孫 賀，于寒松，范宏亮，付洪玲，單單單，呂 博，宋 波，劉珊珊

和亞基缺失對大豆分離蛋白乳化特性的影響

孫 賀1,3，于寒松1,3※，范宏亮1,3，付洪玲1,3，單單單1,3，呂 博4，宋 波2，劉珊珊2

（1. 吉林農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，長春 130118；2. 東北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，哈爾濱 150030；3. 國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系加工研究室，長春 130118；4. 東北農(nóng)業(yè)大學食品學院，哈爾濱 150030）

為了探究-伴大豆球蛋白（7S）中和亞基缺失對大豆分離蛋白乳化特性的影響，該文以東農(nóng)47（對照）和3種不同蛋白亞基缺失型（缺失、缺失以及、缺失）大豆為原料提取大豆分離蛋白（Soy Protein Isolate，SPI），通過十二烷基磺酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳（Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis，SDS-PAGE）技術(shù)分析其亞基組成，然后制備乳狀液并測定乳化活性指數(shù)（Emulsifying Activity Index，EAI）、-電位、粒徑、微觀結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定動力學指數(shù)（Turbiscan Stability Index，TSI）及界面蛋白吸附量。結(jié)果表明：亞基缺失型SPI乳狀液乳化活性指數(shù)最大，為87.59 m2/g；ζ-電位絕對值最大，為47.7 mV；粒徑最小，為2.223m；顯微結(jié)構(gòu)顯示其分子最小且分布最均勻，穩(wěn)定動力學指數(shù)最?。唤缑娴鞍孜搅孔畲?，為31.40%。4種不同SPI乳狀液的穩(wěn)定性結(jié)果由大到小為亞基缺失型、東農(nóng)47、亞基缺失型、和亞基缺失型。研究結(jié)果可為高乳化性大豆蛋白系列產(chǎn)品的開發(fā)應用提供理論支撐和技術(shù)支持。

乳化活性；乳化穩(wěn)定性；微觀結(jié)構(gòu)；大豆分離蛋白；亞基缺失型

0 引 言

近年來，隨著人們生活水平的逐步提高以及國家對大健康產(chǎn)業(yè)的重視，營養(yǎng)健康的食物越來越得到大家的重視，安全無風險的高乳化性產(chǎn)品的開發(fā)具有極其廣闊的前景。大豆分離蛋白（Soy Protein Isolate，SPI）具有兩親性結(jié)構(gòu)，由于營養(yǎng)價值高且功能特性多而被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)[1-2]。乳狀液是由水、油以及乳化劑所形成的一種不穩(wěn)定體系，由于其具有不同的類型，不僅廣泛應用于化妝品和制藥，而且也廣泛應用于一些食品，如冰淇淋和蛋黃醬。然而，乳層不穩(wěn)定性可能會降低乳化類產(chǎn)品的貨架期[3]，但添加具有乳化性能的SPI可以穩(wěn)定乳狀液。

大豆蛋白按沉降系數(shù)分為2S，7S，11S和15S 4種組分，-伴大豆球蛋白（7S）和大豆球蛋白（11S）是占種子蛋白總量65%～80%的主要成分[4]。-伴大豆球蛋白（7S）是由非共價結(jié)合的亞基，和組成的同源三聚體，大豆球蛋白（11S）是由通過二硫鍵連接的A和B多肽組成的六聚體蛋白[5]。7S/11S比例對乳化性能的影響已有較多研究。陳海敏等[6]研究了大豆蛋白的7S/11S比例對凝膠與乳化性能的影響，結(jié)果表明7S/11S比值越高，乳化活性越高，即7S含量越高，大豆蛋白的乳化性會越好，且7S各亞基對SPI乳化性貢獻率遠大于11S[7-8]。劉春等[9]以亞基正常品種、A3B4亞基缺失、A1aA1b亞基缺失、A5A4B3亞基缺失、M11SR（11S含量極低）和粗7S蛋白6個大豆品種為原料，對蛋白功能性進行評價，結(jié)果表明：11S中單個亞基缺失對乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響不顯著，11S含量顯著降低或缺失能提高大豆蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性。Cheng等[10]通過對大豆蛋白亞基組成對其功能特性影響的研究發(fā)現(xiàn)，不同種類大豆蛋白組成的變化對大豆的乳化性能有顯著影響，乳化活性與和亞基總含量、亞基、7S/11S比值呈顯著正相關(guān)；與酸性亞基A3和堿性亞基B沒有顯著相關(guān)性；與酸性亞基A1,2,4呈顯著負相關(guān)。但目前單獨的或亞基缺失對大豆分離蛋白乳化特性的影響的研究卻鮮有報道。

劉珊珊教授團隊分別以和亞基雙缺失型日B（HS99-B）和黑龍江省主栽的高油大豆品種東農(nóng)47為供體親本和受體親本，通過育種手段獲得了具有中國大豆遺傳背景的亞基缺失型分別為缺失、缺失、和同時缺失等多種大豆亞基缺失新品系[11-14]。供體親本和亞基雙缺失型日B（HS99-B）由于受生長環(huán)境和自身生物學性狀等因素的限制，不適宜在國內(nèi)進行大面積種植，所以本文不予討論。

