脈沖電場-超聲波作用對黑豆球蛋白功能性質的影響

畢 爽，馬文君，李 楊，齊寶坤，王中江，江連洲*

（東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

脈沖電場-超聲波作用對黑豆球蛋白功能性質的影響

畢 爽，馬文君，李 楊，齊寶坤，王中江，江連洲*

（東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

研究了脈沖電場（15 kV/cm）與低頻高強度超聲波（150、300、450 W）在不同的時間條件下（18、36 min）的協同作用對黑豆球蛋白功能性質的影響。結果表明：不同脈沖電場-超聲波條件處理的黑豆球蛋白具有不同的性質，當處理條件為脈沖電場強度15 kV/cm、超聲波時間36 min、超聲波功率300 W時，黑豆分離蛋白具有最高的持水性（75.69%）和凝膠硬度（45.126 g）。同時，溶解度也有所提升。在熱誘導凝膠流變實驗中，經超聲波處理（36 min，300 W）的黑豆分離蛋白4號樣品最終形成的凝膠彈性模量最高；在頻率掃描流變學實驗中，該條件下形成的凝膠具有一種類似于固體的凝膠網狀結構；掃描電子顯微鏡的結果顯示此條件下形成的黑豆蛋白凝膠更加規則。

黑豆球蛋白；脈沖電場-超聲波；凝膠性質；流變學性質；持水性

我國黑豆資源豐富，分布很廣，全國各地都有種植和生產［1］。黑豆是植物中營養最豐富的保健佳品。據研究統計，黑豆含粗蛋白質34%，比人們常食的肉類還要高。黑豆中氨基酸種類豐富，且黑豆蛋白質的氨基酸組成與動物蛋白類似，必需氨基酸含量占氨基酸總量的40%以上［2］。其中生物活性物質含量高，兼具營養價值與藥用價值［3］。

在脈沖電場作用下，水分子配位能力增大，同時，當脈沖電場作用于蛋白質時，蛋白質表面的離子會受到電場作用力，其方向與大小均隨時間變化而改變，對蛋白質的結構和功能產生影響。超聲波既是一種波動形式，又是一種能量形式，在傳播過程中與媒介相互作用產生超聲效應［4］。超聲波與蛋白質相互作用可分為機械作用、空化作用和熱作用。超聲波能夠提高蛋白質的溶解性。

本實驗在傳統黑豆球蛋白加工基礎上先采用脈沖電場處理，再采用超聲波處理黑豆球蛋白。研究脈沖電場（強度15 kV/cm）協同不同超聲波（150、300、450 W）以及不同的時間（18、36 min）處理條件，對黑豆球蛋白的功能性質和結構性質的影響，得到最好的脈沖電場-超聲波處理條件，以期為黑豆球蛋白及其開發利用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑豆，由北大荒綠野食品有限公司提供。

Lowry法蛋白質含量測定試劑盒 上海荔達生物科技有限公司；鹽酸、氫氧化鈉、葡萄糖酸內酯（gluconoδ-lactone，GDL）、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、正己烷等試劑 北京新光化工試劑廠；所有試劑均為國產分析純試劑。

1.2 儀器與設備

pHS-25型酸度計 上海偉業儀器廠；電子分析天平 梅勒特-托利多儀器（上海）有限公司；低速離心機 德國Eppendorf公司；精密電動攪拌機 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；電熱恒溫水浴鍋 余姚市東方電工儀器廠；錘片式粉碎機 中國天津泰斯特儀器有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；超聲波儀 寧波新芝生物科技股份有限公司；分光光度計 尤尼柯中國（上海）公司；流變儀英國馬爾文儀器公司；掃描電子顯微鏡 日立高新技術公司；脈沖電場-超聲波處理器（具有超聲波發生器、脈沖電場發生器，待處理溶液裝入圓形柱不銹鋼容器。脈沖電場發生器外表面涂有聚四氟乙烯層作為絕緣層以保證安全） 東北農業大學食品學院自制。

