孫冰玉，石彥國

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)，食品工程學(xué)院省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150076)

微波技術(shù)提高醇法大豆?jié)饪s蛋白乳化性的研究

孫冰玉，石彥國

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)，食品工程學(xué)院省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150076)

制取低成本、高蛋白含量的大豆?jié)饪s蛋白時(shí)，乙醇會(huì)產(chǎn)生變性作用，從而降低大豆?jié)饪s蛋白的功能特性，因此本研究采用微波技術(shù)對(duì)醇法大豆?jié)饪s蛋白進(jìn)行物理改性。通過對(duì)固液比、微波功率、改性時(shí)間的單因素實(shí)驗(yàn)，針對(duì)乳化性進(jìn)行研究，然后進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)方差分析，最終得出微波技術(shù)提高醇法大豆?jié)饪s蛋白乳化性最佳工藝條件:固液比1∶9、功率500W、時(shí)間3min，可提高乳化能力129.9%，乳化穩(wěn)定性28.0%。

大豆?jié)饪s蛋白，微波，乳化性

醇浸出法大豆?jié)饪s蛋白(Alcohol Leaching Soy Protein Concentrate，簡稱 ALSPC)［1－2］由于其生產(chǎn)工藝幾乎無污水排放、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是目前生產(chǎn)大豆?jié)饪s蛋白最常用的方法。但由于乙醇溶液具有強(qiáng)烈的蛋白質(zhì)變性作用，使得濃縮蛋白的功能特性大大降低。因此，通過改性提高大豆?jié)饪s蛋白功能特性具有十分重要的意義。蛋白質(zhì)改性方法有物理改性、化學(xué)改性、生物改性和基因工程改性［3－4］。物理改性是利用熱、電、磁、機(jī)械能等物理作用形式對(duì)大豆蛋白的功能特性加以改善，具有費(fèi)用低、無毒副作用及對(duì)產(chǎn)品營養(yǎng)性能影響較小等優(yōu)點(diǎn)。而隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及膳食結(jié)構(gòu)的合理化，不斷應(yīng)用新技術(shù)改造食品傳統(tǒng)加工工藝已成為勢不可擋的局面。作為近年來工業(yè)上出現(xiàn)的新技術(shù)之一的微波技術(shù)發(fā)展迅速［5］。微波是微波產(chǎn)生器(稱為磁控管)發(fā)出的高頻波段的電磁波，一般是指波長在1mm～1m，相應(yīng)頻率由300GHz至300MHz的電磁波，目前國內(nèi)外常用的微波專用頻率為915MHz和 2450MHz［6］，利用介質(zhì)損耗原理采用超高頻電場進(jìn)行加熱處理，但它本身并不生熱，只是在被物體吸收后才會(huì)發(fā)熱，這與傳統(tǒng)的加熱方式有很大的區(qū)別［7］。微波加熱技術(shù)用于蛋白質(zhì)改性的研究為數(shù)較少。據(jù)微波加熱原理可知，蛋白質(zhì)和作為極性分子的水在高頻率、強(qiáng)電場強(qiáng)度的微波場中可被極化，隨著微波場極性的迅速改變，蛋白質(zhì)等極性分子基團(tuán)的電性質(zhì)發(fā)生變化，蛋白質(zhì)及水分子將微波能轉(zhuǎn)換成熱能從而使自身溫度升高，由此，電子及能量的變化引起了蛋白質(zhì)等生物大分子的變性。因此本實(shí)驗(yàn)就是采用微波技術(shù)改性，針對(duì)乳化性進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

醇法大豆?jié)饪s蛋白 實(shí)驗(yàn)室自制，蛋白質(zhì)含量為74.4%，蛋白溶出率為1.27%;精制大豆油 市售。

80－2低速離心機(jī) 上海浦東物理光學(xué)儀器廠;ACE均質(zhì)機(jī) 日本NIHONSEIKI KAISHA LTD;

VIP200S微波爐 順德惠而浦蜆華微波制品有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 微波改性ALSPC工藝路線 見圖1。

圖1 微波改性ALSPC工藝路線圖

1.2.2 乳化性測定方法［8］乳化能力(E.A.)測定方法:精確稱取2.50g樣品，分散于50m L水中，再加入50m L大豆色拉油，均質(zhì)(2000 r/m in)1m in，放入離心機(jī)中離心(1300r/min)5m in;取出離心管，觀察乳化情況，記下乳化層高度及管中液體總高度。計(jì)算公式:

乳化穩(wěn)定性(E.S.)測定方法:將按照上述方法制得的樣品置于離心管中，于80℃水浴中加熱30m in后，用自來水冷卻至室溫，再次離心(1300 r/m in，5m in)，記下乳化層高度及管中液體總高度。計(jì)算公式:

2 結(jié)果與討論

2.1 固液比對(duì)大豆?jié)饪s蛋白乳化性的影響

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(參見圖 2)可知，固液比在 1∶7～1∶11之間改性后的大豆?jié)饪s蛋白乳化能力及乳化穩(wěn)定性有顯著的提高。在固液比為1∶9時(shí)，濃縮大豆蛋白的乳化能力達(dá)到最大值，為95.9%，乳化穩(wěn)定性達(dá)到最大值，為50.9%。大豆蛋白是由多種L－型氨基酸組成的大分子，沿著蛋白質(zhì)大分子主鏈分布著－NH3、－COO－等親水基團(tuán)，也分布著許多－(CH2)n－、－C6H5等疏水基團(tuán)，這種特殊的結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)分子的表面活性特性。當(dāng)固液比逐漸增大時(shí)，水分子含量逐漸增多，微波的振蕩作用增強(qiáng)，蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)變得疏松，使疏水性多肽部分展開朝向脂質(zhì)而極性部分朝向水相，導(dǎo)致乳化能力及乳化穩(wěn)定性都增強(qiáng)，當(dāng)固液比繼續(xù)增大時(shí)，蛋白質(zhì)產(chǎn)生變性，可溶性蛋白減少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，固液比在1∶7～1∶11范圍內(nèi)改善乳化性作用效果最顯著。

