大豆蛋白产品在植脂末中应用研究

徐振波,王兴国

(1.丰益(上海)生物技术研发中心有限公司，上海 200137；2.江南大学食品学院，江苏无锡 214122)

大豆蛋白产品在植脂末中应用研究

徐振波1,2,王兴国2，*

(1.丰益(上海)生物技术研发中心有限公司，上海 200137；2.江南大学食品学院，江苏无锡 214122)

研究了大豆蛋白的溶解性,及其替代30%酪蛋白酸钠应用于植脂末对其料液的粒径、粘度、微胶囊效率、堆积密度、口感、光泽度、豆腥味的影响。研究表明,大豆蛋白产品的溶解性优于酪蛋白；大豆蛋白可以应用于植脂末产品中；注射型大豆蛋白替代酪蛋白酸钠30%应用于植脂末中产品的品质良好,与未添加大豆蛋白的植脂末相比无显著差异。

大豆蛋白,植脂末,酪蛋白酸钠,微胶囊效率

目前,我国应用于食品乳化体系,如乳制品、植脂末(咖啡伴侣)、植脂奶油等中的蛋白主要是酪蛋白酸钠。酪蛋白酸钠在咖啡伴侣、植脂奶油中的应用归功于其具有很强的乳化作用,可形成O/W脂肪球,并在表面形成一层亲水膜,从而防止脂肪的结块和聚集。酪蛋白酸钠还可以增加乳液的稠度和粘度,使制品的口感更加润滑[1]。根据GB2760-1996规定,酪蛋白酸钠可用于各类食品,并按照生产需要适量使用。但是目前酪蛋白酸钠价格高,同时由于我国人口基数大、畜牧业发展落后现状,绝大部分动物蛋白都依赖于进口[2]。因此寻找新的优质廉价功能性蛋白资源替代动物来源蛋白,作为食品工业原料已经成了当前食品工业亟待解决的课题之一。

大豆蛋白营养价值高,消化吸收好[3],资源丰富,具有与食品的嗜好性、加工性等相关联的各种功能特性,因此在食品工业中得到广泛应用。天然的大豆蛋白很难同时满足工业加工中对蛋白质功能特性的不同需求。研究表明,通过科学的处理生产出专用功能性植物蛋白可有效提高大豆蛋白的应用性能[2]。麦芽糊精的乳化稳定性差,不具亲水或疏水的能力,而改性大豆蛋白可很好地与麦芽糊精形成互补,提高乳浊液的乳化稳定性[4]。目前已有研究采用大豆蛋白替代酪蛋白酸钠在植脂鲜奶中的应用[2]。当替代率为50%时,在入口即化感、光泽度,细腻度方面,几乎等同于国产酪蛋白酸钠,接近进口大豆蛋白。本文以多种大豆蛋白产品作为研究对象,考察其功能特性(包括乳化稳定性、粘度),并探索其替代酪蛋白酸钠应用于植脂末中以及其对植脂末产品品质影响,以期为大豆蛋白产品的开发和应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

植脂末芯材油脂 采用乳木果油(sheaolein)与棕榈仁油(PKST)以40∶60比例经酯交换后的油脂作为芯材；酪蛋白酸钠(国产) 甘肃华羚酪蛋白股份有限公司(进口)戴维林国际贸易(上海)有限公司；单甘酯 嘉里单甘酯DMG-AF01大豆蛋白(浓缩大豆蛋白、凝胶型分离蛋白、注射型分离蛋白、分散型分离蛋白)益海嘉里(秦皇岛)蛋白工业有限公司；万德福分离蛋白 山东万德福植物蛋白科技有限责任公司。

