陽(yáng)離子對(duì)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(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州510640)

陽(yáng)離子對(duì)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(xué)輕工與食品學(xué)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(yáng)離子種類(lèi)及濃度對(duì)三種大豆多糖在高嶺土懸浮液中絮凝性的影響。結(jié)果表明:不同陽(yáng)離子價(jià)態(tài)對(duì)三種大豆多糖促凝性不同，三價(jià)陽(yáng)離子優(yōu)于二價(jià)陽(yáng)離子，一價(jià)陽(yáng)離子不具促凝性。采用Fe3+激活大豆多糖絮凝性時(shí)，三種大豆多糖的最適Fe3+濃度均為0.040mmol/L，絮凝活性順序?yàn)镾SPS P2>SSPS P3>SSPS P1。采用Al3+激活大豆多糖絮凝活性時(shí)，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?yàn)镾SPS P2>SSPS P1>SSPS P3。本研究發(fā)現(xiàn)，在Fe3+濃度為0.040mmol/L時(shí)，采用SSPS P2對(duì)高嶺土懸浮液進(jìn)行絮凝，效果最好。

大豆多糖，陽(yáng)離子，絮凝率，高嶺土懸浮液

大豆多糖(稱(chēng)SSPS)是從大豆子葉部分浸提得到的水溶性多糖類(lèi)物質(zhì)，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(cè)鏈結(jié)合的結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)類(lèi)似果膠［1－6］。據(jù)研究，果膠對(duì)有機(jī)及無(wú)機(jī)懸濁液有絮凝作用［7－11］，因此，理論上大豆多糖具有絮凝性?？扇苄源蠖苟嗵菍偎嵝远嗵牵?］，是陰離子型生物大分子，有必要加入陽(yáng)離子激活絮凝性。本文就不同陽(yáng)離子對(duì)大豆多糖的絮凝性影響進(jìn)行了初步的研究，為新型天然高分子絮凝劑的研究開(kāi)發(fā)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(xué)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(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;PHSJ－4A型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì) 上海精密科學(xué)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(shí)驗(yàn)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(guò)濾→濾液→濃縮→醇沉→清洗→烘干→SSPS

1.2.1.2 具體步驟 稱(chēng)取豆渣，加入溶劑，于一定溫度下浸提一定時(shí)間后過(guò)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(wú)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(shí)驗(yàn)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(yáng)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?zhuān)?50nm處測(cè)定吸光度。

1.2.3 三種大豆多糖的絮凝性實(shí)驗(yàn) 以蒸餾水代替陽(yáng)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?jié)舛冗_(dá)1mg/L，按1.2.2步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定吸光值A(chǔ)1，同時(shí)以蒸餾水代替陽(yáng)離子溶液和大豆多糖溶液作為空白對(duì)照，測(cè)定吸光值B1，計(jì)算絮凝率η1。絮凝率的計(jì)算公式為:η1=(B1－A1)/B1×100%［16］

1.2.4 不同陽(yáng)離子條件下大豆多糖的絮凝實(shí)驗(yàn) 向5g/L高嶺土懸浮液中加入一種陽(yáng)離子溶液使其濃度達(dá)到一定值，同時(shí)加入一種大豆多糖使其濃度達(dá)到1mg/L，按1.2.2步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定吸光值A(chǔ)2，以蒸餾水代替陽(yáng)離子溶液加入體系中作空白對(duì)照，測(cè)定吸光值B2，計(jì)算絮凝率 η2。絮凝率的計(jì)算公式為:η2=(B2－A2)/B2×100%

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

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

2 結(jié)果與分析

2.1 SSPS的絮凝性

如表2所示，在不添加任何陽(yáng)離子的條件下，大豆多糖對(duì)高嶺土懸浮液的絮凝效果不佳。通過(guò)對(duì)三種大豆多糖進(jìn)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(duì)果膠絮凝性能的研究結(jié)果相一致，對(duì)陰離子型生物大分子，有必要向其中添加陽(yáng)離子來(lái)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(yáng)離子種類(lèi)對(duì)三種大豆多糖絮凝性的影響