本文采用東農(nóng)47（對照）和3種不同蛋白亞基缺失型大豆為原料提取SPI，通過制備乳狀液并測定乳化活性指數(shù)、-電位、粒徑、微觀結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定動力學指數(shù)、界面蛋白含量等系列指標，研究、亞基對大豆分離蛋白乳化特性的影響，比較不同亞基組成對SPI乳化特性影響，以期為工業(yè)生產(chǎn)高乳化性SPI提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗所用的4種大豆（東農(nóng)47（對照）、亞基缺失型、亞基缺失型、和亞基缺失型）由東北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院大豆研究所大豆生物學教育部重點實驗室劉珊珊教授團隊提供；大豆油（九三集團哈爾濱惠康食品有限公司（HK））；考馬斯亮藍G-250、丙酮（北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限責任公司）；蛋白Marker、過硫酸銨、Lowry法蛋白濃度測定試劑盒（索萊寶科技有限公司）；丙烯酰胺、甲醇（西隴科學股份有限公司）；硫酸銅（天津博迪化工股份有限公司）；硫酸鉀、硼酸（天津市光復科技發(fā)展有限公司）；四甲基乙二胺、巰基乙醇（美國Sigma公司）；十二烷基磺酸鈉、溴酚藍、二硫蘇糖醇、三羥甲基氨基甲烷、雙叉丙烯酰胺（美國Genview公司）；石油醚、冰乙酸（天津市富宇精細化工有限公司）；無水乙醇、鹽酸、硫酸、丙三醇、氫氧化鈉（北京化工廠）。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

CS-2000型高速多功能粉碎機：永康市天祺盛世工貿(mào)有限公司；AVANTI JXN-26型高速冷凍離心機：美國MARCA REG有限公司；ME204型分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；FE28型數(shù)顯pH計：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；FDU-7006型冷凍干燥器：韓國OPERON公司；PowerPac?Basic型凝膠成像儀：美國伯樂（BIO-RAD）公司；L5型紫外-可見分光光度計：上海儀電分析儀器有限公司；FJ200-SH型數(shù)顯高速分散均質(zhì)機：上海標本模型廠；HL-2000型高壓均質(zhì)機：上海紅禮生物科技有限公司；TURBISCAN LAB型多重光散射儀：法國Formulaction有限公司；BT-9300ST型激光粒度分布儀：丹東市百特儀器有限公司；BDS400型倒置生物顯微鏡：重慶奧特光學儀器有限責任公司；Nano-ZS90型Zeta電位儀：英國馬爾文儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 SPI制備

參考Sui等[15-16]的方法稍作修改，結(jié)合前期試驗結(jié)果制備SPI，4種不同大豆經(jīng)脫皮機去皮后用粉碎機粉碎成粉末，過60目篩，收集過篩的大豆粉，大豆粉與丙酮溶液按1:5（g/mL）比例混合，磁力攪拌0.5 h后靜置1 h，吸出上清液，重復上述步驟數(shù)次，至上清液無色，吸出上清液后放在通風櫥晾干。將脫脂大豆粉分散在1:10（g/mL）的去離子水中，用2 mol/L氫氧化鈉將分散液的pH值調(diào)至8.5。采用堿溶酸沉法，連續(xù)磁力攪拌2 h，置于離心機中，14 000×、4 ℃、離心30 min。棄沉淀，收集上清，用2 mol/L鹽酸調(diào)pH值為4.5，再次將其置于離心機，14 000×、4 ℃、離心30 min。收集沉淀并進行多次水洗，用2 mol/L氫氧化鈉調(diào)為中性，相同條件離心，取上清液，用去離子水4 ℃透析48 h。真空冷凍干燥：凍干溫度?90 ℃，真空度0.1 MPa，時間72 h，凍干備用，為了便于后期數(shù)據(jù)的處理，所得4種不同SPI樣品名稱分別簡記為：Dongnong47、-lack、-lack和,-lack[17]。

1.3.2 SPI理化成分測定

按照GB5009.5-2016[18]中的凱氏定氮法檢測樣品SPI的蛋白質(zhì)含量；按照GB5009.3-2016[19]中的直接干燥法檢測樣品SPI的含水率；按照GB5009.4-2016[20]中的食品中總灰分的測定法檢測樣品SPI的灰分含量；按照GB5009.6-2016[21]中的索氏抽提法檢測樣品SPI的灰分含量。

1.3.3 SDS-PAGE

取10 mg SPI粉末溶于1 mL稀釋后的緩沖液中，加入20L巰基乙醇，漩渦震蕩混勻5～10 min，100 ℃煮沸5 min，2 000 r/min離心5 min，等待上樣。制備分離膠體積分數(shù)為12%，濃縮膠體積分數(shù)為4%。樣品上樣量為1.5L，Maker上樣量2L。上樣前用溴酚藍指示劑掃孔，凝膠電泳在恒流模式下進行，開始時電流17 mA，20 min左右，調(diào)節(jié)電流37 mA直到電泳結(jié)束。取下凝膠片放入大小適中的盒子，用G250染色液染色1 h，然后用脫色液浸泡脫色，至凝膠背景無色為止[22]。為了使最后的凝膠片底色均勻，染色和脫色時需要用搖床使凝膠片處于動態(tài)，最后用凝膠成像儀觀察凝膠片，用Image lab5.2.1定性定量分析樣品的11S與7S中各亞基組成及含量[23]。

