大豆分離蛋白具有良好的乳化功能，但其主要是 由結(jié)構(gòu)緊密的7S和11S亞基組成，在水中的溶解性 較差，從而限制了它在食品工業(yè)中的應(yīng)用。將大豆 分離蛋白與多糖在低于蛋白質(zhì)分子變性溫度和低水 分活度的條件下發(fā)生Maillard反應(yīng)可以將多糖分子 共價(jià)結(jié)合到大豆蛋白上，從而改變大豆分離蛋白的功 能特性。Maillard反應(yīng)發(fā)生于蛋白質(zhì)分子中的游離 氨基和多糖分子的還原羰基之間，在干熱的條件下不 需添加任何化學(xué)試劑即可自發(fā)進(jìn)行，屬于“綠色加工 工藝”12]。國(guó)外己經(jīng)研究了不同葡聚糖、麥芽糊精、果 膠等多糖與牛血清蛋白、酪朊酸鈉、乳清蛋白、-乳 球蛋白、溶菌酶等動(dòng)物蛋白間的Maillard反應(yīng)，并發(fā) 現(xiàn)其共聚物都具有優(yōu)良的乳化特性8]，但對(duì)植物蛋 白方面的研究還少見(jiàn)報(bào)道。

文中研究了將大豆分離蛋白與瓜爾豆膠通過(guò) Maillard反應(yīng)形成蛋白質(zhì)-多糖共聚物，比較共聚物 與商品乳化劑酪朊酸鈉在熱處理、高鹽濃度及酸性條 件等常見(jiàn)食品加工環(huán)境下乳化性能的差異，嘗試開(kāi)發(fā) 具有優(yōu)良乳化性能的新型天然食品乳化劑的可行性。 大豆分離蛋白的溶解性很低，在高粘度的多糖溶液中 不能與多糖分子有效接觸，反應(yīng)效率低下。因此文中 采用酸水解瓜爾豆膠形成低粘度的水解物，以増加其 與大豆分離蛋白的相容性。

1試驗(yàn)材料和方法 1.1材料與試劑

大豆分離蛋白（蛋白質(zhì)含量89. 47%)、瓜爾豆膠 (印度）、酪朊酸鈉(德國(guó)）、食用花生油。十二烷基磺 酸鈉（生化試劑）、NaOH、HCl、NaH2P〇4、NaHP〇4、 冰乙酸、二水合乙酸鈉、KBr、NaCl、P2O5,均為分析

純。

1.2主要儀器與設(shè)備

721型分光光度計(jì)、真空干燥機(jī)、pHs- 25酸度 計(jì)、隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱、高速分散均質(zhì)機(jī)FJ- 200、恒溫水浴鍋、微量移液器。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1. 3. 1大豆分離蛋白-瓜爾豆膠水解物混合物的制

備

將瓜爾豆膠以1%的質(zhì)量濃度溶于蒸餾水中，用 1. 0 mol/L HCl 調(diào)至 pH1. 5, 80°C水解 20, 40, 60, 80 和120 min。水解完畢后，迅速冷卻至室溫，用1.0 mol/ L NaOH調(diào)至pH8.0,轉(zhuǎn)入半透膜中，于4°C透析 24 h以除去小分子的糖類。然后按照蛋白質(zhì))： m(多糖)為2: 1的比率加入大豆分離蛋白，攪拌均勻 后用1. 0 mol/ L NaOH調(diào)至pH 8.0,放于4 °C水化24 h備用。

1.3.2蛋白質(zhì)-多糖共聚物的制備

將水化后的混合液于50°C下真空干燥至半固體 狀態(tài)，轉(zhuǎn)入P2〇5干燥器中進(jìn)一步干燥，將干燥的樣品 粉碎混勻，放置在盛有飽和KBr溶液的密閉容器中 (相對(duì)濕度79%)，在60°C的條件下反應(yīng)，間隔不同時(shí) 間取樣,樣品于干燥器中干燥12 h備用。

