陽離子對大豆多糖絮凝性的影響

鐘碧疆，高文宏，何瑞雪

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640)

陽離子對大豆多糖絮凝性的影響

鐘碧疆，高文宏*，何瑞雪

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640)

采用六偏磷酸鈉、氫氧化鈉和酒石酸浸提豆渣得大豆多糖SSPS P1、SSPS P2和SSPS P3，考察了陽離子種類及濃度對三種大豆多糖在高嶺土懸浮液中絮凝性的影響。結果表明:不同陽離子價態對三種大豆多糖促凝性不同，三價陽離子優于二價陽離子，一價陽離子不具促凝性。采用Fe3+激活大豆多糖絮凝性時，三種大豆多糖的最適Fe3+濃度均為0.040mmol/L，絮凝活性順序為SSPS P2>SSPS P3>SSPS P1。采用Al3+激活大豆多糖絮凝活性時，SSPS P1、SSPS P2、SSPS P3所需的最適Al3+濃度分別為0.025、0.040、0.040mmol/L，絮凝活性順序為SSPS P2>SSPS P1>SSPS P3。本研究發現，在Fe3+濃度為0.040mmol/L時，采用SSPS P2對高嶺土懸浮液進行絮凝，效果最好。

大豆多糖，陽離子，絮凝率，高嶺土懸浮液

大豆多糖(稱SSPS)是從大豆子葉部分浸提得到的水溶性多糖類物質，是以鼠李半乳糖醛酸和高聚半乳糖酸為主鏈，半乳聚糖和阿拉伯糖為側鏈結合的結構體，結構類似果膠［1－6］。據研究，果膠對有機及無機懸濁液有絮凝作用［7－11］，因此，理論上大豆多糖具有絮凝性。可溶性大豆多糖屬酸性多糖［1］，是陰離子型生物大分子，有必要加入陽離子激活絮凝性。本文就不同陽離子對大豆多糖的絮凝性影響進行了初步的研究，為新型天然高分子絮凝劑的研究開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆多糖 自制;高嶺土 化學純;鹽酸、氫氧化鈉、硫酸鐵、氯化鋁、硫酸亞鐵、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鉀、氯化鈉 均為分析純。

TU－1901雙光束分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;PHSJ－4A型實驗室pH計 上海精密科學儀器有限公司;XW－80A微型漩渦混合儀

上海瀘西分析儀器廠有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 大豆多糖提取方法［12－15］

1.2.1.1 工藝流程 濕豆渣→浸提→過濾→濾液→濃縮→醇沉→清洗→烘干→SSPS

1.2.1.2 具體步驟 稱取豆渣，加入溶劑，于一定溫度下浸提一定時間后過濾(具體條件如表1)，濾液濃縮，將濃縮液醇沉，離心，然后分別用80%乙醇、無水乙醇和丙酮洗滌，最后將所得固體物于80℃烘1h得大豆多糖。

表1 大豆多糖的浸提條件

1.2.2 絮凝實驗方法［7］配制濃度為5g/L的高嶺土懸浮液。向25mL試管中加入9.3mL上述高嶺土懸浮液以及0.2mL指定濃度絮凝劑溶液和0.5mL指定濃度陽離子溶液，采用微型渦旋儀振蕩1min，然后靜置10min，于液面2cm處移取1mL上清液，稀釋，在550nm處測定吸光度。

1.2.3 三種大豆多糖的絮凝性實驗 以蒸餾水代替陽離子溶液加入高嶺土懸浮液體系，向混合體系中加入絮凝劑SSPS P1、SSPS P2或SSPS P3中的一種，使濃度達1mg/L，按1.2.2步驟進行實驗，測定吸光值A1，同時以蒸餾水代替陽離子溶液和大豆多糖溶液作為空白對照，測定吸光值B1，計算絮凝率η1。絮凝率的計算公式為:η1=(B1－A1)/B1×100%［16］

