響應(yīng)面優(yōu)化轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的研究

關(guān)天琪，劉　穎，*，竇博鑫，王　秋，張　璐，王勝威，Tatyana K.Kaleni

（1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150076；2.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；3.俄羅斯遠(yuǎn)東聯(lián)邦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)學(xué)院，俄羅斯海參崴690091）

響應(yīng)面優(yōu)化轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的研究

關(guān)天琪1，劉穎1，*，竇博鑫1，王秋1，張璐1，王勝威2，Tatyana K.Kaleni3

（1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150076；2.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；3.俄羅斯遠(yuǎn)東聯(lián)邦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)學(xué)院，俄羅斯海參崴690091）

實(shí)驗(yàn)以大豆分離蛋白為原料，利用堿性蛋白酶對其進(jìn)行酶解，采用截留分子量為20ku與6ku的中空纖維膜組件對大豆分離蛋白酶解液進(jìn)行超濾，然后利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶分別對分子量＞20ku、6～20ku以及＜6ku的大豆分離蛋白酶解液進(jìn)行交聯(lián)。經(jīng)比較得到：分子量＞20ku的大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性上升最為明顯，為16.1。采用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以分子量＞20ku的大豆分離蛋白酶解液為研究對象，以反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、酶添加量及pH為實(shí)驗(yàn)因素，乳化穩(wěn)定性為響應(yīng)值，獲得最佳交聯(lián)條件為：反應(yīng)時(shí)間1.2h、酶添加量20.6U/g、pH=7.5、反應(yīng)溫度40℃，在此條件下，其乳化性為0.696，較改性前略有降低，但其乳化穩(wěn)定性為16.25，較改性前提高了33.20%。

大豆分離蛋白酶解液，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，乳化穩(wěn)定性，響應(yīng)面法

大豆分離蛋白是一種重要的植物蛋白產(chǎn)品，其資源豐富，品質(zhì)優(yōu)良，蛋白質(zhì)含量接近動(dòng)物蛋白，同時(shí)還含有大量對人體健康有益的微量元素、磷脂及必需脂肪酸，逐漸成為食品加工中的重要原料［1-2］。但在某些食品體系中，由于大豆分離蛋白溶解性及乳化能力較差的原因限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用，因而需要對原有大豆分離蛋白進(jìn)行改性［3］。目前改性的方法有物理改性、化學(xué)改性以及酶法改性，其中酶法改性具有催化反應(yīng)溫和而且專一、無副產(chǎn)物等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為大豆分離蛋白改性的主要研究發(fā)展方向，是具有廣闊前景的大豆蛋白的改性方法［4-6］。

轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（transglutaminase，TG）是從微生物中提取的一種能夠催化酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的轉(zhuǎn)移酶［7-8］，它不僅可以改變食品的功能特性，還可以通過交聯(lián)作用來開發(fā)新型及具有更高營養(yǎng)資源的食品［9］。轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對大豆分離蛋白具有很好的改性作用［10］，改性后的蛋白質(zhì)在其乳化穩(wěn)定性［11］、熱穩(wěn)定性［12］、起泡性［13］、凝膠性［14-15］等方面均有顯著改善，因此其在食品領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)受得廣泛關(guān)注。

本實(shí)驗(yàn)利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對大豆分離蛋白進(jìn)行改性，研究酶法改性對大豆分離蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響，采用響應(yīng)曲面法對交聯(lián)條件進(jìn)行優(yōu)化，從而得到具有最佳乳化穩(wěn)定性的交聯(lián)條件，以達(dá)到提高大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的目的。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

脫脂大豆粉哈爾濱高科技集團(tuán)股份有限公司；轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（TGase） 合肥博美生物科技有限責(zé)任公司；堿性蛋白酶北京博奧拓達(dá)科技有限公司；十二烷基磺酸鈉（SDS）、還原型谷胱甘肽、N-α-CBZ-Gln-GlySigma公司；鹽酸、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、福林酚試劑均為分析純；大豆油市售。