在高嶺土懸浮液中不同陽(yáng)離子對(duì)三種大豆多糖絮凝性的影響不同，結(jié)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(jià)及三價(jià)陽(yáng)離子能夠激活SSPS P1和SSPS P3的絮凝活性，僅三價(jià)陽(yáng)離子能夠激活SPSS P2的絮凝活性，一價(jià)陽(yáng)離子對(duì)三種大豆多糖均無(wú)激活特性。陽(yáng)離子價(jià)態(tài)對(duì)三種大豆多糖促絮凝性存在規(guī)律:三價(jià)陽(yáng)離子優(yōu)于二價(jià)陽(yáng)離子，一價(jià)陽(yáng)離子不具促凝性。Fe3+對(duì)三種大豆多糖的促絮凝性?xún)?yōu)于Al3+，二價(jià)陽(yáng)離子對(duì)SSPS P1和SSPS P3的促絮凝順序?yàn)?Fe2+>Ca2+>Mg2+。

圖1 不同陽(yáng)離子對(duì)大豆多糖絮凝性的影響

2.3 陽(yáng)離子濃度對(duì)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(yáng)離子體系激活大豆多糖的絮凝性時(shí)，濃度對(duì)其絮凝率的影響規(guī)律是相似的，先隨著陽(yáng)離子濃度的增加而增加，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，隨陽(yáng)離子濃度的增加而降低。對(duì)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(duì)于 SSPS P2，溶液中最佳 Fe3+和 Al3+濃度均為0.040mmol/L。另外，還存在規(guī)律:濃度位于峰點(diǎn)0.040mmol/L附近，二者的絮凝率相差無(wú)幾，僅1%～2%;濃度高于0.005mmol/L后，Al3+體系下的絮凝性遠(yuǎn)高于Fe3+體系;對(duì)于SSPS P3，溶液中最佳Fe3+和Al3+濃度也均為0.040mmol/L，同時(shí)Fe3+體系的最大絮凝率略高于Al3+體系。

圖2 Al3+和Fe3+濃度對(duì)鹽提取大豆多糖SSPS P1絮凝性的影響

圖3 Al3+和Fe3+濃度對(duì)堿提取大豆多糖SSPS P2絮凝性的影響

圖4 Al3+和Fe3+濃度對(duì)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(duì)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(duì)由Fe3+濃度引起的絮凝變化趨勢(shì)具有規(guī)律性，在0～0.150mmol/L均呈現(xiàn)∩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(duì)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(duì)三種大豆多糖的變化總體趨勢(shì)同F(xiàn)e3+體系相似，在0～0.150mmol/L大體呈∩型，但是當(dāng)Al3+濃度高于0.050mmol/L時(shí)，三種大豆多糖之間的絮凝性差異較在Fe3+體系相應(yīng)濃度時(shí)的差異大，且對(duì)SSPS P2，在達(dá)到最高值后，隨著Al3+濃度的增加，其絮凝率的降低值相對(duì)較少，為15%以?xún)?nèi)，其他則在50%甚至更高，說(shuō)明對(duì)SSPS P2，Al3+濃度對(duì)其影響較其它兩種大豆多糖的要小。由圖6結(jié)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?yàn)镾SPS P2>SSPS P1>SSPS P3。

圖6 Al3+濃度對(duì)大豆多糖絮凝性影響

3 結(jié)論

通過(guò)三種大豆多糖對(duì)高嶺土懸浮液的絮凝作用研究，得出以下結(jié)論:

3.1 不同離子價(jià)位對(duì)三種大豆多糖的促絮凝性不同，三價(jià)離子優(yōu)于二價(jià)離子，一價(jià)離子不具有促絮凝性;Fe3+對(duì) SSPS P1、SSPS P2和 SSPS P3促凝性?xún)?yōu)于Al3+。

3.2 陽(yáng)離子濃度會(huì)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(shí)，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(shí)，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(shí)，采用SSPS P2對(duì)高嶺土懸浮液進(jìn)行絮凝，效果最佳，絮凝率達(dá)到82.1%。

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Effect of cations on the flocculating activity of soybean soluble polysaccharides

ZHONG Bi－jiang，GAO Wen－h(huán)ong*，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(lián)系人

鐘碧疆(1986－)，女，碩士，研究方向:食品安全與質(zhì)量控制。

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2008A080403009、2008A080403010)。