1.3 方法

1.3.1 黑豆蛋白的制備

1.3.1.1 脫脂黑豆粉的制備

工藝流程：黑豆清理→粉碎→過篩→脫脂。

具體操作為：選取新鮮干凈的黑豆置于托盤中，放入55 ℃的烘干機中烘干12 h，烘干后去皮、磨粉并過60 目篩，所得的黑豆粉與正己烷以料液比1∶3（m/V）混合，在室溫下攪拌3 h。將所得混合物在4 ℃、10 000×g的條件下離心20 min，棄去上層油脂，再重復離心過程3 次，室溫條件下風干備用。

1.3.1.2 黑豆蛋白的提取

工藝流程：脫脂黑豆粉→加堿液調pH值至8.0→離心分離→取上清液→加酸液調pH值至4.0→離心分離→取沉淀→反復水洗和離心→黑豆蛋白。

具體操作參考O'donnell等［5］的方法。將脫脂黑豆粉按1∶10（m/V）與蒸餾水混合，然后用2 mol/L的NaOH調節溶液的pH值至8.0，在50 ℃攪拌l.5 h后，將其懸浮液在4 ℃、10 000×g的條件下離心20 min，取離心后所得的上清液再用2 mol/L HCl調節pH值至4.0。靜置后在4 ℃、6 000×g的條件下離心20 min，將離心所得的黑豆蛋白沉淀水洗2 次，最后將沉淀分散于水中并用2 mol/L NaOH調節pH值至7.0。將此時得到的黑豆蛋白溶液置于-40 ℃的冰箱中預凍48 h，然后進行冷凍干燥，蛋白溶液冷凍干燥后粉碎即得粉末狀黑豆分離蛋白。黑豆分離蛋白于4 ℃冰箱保存。

1.3.2 脈沖電場-超聲波處理黑豆球蛋白樣品

脈沖電場參數：場強為 15 kV/cm，波形為衰減波，頻率1.02 Hz，脈寬1.4 μs。超聲波處理參數：頻率 20 kHz，功率0～450 W，連續可調；脈沖電場-超聲波處理條件如表1所示。超聲波在5 ℃條件下進行，將裝有樣品的燒杯置于冰水浴中，每5 min更換一次冰水，以維持低溫。

1.3.3 溶解性的測定

精確稱取10 mg左右樣品，溶解于10 mL的去離子水中，室溫下磁力攪拌溶解1 h，3 000 r/min離心15 min，上清液經適度稀釋，采用Lowry法測定蛋白質含量，以牛血清白蛋白為標準物繪制標準曲線。蛋白質的溶解度表示為上清液蛋白質量濃度占總蛋白質量濃度的百分比［6］。

1.3.4 流變學性質測定

1.3.4.1 溫度掃描

將黑豆球蛋白溶于50 mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液中（100 mg/mL），用磁力攪拌儀均勻攪拌1 h，然后將蛋白溶液加于流變儀底部的平板上，平板直徑：40 mm，探頭型號：pp20 mm。設定上下探測平行板之間的距離為1 mm，當平板間完全充滿蛋白溶液時，擦去多余的液體，并且將兩板四周用注射器滴加石蠟油，以防止樣品的水分蒸發。參數設定：起始溫度25 ℃，以5 ℃/min的速率升溫至90 ℃，保持90 ℃ 30 min，再以5 ℃/min的速率降溫至25 ℃，整個過程中，保持角頻率在0.63 rad/s，固定形變0.0［7］。在整個加熱及冷卻過程中，都記錄下彈性模量G'以及損耗模量G''及其他參數數值的變化。

1.3.4.2 頻率掃描

將溫度掃描形成的凝膠（加熱-冷卻循環之后）于25 ℃的條件下，對凝膠進行頻率掃描（0.1～10.0 Hz），固定形變為0.01。

1.3.5 酸誘導黑豆球蛋白凝膠的形成

工藝流程：黑豆球蛋白→溶解→加GDL→加熱→冷藏→陳化→凝膠。

將黑豆蛋白用50 mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液溶解后混勻，分散液質量濃度100 mg/mL，然后加入GDL（0.3 g/100 mL）輕輕攪拌2 min，將分散液在90 ℃的條件下加熱20 min，然后冷卻至室溫形成酸誘導黑豆蛋白凝膠，將其在4 ℃的條件下冷藏24 h以完全形成凝膠。隨后取出陳化30 min，測定其持水性、質構性質。