Spectrum722E型紫外可見分光光度計(jì)上海光譜儀器有限公司；SY-2-4型恒溫水浴鍋天津市歐諾儀器儀表有限公司；中空纖維膜柱組件、TP10-20型雙向恒流泵天津膜天膜工程技術(shù)有限公司；pHS-3C型精密pH計(jì)上海雷磁儀器廠。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

堿性蛋白酶酶活采用福林-酚方法測定，參照GB547-80；轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶活性采用Folk等報(bào)道［16］的分光Hydroxamate分析法測定。大豆分離蛋白的制備以脫脂大豆粉為原料，采用堿提酸沉的方法制?。?7］。

1.2.1水解大豆分離蛋白配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的大豆分離蛋白溶液，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?。?.5mol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH至8.0后，再加入20U/g的堿性蛋白酶，于55℃下酶解120min，反應(yīng)過程中及時(shí)滴加0.5mol/L的NaOH，使其pH穩(wěn)定在8.0［18］。

1.2.2超濾法分離純化大豆分離蛋白酶解液采用截留分子量分別為20、6ku的中空纖維膜組件對大豆蛋白酶解液進(jìn)行超濾分離。得到三種不同分子量范圍即分子量＞20ku、6～20ku、＜6ku的大豆分離蛋白酶解液。

1.2.3不同分子量范圍大豆分離蛋白酶解液乳化特性及乳化穩(wěn)定性的測定乳化性測定采用Pearce and Kinsella方法［19］。取30mL濃度為1%的大豆分離蛋白溶液與10mL大豆油混合，用高速攪拌機(jī)剪切5min后用0.1%SDS稀釋至10mL立即于500nm下測定其吸光度值，放置10min后再次測定吸光度（以0.1%SDS為空白）。乳化性（EA）=OD500nm；乳化穩(wěn)定性（ES）=（OD′500nm/OD500nm）×t。其中OD500nm為0min時(shí)的吸光度，OD′500nm為10min時(shí)的吸光度，t為兩次測定吸光度之間的時(shí)間間隔。

1.2.4轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)不同分子量段大豆分離蛋白酶解液質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的大豆分離蛋白酶解液中加入一定量的TGase，調(diào)節(jié)pH為6.0，40℃下反應(yīng)2h，80℃水浴5min滅酶，測定不同分子量段大豆分離蛋白酶解液的乳化性及乳化穩(wěn)定性。

1.2.5轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)大豆分離蛋白酶解液對其乳化穩(wěn)定性的影響

1.2.5.1加酶量對轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的影響以分子量＞20ku的大豆分離蛋白酶解液為底物，反應(yīng)時(shí)間1h，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶添加量分別為0、10、20、30、40U/g，pH=7.0，反應(yīng)溫度40℃，測定大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性。

1.2.5.2pH對轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的影響以分子量＞20ku的大豆分離蛋白酶解液為底物，反應(yīng)時(shí)間1h，酶添加量20U/g，調(diào)節(jié)pH分別至5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，在40℃下進(jìn)行交聯(lián)，測定大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性。

1.2.5.3反應(yīng)溫度對轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的影響以分子量＞20ku的大豆分離蛋白酶解液為底物，反應(yīng)時(shí)間1h，酶添加量20U/g，pH=7.0，分別在溫度35、40、45、50、55℃進(jìn)行交聯(lián)，測定大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性。

1.2.5.4反應(yīng)時(shí)間對轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的影響以分子量＞20ku的大豆分離蛋白酶解液為底物，反應(yīng)溫度為40℃，酶添加量20U/g，pH=7.0，反應(yīng)時(shí)間分別為0.5、1、2、4、6h，測定大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性。