1.3.4 乳狀液的制備

參考Taha等[24-25]的方法，并根據(jù)前期試驗結(jié)果加以改動制備乳狀液，配制質(zhì)量濃度為10 mg/mL的SPI溶液，將溶液pH值調(diào)為7.0，并加入0.02%的疊氮化鈉，以抑制微生物生長。SPI溶液與大豆油按9:1的體積比混合，用數(shù)顯高速分散均質(zhì)機以10 000 r/min的速度攪拌2 min，制備初級乳狀液，然后經(jīng)高壓均質(zhì)機30 MPa高壓均質(zhì)2 min，乳狀液留存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.5 乳狀液乳化活性的測定

制備新鮮的乳狀液，立即于乳狀液底部吸取10L，以1g/L SDS（十二烷基磺酸鈉）稀釋500倍，以SDS溶液為空白，測定500 nm處的吸光度值0，乳化活性指數(shù)（Emulsifying Activity Index，EAI）方程式表示如下[15]：

式中E為乳化活性指數(shù)，m2/g；為換算系數(shù)，2.303；0為初始時刻的吸光度；為稀釋因子，100；為油相比例，0.1；為SPI的質(zhì)量濃度，g/mL；為比色池光徑，1 cm。

1.3.6 乳狀液-電位和粒徑分布的測定

根據(jù)Leong等[26]的方法并加以修改測定乳狀液的粒徑及粒徑分布情況。使用滴管吸取適量乳狀液加入激光粒度分布儀的樣品池，乳狀液粒子折射率為1.46，分散介質(zhì)折射率為1.33，結(jié)果以體積加權(quán)平均直徑（[4,3]）和粒徑分布（Particle Size Distribution，PSD）表示[15]。采用Zeta電位分析儀對乳狀液的-電位進行測定，將乳狀液用去離子水稀釋100倍，然后注入儀器進行測量。

1.3.7 乳狀液微觀結(jié)構(gòu)的測定

將10L新鮮乳狀液放在顯微鏡載玻片上，蓋上蓋玻片。使用40倍放大透鏡的倒置光學顯微鏡觀察乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)。采用徠卡DFC320數(shù)碼相機拍攝圖像[24]。

1.3.8 乳狀液乳化穩(wěn)定性的測定

參考王勝男等[27]的研究方法并進行改進測定乳狀液物理穩(wěn)定性。使用Turbiscan Lab穩(wěn)定分析儀，對制備好的乳狀液的穩(wěn)定性進行分析，用穩(wěn)定動力學指數(shù)（Turbiscan Stability Index，TSI）來表征乳化體系的物理穩(wěn)定性。將乳狀液放于樣品池中，裝液量為20 mL，采用掃描模式進行測量，測試溫度為25℃，每次測定時，樣品的掃描時間為40 min，掃描間隔為1 min。

1.3.9 乳狀液界面蛋白吸附量的測定

根據(jù)Chen等[28]的方法進行一些修改，對新鮮乳狀液的界面蛋白吸附量（Adsorbed Protein，AP）進行評價。取1 mL乳狀液在12 000×、25 ℃離心35 min。然后用0.22m過濾器過濾上層清液。按Lowry法測定濾液蛋白質(zhì)量濃度（C）（mg/mL）[29]，根據(jù)公式（2）計算AP（%）：

式中o為SPI溶液的初始蛋白質(zhì)量濃度，mg/mL；C為濾液中的蛋白質(zhì)量濃度，mg/mL。

1.3.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有試驗重復3次，結(jié)果以平均值±標準差表示。采用IBM SPSS Statistics 24軟件分析ANOVA差異顯著性，<0.05為差異顯著。使用Image lab 5.2.1軟件分析SDS-PAGE圖譜，使用Origin 9.1軟件分析數(shù)據(jù)并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 SPI基本理化分析

SPI基本成分包括蛋白、水分、脂肪、灰分等，4種不同SPI成分分析結(jié)果如表1所示。由表可知亞基缺失型SPI的蛋白含量高于東農(nóng)47和其他2種亞基缺失型SPI，推測因其蛋白含量較高，其乳狀液的乳化活性及乳化穩(wěn)定性可能較好。但亞基缺失型SPI的水分、脂肪、灰分含量與東農(nóng)47和其他2種亞基缺失型SPI略有差異。通過與范媛等[30]研究的3種SPI的比較研究以及物化特性相關(guān)性分析結(jié)果進行對比，前期制備的4種SPI基本理化指標符合常規(guī)SPI的基本要求。

2.2 SDS-PAGE分析

為了分析制備SPI的亞基組成，進一步進行了十二烷基磺酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析，結(jié)果如圖1所示，SPI由2種主要蛋白組成，-伴大豆球蛋白（7S）和大豆球蛋白（11S）。7S由、、亞基組成，11S由酸性亞基和堿性亞基組成，4種SPI的特征條帶與前人的研究結(jié)論一致，結(jié)果確定了亞基缺失型，表明SPI具有穩(wěn)定遺傳的生物學性狀。

表1 4種SPI基本成分分析

注：表中同列相同字母表示差異不顯著，不同字母表示差異顯著（＜0.05），下同。

Note: In the table, the same letter in the same column means no significant difference and different letters mean significant difference (<0.05), the same below.