1.3.6 持水性的測定

黑豆球蛋白凝膠的持水性測定根據Tang Chuanhe等［8］的方法，且稍做改動。將凝膠樣品放在5 mL的離心管中，使用離心機在室溫、800 r/min的條件下離心20 min，將試管倒轉，甩去多余的水分仔細用紙移出，分別將離心前與離心后移出多余水分的試管稱質量，持水性（water holding capacity，WHC）的計算公式如下。

式中：m1為樣品離心前與離心管的質量/g；m2為樣品離心除水后與離心管的質量/g。

1.3.7 凝膠質構特性的測定

采用穿刺模式對凝膠進行測定。將黑豆球蛋白分散液在燒杯中形成凝膠（直徑為40 mm，高35 mm，每個燒杯內盛裝10 g凝膠）。使用TA-XT2質構儀進行測定，采用P/0.5的探頭。測定時，直接使用凝膠形成時所用的燒杯，不需要將它們從燒杯中移出再進行測定。探頭下行速率為1 mm/s，進入凝膠檢測過程中的速率為1 mm/s，檢測時的觸發力為7 g，壓縮變形為樣品高度的30%，測定溫度為室溫，每個樣品重復3 次測定，取其平均值作為最終結果，且同一樣品測定的3 個凝膠破裂強度值和質構其他方面性質數值的相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）小于2.50%。

1.3.8 掃描電子顯微鏡觀察

將黑豆蛋白用0.05 mol/L的磷酸鹽緩沖溶液溶解后混勻，分散液質量濃度為100 mg/mL。脈沖電場-超聲波處理后，將分散液在90 ℃條件下加熱20 min，然后冷卻至室溫形成黑豆蛋白凝膠，將其在4 ℃的條件下冷藏24 h以完全形成凝膠。進行樣品前處理，將制好的凝膠切成塊狀，浸泡在固定劑溶液中（戊二醛溶液）固定24 h。然后用pH值為7.2的磷酸鹽緩沖液清洗3 次，每次10 min。用不同體積分數的乙醇溶液依次洗脫，選擇表面較為平整的凝膠塊切成小片狀，用冷凍干燥機進行干燥。干燥后的凝膠脆斷處理、鍍金。鍍金方法：離子濺射；鍍金條件：15 kV、15 mA、2.5 min。最后將樣品置于掃描電子顯微鏡（15 kV）下觀察其顯微結構。

2 結果與分析

2.1 溶解度

溶解度是衡量蛋白質變性和聚集的一種實用方法，同時也能夠反映蛋白質的功能性質。由圖1可知，未經脈沖電場-超聲波處理的黑豆球蛋白具有良好的溶解度，經超聲波處理后溶解度普遍減小，但隨著超聲波強度的增加，黑豆蛋白的溶解性先增加后降低，這與Jambrak等［9］提出的理論是一致的。這是由于超聲波導致蛋白質分子部分打開增加了蛋白質和水分子之間的交互作用，且因為超聲波的空化作用以及脈沖電場對蛋白表面電荷性質增強的作用，使蛋白質的溶解性提高［10］。另一種可能的原因是，超聲波處理還可以降低黑豆蛋白的粒徑，從而增加了黑豆蛋白的溶解性［11］。但當超聲波強度達到450 W時，黑豆蛋白溶液的溶解性下降，可能是由于超聲波處理功率的增加和超聲波處理時間的延長，黑豆蛋白疏水基團暴露而巰基被掩埋在分子內部，通過非共價鍵形成了蛋白質聚集體，從而降低了黑豆蛋白的溶解度。

2.2 流變學性質

2.2.1 溫度掃描

圖2為黑豆蛋白分散液的彈性模量（G'）在加熱及冷卻過程中隨時間變化的流變圖。儲能模量是凝膠在形變過程中由于彈性形變而儲存的能量，它是衡量凝膠強度的一種尺度，而損耗模量（G''）反映的是凝膠在形變過程中因黏性形變而以熱的形式損耗的能量，這些能量是由于分子間的摩擦產生的，它反映樣品的黏性［12］。