1.2.6轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)大豆蛋白酶解液乳化性能的響應(yīng)曲面優(yōu)化設(shè)計(jì)采用Design-Expert V 8.0.6實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及統(tǒng)計(jì)分析軟件中的Box-Behnken程序，根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)時(shí)間、酶添加量、pH、反應(yīng)溫度為轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的主要考察因素，分別以X1、X2、X3及X4表示。設(shè)計(jì)大豆分離蛋白酶解液的響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)，因素水平編碼見表1。

表1　響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化大豆分離蛋白酶解液的因素水平編碼表Table 1　Factors and levels in response surface design

1.2.7數(shù)據(jù)處理采用Design-Expert V 8.0.6進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理，所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均進(jìn)行3次重復(fù)。

2　結(jié)果與討論

2.1大豆分離蛋白的水解及其對乳化特性的影響

如圖1所示，經(jīng)堿性蛋白酶酶解后，LP的乳化性有所升高，但其他組分的乳化性與未酶解的SPI相比均有所下降，這說明體系的乳化性與大豆蛋白的分子量有一定的關(guān)系，隨著分子量的減小，其乳化性呈現(xiàn)出下降的趨勢。酶解后LP、LP-SP、SP的乳化穩(wěn)定性也有所下降。

圖1　不同分子量段大豆分離蛋白酶解液以及大豆分離蛋白溶液的乳化特性比較Fig.1　The emulsifying property of the SPI hydrolysates with the different molecular and SPI

2.2TGase交聯(lián)不同分子量段大豆分離蛋白酶解液對其乳化性的影響

如圖2所示，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)大豆蛋白酶解液，使大豆蛋白酶解液乳化性略有降低，其中LP的乳化性從0.734下降到了0.541。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是大豆分離蛋白經(jīng)TGase交聯(lián)后，其二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)逐漸打開，多肽鏈變的舒展，使原先埋藏于分子內(nèi)部的諸多疏水區(qū)域暴露于溶液，然而這種疏水區(qū)域在水溶液中是不穩(wěn)定的，它們會(huì)因相互疏水作用而凝集或聚合在一起，進(jìn)而從溶液中析出而沉降，從而使大豆分離蛋白的表面疏水性增加［20］。這說明轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對大豆分離蛋白酶解液的交聯(lián)并沒有使其乳化性有所改善，反而使其乳化性略有降低，這一現(xiàn)象與唐傳核［13］、田少君［20］在研究轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改性大豆分離蛋白乳化性方面得出的結(jié)論一致。

圖2 轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)大豆分離蛋白酶解液前后乳化性的比較Fig.2　The influence of cross-linking of TGase on the emulsifying property of SPI hydrolysates

如圖3所示，分子量20ku以上的肽段之間相互交聯(lián)，其乳化穩(wěn)定性最好，改性前為12.2，而改性后達(dá)到16.1，較改性前提高了33.20%。其他組分的乳化穩(wěn)定性也有所上升，但是沒有LP組分的乳化穩(wěn)定性高，這說明分子量對于體系的乳化穩(wěn)定性有很大的影響。

圖3　轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)大豆分離蛋白酶解液前后乳化穩(wěn)定性的比較Fig.3　The influence of cross-linking of TGase on the emulsion stability of SPI hydrolysates

2.3轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性研究

2.3.1加酶量對轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的影響如圖4所示，在加酶量0～10U/g時(shí)，由于經(jīng)過堿性蛋白酶酶解，使其分子內(nèi)的疏水基大部分裸露在外，不能較好的形成油水界面，隨著加酶量的增加，一些小分子聚合形成穩(wěn)定的小分子團(tuán)，使其乳化穩(wěn)定性有所改善；在加酶量為30U/g時(shí)，可能由于加酶量的增加，使分子間的聚合能力增強(qiáng)，導(dǎo)致其乳化穩(wěn)定性降低。從圖4中可以看出加酶量為20U/g時(shí)大豆蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性最高為15.5，所以確定轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的較優(yōu)加酶量為20U/g。