1.2 实验仪器

数显恒温水浴锅Landa RA12型 上海易友仪器有限公司；高速剪切分散乳化机FA-25 FLUKO公司；激光粒度仪(LS13320) Beckman coulter公司；全能稳定分析仪(TurbiScan Lab) Formulation公司；分析天平(精确1mg) 德国赛多利斯BSA；偏振光显微镜E400 Nikon公司；KB240恒温箱 德国Binder公司；pH计 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 大豆蛋白粉溶解性 将10g大豆蛋白产品溶解在65℃,90g的热水中,微微搅动观察溶解状态。

1.3.2 植脂末的溶解性 方法同1.3.1。

1.3.3 乳状液稳定性的测定 参考文献[5]将均质后的料液,装在TurbiScan样品瓶中,放在室温条件下,静置放置24h；每隔4h采用TurbiScan全能稳定性分析仪扫描一次。

1.3.4 乳状液粒径的测定 采用激光粒度仪(LS13320)测定粉末以及乳状液的平均粒径。测定粉末样品粒径采用干法分析,应用微米级粉末分析程序。测定乳状液粒径采用湿法分析,应用纳米级乳液操作程序,所需进样量满足极差强度差示散射(PIDS)稳定在45%～55%,开始分析。

1.3.5 粘度 采用流变仪测定:选用直径50mm,间隙为0.1mm的锥板探头。在常温下,均匀移取约1mL样品于测试平台,测定样品粘度随时间的变化。

1.4 植脂末的制备工艺及品质测定

因直接采用大豆蛋白产品无法形成正常品质的植脂末,配方中蛋白质分别采用5种大豆蛋白与进口酪蛋白酸钠、国产酪蛋白酸钠,样品编号为A-01、A-02、A-03、A-04、A-05、B-01、B-02,按照表1配方准确称料后,在65℃,分别将水相(水、麦芽糊精、磷酸氢二钾、柠檬酸钠、SSL)完全溶解和油相(专用油脂、单甘脂)充分分散,搅拌状态下将油相缓慢加入到水相中,并乳化30min,然后在200/300 bar的均质压力下均质两次,制得的料液在进风温度为180℃,出风温度为90℃的条件下喷雾干燥制的粉末产品。

表1 植脂末配方Table 1 The formula of non-dairy creamer

1.4.1 植脂末堆积密度分析 将粉末油脂装进50mL容积(V)的烧杯(m1)中,每次装样的样品表面与烧杯边缘齐平,称重m2。

堆积密度(g/mL)=(m2-m1)/V

式中：m1:烧杯重(g)，m2:烧杯与样品重(g),V:烧杯的容积(mL)。

1.4.2 总油含量的测定 参考文献[6]称取植脂末样品M(2g左右)放入毛氏抽脂瓶中,然后加入10mL的热水60～70℃,溶解完全后,加入1.25mL的氨水,混匀,置于60℃的热水中水浴30～40min,冷却至室温。加入10mL的乙醇和几滴刚果红溶液,混匀。加入25mL无水乙醚,震荡混匀,加入25mL石油醚震荡混匀后,静置至有清晰的界面分层。倾出上清液于旋蒸瓶中。加入5mL的无水乙醇溶液毛氏抽脂瓶中,混匀。加入25mL无水乙醚,震荡混匀,加入25mL石油醚震荡混匀后,静置至有清晰的界面分层。倾出上清液于干净的旋蒸瓶m0中。两次的上清液合并,于旋转蒸发仪上60℃,充氮气条件下旋蒸挥发至恒重m1。

总油含量(%)=(m1-m0)/M×100

式中：m1:旋蒸后瓶重(g)，m0:旋蒸瓶重(g)，M:样品重量(g)。

1.4.3 表面油含量的测定 准确称量植脂末样品(M)约2g(精确到0.001g)放在折好的滤纸上,并将盛放样品的滤纸放在恒重的离心管(m0)上,每次用10mL石油醚过滤样品,待滤干后,再次过滤,重复3次。将装有滤液的离心管放在60℃的防爆烘箱中,挥发至恒重(m1)。植脂末表面油含量按下式计算:

表面油含量(%)=(m1-m0)/M×100

式中：m0:离心管重量(g)，m1:实验后离心管重量(g)，M:样品重量(g)。

1.5 感官评定

选择丰益生物技术研发中心感官评定人员50名,先明确本实验的目的和意义以及感官评定的指标和注意事项。每次评定由每个评定成员单独进行,相互不接触交流。采用描述性感官评价法对光泽度、爽滑感、豆腥味进行评价。

1.6 数据分析

数据采用SPSS16.0软件进行单因素方差分析(p<0.05),数值以三次平均值(标准偏差表示)。

2 结果与讨论

2.1 大豆蛋白及酪蛋白酸钠的溶解性

将五种不同类型的大豆蛋白产品10g左右的大豆蛋白溶解于90g,65℃左右的热水中,观察溶解情况,并与酪蛋白酸钠产品比较。结果如表1，可看出五种大豆蛋白产品除A-05外,其余产品的溶解性均优于酪蛋白酸钠。

2.2 料液粒径分析

Helena C.F[7]提出璧材的选择和乳化特性(乳状液颗粒大小、粘度及稳定性)可以影响植脂末的微胶囊效率和产品的稳定性,所以对乳状液的研究具有重要的参考价值。

采用1.4中的方法制备7种配方的乳状液。

采用激光粒度仪对7种不同配方的乳状液进行粒径分析,平均粒径大小见表3。由表3可见,平均粒径从大到小依次是:B-01>A-05>A-01>A-02>A-04>A-03>B-02,其中大豆蛋白A-04与A-03的粒径明显小于其他几种大豆蛋白产品。另外五种大豆蛋白的乳状液粒径均明显大于加入进口酪蛋白酸钠的乳液,小于国产大豆蛋白,说明了大豆蛋白的加入对乳状液平均粒径的影响较明显。

表2 蛋白质的溶解情况。Table 2 The state when dissolving

表3 7种乳状液的平均粒径。Table 3 The average particle size of emulsion

注:同列不同字母上标表示有显著差异(p<0.05),数值以平均值±标准偏差表示,表4同。

2.3 粘度分析

对7种乳状液的粘度进行分析,结果见图1。

由图可看出粘度大小依次:B-01>A-01>B-02>A-02>A-04>A-03>A-05,从整体看出7组乳状液除B-01组外其他组分之间粘度差异不大。国产酪蛋白酸钠的粘度明显高于其他6组。用于微胶囊化的壁材要具有较低的黏度[8]。因为当黏度过大时,料液不能完全雾化,材料不能在干燥器内干燥,会增加喷雾干燥的难度。

图1 乳状液的粘度Fig.1 The viscosity of the emulsion

2.4 乳状液的稳定性分析

采用全能稳定性分析仪TurbiScan对7种料液的稳定性进行分析,结果见图2。由图可知7种乳状液在放置过程中其TurbiScan稳定性指数均不断增加,均趋于不稳定。样品组B-01、B-02增幅最小,A-03、A-04相比于A-01、A-02、A-05增加幅度较小,说明了国产酪蛋白酸钠、进口酪蛋白酸钠、注射型大豆分离蛋白、分散型大豆分离蛋白良好的稳定性。放置1d后TurbiScan稳定性指数最小的是A-03,其次是B-02,A-04,B-01。2d后,A-03与B-02的TurbiScan稳定性指数相近。在放置4d后乳状液的TurbiScan稳定性指数最小的仍是B-02进口酪蛋白酸钠,其次是国产酪蛋白酸钠和注射型大豆分离蛋白。这说明了在放置的前期加入的大豆蛋白对乳状液的稳定性影响不明显；后期,加入A-01、A-02、A-05大豆蛋白的乳状液稳定性较差,不适宜作为璧材,而A-03注射型大豆蛋白在较长时间内仍具有较好的稳定性。