如圖2所示，隨著超聲波條件的變化，黑豆蛋白溶液表現出不同的流變學性質。所有黑豆蛋白樣品，在升溫過程中（25～90 ℃）的G'變化很小或幾乎不變。此時，黑豆蛋白分子發生解離和變性，分子部分展開，功能基團暴露，功能性質發生一定的改變。但還不會形成凝膠，因此G'沒有增加。在90 ℃保溫后期G'開始有增加的趨勢，但趨勢不明顯，這是由于蛋白質分子正在經歷前凝膠階段，分散液中的黑豆蛋白分子空間結構在升溫及保溫的過程中逐漸打開，并發生了一定的相互作用［13］。剛開始冷卻時，可以觀察到分散液的彈性模量突然下降，馬上又出現上升的趨勢，這是由于溶液中相鄰的蛋白質分子通過氫鍵、疏水相互作用、靜電吸引、二硫鍵等化學作用力結合到一起形成三維網狀結構，將水以及溶液中其他物質包容起來，形成凝膠。彈性模量開始上升的點是凝膠形成的開始點，因為所有樣品（0～6號）都在相同的條件下被加熱，因此這個點可以用來比較各種樣品的凝膠能力［14］。隨著降溫過程（90～25 ℃）的延長，分散液的彈性模量顯著遞增，說明蛋白質分子充分展開，凝膠形成［15］。

對比降溫結束時各個樣品的彈性模量可以發現，4號樣品與0號樣品形成凝膠的過程最相似。但經過脈沖電場-中等超聲強度處理的4號樣品凝膠強度大于未經脈沖電場-超聲波處理的0號樣品。這說明適當的脈沖電場-超聲波處理條件（超聲波頻率20 kHz、超聲波時間36 min、超聲波功率300 W）有助于提高黑豆球蛋白分散液的凝膠能力。因為超聲波具有空化及高壓沖擊波作用，使蛋白質分子鏈選擇性地打開，蛋白質得二級結構發生變化，凝膠能力增強［16］。但當脈沖電場協同低強度超聲波時，空化作用不明顯，不足以使樣品形成較高彈性模量。當脈沖電場協同高強度超聲波時，因為黑豆蛋白的溶解性低，因此G'降低。

2.2.2 頻率掃描

如圖3所示，4號樣品的G'和G''不隨頻率變化，且互相平行。這說明它們不受頻率大小的影響，樣品具有較好的穩定性［17］。同時，4號樣品的G'和G''較高，且兩者間的間距也較大，G'比G''高出一個數量級，這說明其凝膠彈性很好，“固體”性質相對明顯，該凝膠具有一種類似于固體的凝膠網狀結構，可能是由于脈沖電場-超聲波作用使黑豆球蛋白溶液中聚集體粒度降低，黑豆蛋白溶解性提高，脈沖電場-超聲波作用的促溶機制提高了黑豆蛋白溶液的流變學性質。1號樣品的G'和G''較小，說明其凝膠彈性部分所占比例較小，“固體”性質不明顯。樣品所形成的凝膠G'和G''對頻率有一定的相關依賴性，即隨著頻率的增加，剪切模量（G'、G''）會隨之呈上升的趨勢，說明此黑豆球蛋白在相對較高振蕩頻率下，才具有凝膠特性［18］。其他的樣品的彈性模量值同1號樣品相似，這也與質構的測量結果相吻合。

2.3 質構特性

質構特性是品評食品優劣程度的重要因素之一，因為其直接影響到食物在口中給人的感覺［19］。采用TA-XT2質構儀模擬口腔的咀嚼運動，對樣品進行兩次壓縮，給出力-時間的關系曲線，通過計算機處理分析給出質構特性的各個參數如表2所示。

脈沖電場-超聲波處理時間對凝膠破裂強度 的影響非常明顯。由表2可知，超聲波處理18 min的1、3、5號樣品的硬度值分別為26.383、38.050、29.909 g，而經過36 min超聲處理的2、4、6號樣品，它們的凝膠硬度值分別30.681、45.126、27.495 g，可見每組樣品當超聲波處理功率相同時，延長超聲波處理的時間可升高凝膠的硬度值，因為凝膠的過程是緩慢過程，超聲波處理時間延長即空化作用時間延長，蛋白質分子鏈充分打開，形成了凝膠網狀結構。但是5號樣品的硬度大于6號樣品，這是由于脈沖電場-超聲波處理功率過大導致黑豆球蛋白的分子結構發生了不可逆性變化變化，繼續延長超聲波處理時間，易形成不溶性蛋白質聚集體［20］，進而影響凝膠網狀結構的形成構建。

