超声协同大豆分离蛋白对米粉和米面包品质的影响及机制研究

目的探究超声协同大豆分离蛋白(soybean isolate protein,SPI)对米粉以及米面包品质的影响。方法以碎米为主要原料,5个梯度(0%、3%、6%、9%、12%,以碎米粉质量计)的大豆分离蛋白(soybean isolate protein,SPI)为辅料,比较超声协同5个梯度SPI对混合粉热机械学特性、糊化特性、流变特性以及米面包比容、损耗率、感官评价的影响。结果与未进行超声处理的样品相比,超声协同SPI处理的米粉的吸水率从64.90±0.00增加至94.80±0.00,其混合粉的峰值黏度从2704.00±47.76降低至1567.00±116.73,表明超声使淀粉部分支链断裂,生成大量短直链淀粉,导致分子量下降,相互作用减弱;超声处理后的样品储能模量(G')曲线随着SPI含量的增加呈现出先降低后增加再降低的趋势,损耗模量(G")曲线呈现出逐渐降低的趋势。当SPI添加量为9%时,米面包的比容达到最大值,为(0.86±0.08)mL/g,感官评分从50.05±3.75增加至86.27±2.28;当SPI添加量达到12%时,米面包的损耗率达到最低。结论综上所述,采用9%SPI的方法制备米面包,可以有效地改善米面包品质,本研究为米面包在食品领域的应用提供了理论基础。

基于二维相关红外光谱对pH值影响大豆分离蛋白二级结构含量的快速分析

为满足不同种类食品对大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)不同功能性的需求,本研究利用红外光谱快速采集70组不同pH值处理后SPI的数据,探讨pH值变化对SPI结构含量的影响。使用均值中心化、多元散射校正、标准正态变量变换和归一化算法对红外光谱数据进行预处理,基于二维相关红外光谱提取特征波段,再利用偏最小二乘(partial least square,PLS)法和算术优化算法-随机森林(arithmetic optimization algorithm-random forests,AOA-RF)建立不同pH值条件下SPI结构及含量的预测模型。结果表明,经均值中心化和多元散射校正结合处理后,α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲模型的相对标准偏差分别为1.29%、1.60%、1.37%、7.28%,两者结合对光谱数据的预处理效果最佳。预测α-螺旋和β-折叠含量最优模型为AOA-RF(特征波段),校正集决定系数为0.9350和0.9266,预测集决定系数为0.8568和0.8701;预测β-转角和无规卷曲含量最优模型为PLS(特征波段),校正集决定系数为0.9154和0.8817,预测集决定系数为0.8913和0.7843。本研究结果可为工业生产过程中产品质量快速检测和工艺条件控制提供理论支撑。

限制性酶解结合糖基化改性对大豆分离蛋白乳化性质的影响

目的:开发基于大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)的新型乳化剂。方法:采用限制性酶解结合糖基化处理对SPI进行结构修饰,研究协同改性对SPI乳化特性的影响。结果:SPI水解物(soybean protein isolate hydrolysate,SPIH)中的相对分子质量较大组分(F30)的乳化性最佳,且糖基化反应4 h的F30-葡聚糖轭合物乳化稳定性相对最好。相较于SPI,SPIH与F30,F30-葡聚糖轭合物稳定的乳液表现出最低的初始平均粒径,并且具有最佳的贮藏稳定性。当pH接近SPI等电点或体系处于高盐浓度时,所有乳液均出现不稳定聚集现象。与SPI相比,SPIH和F30稳定乳液的聚集程度更高,而F30-葡聚糖轭合物由于共价结合的葡聚糖提供了额外的空间位阻和亲水性,使得轭合物稳定的乳液能够耐受离子强度和温度的变化,在不利环境条件下表现出更高的抵抗力。结论:限制性酶解结合糖基化改性是开发SPI基乳化配料的潜在可靠途径。