结合表3、图2,看出五种加入大豆蛋白的乳状液平均粒径的大小依次是:A-05>A-01>A-02>A-04>A-03,相对应的乳状液的TurbiScan稳定性指数的大小依次也是:A-05>A-01>A-02>A-04>A-03,呈现良好的一一对应关系,说明了乳状液的粒径大小可以在一定程度上反映乳状液的稳定性,其平均粒径越小,乳状液的TurbiScan稳定性指数越小,稳定性越好。Klaypradit W[9]等人在乳状液颗粒的大小和稳定性对微胶囊特性影响的研究中发现乳状液的颗粒越小,其稳定性越高。本研究的结果与此一致。

A-01、A-02、A-03、A-04、A-05与B-01、B-02比较看出,大豆蛋白产品的加入对乳状液的稳定性影响较明显,尤其是A-01、A-02、A-05明显提高了乳状液的TurbiScan稳定性指数,降低了乳状液的稳定性。但是在放置初期(2d内),A-03、A-04两种大豆蛋白产品对乳状液的TurbiScan稳定性指数的影响较小,这也提供了改性大豆蛋白尤其是注射型大豆分离蛋白在植脂末中应用的可能性。

乳状液的稳定性受到氢键的作用的影响[10],注射型大豆蛋白较其他蛋白质具有较好的保水性,增强氢键作用力,且其良好的成胶性也有助于乳状液的稳定。

2.5 植脂末表面油的测定

尽管植脂末的微胶囊结构具有保护作用,但是附着在植脂末微胶囊表面的油脂在喷雾干燥时会暴露在高温条件下,表面油成分是保护油脂产品的关键[11]。

采用1.3.2的方法对植脂末进行提油,得出7种植脂末的含油率均接近30%,说明配方中的油脂均被植脂末包埋或者附着,所以表面油的测定可直接反应出产品的包埋率。包埋率越高表面油含量越低。已经有研究证实乳状液的稳定性可以影响微胶囊包埋率[12]。

对7种不同配方的乳状液在进风温度180℃,出风温度为90℃的条件下,进行喷雾干燥得到植脂末产品。并对7种植脂末产品采用石油醚提取表面油,结果如图3所示。由图可知表面油含量最低的样品是B-01、B-02、A-03其次是A-04。

图3 不同配方植脂末产品的表面油Fig.3 The surface oil of different formula of non-dairy creamer product

2.6 植脂末堆积密度的测定

堆积密度可以反映产品的流动状态,最终影响产品的品质。

对7种不同配方的植脂末测定其堆积密度,结果见表4。采用SPSS软件分析,7种植脂末配方的堆积密度之间差异性不显著(p<0.05)。说明了添加了30%的酪蛋白酸钠对植脂末的堆积密度影响不明显。

表4 不同配方植脂末产品的堆积密度Table 4 The bulk density of different formula of non-dairy creamer product

2.7 植脂末感官评价

对5种植脂末进行溶解性及气味、口感等感官评价,检验含大豆蛋白的植脂末是否具有豆腥味,以及考察添加大豆蛋白对植脂末冲调后乳液光泽度、爽滑感的影响。

由表5可以看出,添加进国产酪蛋白酸钠与进口酪蛋白酸钠的植脂末冲调后光泽度方面表现稍优于添加大豆蛋白的植脂末。五种添加大豆蛋白的植脂末冲调后均没有增加豆腥味,而且在爽滑感方面与两种酪蛋白酸钠的植脂末没有感觉到差异。

表5 蛋白质组分对植脂末感官品质的影响Table 5 The effects of protein composition on sensory quality of non-dairy creamer product

