微波处理对藜麦蛋白功能特性的影响

苏巧艳

（山西省阳泉职业技术学院，山西阳泉 045000）

乳糜泻又称麸质过敏性肠病，是患者对燕麦、黑麦、小麦或大麦中的麸质蛋白不耐受而引发的小肠粘膜病变。无麸质饮食是目前治疗乳糜泻最有效的手段。目前，市场上无麸质食品（麸质含量低于20 mg/kg）价格比较昂贵，且食品品质较差，因而低价格高品质无麸质食品的开发势在必行。

藜麦属于藜科，是双子叶假谷物。藜麦种子营养全面，蛋白质含量丰富，氨基酸组成均衡，被美国宇航局（NASA）列为最理想的太空食物之一，被联合国粮农组织（FAO）推荐为最适合人类的“全营养食品”。藜麦蛋白中醇溶蛋白和谷蛋白含量极低，被认为是无麸质蛋白，在无麸质食品的开发中具有很大的潜力。由于不含麸质蛋白，使用无麸质面粉制作的面团持气性、拉伸行、延展性、持水性和弹性及感官品质差，需要通过加工工艺得以改善。

本研究旨在提高藜麦蛋白的加工特性，探讨微波处理对其溶解性、乳化性、起泡性、凝胶强度等功能特性的影响，为藜麦基无麸质食品加工及品质改善提供技术支撑，满足乳糜泻患者这一特殊人群的需要。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

藜麦蛋白，西安国豪生物科技有限公司；食用植物调和油，市售；微波工作站，加拿大Fiso；恒温水浴锅，上海析达仪器有限公司；FX36 型高速均质机，德国弗鲁克公司；TA-XTplus 物性分析仪，英国SMS 公司；SP-2102UV 紫外可见分光光度计。

1.2 方法

1.2.1 藜麦蛋白的微波处理

（1）配制3%藜麦蛋白溶液，调pH 为7，用微波炉对藜麦蛋白溶液进行处理，微波功率分别为3 W/g、5 W/g 和7 W/g，微波处理时间分别为2 min、4 min 和6 min。

（2）配制25%藜麦蛋白溶液，使用微波工作站对藜麦蛋白溶液进行加热，设定微波功率分别为3 W/g、5 W/g 和7 W/g，微波处理时间为48 s、72 s、96 s、120 s。水浴加热时设定温度为90 ℃，加热时间为30 min。

1.2.2 溶解度测定

微波处理后，将样品溶液1500r/min 离心10min，取上清液，以紫外光吸收法测定蛋白质含量，按下式计算出蛋白质质量浓度。

式中：C——蛋白质质量浓度mg/mL；

A280nm——蛋白质溶液在280 nm 处测得的吸光度值；

A260nm——蛋白溶液在260 nm 处测得的吸光度值。

1.2.3 乳化性和乳化稳定性的测定

取20 mL 样品溶液，加入金龙鱼大豆油10 mL，用均质机以10 000 r/min 的速度搅拌1 min，立即从试管底部取样100 μL，用0.1% SDS 稀释100倍，在波长为500 nm 处测定其吸光值A0，样品静置10 min 后，重复上述操作，测定吸光值A10，均以SDS 溶液做空白对照。按下式计算乳化性指数（EAI，m2/g）与乳化稳定性指数（ESI，min）。

式中：DF——稀释倍数；

C——样品浓度（g/ml）；

ψ——光程，ψ=1 cm；

式中：A0——0 min 时的吸光值；

A10——10 min 时的吸光值。

1.2.4 起泡性和起泡稳定性的测定

取100 mL（V）微波处理后的样品于烧杯中，高速均质机均质（10 000 r/min，2 min）处理，记录泡沫体积V0，静置10 min 后再次记录泡沫体积V10，按下式计算起泡性（FC）与泡沫稳定性（FS）。

1.2.5 藜麦蛋白凝胶强度的测定

将藜麦蛋白凝胶切成边长为3 cm 的正方体，用穿刺法测定黎麦蛋白的凝胶强度。测定条件为：测试探头的下降速度2.00 mm/s，接触力5 g，探头下压速度1.00 mm/s，下压至15 mm 时停止下压，探针以10.00 mm/s 的速度回到原来的高度。每次测试后将探针擦拭干净再进行下一次测试。按下式计算凝胶强度。

式中：X——凝胶强度，g·cm；

F——破断力，g；

S——破断距离，cm。

1.2.6 藜麦蛋白凝胶持水力的测定

将藜麦蛋白凝胶切成边长为2 mm 的小块，称取4 g 左右记录质量m1，将蛋白凝胶块用滤纸包裹（4 层）后放入离心管中，配平后在4 ℃、5 000 g的条件下离心20 min。离心完成后立即去除滤纸，并记录此时藜麦蛋白凝胶的质量m2。藜麦蛋白溶液最初含水量约为80%（n）。持水力（WHC）按下式计算：