1.3. 3乳化活性的測(cè)定[9]

按0. 3%的質(zhì)量濃度取反應(yīng)后的樣品分散于20

mL pH7. 0的磷酸鹽緩沖液（0■ 05 mol/ L)中,攪拌分 散后于4 °C下水化12 h。加入4. 0 mL花生油，待恢

復(fù)到室溫后用分散均質(zhì)機(jī)以固定轉(zhuǎn)速高速剪切均質(zhì) 1 min(25°C)。立即從乳濁液的底部吸取100見(jiàn)乳 濁液，迅速分散于10.0 mL 0. 1%的十二烷基磺酸鈉 溶液中，于500 nm波長(zhǎng)下測(cè)定該稀釋液的吸光度 A 0。研宄表明,吸光度A 0正比于乳濁液液滴的界面 面積,A0越大則蛋白質(zhì)的乳化活性越高。

1.3.4乳化穩(wěn)定性的測(cè)定[9]

將新制備的乳濁液靜置30 min,從乳濁液底部 取100 R乳濁液，迅速分散于10. 0 mL 0. 1%的十二 烷基磺酸鈉溶液中，于500 nm波長(zhǎng)下測(cè)定此時(shí)的吸 光度A 3 0。乳化穩(wěn)定性計(jì)算公式：

A 30

ES30=X 100%

A0

1.3.5酸性pH值對(duì)乳化特性的影響

取大豆分離蛋白、酪朊酸鈉及大豆分離蛋白-瓜 爾豆膠水解物的Maillard反應(yīng)共聚物,分別用pH4. 0 的醋酸緩沖液（0.05 mol/L)配制成質(zhì)量濃度為

0.3%的分散液,乳化活性和乳化穩(wěn)定性的測(cè)定方法 同 1. 3. 3 和 1. 3. 4。

1.3. 6離子強(qiáng)度對(duì)乳化活性的影響

按1 . 3. 5中所述的取樣方法取樣，分別分散于 含有 0.05 mol/L, 0■ 10 mol/L, 0.20 mol/L, 0.30 mol/L NaCl 的 pH7. 0 磷酸鹽緩沖液（0■ 05 mol/L) 中，配制成質(zhì)量濃度為0. 3%的分散液，乳化活性和 乳化穩(wěn)定性的測(cè)定方法同1 .3 .3和1. 3. 4。

1.3. 7熱處理對(duì)乳化活性的影響

按1 . 3.5中所述的取樣方法取樣，用0. 05 mol/ L磷酸鹽緩沖液（pH 7. 0)配制成質(zhì)量濃度為0■ 3% 的樣品分散液，在90°C恒溫水浴一定的時(shí)間，快速冷 卻到室溫，加入花生油，大豆蛋白瓜爾豆膠水解物反應(yīng)共聚物的乳化特性研究,均質(zhì)后測(cè)定乳化活性和乳化 穩(wěn)定性。

2結(jié)果與分析

2.1瓜爾豆膠水解時(shí)間對(duì)共聚物乳化特性的影響

瓜爾豆膠是粘度極高的中性多糖，在pH 3. 0以 下的酸性溶液中會(huì)發(fā)生酸水解,多糖分子糖苷鍵被隨 機(jī)切斷，平均分子質(zhì)量逐漸減小，粘度急劇下降。圖 1是水解時(shí)間對(duì)共聚物乳化活性的影響關(guān)系曲線。 從圖1中看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),共聚物的乳化 活性經(jīng)歷先逐漸增加然后逐漸下降的趨勢(shì)。水解20 min的瓜爾豆膠與大豆分離蛋白混合物反應(yīng)7 d后 乳化活性即達(dá)到最高值，然后逐漸下降；隨著瓜爾豆 膠水解時(shí)間的延長(zhǎng)，共聚物達(dá)到最高乳化活性所需要 的反應(yīng)時(shí)間逐漸增加，水解40 min時(shí)共聚物達(dá)到最 高乳化活性所需的反應(yīng)時(shí)間為10 d,當(dāng)瓜爾豆膠的水 解時(shí)間高于40 min時(shí),共聚物達(dá)到最大乳化活性的 時(shí)間推遲到第13天。而且水解時(shí)間高于60 min時(shí), 共聚物的乳化活性普遍降低。這說(shuō)明共聚物的乳化