圖4　加酶量對大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的影響Fig.4　Effect of TGase addition amount on the emulsion stability of SPI hydrolysates

2.3.2pH對轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的影響如圖5所示，大豆分離蛋白的乳化穩(wěn)定性在pH范圍為5.0～6.0時(shí)呈下降的趨勢，原因是由于大豆分離蛋白在酸性環(huán)境下的溶解度較低，隨著pH的升高其親水能力增加，疏水能力降低，導(dǎo)致溶液乳化穩(wěn)定性降低；在pH范圍為6.0～7.0時(shí)，經(jīng)酶的聚合作用使溶液內(nèi)小分子聚合，整個(gè)溶液體系逐漸趨于穩(wěn)定，使大豆分離蛋白的乳化穩(wěn)定性增加；隨著pH的逐漸增大，溶液就會(huì)出現(xiàn)過堿的情況，導(dǎo)致酶活力的降低，使大豆分離蛋白的穩(wěn)定環(huán)境遭到破壞，最終導(dǎo)致其乳化穩(wěn)定性降低。從圖5中可以看出，當(dāng)反應(yīng)溶液的pH為7.0時(shí)溶液的乳化穩(wěn)定性較其他pH條件下的乳化穩(wěn)定性高，在此反應(yīng)條件下為15.8，所以確定轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的較優(yōu)pH為7.0。

圖5　pH對大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的影響Fig.5　Effect of pH on the emulsion stability of SPI hydrolysates

2.3.3反應(yīng)溫度對轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的影響如圖6所示，當(dāng)反應(yīng)溫度為40℃時(shí)，大豆分離蛋白的乳化穩(wěn)定性達(dá)到最高，這可能是因?yàn)槊赣凶陨淼淖钸m溫度，在這一溫度下反應(yīng)速度最大，可以使大豆分離蛋白最大限度水解從而使其側(cè)鏈的親水基朝向水相，疏水基朝向油相，使酶解后的蛋白質(zhì)分子易于定位于油-水界面，使得水和油之間的界面張力減小，乳化性穩(wěn)定增大［21］。如果反應(yīng)溫度繼續(xù)增加，酶將失去活性從而導(dǎo)致整個(gè)溶液體系的乳化穩(wěn)定性再次降低。從圖6中可以看出反應(yīng)溫度為40℃時(shí)溶液的乳化穩(wěn)定性最高為15.8，所以確定轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的較優(yōu)反應(yīng)溫度為40℃。

圖6　反應(yīng)溫度對大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的影響Fig.6　Effect of hydrolysis temperature on the emulsion stability of SPI hydrolysates

2.3.4反應(yīng)時(shí)間對轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的影響如圖7所示，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，溶液中的小分子逐漸聚合，最終形成即具有疏水性又逐漸穩(wěn)定的大分子聚合物，從而使溶液的乳化穩(wěn)定性增加；隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，溶液的乳化穩(wěn)定性又出現(xiàn)下降的趨勢，反應(yīng)4h后溶液的乳化穩(wěn)定性又有所升高。推斷出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，導(dǎo)致溶液中形成的大分子聚合物不穩(wěn)定，其疏水基團(tuán)裸露在外，從而使溶液的乳化穩(wěn)定性略有增加。從圖7中可以看出當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1h，大豆分離蛋白溶液的乳化穩(wěn)定性最高為14.3，所以確定轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白乳化穩(wěn)定性的較優(yōu)反應(yīng)時(shí)間為1h。

圖7　反應(yīng)時(shí)間對大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的影響Fig.7　Effect of hydrolysis time on the emulsion stability of SPI hydrolysates

2.4轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的響應(yīng)曲面優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果分析

2.4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果及模型方差分析響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2，以回歸系數(shù)建立大豆蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性（Y）與反應(yīng)時(shí)間（X1）、酶添加量（X2）、pH（X3）、反應(yīng)溫度（X4）的響應(yīng)面回歸方程為：

