004不同品种间大豆分离蛋白胶凝能力及评价方法研究[1]
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1材料与方法111实验材料共选取了30个大豆品种具体见表1实验选用大豆品种编号大豆品种编号大豆品种编号大豆品种6611135213422中黄36133223中黄34142824中黄3115中黄27162326中黄2617五星中黄1318五星中黄1119南农黑珍珠29161020南农菜豆15112主要仪器设备lxj型高速大容量离心机hzqf160恒温振荡培养箱auw220型天平日本岛津xt2i物性测定仪英国physicamcr301态流变仪奥地利113实验方法11311大豆分离蛋白的制备40目筛石油醚脱脂后采用碱提酸沉法制备大豆分离蛋白
(11Food Science and Technology Academy, Agricultural University of Hebei, Hebei Baoding 071001, China; 21 Institute of Agro - food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, B eijing 100193, China)
收稿日期 : 2008 - 11 - 28 基金项目 :科技部社会公益项目“大豆加工品质评价技术研 究 ”(2005D IA4J035 - 2) 作者简介 :李静静 (1979) ,女 ,在读硕士 ,主要从事食品安全 方面 的 研 究 工 作 ( Tel) 010 - 62813477 ( E2mail) gdlj705 @ yahoo. com. cn。 通讯作者 :周素梅 ,副研究员 ,硕士生导师 。
1 中品 661 2 中黄 7 3 中黄 36 4 中黄 34 5 中黄 31 6 中黄 27 7 中黄 26 8 中黄 13 9 中黄 11 10 中豆 8
11 中豆 35 12 中豆 34 13 中豆 32 14 中豆 28 15 豫豆 8 16 豫豆 23 17 五星 3 18 五星 2 19 南农黑珍珠 20 南农菜豆 5
大豆分离蛋白凝胶的质构曲线见图 1。由图 1 可以看出 ,在坐标轴上方的正峰面积上有 2 个峰 值 。根据物性仪定义 ,曲线上第一个最大力 f1 , 即明 显破裂点处的力代表的是蛋白凝胶的脆度 ; 而第二 个最大力 f2 ,即压缩过程中的最大阻力为蛋白凝胶 的硬度 [10 ] 。在此研究中 , 通过多次重复实验发现 , 同一样品间 f1 的测量误差较 f2 大 ,因此选用 f2 来评 价大豆蛋白胶凝能力的强弱 。 f2 值愈大 , 大豆蛋白 凝胶愈硬 ,即其胶凝能力愈强 。
Gela tion capac ity and its eva lua tion m ethods of soybean
prote in isola tes from d ifferen t soybean var ieties L I J ingjing1, 2 , ZHAN G W ei1 , ZHOU Sumei2 , WAN G Q iang2
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中 国 油 脂
CH INA O ILS AND FA
TS 2009
Vo l134
No14
在小振幅振荡中施加交变应力 ,并通过材料对此应 力的反馈计算出一些特征指标 ,如 G′(储能模量 ) 、 G″(损耗模量 )等 ,由此反映出物体的黏弹性质 ,该 方法不会破坏测试材料的结构 ,适用于液态及半固 态材料 ,因此可用于监测凝胶的形成过程 [ 6 ] 。但因 其价格昂贵 ,目前在国内的应用不如前者普遍 。而 两种方法之间的相关性如何 ,目前未见报道 。
本研究将采用物性仪和流变仪分别对不同大豆 品种的分离蛋白凝胶特性进行测定 ,一方面观察品 种差异对蛋白凝胶品质的影响 ,另一方面将对两种 方法的相关性进行探讨 。 1 材料与方法 111 实验材料 共选取了 30个大豆品种 ,具体见表 1。
表 1 实验选用大豆品种
编号 大豆品种 编号 大豆品种 编号 大豆品种
