大豆蛋白亞基與豆腐的質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)性

周宇鋒 宋蓮軍 喬明武 高曉延

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，鄭州 450002)

隨著SDS－PAGE電泳技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)蛋白質(zhì)沉降系數(shù)的不同，大豆蛋白分為2S、7S、11S和15S 4種組分，其中最重要的是7S和11S組分，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占總蛋白的80%;7S組分和11S組分表現(xiàn)出不同的熱凝結(jié)特性，所以7S組分和11S組分具有不同的豆腐加工性能［1－3］。7S組分又分 α'、α 和 β 3個(gè)亞基，11S組分分為6個(gè)酸性A亞基和6個(gè)堿性B亞基［4－6］。劉順湖等［7］通過(guò)對(duì)大豆蛋白質(zhì)含量對(duì)豆腐產(chǎn)量和品質(zhì)的影響分析，得出大豆蛋白質(zhì)含量與豆腐產(chǎn)量和品質(zhì)存在著復(fù)雜的關(guān)系。劉志勝［8］對(duì)大豆蛋白的7S組分、11S組分與豆腐品質(zhì)特性的相關(guān)性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，7S組分制作的內(nèi)酯豆腐凝膠的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)非常粗疏和松散，凝膠的強(qiáng)度很低，11S組分制作的內(nèi)酯豆腐凝膠的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相當(dāng)細(xì)密，凝膠的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于7S組分。程翠林等［9］分析大豆蛋白組分對(duì)豆腐的出品率和硬度的影響，認(rèn)為品種差異引起的蛋白組分含量的差異對(duì)豆腐的出品率和硬度具有重要的影響。本試驗(yàn)選擇16個(gè)大豆品種作為試驗(yàn)材料，采用SDS－PAGE電泳技術(shù)對(duì)大豆水溶性蛋白組分的構(gòu)成和含量進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，對(duì)大豆蛋白組分及其各亞基含量與豆腐的質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析，以期一方面為大豆種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)利用及遺傳育種提供科學(xué)依據(jù)，另一方面為豆腐生產(chǎn)中選擇大豆原料和改善豆腐品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用的16個(gè)大豆遺傳型，均由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供，種植于焦作市博愛(ài)農(nóng)場(chǎng)，收獲于2011年秋。大豆品種名稱見(jiàn)表1。

表1 大豆品種名稱

1.2 試驗(yàn)儀器

電泳槽、電泳儀:Bio－Rad公司;TDL－5－A臺(tái)式離心機(jī):上海安亭科學(xué)儀器;分光光度計(jì):上海光譜儀器公司;UVP型凝膠成像系統(tǒng):上海斯通生物科技公司;分離式磨漿機(jī):滄州鐵獅磨漿機(jī)有限公司;TA－XA PLUS物性測(cè)試儀:英國(guó)Stable micro systems公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 大豆蛋白質(zhì)含量測(cè)定方法

蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB/T 24899—2010;水溶性蛋白含量的測(cè)定參照GB/T 5511—2010。

1.3.2 大豆蛋白亞基的構(gòu)成分析

1.3.2.1 脫脂豆粉的制備

將不同品種大豆磨碎后分別過(guò)60目篩，所得豆粉與乙醚按1∶10的比例混合，室溫下在密閉玻璃容器中攪拌8 h，棄去上清液，保留豆粉;重復(fù)3次，最后將脫脂豆粉風(fēng)干后，－20℃保存;并給不同大豆品種編上相應(yīng)的序號(hào)，以便區(qū)分。

1.3.2.2 大豆蛋白的提取

用pH 8.0，0.5 mol/L 的 TRIS－HCL 緩沖液和脫脂蛋白(10∶1)充分混合，4℃下16 000 r/min離心30 min，棄去沉淀，保留大豆蛋白上清液;采用Bradford檢測(cè)法［10］測(cè)定蛋白液的濃度。

