王欣　高育哲　張一凡

摘要：在不同pH值條件下，大豆分離蛋白（SPI）經(jīng)高溫加熱形成不同微觀結(jié)構(gòu)的聚集體。研究不同種聚集體的界面性質(zhì)（溶解性、起泡性、泡沫穩(wěn)定性、乳化性、乳化活性），用所制備的聚集體以不同的取代率取代脫脂乳粉制備冰淇淋，并測(cè)定冰淇淋的硬度和粘度。試驗(yàn)結(jié)果表明：用濃度為4%（W/V）的大豆分離蛋白，在pH值為7.0時(shí)制備的聚集體的界面性質(zhì)最佳。將大豆分離蛋白聚集體應(yīng)用于冰淇淋中，隨其取代率的升高，冰淇淋的硬度和粘度升高，當(dāng)取代率為50%時(shí)硬度和粘度達(dá)到最高。

關(guān)鍵詞：大豆分離蛋白；聚集體；界面性質(zhì)；冰淇淋；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TS201.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）08-0043-04

隨著人口劇增導(dǎo)致資源供應(yīng)日趨緊張，食品的蛋白質(zhì)資源逐漸被研究者立為重點(diǎn)。肉類(lèi)食品雖蛋白質(zhì)含量高，但其中含有大量脂肪及固醇。而大豆是“完全蛋白質(zhì)”的植物來(lái)源，其蛋白質(zhì)含量高達(dá)40%以上，氨基酸模式與人體必需氨基酸的需求量比較吻合，且不含膽固醇，其特有的生理活性物質(zhì)——異黃酮還具有降低膽固醇的作用。

大豆蛋白優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)，可以用于裝飾高級(jí)糕點(diǎn)和生產(chǎn)冰淇淋及啤酒，作為飲料、冰淇淋及乳化型制品的表面活劑來(lái)穩(wěn)定乳化結(jié)構(gòu)，是水、糖、油脂及其他食品配合物的良好載體。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同種蛋白質(zhì)在不同環(huán)境條件下及經(jīng)過(guò)各種改性處理后的功能性質(zhì)進(jìn)行大量研究，例如：Hemansson等人分析了不同環(huán)境條件對(duì)蛋白凝膠性質(zhì)的影響；Sarah等人研究了熱致蛋白凝膠的流變學(xué)特性；華欲飛等人比較了大豆蛋白與不同多糖的流變性質(zhì)，并探討了相分離在凝膠過(guò)程中的機(jī)理。但是，目前關(guān)于蛋白質(zhì)在不同條件下熱致聚合后形成不同微觀形貌的聚集體的功能性質(zhì)的研究少有報(bào)道。

李向紅等人[1-4]研究表明：在不同的pH值下，不同濃度的大豆分離蛋白會(huì)以不同的結(jié)構(gòu)形式（如單體、二聚體、四聚體、八聚體）存在，再通過(guò)高溫加熱，形成不同形狀（如纖維狀、絮狀、塊狀）的聚集體。因此，本課題以大豆分離蛋白為原料，在一定的條件下制得不同的蛋白聚集體，分析和比較聚集體的界面性質(zhì)，得到最優(yōu)聚集體；再用蛋白聚集體以不同的取代率代替脫脂乳粉制備冰淇淋，探討大豆分離蛋白聚集體對(duì)冰淇淋粘度和硬度的影響。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

大豆分離蛋白，脫脂乳粉，奶油，白糖，黃原膠，單甘酯，蔗糖酯，SDS，金龍魚(yú)大豆色拉油，6%鹽酸溶液，6%氫氧化鈉溶液。

1.2 儀器和設(shè)備

組織搗碎機(jī)，pH測(cè)定儀，UV-2000型紫外分光光度計(jì)，高速離心機(jī)，磁力攪拌器，HH-6型電子恒溫水浴鍋，NDJ-5S型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，質(zhì)構(gòu)儀，以及其他試驗(yàn)用玻璃器皿。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 大豆分離蛋白聚集體的制備 大豆分離蛋白聚集體的制備方法主要參考Utsumi[5]的方法而有所改進(jìn)。配置濃度分別為1%，2%，4%，7%（W/V）的大豆分離蛋白溶液，用6%鹽酸溶液和7%氫氧化鈉溶液調(diào)pH值，每個(gè)濃度的溶液均調(diào)節(jié)3個(gè)pH值（2.0，3.5，7.0），然后置于80 ℃的水浴鍋中加熱2 h，制得大豆分離蛋白的不同聚集體。

