大豆分离蛋白不同种聚集体的界面性质及其在冰淇淋中的应用研究

王欣　高育哲　张一凡

摘要：在不同pH值条件下，大豆分离蛋白（SPI）经高温加热形成不同微观结构的聚集体。研究不同种聚集体的界面性质（溶解性、起泡性、泡沫稳定性、乳化性、乳化活性），用所制备的聚集体以不同的取代率取代脱脂乳粉制备冰淇淋，并测定冰淇淋的硬度和粘度。试验结果表明：用浓度为4%（W/V）的大豆分离蛋白，在pH值为7.0时制备的聚集体的界面性质最佳。将大豆分离蛋白聚集体应用于冰淇淋中，随其取代率的升高，冰淇淋的硬度和粘度升高，当取代率为50%时硬度和粘度达到最高。

关键词：大豆分离蛋白；聚集体；界面性质；冰淇淋；应用

中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）08-0043-04

随着人口剧增导致资源供应日趋紧张，食品的蛋白质资源逐渐被研究者立为重点。肉类食品虽蛋白质含量高，但其中含有大量脂肪及固醇。而大豆是“完全蛋白质”的植物来源，其蛋白质含量高达40%以上，氨基酸模式与人体必需氨基酸的需求量比较吻合，且不含胆固醇，其特有的生理活性物质——异黄酮还具有降低胆固醇的作用。

大豆蛋白优质、廉价，可以用于装饰高级糕点和生产冰淇淋及啤酒，作为饮料、冰淇淋及乳化型制品的表面活剂来稳定乳化结构，是水、糖、油脂及其他食品配合物的良好载体。近年来，国内外学者对不同种蛋白质在不同环境条件下及经过各种改性处理后的功能性质进行大量研究，例如：Hemansson等人分析了不同环境条件对蛋白凝胶性质的影响；Sarah等人研究了热致蛋白凝胶的流变学特性；华欲飞等人比较了大豆蛋白与不同多糖的流变性質，并探讨了相分离在凝胶过程中的机理。但是，目前关于蛋白质在不同条件下热致聚合后形成不同微观形貌的聚集体的功能性质的研究少有报道。

李向红等人[1-4]研究表明：在不同的pH值下，不同浓度的大豆分离蛋白会以不同的结构形式（如单体、二聚体、四聚体、八聚体）存在，再通过高温加热，形成不同形状（如纤维状、絮状、块状）的聚集体。因此，本课题以大豆分离蛋白为原料，在一定的条件下制得不同的蛋白聚集体，分析和比较聚集体的界面性质，得到最优聚集体；再用蛋白聚集体以不同的取代率代替脱脂乳粉制备冰淇淋，探讨大豆分离蛋白聚集体对冰淇淋粘度和硬度的影响。

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

大豆分离蛋白，脱脂乳粉，奶油，白糖，黄原胶，单甘酯，蔗糖酯，SDS，金龙鱼大豆色拉油，6%盐酸溶液，6%氢氧化钠溶液。

1.2 仪器和设备

组织捣碎机，pH测定仪，UV-2000型紫外分光光度计，高速离心机，磁力搅拌器，HH-6型电子恒温水浴锅，NDJ-5S型旋转粘度计，质构仪，以及其他试验用玻璃器皿。

1.3 试验方法

1.3.1 大豆分离蛋白聚集体的制备 大豆分离蛋白聚集体的制备方法主要参考Utsumi[5]的方法而有所改进。配置浓度分别为1%，2%，4%，7%（W/V）的大豆分离蛋白溶液，用6%盐酸溶液和7%氢氧化钠溶液调pH值，每个浓度的溶液均调节3个pH值（2.0，3.5，7.0），然后置于80 ℃的水浴锅中加热2 h，制得大豆分离蛋白的不同聚集体。

