酶解谷朊粉－卡拉膠復合體系凝膠特性研究

王章存 陸 杰，2 李樂靜 田衛(wèi)環(huán)

酶解谷朊粉－卡拉膠復合體系凝膠特性研究

王章存1陸 杰1，2李樂靜1田衛(wèi)環(huán)1

(鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院1，鄭州 450002)
(江蘇省泰州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所2，泰州 225300)

采用物性儀研究了酶解谷朊粉－卡拉膠復合體系的膠凝條件和凝膠特性。結(jié)果表明，酶解谷朊粉為300 mg/mL時仍是松軟的糊狀形態(tài)，添加0．3%卡拉膠時凝膠成形較好;隨著卡拉膠濃度或酶解谷朊粉濃度增加，凝膠的黏性和彈性持續(xù)提高，而硬度則在0．3%卡拉膠或250 mg/mL谷朊粉時達到最高點后逐漸下降;隨著加熱溫度增加或加熱時間延長，凝膠的質(zhì)構(gòu)特性均呈現(xiàn)先逐漸增加后又下降的趨勢。綜合分析可知，在酶解谷朊粉300 mg/mL、卡拉膠0．3%、80℃加熱30 min條件下形成的復合凝膠硬度(252．822 g)、黏性(128．112 g·s)和彈性(0．045)均達到了較高值。

谷朊粉 酶解谷朊粉 卡拉膠 復合凝膠 凝膠特性

蛋白質(zhì)的凝膠特性在食品加工中具有非常重要的作用，通過物理或化學相互作用聚合形成的蛋白質(zhì)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)既可以改善食品的形態(tài)和質(zhì)地［1－2］。谷朊粉由麥谷蛋白和麥膠蛋白組成，吸水后形成的濕面筋具有優(yōu)良的黏彈性、延伸性等，可用于多種食品的生產(chǎn)［3－5］。目前對谷朊粉凝膠特性的報道主要是在其吸收少量水的固體或半固體狀態(tài)下的研究結(jié)果［6－7］。而谷朊粉在水中的溶解性很差，甚至難以在水溶液中分散，無法與溶液中的其他成分形成均勻的體系，影響了谷朊粉的廣泛應用［8－12］。

前期研究提出了以蛋白質(zhì)酶解物的水中分散性為主要指標有限酶解高分子谷朊粉蛋白的研究思路，并獲得了分散性、乳化性較好的谷朊粉酶解物，其蛋白質(zhì)分子在水中分散后的平均粒徑約為600 nm，明顯大于以提高谷朊粉的溶解性為目標的酶解產(chǎn)物。由于這些有限酶解谷朊粉分子仍保持較大的粒徑，根據(jù)蛋白質(zhì)膠凝機理可知［13－16］，它具有形成凝膠的潛力。本試驗研究有限酶解谷朊粉－卡拉膠復合體系的膠凝條件及其質(zhì)構(gòu)特性，為谷朊粉酶解物的開發(fā)應用提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1．1 材料

酶解谷朊粉(干物質(zhì)):實驗室自制，含蛋白質(zhì)80．6%，水解度DH 2．8%，在水溶液中平均分子粒徑604．6 nm。食品級κ－卡拉膠:河南宣源公司;食品級氯化鎂:揚州金美揚公司;食品級硫酸鈣:邢臺雙華公司;氫氧化鈉和鹽酸:開封芳晶公司。

1．2 主要儀器

TA．XT plus型物性測試儀:英國 Stable Micro System公司。

1．3 試驗方法

1．3．1 酶解谷朊粉－卡拉膠復合體系凝膠的制備

分別準確稱取一定量谷朊粉酶解物或/和卡拉膠置于燒杯中，用少量水分別懸浮或溶解后，加水至設(shè)定的試液濃度，攪拌均勻，以保鮮膜封口，將燒杯置于水浴中加熱保溫適當時間，取出冷卻至室溫，在4℃冰箱中保存24 h，即得凝膠樣品。

1．3．2 凝膠質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的測定

凝膠樣品從冰箱取出陳化30 min后，于物性測試儀下測定其質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。凝膠厚度20 mm，測定參數(shù)為:探頭p50;操作模式壓力測定;測試前速度2．0 mm/s;測試速度 1．0 mm/s;測試后速度 1．0 mm/s;測試距離60%(樣品厚度百分數(shù));感應力2．0 g。測定結(jié)果重復性較好，故每個樣品重復測定2次后取其平均值。