均匀后脱气 ,置于 95 ℃下水浴 30 m in ,然后迅速冷
却 ,在 4 ℃下陈化 24 h ,测定前在室温下放置 2 h。
11313 分离蛋白凝胶特性的测定 1131311 物性仪测定 [ 10, 13 ] 将在小烧杯 ( 10 mL ) 中形成蛋白凝胶的样品直接置于 TA - XT2 i物性仪 样品台上 。采用 TPA 模式 ,探头为圆柱体 P /0. 5 R , 测试前速度 2 mm / s ,测试速度 1 mm / s ,测试后速 度 2 mm / s ,下行距离为样品总高度的 50% 。 1131312 流变仪测定 [ 11 ] 用小勺取整块大豆分离 蛋白凝胶 ,置于 Physica MCR301样品台上进行动态 应变扫描测试 。夹具为 25 mm 平板 , 测定间距 1 mm。在下列应力模式下进行频率扫描 : 初始应力 0. 8 Pa,目标应变 2% ,扫描频率 0. 1 ～10 Hz,时间 900 s,测试温度 25. 0 ℃。 114 数据处理 采用 DPS数据处理系统 。 2 结果与讨论 211 大豆分离蛋白凝胶的物性仪测定结果
溶解于 500 mL 去离子水中 ,调 pH 至 8. 0,在 40 ℃
下振 荡 提 取 30 m in, 离 心 分 离 ( 3 500 r/m in, 30
m in) ,得到上清液 ;残渣用 250 mL 去离子水水洗后
离心分离 ,将两次上清液合并 ,调 pH 至 4. 5 ,静置
120 m in,使蛋白质在等电点下充分沉淀 ;离心分离 ,
石彦国等 [ 3 ] 人研究了 13 个不同大豆品种 ,结果表 明不同品种的大豆蛋白其硬度 、弹性明显不同 ,硬度 变异 系 数 达 到 了 34. 92% , 弹 性 变 异 系 数 达 到 10148% ;陈海敏等 [ 5 ] 人研究表明 , 11S 含量越高 , 凝胶性越好 。凝胶特性的研究主要通过测定其硬度 或弹性来反映 ,目前常用的方法是物性仪法和流变 仪法 。前者主要通过对凝胶施加作用力而获得以硬 度 ( f2 )为代表的一组质构参数 ,因为受凝胶形成的 好坏 、容器 、模具等影响 ,测定结果有一定偏差 ;而且 其只适用于成型材料 ,如固体或半固体材料的测定 , 因此其在凝胶特性的研究上受到一定限制 。近年 来 ,国外开发的流变仪 ,尤其是动态流变仪在研究凝 胶这类黏弹性体系上表现出独特的优越性 。它通过
Abstract: Heat gels were made w ith soybean p rotein isolates p repared w ith alkali extraction and acid p re2 cip itation m ethod from 30 kinds of soybean varieties. Then the qualities of above gels were m easured re2 spectively by texture analyzer ( TA - XT2 i) and rheometer ( Physica MCR301) , and the correlation anal2 ysis was perform ed between the two methods . Among 30 different soybean varieties, four varieties w ith stronger and weaker p rotein gelation capacity were selected respectively. There existed significant correla2 tion on evaluation of the p rotein gel qualities between the two methods, the relation coefficients were 0. 92 ( P < 0. 01) between f2 ( hardness index of TA - XT2 i) and G′( storage modulus of Physica MCR301) , and 0. 83 ( P < 0. 01) between f2 and G″( loss modulus of Physica MCR301) , respectively. Key words: soybean; varieties; p rotein isolates; gel