1.3.2.3 SDS －PAGE 分析

采用分離膠的體積分?jǐn)?shù)為12%，濃縮膠的體積分?jǐn)?shù)為5%，凝膠的配制見(jiàn)表2。上樣量是16 μL，考馬斯亮藍(lán)G－250染色;乙醇、冰醋酸溶液脫色。電泳后，采用UVP型凝膠成像系統(tǒng)掃描凝膠和分析蛋白譜帶，得到蛋白質(zhì)各亞基的相對(duì)含量。

表2 凝膠配制方法

1.3.3 豆腐的制備

豆腐的制備采用傳統(tǒng)豆腐加工方法［11］。

1.3.4 豆腐的質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

豆腐的質(zhì)構(gòu)特性根據(jù)物性測(cè)試儀量化測(cè)定［12］。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

所有試驗(yàn)均進(jìn)行3個(gè)重復(fù)平行試驗(yàn)，取其平均值。應(yīng)用Excel 2003和SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆蛋白的電泳圖譜

采用SDS－PAGE電泳技術(shù)對(duì)16個(gè)不同大豆品種的水溶性蛋白亞基的構(gòu)成和含量進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，從圖1中可以看出，不同品種大豆水溶性蛋白亞基的構(gòu)成基本一致，7S與11S的亞基條帶清晰可見(jiàn)，但是相同亞基的含量差異較大。各亞基含量的差異將導(dǎo)致蛋白的功能特性的差異，表現(xiàn)在溶解性、乳化性、凝膠性和起泡性等方面。

圖1 16個(gè)品種大豆的蛋白亞基的SDS－PAGE電泳圖譜

2.2 大豆蛋白亞基含量的統(tǒng)計(jì)分析

11S和7S組分是大豆蛋白質(zhì)的主要組分，約占大豆蛋白總量的80%。11S和7S組分的含量差異，直接影響到大豆蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與功能特性，進(jìn)而影響大豆蛋白的開(kāi)發(fā)與利用價(jià)值。不同品種大豆的蛋白質(zhì)、水溶性蛋白質(zhì)、7S與11S組分及其相對(duì)含量及11S/7S比值的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30.16% ～53.02%，其平均值為42.45%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在45%以上的有3個(gè)品種;水溶性蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在17.81% ～41.43%，平均值為29.20%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為24.47%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在35%以上的有3個(gè)品種:鄭引毛豆、小圓黃豆、徐豆9號(hào)。7S組分的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，尤其是α'亞基和β亞基，說(shuō)明品種間7S組分及其亞基的遺傳差異性更為豐富，其中 α'亞基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5.17%～12.81%，平均值為8.99%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為23.02%;α亞基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在8.83%～14.40%，平均值為11.64%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為16.57%;β亞基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3.66%～8.11%，平均值為5.56%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為22.75%。而11S組分的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)較小，說(shuō)明品種間11S組分及其亞基含量的遺傳較為穩(wěn)定。其中AS亞基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在25.28%～36.49%，平均值為30.07%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為9.51%;BS亞基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在27.21%～36.07%，平均值為31.04%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為9.88%。11S/7S比值的變異區(qū)間在2.03～3.22，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為16.45%，表明品種間11S/7S的差異顯著。胡超等［13］研究證明，隨著11S/7S的升高，大豆蛋白的起泡性和凝膠性會(huì)降低。

表3 不同大豆品種中的蛋白亞基含量及11S/7S比值的分析

表4 不同品種大豆制備豆腐的質(zhì)構(gòu)特性

2.3 豆腐質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定結(jié)果

豆腐的質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)是衡量豆腐品質(zhì)的主要指標(biāo)，包括硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復(fù)性等，這些指標(biāo)對(duì)豆腐的總體可接受性具有重要影響［14］，也是衡量豆腐營(yíng)養(yǎng)價(jià)值品質(zhì)的重要基礎(chǔ)。在本試驗(yàn)條件下，不同品種大豆制備豆腐的質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。通過(guò)RSD分析，咀嚼性指標(biāo)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差最大，其次是硬度和回復(fù)性指標(biāo)，表明品種間豆腐的硬度、咀嚼性與回復(fù)性等指標(biāo)表現(xiàn)出較明顯的差異性，其他指標(biāo)的差異性相對(duì)較小。此外，硬度范圍為1.06～7.55 kg，平均值為4.36 kg;彈性為0.63 ～0.86，平均值為 0.76;黏聚性為 0.31 ～0.41，平均值為 0.36;咀嚼性為0.11 ～0.48，平均值為 0.02;回復(fù)性為0.04 ～0.09，平均值為 0.07。

