高分散性兼具高溶解性大豆蛋白的研究

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目前,国内外商业大豆蛋白产品中,高溶解性的大豆蛋白即使经过附聚造粒往往分散性也较差,在加水溶解过程中容易“结团”,不易快速分散;而高分散性的大豆蛋白往往溶解性又很差,限制了其功能性质的发挥。因此,市场特别是饮料行业对高分散性兼具高溶解性的大豆蛋白有迫切需求。本课题重点研究了酶解和热处理两种改性方法对大豆蛋白分散性和溶解性的影响,并探索利用喷射蒸煮和喷涂造粒技术进一步提升产物溶解性和分散性,得到了一种同步提高大豆蛋白分散性和溶解性的方法,为工业化生产制备高分散性兼具高溶解性大豆蛋白产品提供了参考。首先,在大豆蛋白制备过程中,碱溶酸沉之后,分别采用5种不同的蛋白酶对其进行不同程度的酶解,研究酶解处理对大豆蛋白分散性、溶解性、表观粘度和凝胶强度的影响。结果显示,酶解对大豆蛋白的分散性有不同程度的改善,而酶解产物的溶解性、表观粘度和凝胶强度有不同程度的降低。其中,0.2%的菠萝蛋白酶水解的大豆蛋白(B2)具有最佳的分散性,其20s分散度为94.8%,溶解度为40.0%;而采用0.05%碱性蛋白酶水解的大豆蛋白(A2)具有良好的溶解性,并同时具有较好的分散性,其溶解度为84.3%,20s分散度为58.6%。通过对酶解样品的不溶性聚集体含量和分散度进行相关性分析,发现两者存在显著的正相关(r=0.915,p <0.05);此外,样品电泳图和分子量分布结果表明,不同的酶和酶解程度会产生不同数量的小分子肽,相关性分析显示,小分子肽含量与分散度有显著的正相关(r=0.806,p <0.05)。同时,为了探索木瓜蛋白酶酶解产物溶解度不高的原因,测定了不溶性沉淀在不同缓冲液中的溶解度,发现沉淀在含1%(w/v)SDS、8mol/L尿素的缓冲液中几乎完全溶解,推断疏水作用力、氢键等非共价键是推动沉淀产生的主因。接着,论文研究了大豆蛋白生产工艺过程中的热处理条件(pH、温度)对产物分散性和溶解性的影响。结果表明,热处理可以显著提高产物分散性,但会导致溶解性显著降低。在pH4-7及热处理温度60-90°C范围内,pH越接近等电点和温度越高,大豆蛋白分散性越好,溶解性越差。其中,pH5.0、90°C热处理30min的大豆蛋白(H509)具有最佳的分散性,其20s分散度为95.6%,溶解度为15.3%。通过对热处理样品进行相关性分析,发现其不溶性聚集体含量和分散度存在显著的正相关(r=0.992,p <0.05),这与酶解部分结果一致。通过酶改性和热处理,我们制备得到了高分散性的大豆蛋白(B2和H509),为了进一步提高其溶解性,我们对其进行了喷射蒸煮处理。结果表明,喷射蒸煮可以使样品中的不溶性聚集体转变为可溶性聚集体,提高样品的溶解度,但是分散度有不同程度的降低。最后,对0.05%碱性蛋白酶改性得到的溶解性较好的大豆蛋白(A2)进行喷涂造粒处理,以进一步提高其分散性。结果表明,A2经过喷涂造粒之后,所得产品同时具有高分散性和高溶解性,20s分散度为94.6%,溶解度为83.6%。
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