大豆蛋白和瓜爾豆膠復(fù)合物乳化性能的研究:
大豆蛋白和瓜爾豆膠復(fù)合物乳化性能的研究,瓜爾豆膠是中性多糖,相對分子量為#00,0006 )00,000,其結(jié)構(gòu)為!-:-吡喃甘露糖單位通過1,- 苷鍵結(jié)合形成主鏈,側(cè)鏈則由單個(gè)的"-:-半乳糖以 1,-苷鍵與主鏈相連接。甘露糖與半乳糖之比約為 2;1,但半乳糖并非有規(guī)律地分布在每兩個(gè)甘露糖上, 主鏈上有些區(qū)段沒有半乳糖,而另一些部分則是高 取代區(qū)。
1材料與方法 1.1材料與儀器
大豆分離蛋白黑龍江三江公司郭旗蛋白質(zhì)廠 提供,實(shí)驗(yàn)時(shí)未做純化;瓜爾豆膠(印度蓮花)天津 裕華經(jīng)濟(jì)貿(mào)易總公司提供,實(shí)驗(yàn)時(shí)未做純化。
7520型分光光度計(jì)上海分析伩器廠制;高速 分散均質(zhì)機(jī)FJ-200 上海標(biāo)本模型廠;LGJ-10冷凍 干燥機(jī)北京四環(huán)科學(xué)伩器廠;DZF-6000型真空干 燥箱上海譽(yù)恒實(shí)驗(yàn)伩器有限公司;大豆蛋白和瓜爾豆膠復(fù)合物乳化性能的研究,PHS-25型酸度 計(jì)上海雷磁伩器廠。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1大豆蛋白-瓜爾豆膠交聯(lián)將大豆分離蛋白 與瓜爾豆膠粉以重量比為1;1混合后,用水溶解調(diào)至 6%(w/v)后冷凍干燥。干燥后的粉狀物放置在干燥器 內(nèi)60G下干熱,容器底部放置飽和KBr溶液保持相 對濕度79C。反應(yīng)時(shí)間從1d至21d,半周取樣一次。
1.2.2乳化活性的測定 1.0mL植物油和 3.0mL0.1%的蛋白溶解液(0.1mol/L磷酸緩沖液 pH7.0)混合震蕩并均質(zhì)化(1min、20G、12000xg),在 不同時(shí)間(0,1,2,3,5,10min)從容器底部抽出40#L 樣品,大豆蛋白和瓜爾豆膠復(fù)合物乳化性能的研究,并用4mL0.1C的十二烷基硫酸鈉溶液稀釋。在 乳化形成后馬上測吸光率(吸光度500nm)。
1.2.3高鹽對乳化活性的影響 0.1mol/L磷酸緩沖 液(pH7.0)中含有0.2mol/L NaCl,將反應(yīng)11d的樣品 用上述緩沖液配制成0.1C的溶液,乳化活性測定方 法同1.2.2。
1.2.4不同PH條件下乳化活性的測定反應(yīng)11' 的樣品分別用0.1mol/L檸樣酸緩沖液(pH3.0 );憐酸 緩沖液(PH7.0);碳酸鹽緩沖液(pH10.0)配制成0.10 的溶解液,乳化活性測定方法同1.2.2。
1.2.5高溫對乳化活性的影響將反應(yīng)11'的樣品 配置成0.10C的蛋白溶解液(0.1mol/L磷酸緩沖液 pH7.0 ),在1002保溫5min后測定乳化活性,乳化活 性測定方法同1.2.2。
2結(jié)果與討論
蛋白與多糖復(fù)合物的乳化性質(zhì)取決于反應(yīng)程 度,即在一定程度上與反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)速度、與蛋白 和多糖的混合比例、與溫度、pH等外部條件有關(guān)。本 實(shí)驗(yàn)直接參照文獻(xiàn)[7]選用最佳反應(yīng)溫度602、濕度 790^及最佳蛋白與多糖的混合比例1:1,而僅對反應(yīng) 時(shí)間及高溫、高鹽和不同pH對復(fù)合物乳化性質(zhì)的影 響進(jìn)行研究。
2.1反應(yīng)時(shí)間對SPI-瓜爾豆膠復(fù)合物乳化性質(zhì)的 影響
從圖1可以看出,不同時(shí)間SPI-瓜爾豆膠復(fù)合 物的乳化性均比原大豆蛋白要好。反應(yīng)一周以前提 高的程度不大,可能是因?yàn)楣蠣柖鼓z為大分子多糖, 由于空間阻礙等原因使交聯(lián)的速度受到限制。反應(yīng) 到一周以后,隨著交聯(lián)度的增加,復(fù)合物的乳化活性 也隨之提高。但當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度以后,乳化活 性又開始下降。這是因?yàn)殚_始多糖與蛋白共價(jià)交聯(lián), 由于多糖的親水性使復(fù)合物的表面活性增加,從而 乳化性提高;但反應(yīng)到一定程度以后,其交聯(lián)程度越 來越高,使復(fù)合物過于親水而失去界面活性,從而降 低了產(chǎn)物的乳化性。從圖1可以看出,SPI與瓜爾豆 膠反應(yīng)11'乳化活性達(dá)到最高。另外,SPI:瓜爾豆膠 為1:1混合表現(xiàn)出的乳化活性與SPI差不多,這說明 單純地加入多糖而未進(jìn)行反應(yīng)并不能增強(qiáng)SPI的乳 化活性。
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
-SPI
SPI:瓜爾豆膠1:1混合 干熱1'
干熱4'
-干熱7'