如表2所示，1、3、5號樣品的超聲波時間相同，超聲波功率依次增大，形成凝膠的硬度、內聚性及回復性等質構特性在300 W（3號）超聲波功率時最佳，由于5號樣品超聲波功率過高，導致蛋白質分子發生變性，使其性質隨之下降。同比其他樣品，4號樣品表現出最好的凝膠性質，凝膠強度與蛋白質的空間結構緊密相關，說明該脈沖電場-超聲波處理條件可以顯著降低蛋白質的粒度、加速蛋白質變性、提高蛋白的溶解性使蛋白質形成致密的空間結構［21］。

2.4 持水性

持水性是最重要的凝膠特性之一，在不同的食物體系中都會發生這種具有意義的蛋白質與水之間的反應。不同凝膠樣品的持水性情況如圖4所示，4號黑豆蛋白凝膠樣品的持水性最強，而1號的持水性最弱。由此可說明，超聲波時間36 min、超聲波功率300 W，可以顯著提高蛋白凝膠的持水性。這可能是因為脈沖電場-超聲波處理增加了蛋白質的溶解性，同時減小了黑豆分離蛋白的粒徑，使蛋白凝膠形成了密集且均一的凝膠網狀結構［22］。這種密集且均一的微觀結構有助于凝膠結合水分。Wei Wu等［23］曾有結論表明，提高蛋白質的溶解性、減少分離蛋白的粒徑大小可以提高凝膠的持水性。另一個可能的原因是：隨著超聲波強度增加，蛋白質疏水基團暴露更多。曾有研究發現凝膠網狀結構具有重要作用的是疏水基團的暴露［24］。蛋白質分子的疏水基團暴露從而形成的聚集體是形成蛋白質凝膠的主導因素，超聲波對于疏水基團的作用可能是在處理過程中加速了蛋白質-蛋白質聚集體的產生，因此最終形成的凝膠網狀結構具有良好的持水性［25］。但是高強度的超聲波處理（超聲波總時間36 min，超聲波功率450 W）會導致蛋白質的分子結構發生不可逆性改變，降低其凝膠持水性［18］。

2.5 掃描電子顯微鏡觀察結果

經過脈沖電場-超聲波處理的黑豆分離蛋白形成凝膠后，在掃描電子顯微鏡下放大1 000 倍的微觀結構見圖5。未經超聲波處理的天然蛋白凝膠結構不均勻，表面不平整且出現一些細小的孔洞。經過脈沖電場協同中強度超聲波處理的凝膠空間結構與未處理樣品有顯著差異，凝膠結構更為致密、均一，表面平整，呈現出層狀結構。而經過高強度、長時間超聲波處理的凝膠空間結構表面不均一且出現較大的空洞。原因可能是適宜強度的超聲波處理可以加速黑豆蛋白凝膠聚集體的形成，與Zuniga等［26］結果一致。黑豆蛋白空間結構展開，功能基團（如疏水基團）暴露，立即彼此發生相互作用從而形成蛋白質聚集體，呈現網狀結構。已有研究［16］表明，凝膠性和聚集體是有緊密聯系的，熱誘導形成的聚集體越多，凝膠性質越強。也可能是因為超聲處理減少了蛋白質的粒度，因為凝膠結構與蛋白質的大小和形狀有關。粒度小，在凝膠過程中就會形成小聚合物，可以更好地填充在蛋白質的凝膠網絡空間內，使凝膠的空間結構更加致密、均一。

3 結 論

本實驗采用不同的脈沖電場-超聲波條件，對黑豆球蛋白進行處理。經過特定的處理條件（脈沖電場強度15 kV/cm、超聲波時間36 min、超聲波功率300 W）可以顯著提高黑豆球蛋白的溶解性、凝膠性、持水性和凝膠強度。從熱凝膠過程來看，經過此處理條件的黑豆蛋白分散液更易形成凝膠，而且所得的凝膠動態黏彈性也高于其他脈沖電場-超聲波處理以及未經超聲波處理的情況。因此，脈沖電場協同中等強度（300 W）的超聲波處理可顯著提高黑豆蛋白的功能性質，但協同低強度（150 W）超聲波和高強度（450 W）超聲波會降低黑豆蛋白的功能性質。此結果為黑豆球蛋白在食品工業中的應用提供了一定的借鑒意義。

［1］ 王寅， 張坤， 趙晉. 黑豆的營養價值及在食品中的開發應用［J］. 中國食品添加劑， 2007（6）： 132-135.