圖1 4種SPI的SDS-PAGE電泳分析

2.3 不同SPI對乳狀液乳化活性的影響

乳化性能是衡量蛋白質(zhì)吸附在油水界面能力的指標。乳化活性指數(shù)（EAI）是評價乳狀液乳化性能的重要指標[31]，EAI表示蛋白單位質(zhì)量穩(wěn)定的界面面積。張國敏等[32]研究發(fā)現(xiàn)，只含+亞基類型蛋白在pH值為3.0、7.0、9.0時乳化活性高于A3+亞基缺失類型和普通大豆種子貯藏蛋白，由此可以推測亞基缺失型SPI乳狀液的乳化活性可能會高于亞基缺失型SPI和普通大豆種子貯藏蛋白。4種不同亞基缺失型SPI乳狀液的乳化活性指數(shù)如圖2所示，結(jié)果表明：東農(nóng)47提取的SPI乳狀液的乳化活性指數(shù)為84.48 m2/g，亞基缺失型SPI乳狀液的乳化活性指數(shù)為67.40 m2/g，亞基缺失型SPI乳狀液的乳化活性指數(shù)為87.59 m2/g，、亞基缺失型SPI乳狀液的乳化活性指數(shù)為56.96 m2/g，由大到小排序為亞基缺失型、東農(nóng)47、亞基缺失型、和亞基缺失型。胡超等[33]研究發(fā)現(xiàn)，大豆蛋白的乳化活性隨11S/7S比值的增加而降低，本研究得出的結(jié)論基本與之前研究一致（亞基缺失型除外），可能是因為亞基的缺失對SPI結(jié)構(gòu)影響較大，從而導致其乳狀液的乳化活性更好，具體原因有待進一步研究。

圖2 4種SPI乳狀液的乳化活性指數(shù)

2.4 不同SPI對乳狀液ζ-電位的影響

-電位是表示分散體系穩(wěn)定性的一項重要指標，在一定程度上可以反映乳狀液液滴之間相互作用的強度。在乳狀液中，包裹在油體外圍的蛋白帶有電荷，所以油體間存在靜電排斥力，抑制了油體的聚合，因此乳狀液具有一定的穩(wěn)定性[34]。-電位的絕對值越大，說明液滴間斥力越大，可以有效避免液滴聚集，體系則越穩(wěn)定[35]。4種不同亞基缺失型SPI乳狀液的電位如圖3所示，所有樣品的-電位值均為負數(shù)，可能是由于SPI分子在pH值高于其等電點時存在負電荷。結(jié)果表明東農(nóng)47提取的SPI乳狀液的-電位絕對值為44.73 mV，亞基缺失型SPI乳狀液的-電位絕對值為42.23 mV，亞基缺失型SPI乳狀液的-電位絕對值為47.7 mV，、亞基缺失型SPI乳狀液的-電位絕對值為39.33 mV，由大到小排序為亞基缺失型、東農(nóng)47、亞基缺失型、和亞基缺失型。亞基缺失型SPI乳狀液的-電位絕對值最大，說明此時顆粒間的靜電斥力最大，體系中的分子不容易發(fā)生聚集[36]，穩(wěn)定性最好，此結(jié)果與2.3節(jié)中乳狀液乳化活性結(jié)果趨勢一致。

圖3 4種SPI乳狀液的ζ-電位

2.5 不同SPI對乳狀液粒徑的影響

乳狀液的粒徑是影響其理化性質(zhì)的重要因素之一，用粒徑評價乳狀液穩(wěn)定性，液滴的粒徑越小，乳析速度則越慢，乳狀液越穩(wěn)定[37]。4種不同SPI乳狀液的粒徑如圖4所示，結(jié)果表明：東農(nóng)47提取的SPI乳狀液的粒徑為2.306m，亞基缺失型SPI乳狀液的粒徑為2.873m，亞基缺失型SPI乳狀液的粒徑為2.223m，、亞基缺失型SPI乳狀液的粒徑為2.891m，由小到大排序為亞基缺失型、東農(nóng)47、亞基缺失型、和亞基缺失型。Sui等[15]制備的乳液粒徑要大于本文的相同能量密度下的乳液的粒徑，原因可能是他們使用的油的比例（體積分數(shù)約為33.3%）高于本文用油的比例（體積分數(shù)約為10%）。粒徑分布（PSD）是影響乳狀液物化性能和功能性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，通過PSD分析進一步評價乳狀液的穩(wěn)定性。在高壓均質(zhì)過程中形成的乳狀液的PSD是由粒子之間的相互作用而產(chǎn)生的。4種不同SPI乳狀液的粒徑分布圖如圖5所示，由于乳狀液中顆粒大小相近，分布相對均勻，單峰分布乳狀液的穩(wěn)定性較好[15]。綜上所述，亞基缺失型SPI乳狀液的粒徑最小，乳狀液最穩(wěn)定，該結(jié)果與2.3節(jié)中乳狀液乳化活性和2.4節(jié)中-電位結(jié)果趨勢一致。