干熱11'
-干熱14'
0.2
012345678910
時(shí)間(min )
圖1 SPI-瓜爾豆膠不同時(shí)間乳化活性的變化
2.2不同pH對SPI-瓜爾豆膠乳化活性的影響
如圖2所示,pH對復(fù)合物乳化性的影響非常 大,在中性和堿性條件下復(fù)合物的乳化性都大幅度 提高,但是在酸性條件下,復(fù)合物卻幾乎沒有什么乳 化性,這可能與SPI堿溶酸沉的性質(zhì)有關(guān)。另外,大豆蛋白和瓜爾豆膠復(fù)合物乳化性能的研究,瓜爾豆膠具有不耐酸性,在酸性條件下粘度大,水化速度 慢,因而影響了復(fù)合物的乳化特性。在堿性條件下, 大豆蛋白溶解性好,瓜爾豆膠的水化速度快[10],因此 未反應(yīng)的混合物也表現(xiàn)出了較好的乳化活性。這說 明反應(yīng)的交聯(lián)率不高,未反應(yīng)的SPI與瓜爾豆膠形成 的體系對復(fù)合物的乳化活性有著較大的影響。結(jié)合 率低的原因可能是多糖為直鏈大分子結(jié)構(gòu),還原性 羥基少,空間阻礙大,另外可能也與SPI未經(jīng)純化,溶 解性較差等因素有關(guān)。不過,反應(yīng)后的復(fù)合物由于共 價(jià)鍵的作用表現(xiàn)出相對的穩(wěn)定性,乳化活性和穩(wěn)定 性都要好于單純的混合物。
時(shí)間(min )
圖2 pH對復(fù)合物乳化活性的影響
2.3高鹽對復(fù)合物乳化活性的影響
在堿性條件下,加入0.2mol/L N@Cl的復(fù)合物表 現(xiàn)出很好的乳化活性,而中性條件下,加鹽后復(fù)合物 的乳化活性變差。這可能是因?yàn)橛坞x的陽離子對多 糖的分子內(nèi)和分子間具有相互作用,這種作用影響 著多糖分子的行為。在某些情況下(如堿性條件),高 鹽離子與瓜爾豆膠絡(luò)合,使之親水性更好,從而增加 復(fù)合物的乳化活性。另一方面,在中性條件下,則可 能不利于陽離子與瓜爾豆膠的松弛絡(luò)合。有關(guān)高鹽 離子對蛋白-多糖復(fù)合物乳化活性的影響還有待于 進(jìn)一步研究。
2.4高溫對復(fù)合物乳化活性的影響
高溫對復(fù)合物的影響主要有以下幾方面:首先, 在高溫下及堿性條件下,1:1混合物和干熱11'的復(fù) 合物都具有非常好的乳化活性,后者比前者增加的 幅度不是很大,這也說明反應(yīng)的交聯(lián)率不高。另外, 高溫、堿性條件下復(fù)合物的乳化活性比單純的堿性 條件下復(fù)合物的乳化活性要好很多,這除了 2.2中所干熱 11d(pH7.0)
SPI:瓜爾豆膠 1:1 混合JH7.0 含 0.2mol/L NaCl) 干熱 11d(pH7.0 含 0.2mol/L NaCl)
SPI:瓜爾豆膠 1:1 混合JH10.0 含 0.2mol/L NaCl) 干熱 11d(pH10.0 含 0.2mol/L NaCl)
012345678910
時(shí)間(min )
圖3高鹽對復(fù)合物乳化活性的影響
圖
800)#1迆^1|
提到的原因外,還因?yàn)槟z體在高溫下都具有較好的 溶解性,溶解性的改善使未反應(yīng)的大豆蛋白和膠體 形成更加相容的體系,從而改善復(fù)合物的乳化活 性。第二,在中性條件下,經(jīng)過高溫處理的復(fù)合物與 未經(jīng)過處理的復(fù)合物相比,前者的乳化活性要略 差,這可能是因?yàn)楣蠣柖鼓z在中性高溫下降解的緣 故??傊?,SPI-瓜爾豆膠復(fù)合物是一個(gè)混合的體系, 其乳化活性受到諸多因素的影響,對此還需更深入 的研究。
SPI
干熱 ll*(pH7.0)
SPI:瓜爾豆膠1:1混合(pH7.0、高溫) 干熱11*(pH7.0、高溫)
SPI:瓜爾豆膠1:1混合JH10.0、高溫) 干熱11*(pH10.0、高溫)
23 4 56 78910
時(shí)間(min )
高溫對復(fù)合物乳化活性的影響
3小結(jié)
利用Maillard反應(yīng)制備的大豆-多糖復(fù)合物具有 良好的功能特性及安全性,是一種非常有應(yīng)用前景 的綠色食品添加劑。初步的實(shí)驗(yàn)證明,SPI-瓜爾豆膠 復(fù)合物乳化活性有很大提高,但同時(shí)也顯示由于多 糖的大分子直鏈結(jié)構(gòu),蛋白與多糖的交聯(lián)程度不大, 從而影響了復(fù)合物乳化活性的進(jìn)一步加強(qiáng)。大豆蛋白和瓜爾豆膠復(fù)合物乳化性能的研究,另外,由 于SPI在酸性條件下溶解度極小,而瓜爾豆膠的耐酸 性也不是特別理想,因此復(fù)合物不能應(yīng)用于酸性條 件。但復(fù)合物在堿性高溫下卻具有非常好的乳化活 性,這可應(yīng)用于食品工業(yè)中需要進(jìn)行高溫處理的產(chǎn) 品??傊?,蛋白-多糖復(fù)合物的研究迄今為止也只有 十幾年的時(shí)間,還需要進(jìn)行更深入的研究,以提高在 食品工業(yè)上的可應(yīng)用性。
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