不同方式誘導大豆蛋白和阿拉伯膠復合物的形成及其膠凝性質的研究

王翼+高育哲+張一凡

摘要：以大豆蛋白和阿拉伯膠為原料，通過不同的方式（熱誘導、鹽離子誘導、酶誘導）誘導形成復合凝膠，并研究其凝膠性質。結果表明：熱誘導復合凝膠在加熱溫度90 ℃、大豆蛋白和阿拉伯膠的比例為1∶2.0時，膠凝強度最強（176.5 g）；鹽離子誘導復合凝膠，加入MgCl2的凝膠強度大于加入CaCl2的凝膠強度；利用TGase酶誘導形成的復合凝膠，凝膠強度比熱誘導和鹽離子誘導形成的凝膠的強度都大，且形成凝膠的時間顯著縮短。

關鍵詞：大豆蛋白；阿拉伯膠；復合凝膠；凝膠性質

中圖分類號：TS201.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）08-0040-04

大豆蛋白因其原料豐富、蛋白質含量高、功能特性良好、營養價值高及低成本而倍受關注[1]。大豆蛋白不僅是一種優質植物蛋白源，同時具有許多功能特性，如起泡性、乳化性、溶解性、凝膠性等，其中凝膠特性作為大豆蛋白產品的一個重要功能特性直接影響著產品的品質[2]。阿拉伯膠是以采自金合歡樹的樹膠液為原料制造而成的膠類物質，主要由半乳糖、L-阿拉伯糖和L-鼠李糖等多糖類成分構成，其已成為我國食品工業中應用最為廣泛的膠體之一[3]。Schmitt研究了β-乳球蛋白與阿拉伯膠在中性水溶液中的復合凝聚情況，結果顯示，在pH值為7.2時，β-乳球蛋白與阿拉伯膠在比例為1∶2時，復合的程度達到最大[4]。Liu研究了酸性條件下（pH值為1.5～6.5）不同比例的大豆分離蛋白與阿拉伯膠的相互作用情況，結果顯示，大豆分離蛋白與阿拉伯膠能形成可溶和不可溶的復合物，在大豆分離蛋白與阿拉伯膠比例為1∶1時，開始形成可溶復合物的pH值為4.2，形成不可溶復合物的pH值為3.7[5]。綜合來看，目前國內外較多研究熱致復合凝膠特性，而對不同方式誘導形成復合凝膠方面的研究較少。因此，本課題以大豆蛋白和阿拉伯膠為原料，通過熱誘導、鹽離子誘導、酶誘導方式制備復合凝膠，研究不同種誘導方式形成凝膠的特性，為拓展蛋白質—多糠復合物凝膠在食品工業中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆蛋白粉：大豆分離蛋白，市售；阿拉伯樹膠：食品添加劑，市售。

MgCl2（M=0.25%）；CaCl2（M=0.25%）；轉谷氨酰胺酶（TGase），市售。

1.2 儀器和設備

DK-98-nA型電熱恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司；JJ-1型磁力攪拌器：日本電子（JEDL）；AL204型電子天平：上海精科實業有限公司；pHS-3C型酸度計：梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；GL-21M型高速離心機：上海精密儀器研究所。

質構儀運行模式：TPA；測試速度：1.00 mm/s；返回速度：1.0 mm/s；時間：1 s；探頭：TA4/1000：D。

1.3 試驗方法

1.3.1 加熱誘導大豆蛋白和阿拉伯膠成膠 大豆蛋白與阿拉伯膠比例（質量比）為1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0，加水50 mL，配制10%（W/V）的溶液。調節pH值為8.0，于離心機上除去氣泡[6]，樣品溶液加入50 mL燒杯中，錫紙封口，置于恒溫水浴鍋中加熱，分別在70，80，90，100 ℃加熱1 h，取出置于冰水中迅速冷卻30 min[7]，制得凝膠，放于冰箱中冷藏24 h。

1.3.2 鹽離子誘導大豆蛋白和阿拉伯膠成膠 大豆蛋白與阿拉伯膠比例（質量比）為1∶2.0，加水50 mL，配制10%（W/V）的溶液[8-9]。加入0.25 mmol/L CaCl2和MgCl2，調節pH值為8.0，于離心機上除去氣泡，樣品溶液加入50 mL燒杯中，錫紙封口，置于恒溫水浴鍋中加熱，分別在70，80，90，100 ℃加熱1 h，取出置于冰水中迅速冷卻30 min，制得凝膠，放于冰箱中冷藏24 h。

1.3.3 酶（MTGase）誘導大豆蛋白和阿拉伯膠成膠 在MTGase酶的催化下，蛋白中賴氨酸上的ε-氨基和谷氨酸上的γ-羥酰胺基之間可以發生結合反應，從而導致蛋白質和多肽之間發生共價交聯作用而形成穩定凝膠。控制底物濃度可得到不同性能的凝膠，以便研究[10-11]。大豆蛋白與阿拉伯膠比例（質量比）為