圖4 4種SPI乳狀液的粒徑

圖5 4種SPI乳狀液的粒徑分布圖

2.6 不同SPI對乳狀液微觀結(jié)構(gòu)的影響

乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)也是表征乳狀液穩(wěn)定性的一個重要因素。不同亞基缺失型SPI乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)如圖6所示，結(jié)果表明：亞基缺失型SPI乳狀液的粒徑最小，分布最均勻，而且更致密；東農(nóng)47提取的SPI乳狀液的粒徑次之，分布較均勻[38]；亞基缺失型和和亞基缺失型SPI乳狀液的粒徑略大，均勻程度略差一些，而且隨著試驗時間的增加，乳狀液更容易發(fā)生聚集[39]，尤其是和亞基缺失型SPI乳狀液。綜上所述，亞基缺失型SPI乳狀液的粒徑最小，液滴分布相對均勻，聚集度隨時間變化更小，乳狀液更穩(wěn)定，此結(jié)果與2.5節(jié)中粒徑及粒徑分布圖結(jié)果一致（圖4和圖5）。

注：圖中標尺為100 μm。

2.7 不同SPI對乳狀液穩(wěn)定動力學指數(shù)（TSI）的影響

TSI是樣品在儲藏期內(nèi)濃度和乳液分子粒徑變化幅度的綜合反映，變化幅度越大，TSI越大，乳狀液越不穩(wěn)定[40]，即TSI穩(wěn)定系數(shù)越小，斜率越小，乳狀液越穩(wěn)定[41]。4種不同SPI乳狀液的穩(wěn)定動力學指數(shù)如圖7所示，從變化趨勢來看，4種不同SPI乳狀液的TSI穩(wěn)定系數(shù)均逐步趨于穩(wěn)定，結(jié)果表明：穩(wěn)定性由大到小為亞基缺失型、東農(nóng)47、亞基缺失型、和亞基缺失型，亞基缺失型SPI乳狀液的TSI穩(wěn)定系數(shù)最小，斜率最小，乳狀液最穩(wěn)定。此結(jié)果與乳狀液的其他性質(zhì)得到的結(jié)果趨勢一致。張國敏等[32]研究表明，當pH值為3.0、7.0、9.0時，只含7S亞基類型與只含+亞基類型乳化穩(wěn)定性高于A3+亞基缺失體和普通大豆種子貯藏蛋白,由此也可以推測亞基缺失型SPI乳狀液的乳化穩(wěn)定性可能會高于亞基缺失型SPI和普通大豆種子貯藏蛋白。

2.8 不同SPI對乳狀液界面蛋白吸附量的影響

蛋白分子吸附在油滴表面形成蛋白膜，提供空間穩(wěn)定作用，防止乳狀液絮凝或者凝結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生，影響乳狀液穩(wěn)定性[42]。4種不同SPI乳狀液的界面蛋白吸附量（AP）如圖8所示，結(jié)果表明：東農(nóng)47提取的SPI乳狀液的AP為29.66%，基缺失型SPI乳狀液的AP為28.14%，亞基缺失型SPI乳狀液的AP為31.40%，、亞基缺失型SPI乳狀液的AP為26.11%，界面蛋白吸附量由大到小為亞基缺失型、東農(nóng)47、亞基缺失型、和亞基缺失型。亞基缺失型SPI乳狀液的AP最大，乳狀液最穩(wěn)定，結(jié)合乳狀液的其他性質(zhì)，可以相互印證。

圖7 4種SPI乳狀液的穩(wěn)定動力學指數(shù)

圖8 4種SPI乳狀液的界面蛋白吸附量

3 結(jié) 論

以東農(nóng)47和3種不同亞基缺失型（缺失、缺失以及缺失）大豆為原料提取大豆分離蛋白（Soy Protein Isolate，SPI），利用高壓均質(zhì)技術(shù)制備乳狀液，研究、亞基對大豆分離蛋白乳化特性的影響，得出以下結(jié)論：

1）4種不同SPI乳狀液乳化活性和乳化穩(wěn)定性結(jié)果排序由大到小均為亞基缺失型、東農(nóng)47、亞基缺失型、和亞基缺失型，即亞基缺失型SPI制備的乳狀液乳化活性和乳化穩(wěn)定性均最好。

2）亞基缺失型大豆乳化特性的研究為中國高乳化性大豆蛋白系列產(chǎn)品的開發(fā)應用提供了理論支撐和技術(shù)支持。亞基缺失型大豆具有進一步精深加工的潛力，并且在減少下游加工成本的同時符合國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“專一產(chǎn)品，專用品種”的行業(yè)趨勢。

[1]Tang C H. Emulsifying properties of soy proteins: A critical review with emphasis on the role of conformational flexibility[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2015, 57(12): 2636-2679.

[2]Fernández-ávila C, Escriu R, Trujillo A J. Ultra-high pressure homogenization enhances physicochemical properties of soy protein isolate-stabilized emulsions[J]. Food Research International, 2015, 75: 357-366.

[3]Tadros, Tharwat F. Emulsion Formation and Stability (Tadros/Emulsion Formation and Stability) Emulsion Formation, Stability, and Rheology[M]. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2013: 1-75.

[4]Jambrak A R, Lelas V, Mason T J, et al. Physical properties of ultrasound treated soy proteins[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 93(4): 386-393.

[5]Fukushima D. Recent progress in research and technology on soybeans[J]. Food Science and Technology Research, 2001, 7(1): 8-16.

[6]陳海敏，華欲飛. 大豆蛋白組成與功能關(guān)系研究[J]. 西部糧油科技，2001，26(3)：36-38.