不同酶解条件下大豆分离蛋白结构特性及起泡性研究

以大豆分离蛋白(SPI)为原料,采用碱性蛋白酶(Alcalase)进行酶解(0~180 min),通过凝胶电泳、傅里叶红外光谱(FT-IR)和内源荧光光谱等方法探究酶解产物的结构变化;通过表面张力、界面蛋白吸附量等指标说明酶解产物的界面行为,并分析结构变化和界面行为对泡沫性质的影响。经酶解后,蛋白中7S和11S典型条带消失并有新条带产生(约24 ku);与SPI相比,水解物中α-螺旋含量减少,β-转角和无规则卷曲含量增加;荧光波长发生红移。以上结果说明蛋白结构展开,进而促进蛋白功能性的改变。结果发现,酶解90 min时样品起泡性最好(起泡性指数143.20%),可能由于此时水解物平均粒径最低(208.10 nm),溶解度较高(90.44%),表面张力最低,有利于提升水解物在空气-水界面的吸附速率,但由于酶解作用产生较小的肽段失去了蛋白质网络结构的能力,因而对泡沫稳定性有负面的影响。此外,酶解作用大大提高了蛋白抗氧化性。通过酶解可以有效地改善SPI的起泡性,拓宽了酶解后的SPI作为一种有效的起泡剂在食品中的应用范围。

大豆分离蛋白对大豆肽纳米颗粒Pickering乳液性能的影响

为提高大豆肽纳米颗粒(SPN)Pickering乳液稳定性,以大豆肽聚集体为原料,采用超声法制备SPN,对超声时间进行了优化;在SPN体系中引入大豆分离蛋白(SPI)构建复合乳化剂,研究不同乳化剂质量浓度下SPI对SPN界面活性和乳化稳定性的影响。结果表明:选取超声时间10 min制备SPN;随着乳化剂质量浓度的增大,乳液粒径逐渐减小,当乳化剂质量浓度较低(5 mg/mL)时,乳液出现桥联,乳化剂质量浓度过高(30 mg/mL)时则出现絮凝;界面蛋白吸附率随着乳化剂质量浓度的增加呈现先升高后降低的趋势。在相同乳化剂质量浓度下,添加SPI的SPN乳液(SPI-SPN乳液)的粒径分布峰左移,其粒径、界面蛋白吸附率显著小于SPN乳液的;在储存过程中,SPN乳液粒径逐渐增大,SPI-SPN乳液粒径没有显著变化;SPI-SPN乳液的乳析指数小于相同乳化剂质量浓度的SPN乳液,当乳化剂质量浓度为30 mg/mL时,储存15 d SPI-SPN乳液未出现分层现象。综上,SPI可以提高SPN的界面活性和SPN乳液储存过程中的絮凝稳定性和分层稳定性。

大豆分离蛋白与黄原胶复合对胡麻油乳液及其模板油凝胶物理性质的影响

为了研究大豆分离蛋白与黄原胶复合制备胡麻油基油凝胶的潜力,采用乳液模板法,在大豆分离蛋白(质量分数5%)与黄原胶(质量分数0.5%)体积比为1∶1、2∶1、3∶1、5∶1、10∶1的条件下制备了胡麻油基油凝胶,考察黄原胶添加比例对乳液稳定性、凝胶强度、油损失率和二级结构的影响。结果表明:随着黄原胶添加比例的增加,乳液的物理稳定性和黏弹性增大,乳液粒径明显减小,最小为(2.99+0.29)μm,乳化稳定性比对照组增加了1.5倍,表现出类似固体的性质。当大豆分离蛋白与黄原胶的体积比为1∶1时,油凝胶的油损失率比纯大豆分离蛋白油凝胶减少了26.87%。当大豆分离蛋白与黄原胶的体积比为3∶1时,凝胶强度G′>11000Pa,明显大于未添加黄原胶的油凝胶(1900Pa)。通过对油凝胶二级结构进行分析,发现聚合物链内的氢键是聚合物油凝胶形成的重要驱动力。本研究为食品用聚合物制备油凝胶提供了参考,并为其替代固体脂肪的潜在应用提供了理论基础。