1.2.4 不同陽離子條件下大豆多糖的絮凝實驗 向5g/L高嶺土懸浮液中加入一種陽離子溶液使其濃度達到一定值，同時加入一種大豆多糖使其濃度達到1mg/L，按1.2.2步驟進行實驗，測定吸光值A2，以蒸餾水代替陽離子溶液加入體系中作空白對照，測定吸光值B2，計算絮凝率 η2。絮凝率的計算公式為:η2=(B2－A2)/B2×100%

1.2.5 陽離子種類對大豆多糖絮凝性影響實驗 按照1.2.4步驟，其中加入的陽離子分別為 AlCl3、Fe2(SO4)3、FeSO4、MgSO4、CaCl2、KCl、NaCl，混合液中的陽離子濃度為0.250mmol/L。

1.2.6 陽離子濃度對大豆多糖絮凝性影響實驗 按照1.2.4步驟，加入陽離子溶液AlCl3或Fe2(SO4)3，分別使混合液中陽離子濃度達到0.005、0.015、0.025、0.040、0.050、0.150、0.250、0.350、0.450mmol/L。

2 結果與分析

2.1 SSPS的絮凝性

如表2所示，在不添加任何陽離子的條件下，大豆多糖對高嶺土懸浮液的絮凝效果不佳。通過對三種大豆多糖進行比較可知:SSPS P2的絮凝效果最好，SSPS P3次之，SSPS P1幾乎不具絮凝性。這同H.Yokoi等［7］對果膠絮凝性能的研究結果相一致，對陰離子型生物大分子，有必要向其中添加陽離子來激活其絮凝活性。

表2 三種大豆多糖絮凝率比較

2.2 不同陽離子種類對三種大豆多糖絮凝性的影響

在高嶺土懸浮液中不同陽離子對三種大豆多糖絮凝性的影響不同，結果如圖1所示。Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+能夠激活SSPS P1和SSPS P3的絮凝活性，Al3+、Fe3+能激活SSPS P2的絮凝活性，即二價及三價陽離子能夠激活SSPS P1和SSPS P3的絮凝活性，僅三價陽離子能夠激活SPSS P2的絮凝活性，一價陽離子對三種大豆多糖均無激活特性。陽離子價態對三種大豆多糖促絮凝性存在規律:三價陽離子優于二價陽離子，一價陽離子不具促凝性。Fe3+對三種大豆多糖的促絮凝性優于Al3+，二價陽離子對SSPS P1和SSPS P3的促絮凝順序為:Fe2+>Ca2+>Mg2+。

圖1 不同陽離子對大豆多糖絮凝性的影響

2.3 陽離子濃度對大豆多糖絮凝性的影響

如圖2～圖4所示，在高嶺土懸浮液中采用Fe3+和Al3+兩種陽離子體系激活大豆多糖的絮凝性時，濃度對其絮凝率的影響規律是相似的，先隨著陽離子濃度的增加而增加，當達到一定值時，隨陽離子濃度的增加而降低。對于SSPS P1，溶液中最佳Fe3+和Al3+濃度分別為0.040mmol/L和0.025mmol/L。這兩種體系下的絮凝率相差比較小，在1%～20%之間。對于 SSPS P2，溶液中最佳 Fe3+和 Al3+濃度均為0.040mmol/L。另外，還存在規律:濃度位于峰點0.040mmol/L附近，二者的絮凝率相差無幾，僅1%～2%;濃度高于0.005mmol/L后，Al3+體系下的絮凝性遠高于Fe3+體系;對于SSPS P3，溶液中最佳Fe3+和Al3+濃度也均為0.040mmol/L，同時Fe3+體系的最大絮凝率略高于Al3+體系。

圖2 Al3+和Fe3+濃度對鹽提取大豆多糖SSPS P1絮凝性的影響

圖3 Al3+和Fe3+濃度對堿提取大豆多糖SSPS P2絮凝性的影響

圖4 Al3+和Fe3+濃度對酸提取大豆多糖SSPS P3絮凝性的影響

2.4 三種大豆多糖在Fe3+體系下絮凝活性的比較

不同濃度的Fe3+對三種大豆多糖絮凝性的影響如圖5所示，由圖可知，三種大豆多糖對由Fe3+濃度引起的絮凝變化趨勢具有規律性，在0～0.150mmol/L均呈現∩型，存在最佳Fe3+濃度。最佳Fe3+濃度下，比較三種大豆多糖絮凝效果可得:SSPS P2>SSPS P3>SSPS P1。