摘要 :选取 30 个大豆品种 ,利用碱提酸沉法制备分离蛋白 ,并制成热凝胶 ;采用物性仪 ( TA - XT2 i) 和流变仪 ( Physica MCR301) 对凝胶的品质特性进行测定 ,并对两种测定方法的相关性进行了分析。 结果表明 ,两种测定方法在评价分离蛋白的凝胶性质上存在极显著相关性 :物性仪硬度指标 f2 与流变 仪储能模量 G′间的相关系数 R = 0. 92 ( P < 0. 01) , f2与流变仪损耗模量 G″的相关系数 R = 0. 83 ( P < 0. 01) 。通过两种方法的对比选出了 4 个蛋白胶凝能力较强和较弱的大豆品种 。 关键词 :大豆 ;品种 ;分离蛋白 ;凝胶 中图分类号 : TS229; TQ93 文献标志码 : A 文章编号 : 1003 - 7969 (2009) 04 - 0019 - 04
得到大豆分离蛋白凝乳 ,水洗两次 ,调浆 ,调节 pH
为 6. 5～7. 0 ,冷冻干燥 ,即得大豆分离蛋白 。
11312 凝胶制备 [ 10 - 12 ] 用溶剂 为 pH 7. 0、0. 01
mol/L 的 Na2 HPO4 - NaH2 PO4缓冲液 , 配制蛋白质 量浓度为 120 g /L 的大豆分离蛋白溶液 。溶液搅拌
21 南农 99 - 6 22 南农 88 - 31 23 南农 242 24 科丰 14 25 京黄 1 26 晋豆 25 27 冀豆 4 28 冀豆 17 29 冀豆 16 30 冀豆 15
112 主要仪器设备
LXJ - ⅡB 型高速大容量离心机 , HZQ - F160
恒温振 荡 培 养 箱 , AUW 220 型 天 平 (日 本 岛 津 ) ,
TA - XT2 i物性测定仪 (英国 ) , Physica MCR301 动
态流变仪 (奥地利 ) 。
113 实验方法
11311 大豆分离蛋白的制备 [ 7 - 9 ] 将大豆原料粉
碎 ,过 40目筛 ,石油醚脱脂后 ,采用碱提酸沉法制备
大豆分离蛋白 。制备方法为 :称取大豆脱脂粉 50 g,
2009年 第
34卷 第
4期 CH中INA 国O IL S油AND 脂FATS
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图 2 不同品种大豆分离蛋白凝胶硬度比较
说明样品形成了弹性占主体的 凝胶结构 。对于不同样品只选 取在 900 s、10 Hz频率下的 G′ 和 G″值进行比较 ,结果见图 4。 由图 4可以看出 ,在所有品 种中 , 10 号品种即中豆 8 的 G′ 和 G″值 仍 是 最 大 的 (分 别 为 2 060 Pa和 395 Pa) ;与图 2 f2值 相对照 , 1、3、12 号的 G′和 G″值 仍较高 。 24 号 品 种 即 科 丰 14
凝胶性是大豆蛋白的重要功能性质之一 。蛋白 质浓度 、加热温度 、加热时间 、离子强度 、pH 、陈化时 间等均 是 影 响 大 豆 蛋 白 胶 凝 作 用 的 重 要 外 在 因 素 [ 1, 2 ] 。研究表明 ,大豆品种作为内在因素 ,对蛋白 凝胶性的影响也极为显著 [ 3 - 5 ] 。由于大豆品种的 7S和 11S含量不同 ,造成大豆蛋白凝胶性也不同 。
2009年 第
34卷 第
4期 CH中INA 国O IL S油AND 脂FATS
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油料蛋白
不同品种间大豆分离蛋白胶凝能力及评价方法研究
李静静 1, 2 ,张 伟 1 ,周素梅 2 ,王 强 2
(11河北农业大学 食品科技学院 ,河北 保定 071001; 21中国农业科学院 农产品加工研究所 ,北京 100193)
图 1 大豆分离蛋白凝胶的质构曲线