2.2 微波功率對(duì)大豆?jié)饪s蛋白乳化性的影響

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(參見圖3)可知，隨微波功率的不斷增加，醇提濃縮大豆蛋白溶液的乳化能力及乳化穩(wěn)定性先升高后降低，微波功率在500W時(shí)，乳化能力達(dá)最大值為98.8%，乳化穩(wěn)定性達(dá)最大值為51.9%。當(dāng)功率增大時(shí)，蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)變得疏松;功率繼續(xù)增大，蛋白質(zhì)變性增大，不溶性蛋白質(zhì)含量增多，乳化能力及乳化穩(wěn)定性隨之降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微波功率在350～650W范圍內(nèi)，最有利于提高醇法濃縮大豆蛋白溶液的乳化性。

圖2 固液比對(duì)乳化性的影響圖

圖3 微波功率對(duì)乳化性的影響圖

2.3 改性時(shí)間對(duì)大豆?jié)饪s蛋白乳化性的影響

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(參見圖4)可知，醇提濃縮大豆蛋白的乳化能力及乳化穩(wěn)定性在時(shí)間為1～3m in內(nèi)呈增長趨勢，隨后逐步下降。改性時(shí)間為3min時(shí)，乳化能力達(dá)最大值98.5%，乳化穩(wěn)定性達(dá)最大值51.9%。隨著微波作用時(shí)間的延長，蛋白質(zhì)開始變性，不溶性蛋白質(zhì)含量增多，乳化能力及乳化穩(wěn)定性隨之降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微波作用時(shí)間在2～4min范圍內(nèi)，最有利于提高醇提濃縮蛋白的乳化性。

圖4 改性時(shí)間對(duì)乳化性的影響圖

2.4 微波技術(shù)改性工藝條件的優(yōu)化分析

由正交實(shí)驗(yàn)(表1、表2)可知，各因素對(duì)于提高醇法濃縮大豆蛋白溶液乳化能力的影響順序是:固液比＞微波功率＞時(shí)間，固液比是高度顯著因素，微波功率是較顯著因素;各因素對(duì)于提高醇法濃縮大豆蛋白溶液乳化穩(wěn)定性的影響順序是:功率＞時(shí)間＞固液比，功率是高度顯著因素，時(shí)間為較顯著因素。以提高乳化性和乳化穩(wěn)定性為宗旨的濃縮蛋白溶液微波改性最佳工藝條件為:A2B2C2，即固液比1∶9、微波功率500W、時(shí)間3m in。由于最佳條件在方案中沒有出現(xiàn)過，因而需要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(表3)。結(jié)果表明最佳改性條件與前面的分析相一致。

表1 微波技術(shù)改性乳化性正交實(shí)驗(yàn)方差分析結(jié)果

表2 正交實(shí)驗(yàn)方差分析結(jié)果

表3 微波改性提高乳化性最佳條件

由表3可知，在此條件下醇法大豆?jié)饪s蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性可分別提高129.9%和28.0%，由此可知，微波改性對(duì)ALSPC溶液乳化性的提高作用效果明顯。

3 結(jié)論

微波技術(shù)在醇法大豆?jié)饪s蛋白溶液改性實(shí)驗(yàn)中，功率和固液比是影響乳化性的重要因素，而改性時(shí)間也是乳化性能否提高的關(guān)鍵。經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定微波提高功能特性的最佳工藝條件:固液比1∶9、功率500W、時(shí)間3m in，可提高乳化能力129.9%，提高乳化穩(wěn)定性28.0%。因此，對(duì)利用節(jié)能、環(huán)保的微波對(duì)大豆蛋白質(zhì)進(jìn)行改性具有指導(dǎo)意義，對(duì)提高大豆?jié)饪s蛋白乳化能力以及自動(dòng)化生產(chǎn)具有重要參考價(jià)值。

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Modifying alcohol leaching soy protein concentrate to improve emulsibility by microwave technology

SUN Bing－yu，SHI Yan－guo
(Key Laboratory of Food Science and Engineering，College of Food Engineering，Harbin University of Commerce，Harbin 150076，China)

Since the result of alcoholdam aging protein structure while producing soy protein concentrate(SPC)with low cost and high protein，the proposal was intent to improve functionalities of alcohol leaching soy protein concentrate by microwave technology.Based on emulsifibility，the single factors were tested first.Then orthogonal design and analysis of variance were done in the premium range.The results were listed as follows:the optimum protein to water ration 1∶9，power 500W and duration 3m in.Emulsifying ability was 129.9%higher than before modified.Emulsion stability was 28.0%higher than before modified.

soy protein concentrate;microwave;emulsification

TS201.2+1

B

1002－0306(2011)08－0284－03

2010－12－01

孫冰玉(1978－)，女，講師，研究方向:大豆化學(xué)及加工技術(shù)。