圖5 Fe3+濃度對大豆多糖絮凝性的影響

2.5 三種大豆多糖在Al3+體系下絮凝活性的比較

Al3+濃度對三種大豆多糖的變化總體趨勢同Fe3+體系相似，在0～0.150mmol/L大體呈∩型，但是當Al3+濃度高于0.050mmol/L時，三種大豆多糖之間的絮凝性差異較在Fe3+體系相應濃度時的差異大，且對SSPS P2，在達到最高值后，隨著Al3+濃度的增加，其絮凝率的降低值相對較少，為15%以內，其他則在50%甚至更高，說明對SSPS P2，Al3+濃度對其影響較其它兩種大豆多糖的要小。由圖6結果顯示，在Al3+體系，三種大豆多糖在各自最佳Al3+濃度下，絮凝率大小順序為SSPS P2>SSPS P1>SSPS P3。

圖6 Al3+濃度對大豆多糖絮凝性影響

3 結論

通過三種大豆多糖對高嶺土懸浮液的絮凝作用研究，得出以下結論:

3.1 不同離子價位對三種大豆多糖的促絮凝性不同，三價離子優于二價離子，一價離子不具有促絮凝性;Fe3+對 SSPS P1、SSPS P2和 SSPS P3促凝性優于Al3+。

3.2 陽離子濃度會影響大豆多糖的絮凝性，SSPS P1、SSPS P2、SSPS P3各有其最佳的Fe3+和Al3+離子濃度。

3.3 在最佳Fe3+濃度下激活三種大豆多糖的絮凝性時，絮凝率活性順序是:SSPS P2>SSPS P3>SSPS P1;在最佳Al3+濃度激活其絮凝性時，絮凝活性順序是:SSPS P2>SSPS P1>SSPS P3。

3.4 綜合比較各種體系下大豆多糖的絮凝率得:Fe3+濃度為0.040mmol/L時，采用SSPS P2對高嶺土懸浮液進行絮凝，效果最佳，絮凝率達到82.1%。

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Effect of cations on the flocculating activity of soybean soluble polysaccharides

ZHONG Bi－jiang，GAO Wen－hong*，HE Rui－xue
(College of Light Industry and Food Sciences，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China)

Three soybean soluble polysaccharides(SSPS P1，SSPS P2and SSPS P3)were extracted by three solvents(hexametaphosphate，sodium hydroxide and tartaric acid).Their flocculating activities in Gaolin suspension were studied in the presence of different cations.Results showed that the cationic valence could influence the flocculating activity of SSPSs.As flocculation accelerators，trivalent cations were better than bivalent cations，and monovalent cations did not have the ability to accelerate.When activating the flocculation of three SSPSs by Fe3+，the optimal concentration of Fe3+were all 0.040mmol/L and the flocculating activity sequence was SSPS P2>SSPS P3>SSPS P1under the optimal condition.When activating the flocculation of three SSPSs by Al3+，the optimal concentration of Fe3+required by SSPS P1，SSPS P2，SSPS P3were 0.025，0.040，0.040mmol/L，respectively.The flocculating activity sequence was SSPS P2>SSPS P1>SSPS P3under the optimal condition.In this study the best flocculation of Gaolin suspension was obtained under Fe3+concentration of 0.040mmol/L while SSPS P2was chosen as an flocculant.

soybean soluble polysaccharide;cation;flocculating activity;Gaolin suspension

TS201.2+3

A

1002－0306(2011)04－0109－04

2010－05－17 *通訊聯系人

鐘碧疆(1986－)，女，碩士，研究方向:食品安全與質量控制。

廣東省科技計劃項目(2008A080403009、2008A080403010)。