［2］ 李瑩. 中國黑豆開發具有開發優勢［J］. 山西農業， 2002（10）： 4-5.

［3］ KANAMOTO Y， YAMASHITA Y， NANBA F， et al. A black soybean seed coat extract prevents obesity and glucose intolerance by upregulating uncoupling proteins and down-regulating inflammatory cytokines in high-fat diet-fed mice［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2011， 59（16）： 8985-8993. DOI：10.1021/jf201471p.

［4］ VIRANGKUMAR N L， MURTHY Z V P. Enhancing the stability of oil-in-water emulsions emulsified by coconut milk protein with the application of acoustic cavitation［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research， 2012， 51（11）： 4222-4229. DOI：10.1021/ ie202764f.

［5］ O'DONNELL C P， TIWARI B K， BOURKE P， et al. Effect of ultrasonic processing on food enzymes of industrial importance［J］. Trends in Food Science & Technology， 2010， 21（7）： 358-367. DOI：10.1016/j.tifs.2010.04.007.

［6］ SAMMOTO M， MACBUCHI M， MIYAZAKI C， et al. Abundant proteins associated with lecithin in soy protein isolate［J］. Food Chemistry， 2007， 102（1）： 317-322. DOI：10.1016/ j.foodchem.2006.05.054.

［7］ 孫哲浩. 大豆分離蛋白與卡拉膠共凝膠體流變學特性的研究［J］. 食品工業科技， 2000， 21（6）： 87-92.

［8］ TANG C H， WANG X Y， YANG X Q， et al. Formation of soluble aggregates from insoluble commercial soy protein isolate by means of ultrasonic treatment and their gelling properties［J］. Journal of Food Engineering， 2009， 92（4）： 432-437. DOI：10.1016/ j.jfoodeng.2008.12.017.

［9］ 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. DOI：10.1016/j.jfoodeng.2009.02.001.

［10］ 劉高梅， 任海偉. 不同功率超聲波對蕓豆蛋白理化和功能性質的影響［J］. 中國糧油學報， 2012， 27（12）： 17-21. DOI：10.3969/ j.issn.1003-0174.2012.12.004.

［11］ ARZENI C， MARTINEZ K， ZEMA P， et al. Comparative study of high intensity ultrasound effects on food proteins functionality［J］. Journal of Food Engineering， 2012， 108（3）： 463-472. DOI：10.1016/ j.jfoodeng.2011.08.018.

［12］ HU H， WU J H， CHAN E C， et al. Effects of ultrasound on structural and physical properties of soy protein isolate （SPI） dispersions［J］. Food Hydrocolloids， 2013， 30（2）： 647-655. DOI：10.1016/ j.foodhyd.2012.08.001.

［13］ 朱建華， 楊曉泉. 超聲處理對大豆分離蛋白流變學性質的影響［J］.食品科學， 2005， 26（12）： 52-57.

［14］ 李堅斌， 李琳， 陳玲， 等. 超聲波處理下馬鈴薯淀粉糊的流變學特性［J］.華南理工大學學報， 2006， 34（3）： 90-94.

［15］ STATHOPULOS P B， SCHOLZ G A， HWANG Y M， et al. Sonication of proteins causes formation of aggregates that resemble amyloid［J］. Protein Science， 2004， 13（11）： 3017-3027. DOI：10.1016/ j.foodhyd.2012.05.011.

［16］ RINGGENBERG E， ALEXANDER M， CORREDIG M， et al. Effect of concentration and incubation temperature on the acid induced aggregation of soymilk［J］. Food Hydrocolloids， 2013， 30（1）： 463-469. DOI：10.1016/j.foodhyd.2012.05.011.

［17］ 沈蘭， 王昌盛， 唐傳核. 高壓微射流處理對大豆分離蛋白構象及功能特性的影響［J］. 食品科學， 2012， 33（3）： 72-76.