1.3.2 大豆分离蛋白聚集体界面性质的测定

1） 溶解性的测定。将制备的浓度分别为1%，2%，4%，7%（W/V）的大豆分离蛋白聚集体以10 000 r/min的转速离心15 min，取上清液并稀释，使浓度为1%和2%的样品料液比为1∶5，浓度为4%和7%的样品料液比为1∶10，然后在波长280 nm处测吸光值。采用蛋白质含量的标准曲线（如图1所示），求出溶液中蛋白质含量，再乘其稀释倍数得到溶液中蛋白质浓度。

2） 起泡性和泡沫稳定性的测定。参照Watanabe等人[6]的方法而有所改进。取浓度分别为1%，2%，4%，7%（W/V）的样品各40 mL，用转速为6 500

r/min的组织捣碎机捣碎40 s，置于量筒中，记录泡沫的高度V1，静置30 min后记录泡沫高度V2。计算起泡性（FC）及泡沫稳定性（FS）。

3） 乳化性和乳化活性的测定。参照Watanabe等人的方法而有所改进。取5 mL浓度分别为1%，2%，4%，7%（W/V）的样品各加入5 mL金龙鱼大豆色拉油，用转速为7 500 r/min的组织捣碎机捣碎1 min，制成乳化液，在0 min和10 min时取底部样液50 μL，置于5 mL SDS溶液中稀释，测定500 nm处的吸光值A0和A10。以SDS溶液作为空白。

乳化性用乳化活力指数（EAI）表示：

EAI（m2/g）={（2×2.303）/[C×（1-φ）×104]}×

A500×dilution

乳化稳定性用乳化稳定指数（ESI）表示：

ESI（%）=100×（A10/A0）

式中：N为稀释倍数；C为蛋白质的浓度，g/mL；L为比色池光径，1 cm。

1.3.3 大豆分离蛋白聚集体取代脱脂乳粉制备冰淇淋及其品质的测定 用上述试验确定的最佳大豆分离蛋白聚集体，按照表1的配方，分别以20%，30%，40%，50%的取代率取代脱脂乳粉，制备冰淇淋[7-8]。

1） 冰淇淋粘度的测定。将制备的冰淇淋在4 ℃下老化12 h后，利用NDJ-5S型旋转粘度计，选用2号转子，转速12 r/min，测其粘度。

2） 冰淇淋硬度的测定。利用质构仪的检测探头两次下压测定制备的冰淇淋的质地特征曲线。将样品在冰箱中硬化，取出后迅速测定。参数设定：测试前探头下降速度为2 mm/s，测试速度为3 mm/s；测试后探头回程速度为5 mm/s；测试距离为15 mm；触发力为20×10-2 N；探头类型为P/6。

2 結果与分析

2.1 不同种聚集体的溶解性

不同浓度的大豆分离蛋白在不同pH值下制备的聚集体的溶解性测定结果如图2所示。

由图2可以看出：大豆分离蛋白浓度相同时，其聚集体的溶解性随pH值升高呈先降低再升高的趋势；pH值相同时，大豆分离蛋白浓度为4%（W/V）的聚集体的溶解性最高，且在pH值为7.0时其溶解度达到最高、为7.099 mg/mL，而在pH值为3.5时其溶解度最低。这可能是因为蛋白质在等电点时呈电中性，分子间的静电推斥力缺乏，而疏水作用使蛋白质聚集和沉淀，从而降低了蛋白质的溶解性。

2.2 不同种聚集体的起泡性和泡沫稳定性

不同浓度的大豆分离蛋白在不同pH值下制备的聚集体的起泡性（FC）和泡沫稳定性（FS）测定结果如图3和图4所示。

由图3和图4可以看出：大豆分离蛋白浓度相同时，其聚集体的起泡性及泡沫稳定性随pH值升高呈先降低再升高的趋势，在pH值为7.0时最高，起泡性达到40%和泡沫稳定性达到75%，而在pH值为3.5时最低；pH值相同时，起泡性和泡沫稳定性虽变化不明显，但仍能得出起泡性在浓度为7%（W/V）时达到最高，泡沫稳定性在浓度为4%（W/V）时最高。出现这种结果的可能原因，一是蛋白质的内在因素，即蛋白质的组成和结构，如蛋白质分子大小与组成等[10]；二是外在因素，即物理因素，如超声波、有机溶剂等[11]。