对 30 个不同大豆品种所制备的大豆分离蛋白 凝胶的物性仪测定结果如图 2 所示 。 从图 2 可以看出 , f2 值最高的为 10 号品种即 中豆 8,达到 56. 75 g, f2 值最低的是 8 号品种即中 黄 13,仅为 9. 7 g。 8、15、17、18、20、24、27、28 号品 种的 f2 值都较低 ;除 10 号外 , 1、3、5、11、12 这 5 个 品种的 f2 值较高 。在不同品种间 , f2 的变异系数达 到 57. 89% ,说明大豆品种间分离蛋白凝胶的性质 有很大差别 ,而这又可能与不同大豆品种中蛋白质
(11Food Science and Technology Academy, Agricultural University of Hebei, Hebei Baoding 071001, China; 21 Institute of Agro - food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, B eijing 100193, China)
收稿日期 : 2008 - 11 - 28 基金项目 :科技部社会公益项目“大豆加工品质评价技术研 究 ”(2005D IA4J035 - 2) 作者简介 :李静静 (1979) ,女 ,在读硕士 ,主要从事食品安全 方面 的 研 究 工 作 ( Tel) 010 - 62813477 ( E2mail) gdlj705 @ yahoo. com. cn。 通讯作者 :周素梅 ,副研究员 ,硕士生导师 。
1 中品 661 2 中黄 7 3 中黄 36 4 中黄 34 5 中黄 31 6 中黄 27 7 中黄 26 8 中黄 13 9 中黄 11 10 中豆 8
11 中豆 35 12 中豆 34 13 中豆 32 14 中豆 28 15 豫豆 8 16 豫豆 23 17 五星 3 18 五星 2 19 南农黑珍珠 20 南农菜豆 5
大豆分离蛋白凝胶的质构曲线见图 1。由图 1 可以看出 ,在坐标轴上方的正峰面积上有 2 个峰 值 。根据物性仪定义 ,曲线上第一个最大力 f1 , 即明 显破裂点处的力代表的是蛋白凝胶的脆度 ; 而第二 个最大力 f2 ,即压缩过程中的最大阻力为蛋白凝胶 的硬度 [10 ] 。在此研究中 , 通过多次重复实验发现 , 同一样品间 f1 的测量误差较 f2 大 ,因此选用 f2 来评 价大豆蛋白胶凝能力的强弱 。 f2 值愈大 , 大豆蛋白 凝胶愈硬 ,即其胶凝能力愈强 。
Gela tion capac ity and its eva lua tion m ethods of soybean
prote in isola tes from d ifferen t soybean var ieties L I J ingjing1, 2 , ZHAN G W ei1 , ZHOU Sumei2 , WAN G Q iang2
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中 国 油 脂
CH INA O ILS AND FA
TS 2009
Vo l134
No14
在小振幅振荡中施加交变应力 ,并通过材料对此应 力的反馈计算出一些特征指标 ,如 G′(储能模量 ) 、 G″(损耗模量 )等 ,由此反映出物体的黏弹性质 ,该 方法不会破坏测试材料的结构 ,适用于液态及半固 态材料 ,因此可用于监测凝胶的形成过程 [ 6 ] 。但因 其价格昂贵 ,目前在国内的应用不如前者普遍 。而 两种方法之间的相关性如何 ,目前未见报道 。
本研究将采用物性仪和流变仪分别对不同大豆 品种的分离蛋白凝胶特性进行测定 ,一方面观察品 种差异对蛋白凝胶品质的影响 ,另一方面将对两种 方法的相关性进行探讨 。 1 材料与方法 111 实验材料 共选取了 30个大豆品种 ,具体见表 1。
表 1 实验选用大豆品种
编号 大豆品种 编号 大豆品种 编号 大豆品种
均匀后脱气 ,置于 95 ℃下水浴 30 m in ,然后迅速冷
却 ,在 4 ℃下陈化 24 h ,测定前在室温下放置 2 h。
