不同方式誘導(dǎo)大豆蛋白和阿拉伯膠復(fù)合物的形成及其膠凝性質(zhì)的研究

王翼+高育哲+張一凡

摘要：以大豆蛋白和阿拉伯膠為原料，通過不同的方式（熱誘導(dǎo)、鹽離子誘導(dǎo)、酶誘導(dǎo)）誘導(dǎo)形成復(fù)合凝膠，并研究其凝膠性質(zhì)。結(jié)果表明：熱誘導(dǎo)復(fù)合凝膠在加熱溫度90 ℃、大豆蛋白和阿拉伯膠的比例為1∶2.0時(shí)，膠凝強(qiáng)度最強(qiáng)（176.5 g）；鹽離子誘導(dǎo)復(fù)合凝膠，加入MgCl2的凝膠強(qiáng)度大于加入CaCl2的凝膠強(qiáng)度；利用TGase酶誘導(dǎo)形成的復(fù)合凝膠，凝膠強(qiáng)度比熱誘導(dǎo)和鹽離子誘導(dǎo)形成的凝膠的強(qiáng)度都大，且形成凝膠的時(shí)間顯著縮短。

關(guān)鍵詞：大豆蛋白；阿拉伯膠；復(fù)合凝膠；凝膠性質(zhì)

中圖分類號：TS201.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）08-0040-04

大豆蛋白因其原料豐富、蛋白質(zhì)含量高、功能特性良好、營養(yǎng)價(jià)值高及低成本而倍受關(guān)注[1]。大豆蛋白不僅是一種優(yōu)質(zhì)植物蛋白源，同時(shí)具有許多功能特性，如起泡性、乳化性、溶解性、凝膠性等，其中凝膠特性作為大豆蛋白產(chǎn)品的一個(gè)重要功能特性直接影響著產(chǎn)品的品質(zhì)[2]。阿拉伯膠是以采自金合歡樹的樹膠液為原料制造而成的膠類物質(zhì)，主要由半乳糖、L-阿拉伯糖和L-鼠李糖等多糖類成分構(gòu)成，其已成為我國食品工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的膠體之一[3]。Schmitt研究了β-乳球蛋白與阿拉伯膠在中性水溶液中的復(fù)合凝聚情況，結(jié)果顯示，在pH值為7.2時(shí)，β-乳球蛋白與阿拉伯膠在比例為1∶2時(shí)，復(fù)合的程度達(dá)到最大[4]。Liu研究了酸性條件下（pH值為1.5～6.5）不同比例的大豆分離蛋白與阿拉伯膠的相互作用情況，結(jié)果顯示，大豆分離蛋白與阿拉伯膠能形成可溶和不可溶的復(fù)合物，在大豆分離蛋白與阿拉伯膠比例為1∶1時(shí)，開始形成可溶復(fù)合物的pH值為4.2，形成不可溶復(fù)合物的pH值為3.7[5]。綜合來看，目前國內(nèi)外較多研究熱致復(fù)合凝膠特性，而對不同方式誘導(dǎo)形成復(fù)合凝膠方面的研究較少。因此，本課題以大豆蛋白和阿拉伯膠為原料，通過熱誘導(dǎo)、鹽離子誘導(dǎo)、酶誘導(dǎo)方式制備復(fù)合凝膠，研究不同種誘導(dǎo)方式形成凝膠的特性，為拓展蛋白質(zhì)—多糠復(fù)合物凝膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆蛋白粉：大豆分離蛋白，市售；阿拉伯樹膠：食品添加劑，市售。

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

1.2 儀器和設(shè)備

DK-98-nA型電熱恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司；JJ-1型磁力攪拌器：日本電子（JEDL）；AL204型電子天平：上海精科實(shí)業(yè)有限公司；pHS-3C型酸度計(jì)：梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；GL-21M型高速離心機(jī)：上海精密儀器研究所。

質(zhì)構(gòu)儀運(yùn)行模式：TPA；測試速度：1.00 mm/s；返回速度：1.0 mm/s；時(shí)間：1 s；探頭：TA4/1000：D。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 加熱誘導(dǎo)大豆蛋白和阿拉伯膠成膠 大豆蛋白與阿拉伯膠比例（質(zhì)量比）為1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0，加水50 mL，配制10%（W/V）的溶液。調(diào)節(jié)pH值為8.0，于離心機(jī)上除去氣泡[6]，樣品溶液加入50 mL燒杯中，錫紙封口，置于恒溫水浴鍋中加熱，分別在70，80，90，100 ℃加熱1 h，取出置于冰水中迅速冷卻30 min[7]，制得凝膠，放于冰箱中冷藏24 h。

1.3.2 鹽離子誘導(dǎo)大豆蛋白和阿拉伯膠成膠 大豆蛋白與阿拉伯膠比例（質(zhì)量比）為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，調(diào)節(jié)pH值為8.0，于離心機(jī)上除去氣泡，樣品溶液加入50 mL燒杯中，錫紙封口，置于恒溫水浴鍋中加熱，分別在70，80，90，100 ℃加熱1 h，取出置于冰水中迅速冷卻30 min，制得凝膠，放于冰箱中冷藏24 h。