淀粉醛强化大豆分离蛋白/槲皮素复合膜制备及性能研究

目的探究淀粉醛(dialdehyde starch,DAS)对大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)/槲皮素(quercetin,QR)复合膜特性的影响。方法以青稞淀粉为原料,通过高碘酸钠氧化制备了DAS,以SPI为基质,以DAS和QR为添加物,以拉伸强度、水分阻隔性能、抗氧化性能为指标进行单因素试验,通过响应面优化试验筛选出DAS强化的SPI/QR复合膜最佳制备条件后,对复合膜的微观结构进行表征,并对其物理学性能进行测试。结果DAS强化的SPI/QR复合膜最佳制备条件为每100 mL蒸馏水中添加SPI 6.00 g、pH为8、DAS 5%、QR 4%、DES 25%(DAS、QR、DES以SPI质量计)。在此条件下,薄膜的拉伸强度为(7.37±0.39)MPa、水蒸气透过系数为(3.54±0.29)×10^(-11)g/(m·s·Pa)、抗氧化活性为(70.88±0.40)%。结构表征结果表明,DAS的添加使得该复合膜分子间形成了共价亚胺键,表面结构及横断面结构更加致密。此外,该复合膜具有较好的热稳定性、紫外阻隔性、疏水性。结论DAS处理改善了SPI/DAS/QR复合膜的内部结构,提高了复合膜的拉伸、耐水、抗氧化性能、热稳定、紫外阻隔、疏水性能。本研究可为基于SPI可生物降解薄膜的开发及应用提供参考。

天然皂皮皂苷与大豆分离蛋白协同构建高蛋白减脂植物基蛋黄酱及其特性

本研究利用天然皂皮皂苷(Quillaja saponin,QS)与大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)稳定乳液凝胶的协同效应构建高蛋白、减脂的植物基蛋黄酱(plant-based mayonnaise,PM)。利用静态光散射、激光共聚焦、低形变流变学和质构特性对比分析PM与两种市售蛋黄酱在外观、乳滴粒径大小与分布、硬度、涂抹性、热稳定性和冻融稳定性等方面的特性。结果表明,以10%SPI和0.18%QS或10%SPI、0.18%QS和1%SPI凝胶颗粒(soy protein isolate gel particles,SGPs)为蛋白配料可构建出与商品蛋黄酱在外观、涂抹状态、质构以及流变特性上相媲美的高蛋白减脂PM(10%蛋白质与50%脂肪、11%蛋白质与40%脂肪,以质量分数计)。在该体系中,QS不仅赋予了高蛋白乳化制品黏度稀化的质构调节性,还赋予了SPI基乳液凝胶优越的热稳定性和冻融稳定性。本研究可为“高蛋白”“减脂”PM的开发与应用提供理论与技术指导。

湿法糖基化改性大豆分离蛋白在低致敏千页豆腐中的应用

为寻求高效的糖基化改性条件和良好的应用途径,本文以葡萄糖、木糖两种单糖为糖基供体,探究反应时间、反应温度、蛋白与糖比例、蛋白浓度对大豆分离蛋白湿法糖基化反应的影响,分析大豆分离蛋白-葡萄糖复合物(SPI-葡萄糖)、大豆分离蛋白-木糖复合物(SPI-木糖)致敏性的变化,并将SPI-葡萄糖、SPI-木糖应用于低致敏千页豆腐生产。结果表明,木糖相较于葡萄糖更易与大豆分离蛋白发生糖基化反应,但也更容易有类黑素产生。在蛋白浓度为25 mg/mL时,糖基化反应程度最高,并且糖基化反应程度与反应温度、反应时间、糖添加量呈正相关。SDS-PAGE和傅里叶变换红外光谱分析结果表明糖基化改性使大豆分离蛋白和糖分子发生了共价结合,SPI的自由氨基减少。糖基化反应程度越高,SPI致敏性越低,SPI-木糖接枝物致敏性降低程度最高可达50%,以其为原料经谷氨酰胺转氨酶(TG酶)交联所制作的千页豆腐有良好的弹性和咀嚼性。