11313 分离蛋白凝胶特性的测定 1131311 物性仪测定 [ 10, 13 ] 将在小烧杯 ( 10 mL ) 中形成蛋白凝胶的样品直接置于 TA - XT2 i物性仪 样品台上 。采用 TPA 模式 ,探头为圆柱体 P /0. 5 R , 测试前速度 2 mm / s ,测试速度 1 mm / s ,测试后速 度 2 mm / s ,下行距离为样品总高度的 50% 。 1131312 流变仪测定 [ 11 ] 用小勺取整块大豆分离 蛋白凝胶 ,置于 Physica MCR301样品台上进行动态 应变扫描测试 。夹具为 25 mm 平板 , 测定间距 1 mm。在下列应力模式下进行频率扫描 : 初始应力 0. 8 Pa,目标应变 2% ,扫描频率 0. 1 ～10 Hz,时间 900 s,测试温度 25. 0 ℃。 114 数据处理 采用 DPS数据处理系统 。 2 结果与讨论 211 大豆分离蛋白凝胶的物性仪测定结果
溶解于 500 mL 去离子水中 ,调 pH 至 8. 0,在 40 ℃
下振 荡 提 取 30 m in, 离 心 分 离 ( 3 500 r/m in, 30
m in) ,得到上清液 ;残渣用 250 mL 去离子水水洗后
离心分离 ,将两次上清液合并 ,调 pH 至 4. 5 ,静置
120 m in,使蛋白质在等电点下充分沉淀 ;离心分离 ,
石彦国等 [ 3 ] 人研究了 13 个不同大豆品种 ,结果表 明不同品种的大豆蛋白其硬度 、弹性明显不同 ,硬度 变异 系 数 达 到 了 34. 92% , 弹 性 变 异 系 数 达 到 10148% ;陈海敏等 [ 5 ] 人研究表明 , 11S 含量越高 , 凝胶性越好 。凝胶特性的研究主要通过测定其硬度 或弹性来反映 ,目前常用的方法是物性仪法和流变 仪法 。前者主要通过对凝胶施加作用力而获得以硬 度 ( f2 )为代表的一组质构参数 ,因为受凝胶形成的 好坏 、容器 、模具等影响 ,测定结果有一定偏差 ;而且 其只适用于成型材料 ,如固体或半固体材料的测定 , 因此其在凝胶特性的研究上受到一定限制 。近年 来 ,国外开发的流变仪 ,尤其是动态流变仪在研究凝 胶这类黏弹性体系上表现出独特的优越性 。它通过
Abstract: Heat gels were made w ith soybean p rotein isolates p repared w ith alkali extraction and acid p re2 cip itation m ethod from 30 kinds of soybean varieties. Then the qualities of above gels were m easured re2 spectively by texture analyzer ( TA - XT2 i) and rheometer ( Physica MCR301) , and the correlation anal2 ysis was perform ed between the two methods . Among 30 different soybean varieties, four varieties w ith stronger and weaker p rotein gelation capacity were selected respectively. There existed significant correla2 tion on evaluation of the p rotein gel qualities between the two methods, the relation coefficients were 0. 92 ( P < 0. 01) between f2 ( hardness index of TA - XT2 i) and G′( storage modulus of Physica MCR301) , and 0. 83 ( P < 0. 01) between f2 and G″( loss modulus of Physica MCR301) , respectively. Key words: soybean; varieties; p rotein isolates; gel