1.3.2 大豆分離蛋白聚集體界面性質(zhì)的測(cè)定

1） 溶解性的測(cè)定。將制備的濃度分別為1%，2%，4%，7%（W/V）的大豆分離蛋白聚集體以10 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心15 min，取上清液并稀釋?zhuān)節(jié)舛葹?%和2%的樣品料液比為1∶5，濃度為4%和7%的樣品料液比為1∶10，然后在波長(zhǎng)280 nm處測(cè)吸光值。采用蛋白質(zhì)含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線（如圖1所示），求出溶液中蛋白質(zhì)含量，再乘其稀釋倍數(shù)得到溶液中蛋白質(zhì)濃度。

2） 起泡性和泡沫穩(wěn)定性的測(cè)定。參照Watanabe等人[6]的方法而有所改進(jìn)。取濃度分別為1%，2%，4%，7%（W/V）的樣品各40 mL，用轉(zhuǎn)速為6 500

r/min的組織搗碎機(jī)搗碎40 s，置于量筒中，記錄泡沫的高度V1，靜置30 min后記錄泡沫高度V2。計(jì)算起泡性（FC）及泡沫穩(wěn)定性（FS）。

3） 乳化性和乳化活性的測(cè)定。參照Watanabe等人的方法而有所改進(jìn)。取5 mL濃度分別為1%，2%，4%，7%（W/V）的樣品各加入5 mL金龍魚(yú)大豆色拉油，用轉(zhuǎn)速為7 500 r/min的組織搗碎機(jī)搗碎1 min，制成乳化液，在0 min和10 min時(shí)取底部樣液50 μL，置于5 mL SDS溶液中稀釋?zhuān)瑴y(cè)定500 nm處的吸光值A(chǔ)0和A10。以SDS溶液作為空白。

乳化性用乳化活力指數(shù)（EAI）表示：

EAI（m2/g）={（2×2.303）/[C×（1-φ）×104]}×

A500×dilution

乳化穩(wěn)定性用乳化穩(wěn)定指數(shù)（ESI）表示：

ESI（%）=100×（A10/A0）

式中：N為稀釋倍數(shù)；C為蛋白質(zhì)的濃度，g/mL；L為比色池光徑，1 cm。

1.3.3 大豆分離蛋白聚集體取代脫脂乳粉制備冰淇淋及其品質(zhì)的測(cè)定 用上述試驗(yàn)確定的最佳大豆分離蛋白聚集體，按照表1的配方，分別以20%，30%，40%，50%的取代率取代脫脂乳粉，制備冰淇淋[7-8]。

1） 冰淇淋粘度的測(cè)定。將制備的冰淇淋在4 ℃下老化12 h后，利用NDJ-5S型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，選用2號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速12 r/min，測(cè)其粘度。

2） 冰淇淋硬度的測(cè)定。利用質(zhì)構(gòu)儀的檢測(cè)探頭兩次下壓測(cè)定制備的冰淇淋的質(zhì)地特征曲線。將樣品在冰箱中硬化，取出后迅速測(cè)定。參數(shù)設(shè)定：測(cè)試前探頭下降速度為2 mm/s，測(cè)試速度為3 mm/s；測(cè)試后探頭回程速度為5 mm/s；測(cè)試距離為15 mm；觸發(fā)力為20×10-2 N；探頭類(lèi)型為P/6。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種聚集體的溶解性

不同濃度的大豆分離蛋白在不同pH值下制備的聚集體的溶解性測(cè)定結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出：大豆分離蛋白濃度相同時(shí)，其聚集體的溶解性隨pH值升高呈先降低再升高的趨勢(shì)；pH值相同時(shí)，大豆分離蛋白濃度為4%（W/V）的聚集體的溶解性最高，且在pH值為7.0時(shí)其溶解度達(dá)到最高、為7.099 mg/mL，而在pH值為3.5時(shí)其溶解度最低。這可能是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)呈電中性，分子間的靜電推斥力缺乏，而疏水作用使蛋白質(zhì)聚集和沉淀，從而降低了蛋白質(zhì)的溶解性。