2 结果与讨论

2.1 微波对藜麦蛋白溶解度的影响

藜麦蛋白溶解度与微波功率及处理时间的变化关系如图1 所示。

图1 藜麦蛋白溶解度的变化

由图1 可知，微波功率越大，处理时间越长，藜麦蛋白的溶解度越大，在功率7 W/g、处理6 min时溶解度最大。这是因为微波处理破坏了藜麦蛋白的次级键，β-折叠和α-螺旋发生改变，因此水分子更易进入球蛋白的内部，与其分子发生水和作用，由此提高了藜麦蛋白的溶解度。但如果继续提高微波功率和加长处理时间将导致蛋白质变性，使其溶解度下降。

2.2 微波对藜麦蛋白乳化性和乳化稳定性的影响

微波处理对藜麦蛋白乳化性的影响结果如图2 所示。

图2 微波处理后藜麦蛋白乳化性的变化

由图2 可知，微波处理显著提高了藜麦蛋白的乳化性，但是在7 W/g 条件下处理6 min 时，藜麦蛋白的乳化性有下降的趋势，除此之外，在试验范围内，藜麦蛋白的乳化性随处理功率的增加和处理时间的加长均呈上升趋势。

微波处理对藜麦蛋白乳化稳定性的影响结果见图3。

图3 微波处理后藜麦蛋白乳化稳定性的变化

由图3 可知，在试验范围内，经微波处理后，藜麦蛋白的乳化稳定性有明显提升，但在7 W/g 处理6 min 时，其乳化稳定性有所降低。藜麦蛋白乳化性及乳化稳定性提高是因为经微波处理后，藜麦蛋白结构展开，使更多疏水性多肽暴露出来，更易与油脂结合，而极性部分与水相结合，从而使其乳化性及乳化稳定性提高。但当处理功率增加或处理时间加长时，其乳化性及乳化稳定性降低是因为微波处理造成了蛋白质的热变性。

2.3 微波对藜麦蛋白起泡性和起泡稳定性的影响

微波处理对藜麦蛋白起泡性的影响结果见下页图4。

由图4 可知，经微波处理后藜麦蛋白的起泡性得到了明显提升，且随着微波处理功率和处理时间的增加其起泡性呈增加趋势。但在7 W/g 处理6 min时，其起泡性降低，是因为微波功率加大且处理时间较长导致藜麦蛋白热变性，破坏起泡能力。

图4 藜麦蛋白起泡性的变化

微波处理对藜麦蛋白起泡稳定性的影响结果见下页图5。

由图5 可知，微波处理提高了藜麦蛋白的泡沫稳定性，且随着处理时间的加长泡沫稳定性先增加后减小，但微波功率对泡沫稳定性的影响不大。长时间的微波处理泡沫稳定性下降是蛋白质经长时间微波处理后产生了热变性。

图5 藜麦蛋白泡沫稳定性的变化

2.4 微波对藜麦蛋白凝胶强度及持水力的影响

微波处理对藜麦蛋白凝胶强度的影响见图6。

由图6 可知，微波功率为3 W/g 和7 W/g 时，藜麦蛋白的凝胶强度随加热时间的增加而增加。加热相同时间时，微波功率增加凝胶强度增加。在功率为5 W/g 时，随着处理时间的增加藜麦蛋白的凝胶强度先增加后减小。与水浴加热相比，微波加热制备的凝胶其凝胶强度明显增加，原因可能是微波加热使蛋白质的交联度更高，形成更致密的网络结构。

图6 藜麦蛋白凝胶强度

微波对藜麦蛋白凝胶持水力的影响见图7。

图7 藜麦蛋白凝胶持水力

由图7 可知，微波功率对藜麦蛋白凝胶持水力的影响并不明显。在一定功率时，随微波加热时间的增加蛋白凝胶的持水力增加，原因可能是随加热时间增加藜麦蛋白凝胶强度增加，形成更加致密的网络结构使水分更易被保存。图中未显示7 W/g、120 s 时的数据，是因为在7 W/g 处理120 s 后藜麦蛋白凝胶因为过热已经受损。

3 结论

利用适当的微波处理可以明显提升藜麦蛋白的溶解性、乳化性和乳化稳定性、起泡性和起泡稳定性，当微波功率过高或利用微波处理的时间过长时，反而会导致藜麦蛋白的功能特性降低。与传统加热方式对比微波加热制备的凝胶其凝胶强度更强，且加热时间更短。在藜麦蛋白的加工中利用适宜条件的微波处理对改善藜麦蛋白的功能特性有较为显著的作用，这对藜麦蛋白的食品加工具有重要意义。