摘要 :选取 30 个大豆品种 ,利用碱提酸沉法制备分离蛋白 ,并制成热凝胶 ;采用物性仪 ( TA - XT2 i) 和流变仪 ( Physica MCR301) 对凝胶的品质特性进行测定 ,并对两种测定方法的相关性进行了分析。 结果表明 ,两种测定方法在评价分离蛋白的凝胶性质上存在极显著相关性 :物性仪硬度指标 f2 与流变 仪储能模量 G′间的相关系数 R = 0. 92 ( P < 0. 01) , f2与流变仪损耗模量 G″的相关系数 R = 0. 83 ( P < 0. 01) 。通过两种方法的对比选出了 4 个蛋白胶凝能力较强和较弱的大豆品种 。 关键词 :大豆 ;品种 ;分离蛋白 ;凝胶 中图分类号 : TS229; TQ93 文献标志码 : A 文章编号 : 1003 - 7969 (2009) 04 - 0019 - 04
得到大豆分离蛋白凝乳 ,水洗两次 ,调浆 ,调节 pH
为 6. 5～7. 0 ,冷冻干燥 ,即得大豆分离蛋白 。
11312 凝胶制备 [ 10 - 12 ] 用溶剂 为 pH 7. 0、0. 01
mol/L 的 Na2 HPO4 - NaH2 PO4缓冲液 , 配制蛋白质 量浓度为 120 g /L 的大豆分离蛋白溶液 。溶液搅拌
21 南农 99 - 6 22 南农 88 - 31 23 南农 242 24 科丰 14 25 京黄 1 26 晋豆 25 27 冀豆 4 28 冀豆 17 29 冀豆 16 30 冀豆 15
112 主要仪器设备
LXJ - ⅡB 型高速大容量离心机 , HZQ - F160
恒温振 荡 培 养 箱 , AUW 220 型 天 平 (日 本 岛 津 ) ,
TA - XT2 i物性测定仪 (英国 ) , Physica MCR301 动
态流变仪 (奥地利 ) 。
113 实验方法
11311 大豆分离蛋白的制备 [ 7 - 9 ] 将大豆原料粉
碎 ,过 40目筛 ,石油醚脱脂后 ,采用碱提酸沉法制备
大豆分离蛋白 。制备方法为 :称取大豆脱脂粉 50 g,
2009年 第
34卷 第
4期 CH中INA 国O IL S油AND 脂FATS
21
图 2 不同品种大豆分离蛋白凝胶硬度比较
说明样品形成了弹性占主体的 凝胶结构 。对于不同样品只选 取在 900 s、10 Hz频率下的 G′ 和 G″值进行比较 ,结果见图 4。 由图 4可以看出 ,在所有品 种中 , 10 号品种即中豆 8 的 G′ 和 G″值 仍 是 最 大 的 (分 别 为 2 060 Pa和 395 Pa) ;与图 2 f2值 相对照 , 1、3、12 号的 G′和 G″值 仍较高 。 24 号 品 种 即 科 丰 14
凝胶性是大豆蛋白的重要功能性质之一 。蛋白 质浓度 、加热温度 、加热时间 、离子强度 、pH 、陈化时 间等均 是 影 响 大 豆 蛋 白 胶 凝 作 用 的 重 要 外 在 因 素 [ 1, 2 ] 。研究表明 ,大豆品种作为内在因素 ,对蛋白 凝胶性的影响也极为显著 [ 3 - 5 ] 。由于大豆品种的 7S和 11S含量不同 ,造成大豆蛋白凝胶性也不同 。
2009年 第
34卷 第
4期 CH中INA 国O IL S油AND 脂FATS
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油料蛋白
不同品种间大豆分离蛋白胶凝能力及评价方法研究
李静静 1, 2 ,张 伟 1 ,周素梅 2 ,王 强 2
(11河北农业大学 食品科技学院 ,河北 保定 071001; 21中国农业科学院 农产品加工研究所 ,北京 100193)
图 1 大豆分离蛋白凝胶的质构曲线
对 30 个不同大豆品种所制备的大豆分离蛋白 凝胶的物性仪测定结果如图 2 所示 。 从图 2 可以看出 , f2 值最高的为 10 号品种即 中豆 8,达到 56. 75 g, f2 值最低的是 8 号品种即中 黄 13,仅为 9. 7 g。 8、15、17、18、20、24、27、28 号品 种的 f2 值都较低 ;除 10 号外 , 1、3、5、11、12 这 5 个 品种的 f2 值较高 。在不同品种间 , f2 的变异系数达 到 57. 89% ,说明大豆品种间分离蛋白凝胶的性质 有很大差别 ,而这又可能与不同大豆品种中蛋白质