注:“+”越多表示品质越好,“-”表示未有评出。

综上,大豆蛋白产品尤其是注射型大豆蛋白替代30%的酪蛋白酸钠对植脂末的品质影响较小,可加入到植脂末中部分替代酪蛋白酸钠。

3 结论

大豆蛋白产品尤其是注射型大豆蛋白乳化稳定性接近于酪蛋白酸钠,而且采用大豆蛋白部分替代酪蛋白产品制得的植脂末产品的表面油含量、感官品质与不添加大豆蛋白的植脂末产品品质比较差异性很小,大豆蛋白在植脂末中具有很好的应用前景。

目前大豆蛋白的应用性能仍未能达到能够完全替代酪蛋白酸钠,仅能都部分替代在一定程度上降低成本,达到完全替代还有待于进一步研究。

[1]卢蓉蓉,林金资.酪蛋白酸钠在咖啡伴侣中的应用[J].食品科技,2002(1):44-45.

[2]周雪松,王才华.改性大豆蛋白在植脂奶油中的应用[J].现代食品科技,2012,28(10):1359-1362.

[3]Tian S,Chen J,Small D M.Enhancement of solubility and emulsifying properties of soy protein isolates by glucose conjugation[J].Journal of Food Processing and Preservation,2011,35(1):80-95.

[4]张佩,吴丽.大豆蛋白改性的研究进展及其在食品中的应用[J].山东食品发酵,2008(1):51-54.

[5]王芸芳,徐振波,王兴国，等.植脂末冲调稳定性的研究[J].中国油脂,2014,39(7):21-26.

[6]吴娇,郑为完,周德红，等.粉末油脂过氧化值测定方法的研究[J].中国油脂,2006,31(7):54-56.

[7]Helena C F Carneiro,Renata V Tonon,Carlos R F Grosso,etal.Encapsulation efficiency and oxidative stability of flaxseed oil microencapsulated by spray drying using different combinations of wallmaterials[J].Journal of Food Engineering,2013,115(4):443-451.

[8]Calvo P,CastaoL,Hernández MT,etal. Effects of microcapsule constitution on the quality of microencapsulated walnut oil[J]. European Journal of Lipid Science and Technology. 2011,113:1273-1280.

[9]Klaypradit W,Huang Y-W. Fish oil encapsulation with chitosan using ultrasonic atomizer[J]. LWT-Food Science and Technology,2008,41:1133-1139.

[10]潘庆谊,陆晴,程知萱,等. W/O微乳液体系稳定条件的研究[J]. 化学研究与应用,2001,13(3):284-286.

[11]Ahn J-H,Kim Y-P,Lee Y-M,etal. Optimization of microencapsulation of seed oil by response surface methodology[J]. Food Chemistry. 2008;107:98-105.

[12]Masoud Najaf Najafi·Rassoul Kadkhodaee,Seyed Ali Mortazavi.Effct of Drying Process and Wall Material on the Properties of Encapsulate Cardamom Oil[J].Food Biophysics,2011,6:68-76.

Research of application of soybean protein in the non-dairy creamer

XU Zhen-bo1,2,WANG Xing-guo2，*

(1.Wilmar(Shanghai)Biotechnology R&D Center Co.,Ltd,Shanghai 200137,China;2.School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

The solubility of Soybean Protein(SBP)were studied. The effects of SBP substituting for imported sodium caseinate application in the non-dairy creamer on the efficiency of microcapsules,bulk density,mouthfeel,glossiness and beany flacor were also studied. Results showed that the solubility of SBP was better than sodium caseinate. The SBP can be used in the non-dairy creamer product. The non-dairy creamer containing injected SBP to 30%substitute for imported sodium caseinate had good quality,there were no significant difference with the non-dairy creamer uncontaining SBP.

:soybean protein;non-dairy creamer;sodium caseinate;efficiency of microcapsules

2014-10-27

徐振波(1979-)，男，博士研究生，研究方向：特种油脂新产品的研究开发。

*通讯作者:王兴国(1962-)，博士，教授，研究方向：食用油加工与安全控制及功能性油脂。

TS202

A

1002-0306(2015)03-0289-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.03.052