Y=-547.75474+10.29125X1+0.71596X2+ 125.67500X3+3.80615X4-0.050000X1X2+0.74000X1X3-0.19625X1X4+0.11800X2X3+8.87500X2X4+0.085000E-003X3X4-2.97833X12-0.046183X22-8.77333X32-0.054740X42

由表3可知，從回歸方程各項(xiàng)方差的檢驗(yàn)可以看出，回歸模型p＜0.05，模型顯著，而失擬項(xiàng)p值為0.8997＞0.05，模型失擬項(xiàng)不顯著，無失擬因素存在。相關(guān)系數(shù)（Adj R-Squard）R2adj＝0.9976、R2=0.9988，說明該模型能反映99%響應(yīng)值的變化，因而該模型擬合程度較好，實(shí)驗(yàn)誤差較小，說明模型的預(yù)測值與實(shí)際值非常吻合；由表3可知，一次項(xiàng)的回歸系數(shù)絕對值的大小依次為X1＞X2＞X3＞X4，即影響轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性的因素的順序依次為：反應(yīng)時(shí)間＞酶添加量＞pH＞反應(yīng)溫度。這表明反應(yīng)溫度對大豆蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性影響最小，但影響還是顯著的（p＜0.05）；反應(yīng)時(shí)間對大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性影響最大；X1、X2、X3、X4均為正效應(yīng)影響。

利用響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用根據(jù)Box-Benhnken的中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，得到轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性最佳組合條件為：反應(yīng)時(shí)間1.2h、酶添加量20.6U/g、pH=7.5、反應(yīng)溫度40℃，此條件下的乳化性為0.696，乳化穩(wěn)定性為16.25。

2.4.2因素交互作用響應(yīng)面分析結(jié)合本研究中的二次回歸方程及表3可知，二次項(xiàng)X1X2、X1X4、X1X3、X2X3、X2X4、X3X4具有顯著的交互作用（p＜0.05）。通過立體響應(yīng)面和等高線可解釋說明實(shí)驗(yàn)中自變量和因變量的關(guān)系，如圖8～圖13所示。

表2　響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2　Design and results of response surface experiment

表3　響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 3　Variance analysis of response surface design

圖8　反應(yīng)時(shí)間與酶添加量對大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性影響的響應(yīng)曲面圖Fig.8　Response surface of hydrolysis time and TGase addition amount on the emulsion stability of SPI hydrolysates

圖9　反應(yīng)時(shí)間與pH對大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性影響的響應(yīng)曲面圖Fig.9　Response surface of hydrolysis time and pH on the emulsion stability of SPI hydrolysates

圖10　反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)溫度對大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性影響的響應(yīng)曲面圖Fig.10　Response surface of hydrolysis time and hydrolysis temperature on the emulsion stability of SPI hydrolysates

在四個(gè)顯著影響因素交互作用的響應(yīng)面中，從圖10中可以看出，反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度的交互作用對大豆蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性有明顯影響，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間不變時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的增加乳化穩(wěn)定性出現(xiàn)先升高后降低的趨勢，由此可見，反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性的交互影響存在極大值。比較反應(yīng)時(shí)間、酶添加量、pH、反應(yīng)溫度這四個(gè)因素中每兩個(gè)因素的交互作用，對大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性的影響結(jié)果，均升高后降低，響應(yīng)值呈拋物線形趨勢，因此回歸方程有極大值。采用最優(yōu)工藝：反應(yīng)時(shí)間1.2h、酶添加量20.6U/g、pH=7.5、反應(yīng)溫度40℃。重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次并計(jì)算平均值，此條件下得到的乳化穩(wěn)定性為16.25，與理論預(yù)測值16.268相比，其相對誤差為0.005%，說明該模型可以較好的模擬和預(yù)測大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性，擬合情況良好，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖11　酶添加量與pH值對大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性影響的響應(yīng)曲面圖Fig.11　Response surface of TGase addition amount and pH on the emulsion stability of SPI hydrolysates