活性受多糖鏈長(zhǎng)的影響，多糖分子鏈長(zhǎng)太短對(duì)共聚物 的乳化活性不利，而且也使共聚物達(dá)到最高乳化活性 的時(shí)間延長(zhǎng)。

 

圖1瓜爾豆膠水解時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)-多糖共聚物 乳化活性的影響

瓜爾豆膠水解時(shí)間對(duì)共聚物乳化穩(wěn)定性的影響 見(jiàn)圖2。

 

圖2瓜爾豆膠水解時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)-多糖 共聚物乳化穩(wěn)定性的影響

從圖2中看出，反應(yīng)1 d后共聚物的乳化穩(wěn)定性 都急劇增加，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，共聚物的乳化穩(wěn) 定性逐漸增加，水解20min的樣品其乳化穩(wěn)定性在第 10天達(dá)到最大值,而其他樣品在反應(yīng)第7天達(dá)到最 高值,然后逐漸下降，這表明過(guò)度的反應(yīng)降低了共聚 物的乳化穩(wěn)定性。從圖2中還可以看出，瓜爾豆膠水 解時(shí)間越長(zhǎng)，共聚物的乳化穩(wěn)定性越高。圖1和圖2 的數(shù)據(jù)表明，瓜爾豆膠水解40 min,反應(yīng)10 d的蛋白 質(zhì)-多糖共聚物具有優(yōu)良的乳化活性和乳化穩(wěn)定性, 因此下面的乳化特性實(shí)驗(yàn)采用該條件下制備的樣品 進(jìn)行。

2.2離子強(qiáng)度對(duì)共聚物乳化特性的影響

離子強(qiáng)度對(duì)共聚物乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影 響見(jiàn)圖3和圖4,共聚物由瓜爾豆膠水解40min的水 解物與大豆分離蛋白混合物反應(yīng)10 d制得(下同）。

 

圖3離子強(qiáng)度對(duì)蛋白質(zhì)-多糖共聚物（瓜爾豆 膠水解40 min,反應(yīng)10 d)乳化活性的影響

 

圖4離子強(qiáng)度對(duì)蛋白質(zhì)-多糖共聚物（瓜爾豆 膠水解40 min,反應(yīng)10 d)乳化活性的影響 從圖3看出，在0.3 mol/L的NaCl范圍內(nèi)，共聚 物的乳化活性逐漸下降,NaCl濃度為0. 05m〇l/L時(shí), 大豆蛋白瓜爾豆膠水解物反應(yīng)共聚物的乳化特性研究,共聚物的乳化活性明顯下降，在0. 05~ 0. 2 mol/ L內(nèi) 乳化活性沒(méi)有明顯的變化；當(dāng)NaCl濃度達(dá)到 0. 3mol/L時(shí),乳化活性又明顯降低，但仍略高于未加 NaCl時(shí)酪朊酸鈉的乳化活性；NaCl濃度為0. 05~ 0. 2mol/ L時(shí)酪朊酸鈉的乳化活性無(wú)明顯差異且略高 于未加NaCl時(shí)的乳化活性；當(dāng)NaCl濃度增加到 0. 3mol/L時(shí),其乳化活性急劇下降。大豆分離蛋白 的乳化活性最低，在實(shí)驗(yàn)的離子強(qiáng)度范圍內(nèi)緩慢下 降，這是因?yàn)榇蠖狗蛛x蛋白的溶解度很低，在水中很 難溶解，其乳化活性受離子強(qiáng)度的影響很小。共聚物 的乳化穩(wěn)定性隨離子強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)先下降然后增 加的趨勢(shì)（圖4),在0. 1mol/L的NaCl濃度范圍內(nèi)， 乳化穩(wěn)定性約下降20%c,但仍維持在65%c的較高水 平，在0. 1~ 0. 2mol/L的NaCl濃度時(shí)乳化穩(wěn)定性沒(méi) 有明顯的差異；當(dāng)體系的NaCl濃度增加到0. 3m〇l/L 時(shí)，共聚物的乳化穩(wěn)定性反而增加。酪朊酸鈉的乳化 穩(wěn)定性在0. 1mol/L的NaCl濃度范圍內(nèi)緩慢增加, 此后則隨著NaCl濃度的增加急劇下降，在0. 3mol/ L 的NaCl濃度時(shí)降至50%c以下。大豆分離蛋白的乳 化穩(wěn)定性最低，在0. 1~ 0. 2moV L的NaCl濃度時(shí)明 顯增加,隨后急劇下降。從圖3和圖4可以看出，共 聚物的乳化活性和乳化穩(wěn)定性雖然受離子強(qiáng)度的影 響比較明顯，但其乳化特性明顯優(yōu)于商品乳化劑酪朊 酸鈉，更優(yōu)于大豆分離蛋白。