Chen Haimin, Hua Yufei. Structure-function relationships of soy protein[J]. Western Grain and Oil Science and Technology, 2001, 26(3): 36-38. (in Chinese with English abstract)

[7]劉頔，趙曉燕，符力丹. 大豆蛋白中7S與11S球蛋白的研究進展[J]. 食品研究與開發(fā)，2016，37(17)：201-204.

Liu Di, Zhao Xiaoyan, Fu Lidan. Study of 7S and 11S globulins from soy protein[J]. Food Research And Development, 2016, 37(17): 201-204. (in Chinese with English abstract)

[8]Hu H, Cheung I W Y, Pan S, et al. Effect of high intensity ultrasound on physicochemical and functional properties of aggregated soybean-conglycinin and glycinin[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 45: 102-110.

[9]劉春，王顯生，麻浩. 大豆種子貯藏蛋白亞基特異種質(zhì)的蛋白功能性評價[J].中國油脂，2008，33(8)：35-40.

Liu Chun, Wang Xiansheng, Ma Hao. Evaluations on functional properties of soybean protein isolates prepared from cultivars with seeds to rage protein subunits variation[J]. China Oils and Fats, 2008, 33(8): 35-40. (in Chinese with English abstract)

[10]Cheng Cuilin, Shi Yanguo, Wang Zhenyu, et al. Effect of protein subunits and 7S/11S on functional properties of SPI[J]. Food Science, 2006, 27(3): 70-74.

程翠林，石彥國，王振宇，等. 大豆蛋白亞基組成對其功能特性的影響[J]. 食品科學，2006，27(3)：70-74. (in English with Chinese abstract)

[11]劉珊珊，滕衛(wèi)麗，姜自芹，等. 大豆7S球蛋白-亞基缺失型種質(zhì)創(chuàng)新[J]. 作物學報，2010，36(8)：1409-1413.

Liu Shanshan, Teng Weili, Jiang Ziqin, et al. Development of soybean germplasm lacking of 7S globulin-subunit[J]. Acta Agronomica Sinica, 2010, 36(8): 1409-1413. (in Chinese with English abstract)

[12]宋波，藍嵐，田福東，等. 大豆7S球蛋白亞基缺失及(+)亞基雙缺失品系的回交轉(zhuǎn)育[J]. 作物學報，2012，38(12)：2297-2305.

Song Bo, Lan Lan, Tian Fudong, et al. Development of soybean lines with-subunit or (+)-subunits deficiency in 7S gobulin by backcrossing[J]. Acta Ageonomica Sinica, 2012, 38(12): 2297-2305. (in Chinese with English abstract)

[13]拓云，霍彩琴，田福東，等. SSR標記輔助回交轉(zhuǎn)育大豆7S球蛋白-亞基致敏蛋白缺失新品系[J]. 中國油料作物學報，2014，36(1)：1-9.

Tuo Yun, Huo Caiqin, Tian Fudong, et al. Soybean 7S (-conglycinin)-subunit deficiency lines developed by backcrossing assisted by SSR marker background selection[J]. Chinese Journal of Oil Crop Sciences, 2014, 36(1): 1-9. (in Chinese with English abstract)

[14]韓艷婧. 7S-亞基缺失型低致敏大豆新材料的選育、評價與應用[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2017.

Han Yanjing. Breeding, Evaluation and Application of Low Allergic Soybean New Materials for 7S-subunit Deletion[D]. Harbin: Northeast Agricultural University, 2017. (in Chinese with English abstract)

[15]Sui Xiaonan. Impact of ultrasonic treatment on an emulsion system stabilized with soybean protein isolate and lecithin: Its emulsifying property and emulsion stability[J]. Food Hydrocolloids, 2016, 63: 727-734.

[16]田少君，夏克東，劉斯博，等. 不同干燥方法對星油藤分離蛋白結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)的影響[J]. 中國糧油學報，2017，32(2)：57-61.

Tian Shaojun, Xia Kedong, Liu Sibo, et al. Effect of different desiccant methods on the structure and functional properties of sacha inchi proteins[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2017, 32(2): 57-61. (in Chinese with English abstract)

[17]Zhou Yanping, Li Xingfei, Hua Yufei, et al. The absence of lipoxygenase and 7S globulin of soybeans and heating temperatures on the properties of soymilks and soy yogurts[J]. LWT-Food Science and Technology, 2019, 115. [2019-06-24] https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108431.

[18]GB/T 5009.5-2016,食品中蛋白質(zhì)的測定[S]. 北京：中國標準出版社，2016.

[19]GB/T 5009.3-2016,食品中水分的測定[S]. 北京：中國標準出版社，2016.

[20]GB/T 5009.4-2016,食品中灰分的測定[S]. 北京：中國標準出版社，2016.

[21]GB/T 5009.6-2016,食品中脂肪的測定[S]. 北京：中國標準出版社，2016.

[22]王喜波，張安琪，王玉瑩，等. 巴氏殺菌和超巴氏殺菌對牛乳清蛋白結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2019，35(6)：307-313.

Wang Xibo, Zhang Anqi, Wang Yuying, et al. Effect of pasteurization and ultra-pasteurization on structure and thermal stability of fresh milk whey protein[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(6): 307－313. (in Chinese with English abstract)

[23]彭棋，阮記明，黃冬艷，等. 大豆球蛋白提取條件優(yōu)化及7S和11S亞基的鑒定[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學學報，2014(5)：1139-1144.