圖12　酶添加量與反應(yīng)溫度對大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性影響的響應(yīng)曲面圖Fig.12　Response surface of TGase addition amount and hydrolysis temperature on the emulsion stability of SPI hydrolysates

圖13　pH與反應(yīng)溫度對大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性影響的響應(yīng)曲面圖Fig.13　Response surface of pH and hydrolysis temperature on the emulsion stability of SPI hydrolysates

3　結(jié)論

3.1大豆分離蛋白經(jīng)堿性蛋白酶酶解后進(jìn)行超濾，獲得三種不同分子量范圍的大豆蛋白酶解液，即分子量為＞20ku、6～20ku之間以及＜6ku。經(jīng)轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶分別對其進(jìn)行交聯(lián)后的三種組分乳化性均有所降低，其中分子量＜6ku的大豆分離蛋白酶解液的乳化性下降最為明顯，下降到0.222；但三種組分的乳化穩(wěn)定性均有所上升，其中分子量＞20ku的大豆分離蛋白酶解液的乳化穩(wěn)定性上升最為明顯，達(dá)到16.1，其乳化穩(wěn)定性明顯優(yōu)于其他兩種組分。

3.2響應(yīng)曲面優(yōu)化轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善分子量＞20ku的大豆分離蛋白酶解液乳化穩(wěn)定性的最佳工藝條件為：反應(yīng)時(shí)間1.2h、酶添加量20.6U/g、pH=7.5、反應(yīng)溫度40℃。在此條件下，其乳化性為0.696，較改性前略有降低，但其乳化穩(wěn)定性為16.25，較改性前提高了33.20%。

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Optimization of transglutaminase improve the emulsion stability of soy protein isolate hydrolysates by response surface methodology

GUAN Tian-qi1，LIU Ying1，*，DOU Bo-xin1，WANG Qiu1，ZHANG Lu1，WANG Sheng-wei2，Tatyana K.Kaleni3
（1.College of Food Engineering，Harbin University of Commerce，Harbin 150076，China；2.College of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China；3.School of Biomedicine Russian Far Eastern Federal University，Vladivostok 690091，Russia）

The experiment took soy protein isolate as the raw material，used alkaline protease to hydrolysis them. The separation and purification of soy protein isolate hydrolysates was done by hollow fiber ultrafiltration，which the polymer molecular weight were 20ku，6ku respectively.Then cross-linking the different molecular weight ranges＞20ku，6～20ku and＜6ku soy protein isolate hydrolysates with transglutaminase respectively.The results showed that after transglutaminase crosslinked，the emulsion stability of the molecular weight range＞20ku soy protein isolate hydrolysates was the best，increased to 16.1.On the basis of the single factor experiment，response surface methodology was used to optimize the technical parameters.The molecular weight＞20ku soy protein isolate hydrolysates as the research object and the optimal parameters were as follows:enzymolysis time 1.2h，enzyme added 20.6U/g，pH7.5，temperature 40℃.Under these conditions the emulsification of soy protein isolate hydrolysates was 0.696，compared to unmodified soy protein isolate decrease slightly.The emulsifying stability of soy protein isolate hydrolysates increased to 16.25，compared to unmodified soy protein isolate increase 33.20%.

soyproteinisolatehydrolysates；transglutaminase；emulsifyingproperties；respondsurfacemethodology

TS201.2

A

1002-0306（2015）10-0192-07

10.13386/j.issn1002-0306.2015.10.031

2014－09－26

關(guān)天琪（1989-），女，碩士研究生，研究方向：植物蛋白。

劉穎（1968-），女，博士，教授，研究方向：食品生物技術(shù)。

哈爾濱商業(yè)大學(xué)研究生創(chuàng)新項(xiàng)目（YJSCX2013－235HSD）；中俄合作項(xiàng)目（13-06-0610-m_a）。