2.4 大豆蛋白亞基與豆腐質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)性分析

大豆蛋白亞基與豆腐質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 大豆蛋白組分與豆腐質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)性

大豆的水溶性蛋白質(zhì)含量與質(zhì)構(gòu)特性中硬度指標(biāo)、彈性指標(biāo)、黏聚性指標(biāo)和回復(fù)性指標(biāo)均呈極顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為 r= －0.742、－0.658、－0.572、－0.700)。7S組分與質(zhì)構(gòu)特性中硬度指標(biāo)、彈性指標(biāo)、黏聚性指標(biāo)和回復(fù)性指標(biāo)均呈極顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為 r= －0.736、－0.600、－0.748、－0.581)，表明 7S 組分含量增加對(duì)豆腐質(zhì)構(gòu)特性有不利的影響。其中，α'亞基與質(zhì)構(gòu)特性中硬度指標(biāo)、彈性指標(biāo)、黏聚性指標(biāo)和回復(fù)性指標(biāo)均呈極顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為 r=－0.480、－0.530、－0.767、－0.570)，表明 α'亞基含量增加對(duì)豆腐的硬度、彈性、黏聚性和回復(fù)性指標(biāo)有不利的影響，α'亞基含量高，將使得豆腐的硬度降低，彈性和黏聚性變?nèi)酰貜?fù)性變差;α亞基與質(zhì)構(gòu)特性中硬度指標(biāo)呈極顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=－0.531)，表明α亞基含量比α'亞基對(duì)硬度的影響更不利;β亞基與質(zhì)構(gòu)特性中硬度指標(biāo)、彈性指標(biāo)、黏聚性指標(biāo)和回復(fù)性指標(biāo)均呈極顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=－0.573、－0.603、－0.545、－0.545)。11S 組分含量與豆腐質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)性不強(qiáng)，可能的原因是大豆種子中11S的遺傳性狀較為穩(wěn)定，變異系數(shù)較小(RSD(%)=4.02)。這與王顯生等［15］關(guān)于 11S 組分與豆腐的質(zhì)構(gòu)特性不相關(guān)相一致。其中，BS組分與質(zhì)構(gòu)特性中黏聚性指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=0.527)，表明BS亞基含量的增加有利于豆腐的黏聚性。11S/7S與質(zhì)構(gòu)特性中硬度指標(biāo)、彈性指標(biāo)、黏聚性指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=0.758、0.523、0.675)，這與 Mujoo 等［12］關(guān)于 11S/7S與豆腐硬度的相關(guān)性的研究結(jié)果相一致，與回復(fù)性指標(biāo)呈顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=0.487)。據(jù)王燕平等［16］的研究，7S組分與11S組分呈顯著負(fù)相關(guān)。因此，適當(dāng)降低7S組分及其亞基的含量，可以提高11S組分的含量，補(bǔ)充水溶性蛋白的含量穩(wěn)定，還有利于豆腐的質(zhì)構(gòu)特性。這一方面為大豆種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)利用及遺傳育種提供科學(xué)依據(jù)，另一方面為豆腐生產(chǎn)中選擇大豆原料和改善豆腐品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。

3 結(jié)論

3.1 大豆種子貯藏蛋白品種間亞基組成基本一致，7S與11S的亞基條帶清晰可見(jiàn)，但是品種間相同亞基含量差異很大。

3.2 品種間7S組分及其亞基的遺傳差異性更為豐富，11S組分及其亞基的遺傳較為穩(wěn)定。

3.3 適當(dāng)降低7S組分及其亞基含量，有利于豆腐的質(zhì)構(gòu)特性。

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