Peng Qi, Ruan Jiming, Huang Dongyan, et al. Optimization of the conditions for soybean glycinin extraction and analysis of 7S and 11S in soybean protein[J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2014(5): 1139-1144. (in Chinese with English abstract)

[24]Taha A, Hu Tan, Zhang Zhuo, et al. Effect of different oils and ultrasound emulsification conditions on the physicochemical properties of emulsions stabilized by soy protein isolate[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2018, 49: 283-293.

[25]Wang Shengnan, Yang Jinjie, Shao Guoqiang, et al. Dilatational rheological and nuclear magnetic resonance characterization of oil-water interface: Impact of pH on interaction of soy protein isolated and soy hull polysaccharides[J]. Food Hydrocolloids, 2019, 99: 105366.

[26]Leong T S H, Wooster T J, Kentish S E, et al. Minimising oil droplet size using ultrasonic emulsification[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2009, 16(6): 721-727.

[27]王勝男，楊晉杰，邵國強，等. 大豆可溶性多糖與Fe2+對O/W乳狀液物理穩(wěn)定性及流變特性的影響[J]. 食品工業(yè)科技，2019，40(2)：81-86.

Wang Shengnan, Yang Jinjie, Shao Guoqiang, et al. Effect of soybean soluble polysaccharides and Fe2+on physical stabilityand rheological properties of O/W emulsion[J]. Science and Technology of food industry, 2019, 40(2): 81-86. (in Chinese with English abstract)

[28]Chen Lin, Chen Jianshe, Ren Jiaoyan, et al. Effects of ultrasound pretreatment on the enzymatic hydrolysis of soy protein isolates and on the emulsifying properties of hydrolysates[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59(6): 2600-2609.

[29]Lowry O H, Rosebrough N J, Farr A L, et al. Protein measurement with the Folin phenol reagent[J]. Journal of Biological Chemistry, 1951, 193(1): 265-275.

[30]范媛，馬永強，袁美玲，等. 三種大豆分離蛋白的比較研究和物化特性相關(guān)性分析[J]. 大豆科技，2012，33(4)：33-38.

Fan Yuan, Ma Yongqiang, Yuan Meiling, et al. Comparison of three kinds of soybean protein isolate and correlation of physiochemical properties[J]. Soybean Science & Technology, 2012, 33(4): 33-38. (in Chinese with English abstract)

[31]Jamdar S N, Rajalakshmi V, Pednekar M D, et al. Influence of degree of hydrolysis on functional properties, antioxidant activity and ACE inhibitory activity of peanut protein hydrolysate[J]. Food Chemistry, 2010, 121(1): 178-184.

[32]張國敏. 種子貯藏蛋白亞基缺失大豆種質(zhì)的鑒定及其蛋白質(zhì)功能性評價與′亞基缺失的分子機制[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學，2014.

Zhang Guomin. Identification of Soybean Lines Lacking Different Seed Storage Protein Submits, Their Functional Properties of Proteins and the Molecular Mechanism of Lacking′ Subunit[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[33]胡超，黃麗華，李文哲. 大豆球蛋白11S/7S比值對大豆蛋白功能性的影響[J]. 中國糧油學報，2004，19(1)：40-42.

Hu Chao, Huang Lihua, Li Wenzhe. Effects of 11S/7S ratios of soybean globulin protein on functionalities of soybean protein[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2004, 19(1): 40-42. (in Chinese with English abstract)

[34]吳海波，江連洲. CaCl2和pH值對水酶法提取大豆油形成乳狀液破乳效果影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2018，34(23)：299-306.

Wu Haibo, Jiang Lianzhou. Effect of CaCl2and pH value on demulsification of emulsion from enzyme-assisted aqueous extraction processing of soybean oil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(23): 299-306. (in Chinese with English abstract)

[35]Limage S, Schmitt M, Vincent-Bonnieu S, et al. Characterization of solid-stabilized water/oil emulsions by scanning electron microscopy[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2010, 365(1/2/3): 154-161.

[36]Wong B T, Day L, Augustin M A. Deamidated wheat protein-dextran Maillard conjugates: Effect of size and location of polysaccharide conjugated on steric stabilization of emulsions at acidic pH[J]. Food Hydrocolloids, 2011, 25(6): 1424-1432.

[37]王喜波，崔強，張安琪，等. 超聲處理改善不同比例大豆-乳清混合蛋白理化性質(zhì)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2018，34(22)：299-305.

Wang Xibo, Cui Qiang, Zhang Anqi, et al. Ultrasonic treatment improving physical and chemical properties of soybean-whey mixed protein in different proportions[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(22): 299-305. (in Chinese with English abstract)

[38]李楊，孫紅波，董濟萱，等. 花青素與大豆分離蛋白非共價/共價作用對其界面功能性質(zhì)的影響[J]. 食品科學，2018，39(6)：32-38.

Li Yang, Sun Hongbo, Dong Jixuan, et al. Effects of non-covalent/covalent interactions between anthocyanins and soybean protein isolates on interface function[J]. Food Science, 2018, 39(6): 32-38. (in Chinese with English abstract)

[39]王珺. 白藜蘆醇W/O/W運載體系的構(gòu)建及其吸收轉(zhuǎn)運機制研究[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2018.

