)，與樣品b*呈顯著性正相關(guān)；原料a*與樣品b*呈極顯著性負(fù)相關(guān)；原料b*與樣品吸油性呈極顯著性負(fù)相關(guān)，與持水性呈顯著性負(fù)相關(guān)，與復(fù)水率和感官評(píng)價(jià)呈顯著性正相關(guān)；色差ΔE與樣品b*、持水性呈顯著性負(fù)相關(guān)，與吸油性呈極顯著性負(fù)相關(guān)。

表3 大豆分離蛋白色澤和巰基與低水分組織蛋白品質(zhì)的相關(guān)性

3.7 大豆分離蛋白功能特性與低水分組織蛋白品質(zhì)的相關(guān)性

由原料的功能特性與樣品品質(zhì)特性的相關(guān)性可知(表4)，原料持水性與樣品b*呈顯著性負(fù)相關(guān)；持油性與樣品ΔE、咀嚼性呈顯著性正相關(guān)；原料起泡性與膨化度、感官評(píng)價(jià)呈極顯著性正相關(guān)，與復(fù)水率呈顯著性正相關(guān)；原料泡沫穩(wěn)定性與ΔE呈極顯著性正相關(guān)。

表4 大豆分離蛋白功能特性與低水分組織蛋白品質(zhì)的相關(guān)性

4 結(jié)論

對(duì)22種大豆分離蛋白分別生產(chǎn)的低水分組織蛋白進(jìn)行品質(zhì)特征的測定，個(gè)別樣品之間存在著顯著性差異。導(dǎo)致這些差異的原因在于大豆分離蛋白原料特性有所差異。將低水分組織蛋白的11種品質(zhì)指標(biāo)與原料特性進(jìn)行分析，找出適合用于生產(chǎn)以大豆分離蛋白為主的復(fù)配低水分組織蛋白適合的范圍約為：粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥90%、L*值為82.24～84.57、乳化穩(wěn)定性為17.08～18.75 min-1、吸油性為1.22～1.26 g/g、泡沫穩(wěn)定性為30.91%～31.71%、NSI為77.79%～82.57%、黏度為48.97～56.53 mPa·s、凝膠強(qiáng)度為230.71～250.66 g、巰基含量為3.41～4.4 μmol/L。