2.3 不同种聚集体的乳化性和乳化活性

不同浓度的大豆分离蛋白在不同pH值下制备的聚集体的乳化性和乳化活性测定结果如图5和图6所示。

由图5和图6可以看出：在大豆分离蛋白浓度相同时，其聚集体的乳化性及乳化活性随pH值升高呈先降低再升高的趋势，在pH值为7.0时最高，乳化性为0.07和乳化活性为36%，而在pH为3.5时最低；pH值相同时，乳化性在浓度为7%（W/V）时达到最高，乳化活性在浓度为4%（W/V）时最高。

2.4 大豆分离蛋白聚集体的不同取代率对冰淇淋硬度和粘度的影响

浓度为4%的大豆分离蛋白在pH值为7.0时制备的聚集体的界面性质最佳。用该聚集体以不同的取代率代替脱脂乳粉制备冰淇淋，测定产品硬度和粘度，结果见表2。

由表2可知：随着大豆分离蛋白聚集体取代率的升高，冰淇淋的粘度和硬度均呈升高趋势，在50%的取代率时达到最高，硬度为1 800.03 g左右，粘度为2 152 mg/s左右。这可能是因为大豆分离蛋白聚集体有良好的吸水性，使含有大豆分离蛋白聚集体的冰淇淋混料的粘度升高了，而其良好的持水性又使冰淇淋获得了更高的粘度[12]。

3 结论

上述试验结果表明：不同浓度的大豆分离蛋白在不同pH值条件下制备的大豆分离蛋白聚集体，其溶解性、起泡性、泡沫稳定性、乳化性、乳化活性均有明显差异。在试验选取的3个pH值和4个浓度中，当大豆分离蛋白浓度为4%（W/V）、pH值为7.0时制备的聚集体界面性质最佳。用制备的性能最佳的大豆分离蛋白聚集体取代脱脂乳粉制备冰淇淋，随着取代率的升高，冰淇淋的粘度和硬度均呈升高趋势。

参考文献

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[2] 李向红，华欲飞.不同离子强度大豆分离蛋白热诱导聚集体的研究[J].中国食品学报，2010（10）：104-109.

[3] 华欲飞.醇法大豆浓缩蛋白的物理改性[D].无锡：无锡轻工业学院，1993.

[4] 华欲飞.醇变性大豆蛋白的结构特征及物理化学性质的研究[J].无锡轻工大学学报，1996（15）：129-134.

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[9] 孙艳婷，黄国清，孙萍，等.大豆分离蛋白溶解性和乳化性影响因素研究[J].粮油食品科技，2011（19）：32-35.

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[11] 赵维高，刘文营，黄丽燕，等.食品加工中蛋白质起泡性的研究[J].农产品加工，2012（11）：69-72.

[12] 李维瑶，何志勇.温度对大豆分离蛋白起泡性影响的研究[J].食品工业科技，2010，31（2）：86-88.

Abstract： Under the condition of different pH value， soy protein isolated form different microstructures of aggregates after high temperature heating. This paper studied the different kinds of aggregate's interfacial property （solubility， foamability， foam stability， emulsibility， emulsifying activity） and used aggregation prepared instead of dried skim milk with different replacement ratio and measure rigidity and viscosity. The experimental results showed that： with the concentration of 4%（W/V）of the soy protein isolate and the pH value of 7.0 the aggregate's interfacial property is optimum. In the application of ice cream， along with the increase of the replacement rate， the ice cream's rigidity and viscosity rise. When the replacement rate is 50%， the rigidity and viscosity reach the highest.

Key words： soy protein isolate； aggregation； interfacial property； ice cream； application