2.3酸性條件下的共聚物乳化特性比較

pH值對(duì)共聚物與酪朊酸鈉和大豆分離蛋白的乳 化特性的影響見(jiàn)表1。從表中看出，在pH7. 0和4. 0 時(shí),共聚物的乳化活性都顯著高于酪朊酸鈉和大豆分 離蛋白，而且pH4.0時(shí)共聚物的乳化活性仍然接近 pH7. 0時(shí)酪朊酸鈉的水平，其乳化穩(wěn)定性也維持在 63%c的較高水平,酪朊酸鈉和大豆分離蛋白在pH4. 0 時(shí)的乳化活性處于很低的水平,雖然它們的乳化穩(wěn)定 性較高，但此時(shí)的乳化穩(wěn)定性沒(méi)有任何的意義。

表1不同pH條件下共聚物與酪朊酸鈉和大豆

分離蛋白的乳化特性比較

乳化劑乳化活性（（)D500nm)乳化穩(wěn)定性/%

pH 7. 0pH 4.0pH 7. 0pH 4. 0

共聚物1. 170. 708363

酪朊酸鈉0. 740. 087387

大豆分離蛋白0. 490. 072477

2. 4熱處理對(duì)共聚物乳化特性的影響

90 °C熱處理對(duì)3種乳化劑乳化特性的影響見(jiàn)圖 5和圖6。隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，共聚物的乳化活 性逐漸下降,20min的熱處理造成共聚物的乳化活性 損失較大，隨著熱處理時(shí)間增加到60min,共聚物的 乳化活性下降的幅度減小，但仍與未經(jīng)熱處理的酪朊 酸鈉的乳化活性相當(dāng)。酪朊酸鈉的乳化活性在實(shí)驗(yàn) 的加熱時(shí)間內(nèi)幾乎不受影響，而大豆分離蛋白的乳化 活性反而逐漸增加。這是因?yàn)槔译盟徕c是結(jié)構(gòu)高度 展開(kāi)的線性蛋白質(zhì)分子,加熱對(duì)蛋白質(zhì)分子的高級(jí)結(jié) 構(gòu)影響不大,而大豆分離蛋白是致密的球形分子，大豆蛋白瓜爾豆膠水解物反應(yīng)共聚物的乳化特性研究,熱 處理使球蛋白分子變性展開(kāi)，疏水基團(tuán)暴露出來(lái)，從 而增加了乳化活性。熱處理導(dǎo)致共聚物的乳化穩(wěn)定 性緩慢下降,熱處理60 min時(shí)的乳化穩(wěn)定性僅比未 經(jīng)熱處理時(shí)降低15%>左右，酪朊酸鈉的乳化穩(wěn)定性 則隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)顯著下降。大豆分離蛋白 的乳化穩(wěn)定性在20 min的熱處理時(shí)增加了約1倍, 但經(jīng)60 min的熱處理后，乳化穩(wěn)定性則稍有下降。 