1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0，加水50 mL，配制3種不同濃度的溶液。先加大豆蛋白，在磁力攪拌器上攪拌1 h，后加阿拉伯膠，再加入MTGase酶（酶當量=50 U/g）[12]，調節pH值為8.0，于離心機上除去氣泡，樣品溶液加入50 mL燒杯中，置于37 ℃恒溫水浴鍋中加熱1 h，取出置于冰水中迅速冷卻30 min，制得凝膠，放于冰箱中冷藏24 h。

2 結果與分析

2.1 加熱誘導大豆蛋白和阿拉伯膠成膠的凝膠特性

1） 將大豆蛋白和阿拉伯膠在不同溫度（70，80，90，100 ℃）下制得的凝膠，用質構儀測定3次，取平均值[13]，結果見表1。

由表1可知：在相同濃度（1∶2.0）、不同溫度下，凝膠強度先隨溫度的升高而增強，到90 ℃凝膠強度達到最大（176.5 g），然后又減小。

2） 將大豆蛋白和阿拉伯膠在不同復合物濃度（大豆蛋白∶阿拉伯膠=1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0）下制得的凝膠，用質構儀測定3次，取平均值，結果見表2。

由表2可知：在相同溫度（90 ℃）下，凝膠強度隨復合物濃度的增大而增強，在1∶2.0時達到最大凝膠強度（141.0 g）。

2.2 鹽離子誘導大豆蛋白和阿拉伯膠成膠的凝膠強度

1） 將大豆蛋白和阿拉伯膠在不同溫度（70，80，90，100 ℃）下加入CaCl2（0.25%）后制得的凝膠，用質構儀測定3次，取平均值，結果見表3。

2） 將大豆蛋白和阿拉伯膠在不同溫度（70，80，90，100 ℃）下加入MgCl2（0.25%）后制得的凝膠，用質構儀測定3次，取平均值，結果見表4。

由表3和表4可知：在不同溫度下加入鹽離子，凝膠強度隨溫度的升高而增強，在90 ℃時最大，加入鈣離子時為139.5 g，加入鎂離子時為154.0 g；且在此溫度下，加入鎂離子時的凝膠強度大于加入鈣離子時的凝膠強度（如圖1所示）。

2.3 酶誘導大豆蛋白和阿拉伯膠成膠的凝膠強度

將大豆蛋白和阿拉伯膠以不同復合物濃度（大豆蛋白∶阿拉伯膠=1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0）下通過MTGase誘導所制得的凝膠，用質構儀測定3次，取平均值，結果見表5。

由表2和表5可知：不同比例復合凝膠的粘度和彈性差異不顯著；但在同一溫度下，凝膠強度隨復合物濃度的增大而增強，在濃度比例為1∶2.0時達到最大；且加了MTGase的凝膠強度遠大于不加酶的（如圖2所示），這與文獻報道一致[14-15]。

3 結論與討論

試驗結果表明：熱誘導復合凝膠在加熱溫度90 ℃、大豆蛋白和阿拉伯膠的比例為1∶2.0時，膠凝強度最強（176.5 g）；鹽離子誘導復合凝膠，加入MgCl2時的凝膠強度大于加入CaCl2時的凝膠強度；利用TGase酶誘導形成的復合凝膠，凝膠強度比熱誘導和鹽離子誘導形成的凝膠的強度都大，且形成凝膠的時間顯著縮短。

本次試驗只研究了凝膠的一部分功能性質（用質構儀測定凝膠強度等），在以后的研究和試驗中，需進一步研究復合凝膠的其他性質（如可用流變儀測定凝膠的流變學性質，用掃描電鏡研究凝膠的微觀結構；用紅外光譜儀和DSC研究凝膠的結構變化等），并將之應用于食品工業生產及食品外的各個領域。

參考文獻

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[15] 高珊，江連洲，胡少新，等.利用功能助劑提高大豆濃縮蛋白凝膠性的研究[J].大豆科技，2010，21（5）：21-24.（下轉第46頁）

Abstract： Taken soybean protein and Arabia gum as raw material， through different ways （heat induced， salt ion induced， enzyme induction） composite gel was induced to form， and its gel properties was studied. The study results showed that when the heating temperature was 90 ℃ and the ratio of soy protein and Arabia gum was 1∶2， the strength of the composite gel induced by heat was the highest （176.5 g）； The strength of the composite gel induced by salt ions added MgCl2 was higher than added CaCl2； The strength of the composite gel induced by TGase enzyme was higher than both the composite gel induced by heat and by salt ions， and the formation time of gel was short.

Key words： soybean protein； Arabia gum； composite gel； gel properties