［18］ TSENG Y C， XIONG Y L， BOATRIGHT W L， et al. Effects of inulin/ oligofructose on the thermal stability and acid-induced gelation of soy proteins［J］. Journal of Food Science， 2008， 73（2）： 44-50. DOI：10.1016/ j.foodhyd.2012.05.011.

［19］ TUNICK M H. Small-strain dynamic rheology of food protein networks［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2011， 59（5）：1481-1486. DOI：10.1021/jf1016237.

［20］ WANG L C. Soybean protein agglomeration： promotion by ultrasonic treatment［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 1981， 29（1）：177-180. DOI：10.1021/jf00103a044.

［21］ 明建， 鄧科， 譚靜. 超聲波處理對菱角淀粉糊凝膠質構特性的影響［J］.食品科學， 2009， 30（19）： 81-84.

［22］ 張艷， 朱珠， 張傳智， 等. 黑豆餅粕蛋白的超聲波提取及其性質的研究［J］. 食品研究與開發， 2014， 35（24）： 49-53.

［23］ WEI W， HUA Y F， LIN Q L， et al. Effects of oxidative modification on thermal aggregation and gel properties of soy protein by peroxyl radicals［J］. International Journal of Food Science and Technology，2011， 46（9）： 1891-1897. DOI：10.1111/j.1365-2621.2011.02698.x.

［24］ HU H， CHAN E C， WAN L， et al. The effect of high intensity ultrasonic pre-treatment on the properties of soybean protein isolate gel induced by calcium sulfate［J］. Food Hydrocolloids， 2013， 32（2）：303-311. DOI：10.1016/j.foodhyd.2013.01.016.

［25］ 石燕， 葛輝， 涂宗財， 等. 超聲波對酪蛋白結構與功能性質的影響［J］.食品發酵與工業， 2014， 40（2）： 16-21.

［26］ ZUNIGA R N， KULOZIK U， AGUILER J M. Ultrasonic generation of aerated gelatin gels stabilized by whey protein beta-lactoglobulin［J］. Food Hydrocolloids， 2011， 94（5）： 958-967. DOI：10.1016/ j.foodhyd.2010.09.010.

Combined Effect of Pulse Electric Field and Ultrasound on Functional Properties of Black Soybean Globin

BI Shuang， MA Wenjun， LI Yang， QI Baokun， WANG Zhongjiang， JIANG Lianzhou*
（College of Food Science， Northeast Agricultural University， Harbin 150030， China）

The effect of combined pulsed electric field （15 kV/cm） and low-frequency ultrasound （150， 300 or 450 W）treatments for different time periods on functional properties of black soybean globin was addressed in this study. Functional properties of black soybean globin varied among different treatments. The highest water-holding capacity （75.69%） and gel strength （45.126 g） were obtained when black soybean globin was treated with pulsed electric field at 15 kV/cm in combination with ultrasound irradiation at 300 W for 36 min. Moreover， its solubility also increased after the combined treatment， and its elastic modulus was the highest as indicated by rheological test. Frequency sweep rheological experiments revealed that a solid-like gel network was formed from black soybean globin under the above treatment conditions. The microstructure of the gel was more regular under scanning electron microscopy （SEM）.

black soybean globin； combined ultrasound-pulse electric field treatment； gel properties； rheological properties；water-holding capacity

10.7506/spkx1002-6630-201609002

TS214.9

A

1002-6630（2016）09-0007-06

畢爽， 馬文君， 李楊， 等. 脈沖電場-超聲波作用對黑豆球蛋白功能性質的影響［J］. 食品科學， 2016， 37（9）： 7-12. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609002. http：//www.spkx.net.cn

BI Shuang， MA Wenjun， LI Yang， et al. Combined effect of pulse electric field and ultrasound on functional properties of black soybean globin［J］. Food Science， 2016， 37（9）： 7-12. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609002. http：//www.spkx.net.cn

2015-05-05

國家自然科學基金青年科學基金項目（31301501）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2014BAD22B00）；黑龍江博士后科研啟動基金項目（LBH-Q13018）；黑龍江省自然科學基金項目重點項目（ZD201302）；高等學校博士生學科點專項科研基金博導類資助課題（20132325110013）

畢爽（1992—），女，碩士研究生，研究方向為糧食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：13163436989@163.com

*通信作者：江連洲（1960—），男，教授，博士，研究方向為糧食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：jlzname@yeah.net