壳聚糖自组装颗粒与明胶-大豆分离蛋白微胶束协同构建高内相乳液体系

为了提升高内相乳液(high internal phase emulsions,HIPEs)的结构强度及稳定性,以满足3D打印油墨和脂肪代替物的实际需求,本研究以明胶-大豆分离蛋白复合微胶束作为乳化剂,同时引入不同质量分数的壳聚糖(chitosan,CS)自组装纳米颗粒以提高HIPEs的自支撑性及其稳定性。结果表明,随着CS添加量的增加,HIPEs呈现出更佳的自支撑性能、更高的黏弹性,以及更小、更致密的微观结构。经3D打印后样品未出现塌陷。此外,在不同盐离子浓度(0~500 mmol/L)和pH值(5.0~7.5)条件下,HIPEs仍保持良好稳定性。本研究结果可为个性化定制营养食品,以及低脂健康肉制品的开发提供新思路。

超声与碱性氨基酸联合改善大豆分离蛋白功能

为考察超声和碱性氨基酸(BAA)联合处理(简称联合处理)对大豆分离蛋白(SPI)结构和功能性质的影响,对比了超声或BAA单独处理对SPI表面疏水性和荧光光谱、Zeta电位、平均粒径、游离巯基、总巯基、相对溶解度、二级结构、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、乳化性、乳化稳定性进行了测试,并对其中部分测定结果进行了相关性分析。结果表明,联合处理后SPI的乳化性和相对溶解度均比BAA单独处理显著提高(差异显著性P<0.05);联合处理提升了SPI表面电荷量,增强了粒子之间的静电斥力;使更多的疏水基团暴露在极性环境中,改善了SPI的亲水/疏水基团比例,有利于提升SPI乳化能力;使游离巯基暴露量增加,总巯基含量下降;有利于SPI向有序分子结构转变。超声或BAA单独处理和联合处理均不会引起SPI亚基结构的改变。表面疏水性与相对溶解度和乳化性的相关度分别为0.960和0.861,呈极显著正相关性,Zeta电位与相对溶解度的相关度为–0.974,呈极显著负相关性。

基底物质对大豆分离蛋白/黄原胶复合膜结构和性能的影响

本文研究大豆分离蛋白(SPI)和黄原胶(XG)与不同基底添加物成膜的结构和性能。以SPI和XG为基材,加入海藻酸钠(SA)、羧甲基纤维素(CMC)、明胶(GEL)、果胶(PEC)和琼脂(Agar)制备复合膜,对复合膜厚度、机械性能、透氧性和不透明度进行测定,并对其结构进行表征。结果表明,添加1.5 g不同添加物的复合膜厚度显著增高(P<0.05),拉伸强度最大为SPI/XG-Agar膜5.90±0.32 MPa(P<0.05),透氧性显著降低(P<0.05),不透明度最低为SPI/XG-Agar膜0.45±0.09 Abs_(600)/mm(P<0.05)。SEM显示,SPI/XG-Agar复合膜表面平坦光滑且无颗粒,而其他复合膜表面有颗粒和褶皱。红外光谱显示,基材之间均有良好的相容性。SPI/XGAgar复合膜的拉伸强度、不透明度及SEM结果优于其他复合膜。

魔芋葡甘聚糖的氧化度对其与大豆分离蛋白美拉德反应产物的性质影响

利用魔芋葡甘聚糖与大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)发生美拉德反应可改性SPI,但魔芋葡甘聚糖的氧化度对该反应及其产物性质的影响还未清楚。因此,该研究首先制备不同氧化度的氧化魔芋葡甘聚糖(oxidized konjac glucomannan,OKGM),再通过美拉德反应与SPI制备相应产物(SPI-OKGM),探究OKGM氧化度(26.80%、42.98%和59.66%)、SPI与OKGM质量比(1∶4~4∶1)对SPI-OKGM结构和功能特性的影响。结果表明,SPI-OKGM 26.80、SPI-OKGM 42.98和SPI-OKGM 59.66的美拉德反应程度分别在SPI与OKGM质量比为1∶2、1∶1和1∶1时较高,其中接枝度分别为35.15%、38.38%和40.62%,褐变强度分别为0.27、0.42和0.46;SPI-OKGM的理化性能较SPI和SPI+OKGM共混物显著提高,其中SPI-OKGM 26.80、SPI-OKGM 42.98和SPI-OKGM 59.66的乳化活性分别提高63.32%、65.37%和70.50%,乳化稳定性分别提高23.08、27.52、27.26 min,抗脂质氧化能力分别提高了26.56%、28.96%和23.34%。扫描电镜结果表明SPI-OKGM呈现出松散的薄片状,蛋白质聚集程度降低。该研究结果可为改善KGM功能性质并拓展OKGM在美拉德反应改性蛋白等方面的应用提供一定借鉴。

