改性大豆蛋白的凝胶流变性

Ｃｈｅｍ．。２００２，５０（６）：１５６９—１５７３ ［５］Ｒｅｎｋｅｍａ Ｊ．Ｍ．Ｓ．，Ｇｒｏｐｐｅｎ Ｈ．，Ｖａｎ
ｏｆ ｐＨ ａｎｄ ｉｏｎｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｏｎ
Ｖｌｉｅｔ Ｔ．．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ
ｈｅａｔ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｔｏ
ａｎｄ
ｄｅ・
ｒｂｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
万方数据
第２２卷第６期
２．２
杨国龙等改性大豆蛋白的凝胶流变性
４５
储能模量（Ｇ’）的影响
３ ２ ２
在ｐＨ７．６和ｐＨ５．２时，与大豆蛋白相比，大豆蛋 白水解物的凝胶化温度升高、凝胶化时间延长，但凝 胶的储能模量降低了。
参考文献
姗啪 伽咖 鲫
２孟１．ｏ。
［１］Ｏａｋｅｎｆｄｌ Ｄ．，Ｐｅａｒｅｅ Ｊ．，Ｂｕｒｌｅｙ Ｒ．Ｗ．．Ｐｒｏｔｅｉｎ
２结果与讨论
２．１
水解对凝胶化温度和凝胶化时间的变化
万方数据
中国粮油学报
２００７年第６期
豆分离蛋白相比，改性大豆蛋白的凝胶化时间延长， 凝胶化温度升高。随着水解的进行，可解离的氨基 和羧基越来越多，带的电荷也多，分子间的静电斥力 《
姻
也越大，所以轻度水解时随着水解度的升高蛋白质
凝胶化温度升高、凝胶化时间延长（图２和图３）。
Ｐｒｏｔｅａｓｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｊ．Ｆｏｏｄ Ｓｅｉ．，２００４，６９（５）：Ｃ３６３一Ｃ３６７ ［９］
Ｓａｎｅｈｅｚ Ａ．Ｃ．，Ｂｕｒｇｏｓ
Ｊ．．Ｔｈｅｒｍａｌ
ｇｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｙｐｓｉｎ ｈｙ・
ｃｏｎ－
ｄｒｏｌｙｓａｔｅｓ ｏｆ ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ ｐｒｏｔｅｉｎｓ：ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ，ｐｒｏｔｅｉｎ
ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｄｅｇｒｅｅ．Ｊ．Ａ面ｃ．Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍ．，
ｂｙ Ｂ—ｃｏｎｇｌｙｃｉｎｉｎ ａｎｄ
ｇｌｙｃｉｎｉｎ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｍｉｘ—
ｔｕｒｅｓ．Ｆｏｏｄ
Ｈｙｄｒｏｃｏｌｌｏｉｄｓ，２００１，１５（４—６）：４０７—４１４
影响和ＲｅｎｋｅｍａⅢｏ的研究一致。大豆分离蛋白在
ｐＨ
［７］
Ｒｅｎｋｅｍａ ｔｉｅｓ
Ｊ．Ｍ．Ｓ．．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒ－
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
７．６和ｐＨ５．２时形成的凝胶结构有本质的区别，
ａｎｄ
ｎｅｔｗｏｒｋ
ｏｆ ｓｏｙ ｐｒｏｔｅｉｎ ｇｅｌｓ．Ｆｏｏｄ Ｈｙｄｒｏ－
ｐＨ５．２时形成颗粒粗糙的凝胶（外观呈白色，不透
明）；ｐＨ ７．６时形成颗粒细腻的凝胶（混浊）。这是 由于在ｐＩ－１５．２和ｐＨ７．６时，大豆分离蛋白的热成胶 的机理和凝胶结构不同，ｐＨ５．２时大豆蛋白的溶解
９０