2.2 不同種聚集體的起泡性和泡沫穩(wěn)定性

不同濃度的大豆分離蛋白在不同pH值下制備的聚集體的起泡性（FC）和泡沫穩(wěn)定性（FS）測(cè)定結(jié)果如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可以看出：大豆分離蛋白濃度相同時(shí)，其聚集體的起泡性及泡沫穩(wěn)定性隨pH值升高呈先降低再升高的趨勢(shì)，在pH值為7.0時(shí)最高，起泡性達(dá)到40%和泡沫穩(wěn)定性達(dá)到75%，而在pH值為3.5時(shí)最低；pH值相同時(shí)，起泡性和泡沫穩(wěn)定性雖變化不明顯，但仍能得出起泡性在濃度為7%（W/V）時(shí)達(dá)到最高，泡沫穩(wěn)定性在濃度為4%（W/V）時(shí)最高。出現(xiàn)這種結(jié)果的可能原因，一是蛋白質(zhì)的內(nèi)在因素，即蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，如蛋白質(zhì)分子大小與組成等[10]；二是外在因素，即物理因素，如超聲波、有機(jī)溶劑等[11]。

2.3 不同種聚集體的乳化性和乳化活性

不同濃度的大豆分離蛋白在不同pH值下制備的聚集體的乳化性和乳化活性測(cè)定結(jié)果如圖5和圖6所示。

由圖5和圖6可以看出：在大豆分離蛋白濃度相同時(shí)，其聚集體的乳化性及乳化活性隨pH值升高呈先降低再升高的趨勢(shì)，在pH值為7.0時(shí)最高，乳化性為0.07和乳化活性為36%，而在pH為3.5時(shí)最低；pH值相同時(shí)，乳化性在濃度為7%（W/V）時(shí)達(dá)到最高，乳化活性在濃度為4%（W/V）時(shí)最高。

2.4 大豆分離蛋白聚集體的不同取代率對(duì)冰淇淋硬度和粘度的影響

濃度為4%的大豆分離蛋白在pH值為7.0時(shí)制備的聚集體的界面性質(zhì)最佳。用該聚集體以不同的取代率代替脫脂乳粉制備冰淇淋，測(cè)定產(chǎn)品硬度和粘度，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知：隨著大豆分離蛋白聚集體取代率的升高，冰淇淋的粘度和硬度均呈升高趨勢(shì)，在50%的取代率時(shí)達(dá)到最高，硬度為1 800.03 g左右，粘度為2 152 mg/s左右。這可能是因?yàn)榇蠖狗蛛x蛋白聚集體有良好的吸水性，使含有大豆分離蛋白聚集體的冰淇淋混料的粘度升高了，而其良好的持水性又使冰淇淋獲得了更高的粘度[12]。

3 結(jié)論

上述試驗(yàn)結(jié)果表明：不同濃度的大豆分離蛋白在不同pH值條件下制備的大豆分離蛋白聚集體，其溶解性、起泡性、泡沫穩(wěn)定性、乳化性、乳化活性均有明顯差異。在試驗(yàn)選取的3個(gè)pH值和4個(gè)濃度中，當(dāng)大豆分離蛋白濃度為4%（W/V）、pH值為7.0時(shí)制備的聚集體界面性質(zhì)最佳。用制備的性能最佳的大豆分離蛋白聚集體取代脫脂乳粉制備冰淇淋，隨著取代率的升高，冰淇淋的粘度和硬度均呈升高趨勢(shì)。

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Abstract： Under the condition of different pH value， soy protein isolated form different microstructures of aggregates after high temperature heating. This paper studied the different kinds of aggregate's interfacial property （solubility， foamability， foam stability， emulsibility， emulsifying activity） and used aggregation prepared instead of dried skim milk with different replacement ratio and measure rigidity and viscosity. The experimental results showed that： with the concentration of 4%（W/V）of the soy protein isolate and the pH value of 7.0 the aggregate's interfacial property is optimum. In the application of ice cream， along with the increase of the replacement rate， the ice cream's rigidity and viscosity rise. When the replacement rate is 50%， the rigidity and viscosity reach the highest.

Key words： soy protein isolate； aggregation； interfacial property； ice cream； application