表面活性劑調控大豆蛋白界面性質的研究

王依凡 高育哲 張一凡 呂文 霍金杰 楊統帥

摘要：以非離子表面活性劑吐溫80與大豆分離蛋白（SPI）為研究對象，探討二者以不同比例、在不同溫度和pH值條件下、加熱前后大豆蛋白的界面性質（起泡性、泡沫穩定性及乳化性）的變化。結果表明：吐溫80與大豆分離蛋白在50 ℃時復合得到的復合物具有較好的界面性質，與70 ℃時復合物相比，起泡性、泡沫穩定性和乳化性分別提高了189.73%，63.59%和80.40%；在pH值為5時復合物的起泡性和泡沫穩定性顯著優于其他pH值條件，在pH值為7時復合物的乳化性有最大值；吐溫80與大豆分離蛋白的比例為1∶2時，復合物的界面性質最好。

關鍵詞：大豆分離蛋白；吐溫80；復合物；界面性質

中圖分類號：TS201.21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2018）02-0030-03

大豆蛋白是大豆中主要的營養成分之一，其含量占大豆干基的40%以上。大豆蛋白含有人體所需的必需氨基酸且比例合理，是理想的食用蛋白資源。大豆蛋白被廣泛應用于食品加工中，它能夠賦予食品較高的營養價值，同時其理化及功能特性如溶解性、吸水和持水性、吸油性、流變性、黏彈性及泡沫穩定性能夠賦予食品良好的性狀、質地和口感，提高了食品品質。然而，大豆蛋白在不同環境條件下由于其本身結構使得功能性質不能充分發揮，導致其在食品加工中的應用受到一定限制。表面活性劑和蛋白質的相互作用能夠改變蛋白質界面吸附層的性質，從而對界面體系及其穩定性產生重要影響。吐溫類表面活性劑（Tweens surfactant）具有乳化、分散、增溶及穩定等功能和無毒性、性能溫和等特點，其與蛋白質的相互作用研究受到廣泛關注。本課題以吐溫80這種非離子表面活性劑和大豆分離蛋白（SPI）為研究對象，探討二者以不同比例、在不同溫度和pH值的條件下、水浴加熱前后大豆蛋白的界面性質（乳化性、乳化穩定性、起泡性、泡沫穩定性）的變化，為拓寬大豆蛋白在食品加工中的應用條件提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白：哈爾濱高科技食品有限公司；吐溫80：化學純；鹽酸、氫氧化鈉等：分析純。

1.2 儀器與設備

HH-6型電子恒溫水浴鍋；電子pH計：奧立籠科學儀器有限公司；ULTRA-TURRAX T25 basic高速分散機：IKA-WERKE；JD2000-2L型 電子天平：沈陽龍騰電子有限公司；電熱恒溫鼓風干燥機：上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 復合物的制備 將不同比例的吐溫80與大豆分離蛋白配成混合溶液，調節溶液pH值，恒溫水浴加熱制得吐溫80與大豆蛋白分離的復合物。

1.3.2 表面活性劑與大豆分離蛋白復合比例的確定 設定恒溫水浴加熱溫度為60 ℃，加熱時間為1 h，調節pH值為7，在吐溫80與大豆分離蛋白比例分別為1∶8，

1∶4，1∶2，1∶1條件下得到復合溶液，測定復合物的界面性質。

1.3.3 復合溫度的確定 設定吐溫80與大豆分離蛋白的比例為1∶2，加熱時間為1 h，調節pH值為7，在加熱溫度分別為40，50，60，70 ℃條件下得到復合溶液，測定復合物的界面性質。

1.3.4 表面活性劑與大豆分離蛋白復合溶液pH值的確定 設定吐溫80與大豆分離蛋白的比例為1∶2，加熱溫度為60 ℃，加熱時間為1 h，在 pH值分別為 2，5，7條件下得到復合溶液，測定復合物的界面性質。

1.3.5 起泡性和泡沫穩定性的測定 參照Watanabe等人的試驗方法稍作改進。取樣品溶液40 mL，以轉速

6 500 r/min用組織搗碎機搗碎40 s，置于量筒中。記錄泡沫高度V1，靜置30 min后記錄泡沫高度V2，按下列公式計算泡沫穩定性。

1.3.6 乳化性的測定 取樣品溶液5 mL，加入5 mL大豆色拉油，以轉速7 500 r/min用組織搗碎機搗碎1 min，制成乳化液并倒入量筒。靜置10 min時量取乳化層的高度，以此表示乳化性。