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７０ ６５
图１
凝胶化过程中储能模量和耗能模量随时间的变化
６０
蛋白质热凝胶过程中，储能模量（Ｇ ７）和耗能模
量（Ｇ，，）随时间的变化如图１所示。初始凝胶化温度 （Ｔ。。）可以通过三种方法来确定∞Ｊ：储能模量（Ｇ’）和 耗能模量（Ｇ”）交叉点对应的温度；储能模量（Ｇ’）增 加速度超过０．５Ｐａ／ｏＣ时所对应的温度；升温过程中， 温度达到凝胶化温度前储能模量（Ｇ’）基本不变，而 后储能模量（Ｇ’）开始增加，两条线的延长线的交点
性较差，受热后分子还没有充分变性就迅速聚集，形
成结构粗糙的凝胶。在ｐＨ ７，６时，大豆蛋白的溶解 性较好，受热后蛋白分子变性再聚集，而后重排形成 有序的凝胶结构。 水解大豆蛋白中，一部分水解大豆蛋白（如灿－ ｃａｌａｓｅ。２．４Ｌ、Ｐ如ｔｅｘ伽６Ｌ和Ｍｕｌｔｉｆｅｃｔ。Ｐ一３０００催化 水解生成的水解大豆蛋白）形成的凝胶，它们的弹性 模量受ｐＨ值的影响较大；而另一部分水解大豆蛋白 （如Ｍｕｈｉｆｅｃｔ。Ｎｅｕｔｒａｌ和Ｆｕｎｇａｌ
加
图３
改性大豆蛋白的凝胶化时间
互作用和氢键。ｐＨ值通过改变蛋白质的带电状态
来影响蛋白质分子间的静电相互作用。无机盐通过 静电屏蔽和干扰疏水相互作用影响蛋白质一蛋白质 相互作用，盐浓度低（小于０．１—０．２ｍｏＬ／Ｌ）时静电屏 蔽表现得尤为明显，作用强度与离子间力（ｉｏｎｉｃ ｆｏｒｃｅ）有关而与盐的种类无关。低盐浓度对凝胶化 的影响随着蛋白质的不同而不同，可能是不同阴离
ｎａｔｕｒａｔｉｏｎ
ｓｏｙ ｐｒｏｔｅｉｎ ｇｅｌｓ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎ
ａｎｄ
ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｔｅｉｎ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．Ｊ．Ａｇｒｉｃ．Ｆｏｏｄ
Ｃｈｅｍ．，２００２，５０（２１）：６０６４—６０７１ ［６］Ｒｅｎｋｅｍａ Ｊ．Ｍ．Ｓ．，Ｈｎａｂｂｅｎ Ｊ．Ｈ．Ｍ．，ｖａｎ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｖｌｉｅｔ Ｔ．．Ｇｅｌ
ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｏｙ
ｐｒｏｔｅｉｎｓ．Ｊ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎ０１．，２０００，
７９（２）：２２３—２３０
［４］Ｒｅｎｋｅｍａ Ｊ．Ｍ．Ｓ．，Ｖａｎ
ｍａｔｉｏｎ
Ｖｌｉｅｔ Ｔ．．Ｈｅａｔ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｇｅｌ ｆｏｒ－
ａｔ
ｂｙ ｓｏｙ ｐｒｏｔｅｉｎｓ
ｎｅｕｔｒａｌ
ｐＨ．Ｊ．Ａｇｒｉｃ．Ｆｏｏｄ
表１ 水解大豆蛋白的水解度 ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ
ＲＳ６００，德国。
流变学是研究物质在力的作用下流动和变形行 为的一门学科。蛋白质凝胶的流变性质一直是研究 的热点，大豆蛋白凝胶的流变学性质已有较多的研 究¨。７１。酶水解改性的大豆蛋白的凝胶流变性的研 究很少，Ｔｓｕｍｕｒａ等哺。对大豆蛋白选择性水解物的凝 胶流变性进行了初步研究。Ｓ６ｎｃｈｅｚｄ等ｐ。１¨研究了 葵花蛋白水解物的凝胶特性，以及ｐＨ值、无机盐种 类、离子强度、还原剂和水解度对凝胶性质的影响。
时才会干扰疏水相互作用。通常情况下，Ｃｌ一不干扰 疏水相互作用，ｓｏ，一、ＮＯ；和ＣｌＯ；强化疏水相互作 用，ＳＣＮ削弱疏水相互作用ｕ
３｜。