碱提酸沉参数影响大豆分离蛋白变性、聚集和流变特性的研究进展

pH值、NaCl和温度是制备大豆分离蛋白的重要参数。pH值和NaCl通过改变蛋白质表面电荷和静电斥力影响其聚集程度;温度通过改变蛋白质表面疏水性和/或二硫键影响其聚集程度,三者进而改变其颗粒大小或致密程度,引起流变性和下游应用特性的变化。本文从相互作用、热稳定性、聚集程度及胶凝特性等方面综述了pH值、NaCl和温度对大豆分离蛋白及其组分glycinin和β-conglycinin的变性、聚集和流变特性的影响,探讨了可能的机理;梳理了蛋白质聚集度、凝胶链粗厚度、凝胶链曲直率、凝胶网络连续性与凝胶强度之间的关系;总结了pH值、NaCl和温度对蛋白质聚集影响的差异。旨在为通过制备参数调控大豆分离蛋白聚集程度提供帮助。

pH值对大豆分离蛋白功能性质的影响及其精准调控研究

大豆分离蛋白(Soybean protein isolate,SPI)对外界环境的变化极其敏感,中和工段中pH值微小的变化就会改变蛋白质的结构和功能性质。通过添加NaOH调控凝乳的pH值,利用红外光谱和内源荧光光谱分析SPI的结构及功能性质,研究发现在中性条件下SPI具有较好的起泡性,碱性条件时SPI具有较好的乳化性,当体系pH值为7时,SPI的起泡性最佳,当体系pH值为8.5时,SPI的乳化性最佳。建立了25 L大豆SPI中和工段pH值精细调控体系,利用Matlab模拟生产过程,通过动态线性与静态非线性拟合,采用模糊自适应控制结合Wiener模型调控中和罐的加碱量,当将中和罐中pH值调控为7时,调节时间为37.4 s,生产的SPI起泡性指数为57.22%,将中和罐中pH值调控为8.5时,调节时间为33.4 s,生产的SPI乳化活性指数为69.35 m^(2)/g,体系无超调量用碱。

大豆分离蛋白及大豆浓缩蛋白喷涂造粒生产实践及工艺对比

旨在优化大豆蛋白粉的生产工艺流程,介绍了大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白的3种喷涂造粒工艺(流化床喷涂造粒工艺、高效混合机喷涂造粒工艺、风运管道喷涂造粒工艺)的生产工艺流程以及工艺特点,并对比分析这3种喷涂造粒工艺的优缺点。如果只从蛋白粉的不飞扬性考虑,风运管道喷涂造粒工艺具有更大的优势;如果从蛋白粉的不飞扬性及蛋白的功能性两方面考虑,则采用流化床喷涂造粒工艺更合适。

大豆分离蛋白-大米粉复合凝胶特性及形成机理研究

将大豆分离蛋白(soy protein isolate, SPI)和大米粉(rice flour, RF)按比例混合后水浴加热制备复合凝胶,以SPI 100%为对照,考查RF的添加量对SPI与RF形成的复合凝胶特性的影响及复合凝胶形成机制。结果表明,添加RF制备的SPI-RF复合凝胶的持水性和黏度系数均高于对照样品(P<0.05);随着RF添加量的增加,SPI-RF复合凝胶的硬度、弹性、胶黏性、咀嚼性皆呈先升后降的趋势(P<0.05);RF添加量为40%时,复合凝胶的持水性、硬度、弹性、胶黏性和咀嚼性均达最大值,依次为87.33%、1 739.491 g、0.230、1 104.656和1 084.008。分子对接结果显示,SPI中蛋白质与RF中的淀粉分子主要通过氢键和疏水作用形成复合凝胶,用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)观察微观结构,可见来自SPI和RF中蛋白质、淀粉分子的单条链、多条链及聚集体的存在。RF的添加能显著提高SPI的凝胶特性,在植物基产品加工中有应用潜力。