1.3.3 酶（MTGase）誘導(dǎo)大豆蛋白和阿拉伯膠成膠 在MTGase酶的催化下，蛋白中賴氨酸上的ε-氨基和谷氨酸上的γ-羥酰胺基之間可以發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)和多肽之間發(fā)生共價(jià)交聯(lián)作用而形成穩(wěn)定凝膠。控制底物濃度可得到不同性能的凝膠，以便研究[10-11]。大豆蛋白與阿拉伯膠比例（質(zhì)量比）為

1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0，加水50 mL，配制3種不同濃度的溶液。先加大豆蛋白，在磁力攪拌器上攪拌1 h，后加阿拉伯膠，再加入MTGase酶（酶當(dāng)量=50 U/g）[12]，調(diào)節(jié)pH值為8.0，于離心機(jī)上除去氣泡，樣品溶液加入50 mL燒杯中，置于37 ℃恒溫水浴鍋中加熱1 h，取出置于冰水中迅速冷卻30 min，制得凝膠，放于冰箱中冷藏24 h。

2 結(jié)果與分析

2.1 加熱誘導(dǎo)大豆蛋白和阿拉伯膠成膠的凝膠特性

1） 將大豆蛋白和阿拉伯膠在不同溫度（70，80，90，100 ℃）下制得的凝膠，用質(zhì)構(gòu)儀測定3次，取平均值[13]，結(jié)果見表1。

由表1可知：在相同濃度（1∶2.0）、不同溫度下，凝膠強(qiáng)度先隨溫度的升高而增強(qiáng)，到90 ℃凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大（176.5 g），然后又減小。

2） 將大豆蛋白和阿拉伯膠在不同復(fù)合物濃度（大豆蛋白∶阿拉伯膠=1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0）下制得的凝膠，用質(zhì)構(gòu)儀測定3次，取平均值，結(jié)果見表2。

由表2可知：在相同溫度（90 ℃）下，凝膠強(qiáng)度隨復(fù)合物濃度的增大而增強(qiáng)，在1∶2.0時(shí)達(dá)到最大凝膠強(qiáng)度（141.0 g）。

2.2 鹽離子誘導(dǎo)大豆蛋白和阿拉伯膠成膠的凝膠強(qiáng)度

1） 將大豆蛋白和阿拉伯膠在不同溫度（70，80，90，100 ℃）下加入CaCl2（0.25%）后制得的凝膠，用質(zhì)構(gòu)儀測定3次，取平均值，結(jié)果見表3。

2） 將大豆蛋白和阿拉伯膠在不同溫度（70，80，90，100 ℃）下加入MgCl2（0.25%）后制得的凝膠，用質(zhì)構(gòu)儀測定3次，取平均值，結(jié)果見表4。

由表3和表4可知：在不同溫度下加入鹽離子，凝膠強(qiáng)度隨溫度的升高而增強(qiáng)，在90 ℃時(shí)最大，加入鈣離子時(shí)為139.5 g，加入鎂離子時(shí)為154.0 g；且在此溫度下，加入鎂離子時(shí)的凝膠強(qiáng)度大于加入鈣離子時(shí)的凝膠強(qiáng)度（如圖1所示）。

2.3 酶誘導(dǎo)大豆蛋白和阿拉伯膠成膠的凝膠強(qiáng)度

將大豆蛋白和阿拉伯膠以不同復(fù)合物濃度（大豆蛋白∶阿拉伯膠=1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0）下通過MTGase誘導(dǎo)所制得的凝膠，用質(zhì)構(gòu)儀測定3次，取平均值，結(jié)果見表5。

由表2和表5可知：不同比例復(fù)合凝膠的粘度和彈性差異不顯著；但在同一溫度下，凝膠強(qiáng)度隨復(fù)合物濃度的增大而增強(qiáng)，在濃度比例為1∶2.0時(shí)達(dá)到最大；且加了MTGase的凝膠強(qiáng)度遠(yuǎn)大于不加酶的（如圖2所示），這與文獻(xiàn)報(bào)道一致[14-15]。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明：熱誘導(dǎo)復(fù)合凝膠在加熱溫度90 ℃、大豆蛋白和阿拉伯膠的比例為1∶2.0時(shí)，膠凝強(qiáng)度最強(qiáng)（176.5 g）；鹽離子誘導(dǎo)復(fù)合凝膠，加入MgCl2時(shí)的凝膠強(qiáng)度大于加入CaCl2時(shí)的凝膠強(qiáng)度；利用TGase酶誘導(dǎo)形成的復(fù)合凝膠，凝膠強(qiáng)度比熱誘導(dǎo)和鹽離子誘導(dǎo)形成的凝膠的強(qiáng)度都大，且形成凝膠的時(shí)間顯著縮短。

本次試驗(yàn)只研究了凝膠的一部分功能性質(zhì)（用質(zhì)構(gòu)儀測定凝膠強(qiáng)度等），在以后的研究和試驗(yàn)中，需進(jìn)一步研究復(fù)合凝膠的其他性質(zhì)（如可用流變儀測定凝膠的流變學(xué)性質(zhì)，用掃描電鏡研究凝膠的微觀結(jié)構(gòu)；用紅外光譜儀和DSC研究凝膠的結(jié)構(gòu)變化等），并將之應(yīng)用于食品工業(yè)生產(chǎn)及食品外的各個(gè)領(lǐng)域。

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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