ｐＨ值为７．６时，蛋白质分子带负电，蛋白质分
子间的静电斥力是主要的蛋白质一蛋白质相互作用 形式，静电斥力越强凝胶化温度越高、凝胶化时间越 长。大豆蛋白水解后，可解离的氨基和羧基增多，带 的电荷也增加，分子间的静电斥力也增大，所以与大
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．
Ｅ．Ａ．，ａｎｄ
ｎａｔｕｒｅ
ｔｈｅ ｆｒａｃｔａｌ
ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｇｅｌ
Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９９，１５（２５）：８５８４—８５８９
圈４ 改性大豆蛋白凝胶的储能模量
［３］Ｒｅｎｋｅｍａ Ｊ．Ｍ．Ｓ．，Ｌａｋｅｍｏｎｄ
Ｊ．．ｅｔ
ａ１．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ
Ｃ．Ｍ．Ｍ．，ｄｅ
摘要研究了大豆蛋白水解物的凝胶流变学特性。研究结果表明，在ｐＨ７．６和ｐＨ５．２时，与大豆蛋白 相比，大豆蛋白水解物的凝胶化温度升高、凝胶化时间延长；但凝胶的储能模量降低了。
关键词 流变性凝胶 大豆蛋白 大豆蛋白水解物
凝胶化是蛋白质的一个重要性质，它是蛋白质 分子或颗粒通过化学或物理相互作用逐步聚合成的 三维有序网状结构。蛋白质形成凝胶的方法有多 种，热凝胶便是其中一种。通过加热使蛋白质变性， 打开原本折叠的多肽链，暴露出包埋在球形蛋白分 子内部的活性基团，促进蛋白质分子间的交联和相 互作用，许多蛋白质能够在加热过程中或加热后形 成凝胶¨ｏ
基金项目：“十五”国家科技攻关计划项目（２００１ＢＡ５０１Ａ０２） 广东“十五”攻关农产品重大资助项目（Ａ２０３０１） 收稿日期：２００６—０９—０６ 作者简介：杨国龙，男，１９７４年出生。讲师。油脂及植物蛋白工程 通讯作者：赵谋明，男，１９６４年出生，教授、博士生导师，食品生物 技术 注：・甲醛滴定法测水解度【１ ２‘。
ｏ
定比例混和，室温下搅拌４０ｍｉｎ，搅拌过程中保持ｐＨ 值８．０。混和液经离心（８０００ｒｐｍ，２０℃）除去不溶物， 得到大豆蛋白提取液。提取液经酶水解，灭酶冷冻 干燥得到改性大豆蛋白。改性大豆蛋白的水解度如 表１。
大豆分离蛋白：以脱脂豆粕为原料，通过碱提酸 沉，而后冷冻干燥得到大豆分离蛋白。
哈克流变仪：Ｈａａｋｅ １．２方法 改性大豆蛋白和大豆分离蛋白的凝胶流边学性 质：蛋白质溶液的凝胶过程用哈克流变仪动态测量， 平板探头。测定条件是振荡频率０．１Ｈｚ，剪切应变 ０．０１。凝胶形成：温度从２５℃以１℃／ｍｉｎ升温到 ９５℃，９５℃保持６０ｍｉｎ，再以１℃／ｒａｉｎ降温至２５℃。 为了防止凝胶形成过程中水分的蒸发，在样品的边 缘加一薄层硅油。
子的亲和力不同或某一特殊阴离子对蛋白质的水合
性有强烈影响。一般认为，在盐浓度大于０．２
ｍｏｌ／Ｌ
豆分离蛋白相比，改性大豆蛋白的凝胶化时间延长，
凝胶化温度升高；随着水解度的增加改性大豆蛋白 的凝胶化温度升高，凝胶化时间延长（图２和图３）。 一些研究者认为蛋白质变性是其形成热凝胶的 前提‘卜２１，这也并非完全正确‘１４。１５ｌ。Ｓｔａｄｉｎｇ等‘１６１的 研究发现，ｐＨ５．５时Ｂ一乳球蛋白开始形成凝胶的温 度是２０℃，低于变性温度。这表明一些蛋白质能在 低于蛋白变性温度时形成凝胶，即凝胶化温度小于 变性温度。也说明在一定的条件下蛋白质热凝胶化 并不一定是在蛋白质变性后开始。
ｇｅｌａｔｉｏｎ．
抛啪 枷
ｏ
Ｉｎ：Ｄａｍａｄａｒｍ Ｓ．ａｎｄ
Ｐａｒａｆ Ａ．ｅｄｓ．．Ｆｏｏｄ
ｐｒｏｔｅｉｎ ａｎｄ
ｔｈｅｉｒ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｍａｒｃｅｌ ［２］
Ｉｋｅｄａ Ｓ．，Ｆｏｅｇｅｄｉｎｇ ｃａｌ ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
Ｄｅｋｋｅｒ Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９７ Ｉｔａｇｉｗａｍ Ｔ．．Ｒｈｅｏｌｏｇｉ—
０，大豆分离蛋白；１一１０，见表１。
ｐＨ５．２时（等电点附近），蛋白质分子间的静电 相互作用很弱，蛋白质一蛋白质问相互作用主要是 疏水相互作用，疏水相互作用越强，凝胶化温度越 低，凝胶化时间短。随着水解度的增加，被水解的肽 键数量增加，蛋白质分子间氢键相互作用增强，削弱 了蛋白质一蛋白质间的疏水相互作用¨０Ｉ，所以与大
２００７年１１月 第２２卷第６期
中国粮油学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｃｅｒｅａｌｓ ａｎｄ Ｏｉｌｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ
Ｖ０１．２２，Ｎｏ．６ ＮＯＶ．２００７
改性大豆蛋白的凝胶流变性
杨国龙１ 赵谋明２ 杨晓泉２ 彭志英２
（河南工业大学粮油食品学院１，郑州４５００５２） （华南理工大学轻工与食品学院２，广州５ １０６４０）
ｃｏｌｌｏｉｄｓ。２００４，１８（１）：３９—４７ ［８］Ｔｓｕｍｕｒａ
Ｋ．，Ｓａｉｔａ Ｔ．，Ｋｕｇｉｍｉｙａ
Ｗ．，ｅｔ ａ１．Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｐｒｏ－
ｆｒａｃｔｉｏｎｓ ｉｎ
ａ
ｔｅｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ
ｇｌｙｅｉｎｉｎ ａｎｄ Ｂ—ｃｏｎｇｌｙｃｉｎｉｎ
ｓｏｙ
ｐｒｏｔｅｉｎ ｉｓｏｌｍｅ ｂｙ ｐｅｐｓｉｎ ａｎｄ ｐａｐａｉｎ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐＨ ａｎｄ
醪 圈２改性大豆蛋白的凝胶化温度 ０，大豆分离蛋白；ｌ—ｌＯ，见表１。
∞ 鲐 口＿＿Ｅ窜
对应的温度。本研究采用储能模量（Ｇ’）增加速度超
过０．５Ｐａ／℃时所对应的温度。 蛋白质形成凝胶主要是靠蛋白质一蛋白质的非
如 钙
共价相互作用，任何影响蛋白质一蛋白质非共价相
互作用的因素都会影响凝胶的形成和特性。蛋白质 一蛋白质非共价相互作用有静电相互作用、疏水相
主要研究轻度酶解大豆蛋白的凝胶性，比较酶
水解大豆蛋白和天然大豆蛋白凝胶性的差异。
１
材料与方法

１．１材料
酶制剂：Ａｌｃａｌａｓｅ。２．４Ｌ：诺维信；胁ｅｘ伽６Ｌ，
Ｍｕｈｉｆｅｃｔ。Ｎｅｕｔｒａｌ。Ｍｕｌｔｉｆｅｃｔ。Ｐ一３０００．Ｆｕｎｇａｌ Ｐｒｏｔｅ嬲ｅ
Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ，杰能科。 水解大豆蛋白：低温脱脂豆粕和去离子水按一
０。大豆分离蛋白；ｌ一１０，如表１。
Ｊｏ，ｃｈ Ｈ．Ｈ．
ａｎｄ
ｏｆ ｐＨ
ｏｎ
ｈｅａｔ ｄｅｎａｔｕｒａｔｉｏｎ
ｇｅｌ
ｐＩ－Ｌ５．２和ｐＨ７．６时，一个升降温程序后改性大 豆蛋白和大豆分离蛋白凝胶的储能模量或弹性模量 如图４所示。弹性模量表征凝胶的刚性，是凝胶抗 变性的能力。由图４可以得出，无论是酸性条件下 还是碱性条件下，酶解大豆蛋白形成凝胶后其弹性 模量均有所下降，最大的只有原来的２／３，最小的还 不足原来的１０％。对大豆分离蛋白来说，ｐＨ５．２时 的凝胶比ｐＨ７．６时的有更高的弹性模量；而对改性 蛋白而言，形成凝胶的弹性模量与所用的蛋白酶有 关；同一种蛋白酶的水解物而言，水解度越大，其凝 胶的弹性模量也越小。 ｐＨ ７．６和ｐＨ５．２时，ｐＨ值对大豆分离蛋白的Ｇ７