2 結果與分析

2.1 溫度對復合物界面性質的影響

吐溫80與大豆分離蛋白在不同溫度條件下形成復合物的界面性質測定結果見表1。

由表1可知：復合溫度影響復合物的界面性質，隨著復合溫度的升高，界面性質先增大后減小；在50 ℃時復合得到的復合物具有較好的界面性質，與70 ℃時復合物相比，起泡性、泡沫穩定性和乳化性分別提高了189.73%，63.59%和80.40%。產生這種差異的原因可能是溫度太高使蛋白質變性程度增加，過度展開的蛋白質結構與吐溫80復合后不利于大豆蛋白質功能性質的發揮。因此，確定研究50 ℃時吐溫80與大豆分離蛋白在不同pH值且以不同比例復合時復合物的界面性質。

2.2 pH值及復合比例對復合物起泡性的影響

在不同pH值，50 ℃恒溫水浴加熱1 h條件下，通過改變吐溫80與大豆分離蛋白的比例制得復合物，其起泡性測定結果如圖1所示。

由圖1可以看出：吐溫80與大豆分離蛋白以不同比例復合形成的復合物起泡性不同，pH值為5時得到的復合物起泡性最好，pH值為2時起泡性最差；隨著吐溫80含量的增加，復合物的起泡性先增大后減小，在二者比例為1∶2時起泡性有最大值，較1∶8時起泡性提高了78.30 mL。

2.3 pH值及復合比例對復合物泡沫穩定性的影響

在不同pH值，50 ℃恒溫水浴加熱1 h條件下，通過改變吐溫80與大豆分離蛋白的比例制得復合物，其泡沫穩定性測定結果如圖2所示。

由圖2可以看出：吐溫80與大豆分離蛋白以不同比例復合形成的復合物泡沫穩定性不同，pH值為5和7時得到的復合物泡沫穩定性較好，pH值為2時泡沫穩定性最差；隨著吐溫80含量的增加，復合物的泡沫穩性先增大后減小，在二者比例為1∶2時泡沫穩定性有最大值，較1∶8時泡沫穩定性提高了157.11%。

2.4 pH值及復合比例對復合物乳化性的影響

在不同pH值，50 ℃恒溫水浴加熱1 h條件下，通過改變吐溫80與大豆分離蛋白的比例制得復合物，其乳化性測定結果如圖3所示。

由圖3可以看出：吐溫80與大豆分離蛋白以不同比例復合形成的復合物乳化性不同，pH值為7時得到的復合物乳化性最好，pH值為5時乳化性最差；隨著吐溫80含量的增加，復合物的乳化性先增大，在二者比例為1∶2和1∶1時乳化性有最大值且差異不顯著，較1∶8時乳化性提高了41.67%。綜合起泡性和泡沫穩定性的結果，當吐溫80與大豆分離蛋白以1∶2比例復合時復合物界面性質最好。

3 結論

吐溫80與大豆分離蛋白以不同比例、在不同溫度和pH值的條件下、加熱前后復合物的界面性質不同。吐溫80與大豆分離蛋白在50 ℃時復合得到的復合物具有較好的界面性質，與70 ℃時復合物相比，起泡性、泡沫穩定性和乳化性分別提高了189.73%，63.59%和80.40%；在pH值為5時復合物的起泡性和泡沫穩定性顯著優于其他pH值條件，在pH值為7時復合物的乳化性有最大值；吐溫80與大豆分離蛋白的比例為1∶2時，復合物的界面性質最好。

參考文獻

[1] 石彥國.大豆制品工藝學[M].北京：中國輕工業出版社，2005.

[2] KINSELLA JE.Functional-properties of soy proteins[J].Journal of the American Oil Chemists Society，1979，56（3）：242-258.

[3] 李川，李婭娜，劉虎成，等.大豆蛋白改性[J].食品工業科技，2000，21（3）：75-76.

[4] 張海紅.牛血清白蛋白調控吐溫類表面活性劑的沫性能[D].濟南：山東大學，2012.

[5] MOLINA E，LEDWARD DA.Emulsifying properties of high pressure treated soy protein isolate and 7S and 11S globulins[J].Food hydrocoll，2001，15（3）：263-269.

[6] 孫煥，張春紅，陳海英，等.復合改性提高大豆分離蛋白功能性的研究[J].生物技術通訊，2006，17（1）：49-51.

[7] 張釗，張效偉，王陽，等.提高大豆分離蛋白乳化能力的研究[J].中國油脂，2008，33（6）：19-23.

[8] 陳偉章，徐國財，章建忠，等.復合表面活性劑溶液體系的超起泡性能研究[J].精細與專用化學品，2007，15（3）：21-24，27.

[9] MALHOTRA A，COUPLAND JN.The effect of surfactants on the solubility，zeta potential，and viscosity of soy protein isolates[J].Food Hydrocolloids，2004，18（1）：101-108.

[10] 李曉東.功能性大豆食品[M].北京：化學工業出版社，2006.

[11] HEFNAWY HT，RAMADAN MF.Physicochemical characteristics of soy protein isolate and fenugreek gum dispersed systems[J].Food Science and Technology，2011，48（3）：371-377.