食品與發(fā)酵工業(yè)

NATION INDUSTRIES

 

 

 

比較熱處理對(duì)3種乳化劑的乳化活性和乳化穩(wěn)定性 的影響發(fā)現(xiàn),共聚物的乳化特性受熱處理的影響,但 經(jīng)60min的熱處理后其乳化活性和乳化穩(wěn)定性仍然 保持較高的水平;熱處理對(duì)酪朊酸鈉的乳化活性沒(méi)有 明顯的影響，但降低了其乳化穩(wěn)定性;適度的熱處理 改善了大豆分離蛋白的乳化特性，而過(guò)度熱處理降低 了其乳化穩(wěn)定性。

 

^^1

 

圖5 90°C熱處理對(duì)蛋白質(zhì)-多糖共聚物(瓜爾豆 膠水解40 min,反應(yīng)10 d)乳化活性的影響

 

圖6 90°C熱處理對(duì)蛋白質(zhì)-多糖共聚物(瓜爾豆 膠水解40 min,反應(yīng)10 d)乳化活性的影響

3結(jié)論

瓜爾豆膠在食品中主要作為食品穩(wěn)定劑和增稠 劑，是食品中粘度最高的膠體之一，可以穩(wěn)定食品乳 濁液中的液滴上浮(乳析)和蛋白質(zhì)的沉淀，但其本身 沒(méi)有乳化性能。1%的瓜爾豆膠溶液其粘度可達(dá)4. 0 Pa*s,在如此高的粘度條件下，大豆分離蛋白極難分 散于膠體溶液中及達(dá)到完全水化。因此文中沒(méi)有研 宄單純的瓜爾豆膠和1%的瓜爾豆膠和大豆分離蛋 白共混體系的乳化性能。通過(guò)鹽酸水解，大豆蛋白瓜爾豆膠水解物反應(yīng)共聚物的乳化特性研究,瓜爾豆膠的 分子質(zhì)量大大降低，其粘度也急劇下降，水解40 min 時(shí)的粘度僅約為0. 025Pa*s。在該條件下，1%的瓜 爾豆膠與大豆分離蛋白的相容性大大增加，從而有利 于制備較高濃度的蛋白質(zhì)-多糖混合液。同時(shí)，瓜爾 豆膠水解物的分子量較小，可以降低多糖與蛋白質(zhì)間

的空間位阻作用，有利于反應(yīng)的進(jìn)行。

通過(guò)研宄發(fā)現(xiàn)，瓜爾豆膠的酸水解時(shí)間對(duì)大豆分 離蛋白-多糖共聚物的乳化活性和乳化穩(wěn)定性都有 明顯的影響。隨著Maillard反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，水解時(shí) 間越長(zhǎng)，共聚物的乳化活性越低，但其乳化穩(wěn)定性反 而越高。水解40 min的瓜爾豆膠與大豆分離蛋白反 應(yīng)10 d的共聚物具有優(yōu)良的乳化性能，在0. 3mol/L 濃度的NaCl和pH4. 0的酸性條件下共聚物的乳化 活性和乳化穩(wěn)定性都明顯高于商品乳化劑酪朊酸鈉， 在90 °C下熱處理60 min時(shí)其乳化活性和乳化穩(wěn)定性 仍接近未經(jīng)熱處理時(shí)的酪朊酸鈉的乳化活性和穩(wěn)定 性。因此，通過(guò)Maillard反應(yīng)制備的蛋白質(zhì)-多糖共 聚物有用作安全高效的天然高分子乳化劑的潛力。