大豆分离蛋白制备过程中热处理及干燥方式对其热聚集行为和凝胶性能的影响

该研究以低温脱脂豆粕为原料,采用“碱溶酸沉”法收集大豆蛋白沉淀,对其进行分散、热处理和喷雾干燥或冷冻干燥制备获得大豆分离蛋白(SPI)。通过观察该产品的热聚集行为及其所成热致凝胶机械性能,考察热处理和干燥方式对所得产品凝胶性能的影响。结果表明,热处理使制得大豆分离蛋白多以聚集体的形式存在,导致其溶解性(pH值7.0)分别从79.9%和69.8%下降至35.2%和42.0%。相对于经过热处理制得的大豆分离蛋白,未经过热处理制得的大豆分离蛋白其差示扫描量热仪分析图存在78℃和98℃吸热峰;其分散液再次经历热处理后,分散液中蛋白的体积分数约从30%下降至20%,展现出进一步聚集并形成有序结构的趋势;对于质量分数为16%的喷雾干燥大豆分离蛋白(SD-SPI)和冷冻干燥大豆分离蛋白(FD-SPI)样品分散液所制备的凝胶,其断裂应力分别为10.80 kPa和12.50 kPa,显著高于对应HSD-SPI(经热处理)凝胶的3.69 kPa和HFD-SPI(经热处理)的4.36 kPa,但后两者硬度高于前两者。另一方面,干燥方式没有对所得大豆分离蛋白的凝胶性质产生显著的影响。可见,大豆分离蛋白制备过程中对大豆蛋白分散液进行升温热处理是影响所得蛋白产品溶解性、聚集行为和凝胶性能的关键步骤。寻找相应的替代工艺有望提高大豆分离蛋白的品质和功能特性,拓展其在食品工业尤其是植物基食品中的应用。

谷朊粉对大豆分离蛋白膜理化性质的影响

为利用枧水处理的谷朊粉(WG)改良大豆分离蛋白(SPI)膜性质,考察了m_(WG)∶m_(SPI)分别为0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6时对复合膜理化性质的影响,测定膜的微观结构、蛋白结构、机械性能等理化性质。扫描电子显微镜结果显示添加的WG主要聚集在复合膜下表面,当m_(WG)∶m_(SPI)超过2∶8时膜的下表面网络结构会遭到破坏。根据傅里叶变换红外光谱和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳的结果,发现WG会阻碍SPI分子之间的交联。SPI膜的抗拉伸强度和断裂伸长率分别为6.60 MPa和54.91%,伴随WG的添加抗拉伸强度逐渐下降而断裂伸长率逐渐上升。复合膜的水蒸气阻隔能力和上表面接触角随着WG比例的增加而增大。当m_(WG)∶m_(SPI)增加到2∶8时,WG/SPI复合膜的b*值达到了18.72的高值。差示扫描量热法的结果表明,在m_(WG)∶m_(SPI)为1∶9时,复合膜的热稳定性最高。研究结果表明适当添加枧水预处理的WG能提高SPI膜的部分物理性质,这将为SPI膜理化性质改良提供新的途径。

原花青素对大豆分离蛋白凝胶流变特性及抗氧化活性的影响

利用植物多酚原花青素(oligomeric proanthocyanidins,OPC)与大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)的相互作用,采用葡萄糖酸内酯诱导结合超声波处理制备OPC-SPI凝胶,旨在改善SPI凝胶性能。研究不同浓度OPC(0.1%、0.3%、0.5%)对SPI凝胶流变特性和抗氧化活性的影响。结果表明,随着OPC浓度的增加,包埋率增加,荷载量减小,最大荷载量达到35.5753μg/mg。随着OPC浓度的增加,OPC-SPI凝胶的弹性模量和黏性模量增加,损耗因子随之降低,对频率的依赖性降低;但对凝胶的黏度无显著差异。OPC-SPI对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基以及羟自由基的清除能力优于SPI。OPC能够有效增强SPI的凝胶黏弹性和抗氧化活性,为进一步开发新型抗氧化复合SPI凝胶提供了理论依据。