Wang Jun. Formulation of Resveratrol W/O/W Delivery System and the Mechanism of its Absorption and Transport[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences Dissertation, 2018. (in Chinese with English abstract)

[40]白潔，彭義交，李玉美，等. 基于Turbiscan穩(wěn)定性分析儀技術(shù)研究微細化處理在燕麥豆乳中的應用[J]. 食品工業(yè)科技，2015，36(13)：108-112.

Bai Jie, Peng Yijiao, Li Yumei, et al, Application of micronized treatment in oat-soybean beverage using turbiscan technology[J]. Science and Technology of Food Industry, 2015, 36(13): 108-112. (in Chinese with English abstract)

[41]Xu Duoxia, Zhang Jinjing, Cao Yanping, et al. Influence of microcrystalline cellulose on the microrheological property and freeze-thaw stability of soybean protein hydrolysate stabilized curcumin emulsion[J]. LWT - Food Science and Technology, 2016, 66: 590-597.

[42]Dickinson E. Biopolymer-based particles as stabilizing agents for emulsions and foams[J]. Food Hydrocolloids, 2016, 68: 219-231.

Effects of the subunit-deficiency ofand′ on emulsifying properties of soy protein isolate

Sun He1,3, Yu Hansong1,3※, Fan Hongliang1,3, Fu Hongling1,3, Shan Dandan1,3, Lyu Bo4, Song Bo2, Liu Shanshan2

(1.130118,; 2.150030,; 3.130118,; 4.150030

Soybean protein is one of the major plant-derived protein resources due to its high yield and a wide range of processing applications. It is necessary to effectively improve processing properties of soybean protein, and thereby significantly enhance its nutritional value and economic potency. Most previous research mainly focused on the effects of external physical or chemical conditions and other complex system on the processing parameters of soybean protein. Few studies developed to explore the effect of various subunits compositions on the processing properties of soybean protein, particularly lacking on the deficiency of small subunit. Therefore, this study aims to investigate the effects ofandsubunits in-conglycinin on emulsifying properties of soybean protein.In the experiment, some raw materials includeDongnong 47 and three different protein subunit-deficiency (subunit-deficiency,subunit-deficiency and,subunit-deficiency) soybeans, to extract thesoy protein isolates(SPI), by using the method of alkali solution acid precipitation for the preparation of emulsion. The subunit composition was then analyzed by sodium dodecyl sulfonate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Some parameters, including emulsifying activity index (EAI),-potential, particle size, microstructure, turbiscan stability index (TSI), and interface adsorbed protein, were selected to evaluate the effect ofandsubunits in-conglycinin (7S) on emulsifying properties of soy protein isolate. The results showed that the soy protein isolate emulsion ofsubunit-deficiency has thehighest emulsifying activity index (87.59 m2/g), the maximum-potential absolute (47.7 mV), the minimum particle size (2.223m), the smallest molecules and most evenly distributed through the analysis of microstructure, the smallest turbiscan stability index (TSI), and the maximum content of interface adsorbed protein (31.40%), compared with other two SPI.The emulsion stability of soy protein isolate ranked in order:subunit-deficiency, Dongnong 47,subunit-deficiency,andsubunit-deficiency. Safe and risk-free high-emulsifying products become an urgent demand because nutritious and healthy food has received increasing attention with the gradual improvement of people's living standard and the country's attention to the big health industry in recent years.Soy protein isolate, as a sort of amphiphilic structure, is commonly used in industrial production due to its high nutritional value and many functional characteristics.Therefore, emulsions can be served as cosmetic and pharmaceutical applications, as well in several food products, such as ice cream and mayonnaisewith its different types. Since emulsions are an unstable system forming by water, oil, and emulsifiers, the instability of emulsion layer may reduce the shelf life of emulsion products. It was found that the addition of SPI with emulsifying properties can stabilize the emulsion in this study. The studies demonstrated that thesubunit-deficiency SPI obtained through breeding with Chinese genetic background can pose a great positive impact on the emulsifying properties of soybean protein, and thereby to effectively improve the quality characteristics of soybean protein isolate series products. This finding can also provide a theoretical and technical support for the development and application of high-emulsifying soybean protein series products. This study can offer a promising potential for intensive processing and cost-saving downstream processing, and thereby to meet the industry demands of “specific products, special varieties” in the national soybean industrial technology R&D system.

emulsifying activity; emulsion stability; microstructure; soy protein isolate; subunit-deficiency

孫賀，于寒松，范宏亮，等.和′亞基缺失對大豆分離蛋白乳化特性的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2020，36(10)：261-268.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.10.032 http://www.tcsae.org

Sun He, Yu Hansong, Fan Hongliang, et al. Effects of the subunit-deficiency ofand′ on emulsifying properties of soy protein isolate[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(10): 261-268. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.10.032 http://www.tcsae.org

2020-02-24

2020-05-01

國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-04）

孫賀，主要從事大豆分離蛋白乳化及界面特性研究。Email：sunhe920417@163.com

于寒松，博士，教授，博士生導師，主要從事大豆精深加工及綜合利用研究。Email：yuhansong@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.10.032

TS214.2

A

1002-6819(2020)-10-0261-08