微波技術提高醇法大豆濃縮蛋白乳化性的研究

孫冰玉，石彥國

(哈爾濱商業大學，食品工程學院省高校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076)

微波技術提高醇法大豆濃縮蛋白乳化性的研究

孫冰玉，石彥國

(哈爾濱商業大學，食品工程學院省高校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076)

制取低成本、高蛋白含量的大豆濃縮蛋白時，乙醇會產生變性作用，從而降低大豆濃縮蛋白的功能特性，因此本研究采用微波技術對醇法大豆濃縮蛋白進行物理改性。通過對固液比、微波功率、改性時間的單因素實驗，針對乳化性進行研究，然后進行正交實驗方差分析，最終得出微波技術提高醇法大豆濃縮蛋白乳化性最佳工藝條件:固液比1∶9、功率500W、時間3min，可提高乳化能力129.9%，乳化穩定性28.0%。

大豆濃縮蛋白，微波，乳化性

醇浸出法大豆濃縮蛋白(Alcohol Leaching Soy Protein Concentrate，簡稱 ALSPC)［1－2］由于其生產工藝幾乎無污水排放、成本低等優點，是目前生產大豆濃縮蛋白最常用的方法。但由于乙醇溶液具有強烈的蛋白質變性作用，使得濃縮蛋白的功能特性大大降低。因此，通過改性提高大豆濃縮蛋白功能特性具有十分重要的意義。蛋白質改性方法有物理改性、化學改性、生物改性和基因工程改性［3－4］。物理改性是利用熱、電、磁、機械能等物理作用形式對大豆蛋白的功能特性加以改善，具有費用低、無毒副作用及對產品營養性能影響較小等優點。而隨著國民經濟的發展及膳食結構的合理化，不斷應用新技術改造食品傳統加工工藝已成為勢不可擋的局面。作為近年來工業上出現的新技術之一的微波技術發展迅速［5］。微波是微波產生器(稱為磁控管)發出的高頻波段的電磁波，一般是指波長在1mm～1m，相應頻率由300GHz至300MHz的電磁波，目前國內外常用的微波專用頻率為915MHz和 2450MHz［6］，利用介質損耗原理采用超高頻電場進行加熱處理，但它本身并不生熱，只是在被物體吸收后才會發熱，這與傳統的加熱方式有很大的區別［7］。微波加熱技術用于蛋白質改性的研究為數較少。據微波加熱原理可知，蛋白質和作為極性分子的水在高頻率、強電場強度的微波場中可被極化，隨著微波場極性的迅速改變，蛋白質等極性分子基團的電性質發生變化，蛋白質及水分子將微波能轉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等生物大分子的變性。因此本實驗就是采用微波技術改性，針對乳化性進行研究。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

醇法大豆濃縮蛋白 實驗室自制，蛋白質含量為74.4%，蛋白溶出率為1.27%;精制大豆油 市售。

80－2低速離心機 上海浦東物理光學儀器廠;ACE均質機 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 實驗方法

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(2000 r/m in)1m in，放入離心機中離心(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。計算公式:

乳化穩定性(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。計算公式:

2 結果與討論

2.1 固液比對大豆濃縮蛋白乳化性的影響

由實驗結果(參見圖 2)可知，固液比在 1∶7～1∶11之間改性后的大豆濃縮蛋白乳化能力及乳化穩定性有顯著的提高。在固液比為1∶9時，濃縮大豆蛋白的乳化能力達到最大值，為95.9%，乳化穩定性達到最大值，為50.9%。大豆蛋白是由多種L－型氨基酸組成的大分子，沿著蛋白質大分子主鏈分布著－NH3、－COO－等親水基團，也分布著許多－(CH2)n－、－C6H5等疏水基團，這種特殊的結構決定了蛋白質分子的表面活性特性。當固液比逐漸增大時，水分子含量逐漸增多，微波的振蕩作用增強，蛋白質分子的結構變得疏松，使疏水性多肽部分展開朝向脂質而極性部分朝向水相，導致乳化能力及乳化穩定性都增強，當固液比繼續增大時，蛋白質產生變性，可溶性蛋白減少，實驗結果表明，固液比在1∶7～1∶11范圍內改善乳化性作用效果最顯著。

2.2 微波功率對大豆濃縮蛋白乳化性的影響

由實驗結果(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定性先升高后降低，微波功率在500W時，乳化能力達最大值為98.8%，乳化穩定性達最大值為51.9%。當功率增大時，蛋白質分子的結構變得疏松;功率繼續增大，蛋白質變性增大，不溶性蛋白質含量增多，乳化能力及乳化穩定性隨之降低。實驗結果表明，微波功率在350～650W范圍內，最有利于提高醇法濃縮大豆蛋白溶液的乳化性。

圖2 固液比對乳化性的影響圖

圖3 微波功率對乳化性的影響圖

2.3 改性時間對大豆濃縮蛋白乳化性的影響

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

圖4 改性時間對乳化性的影響圖

2.4 微波技術改性工藝條件的優化分析

由正交實驗(表1、表2)可知，各因素對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;各因素對于提高醇法濃縮大豆蛋白溶液乳化穩定性的影響順序是:功率＞時間＞固液比，功率是高度顯著因素，時間為較顯著因素。以提高乳化性和乳化穩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、時間3m in。由于最佳條件在方案中沒有出現過，因而需要通過實驗驗證(表3)。結果表明最佳改性條件與前面的分析相一致。

表1 微波技術改性乳化性正交實驗方差分析結果

表2 正交實驗方差分析結果

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濃縮蛋白的乳化性和乳化穩定性可分別提高129.9%和28.0%，由此可知，微波改性對ALSPC溶液乳化性的提高作用效果明顯。

3 結論

微波技術在醇法大豆濃縮蛋白溶液改性實驗中，功率和固液比是影響乳化性的重要因素，而改性時間也是乳化性能否提高的關鍵。經實驗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、時間3m in，可提高乳化能力129.9%，提高乳化穩定性28.0%。因此，對利用節能、環保的微波對大豆蛋白質進行改性具有指導意義，對提高大豆濃縮蛋白乳化能力以及自動化生產具有重要參考價值。

［1］張梅，周瑞寶，米宏偉，等.醇法大豆濃縮蛋白物理改性研究［J］.糧食與油脂，2003(8):3－5.

［2］趙瓊，王祥河，趙健，等.功能性大豆濃縮蛋白生產現狀及前景展望［J］.食品研究與開發，2009，30(4):174－177.

［3］Mary Ellen Camire.Protein functionality modification by extruction cooking［J］.JAOCS，1991，68(3):200－204.

［4］孫艷玲，李芳.大豆分離蛋白改性研究進展［J］.糧食加工，2008，33(5):61－63.

［5］郭永，張春紅.大豆蛋白改性的研究現狀及發展趨勢［J］.糧油加工與食品機械，2003(7):46－50.

［6］辛志宏，馬海樂，樊明濤.微波技術在食品殺菌與保鮮中的應用［J］.糧食加工與食品機械，2000，7(4):30－32.

［7］HongkangZhang，LiteLi，EizoTatsumi.High －pressure treatment effects on proteins in soy milk［J］.Lebensm Wiss Technol，2005，38:7－14.

［8］謝良，王璋，蔡寶玉，等.大豆分離蛋白的組成與功能性質［J］.中國糧油學報，2000(12):6－10.

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:大豆化學及加工技術。