2 結(jié)果與分析

2．1 酶解谷朊粉－卡拉膠復合體系凝膠形成條件的確定

試驗發(fā)現(xiàn)，當質(zhì)量濃度為300 mg/mL酶解谷朊粉水溶液經(jīng)80℃水浴加熱30 min并冷卻后未能形成穩(wěn)定凝膠，仍是松軟的糊狀形態(tài)，若進一步提高酶解谷朊粉的濃度將會增加制作成本。為此，本試驗通過添加不同助劑以促進酶解谷朊粉凝膠的形成。研究發(fā)現(xiàn)，添加MgCl2至1．5 g/L 或 CaSO4至3．0 g/L并不能促進谷朊粉凝膠的形成反而還會造成復合體系水分大量析出，這與大豆蛋白的膠凝現(xiàn)象有很大差異。而添加低濃度卡拉膠則可促進酶解谷朊粉凝膠的形成，因此，測定了添加不同濃度卡拉膠的酶解谷朊粉－卡拉膠復合體系凝膠的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。結(jié)果顯示，添加0．1%卡拉膠時凝膠結(jié)構(gòu)松散，易碎，所得TPA曲線有波動現(xiàn)象(圖1a)，添加0．3%卡拉膠時凝膠成形穩(wěn)定、牢固，所得TPA曲線穩(wěn)定(圖1b)。

圖1 不同卡拉膠濃度下復合凝膠的質(zhì)構(gòu)圖譜

添加0．1% ～0．5%卡拉膠時凝膠的硬度、黏性和彈性分析結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯?，隨著卡拉膠添加量的提高復合凝膠硬度和彈性不斷上升，而黏性在卡拉膠添加量為0．3%時達到了最大。綜合以上情況，并依據(jù)食品中盡量少用添加劑的要求，確定復合體系凝膠形成的條件為:酶解谷朊粉最大質(zhì)量濃度300 mg/mL，卡拉膠的添加量0．3%。

圖2 卡拉膠對酶解谷朊粉凝膠特性的影響

2．2 酶解谷朊粉濃度對凝膠特性的影響

圖3 酶解谷朊粉濃度對凝膠特性的影響

在上述研究確定卡拉膠添加量為0．3%的基礎(chǔ)上，將不同濃度酶解谷朊粉－0．3%卡拉膠混合溶液在80℃水浴中加熱30 min制備蛋白凝膠，其質(zhì)構(gòu)性質(zhì)測定結(jié)果(圖3)顯示，該復合凝膠的硬度、黏性和彈性隨酶解谷朊粉濃度的提高而增加?？赡苁窃跐舛容^高時，蛋白質(zhì)分子間相互作用加強，易相互纏結(jié)形成較致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定凝膠。而濃度較低時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松只能形成弱凝膠，難于用于實際生產(chǎn)中。因此，確定形成復合凝膠的酶解谷朊粉濃度為300 mg/mL。

2．3 加熱溫度對凝膠特性的影響

配制質(zhì)量濃度300 mg/mL的酶解谷朊粉－卡拉膠混合溶液，分別在不同溫度水浴中加熱30 min制備蛋白凝膠，測定結(jié)果(圖4)顯示，該復合凝膠的質(zhì)構(gòu)特性隨溫度的升高先逐漸增加后又下降，且在80℃時形成的凝膠效果最好，因此，確定形成凝膠的最佳溫度為80℃。

圖4 加熱溫度對凝膠特性的影響

2．4 加熱時間對凝膠特性的影響

配制質(zhì)量濃度300 mg/mL的酶解谷朊粉－卡拉膠混合溶液，分別在80℃水浴中加熱保溫不同的時間制備蛋白凝膠，測定結(jié)果(圖5)表明，隨加熱時間的延長，復合凝膠的質(zhì)構(gòu)特性先逐漸提高后又有所下降，加熱30 min形成的凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù)最高。這可能與蛋白質(zhì)變性過程有關(guān)。

圖5 加熱時間對凝膠特性的影響

3 結(jié)論

谷朊粉的有限酶解是改善其功能性質(zhì)、擴大其應用范圍的重要途徑，但目前國內(nèi)外對谷朊粉酶解物凝膠特性的研究報道極少。本論文研究了有限酶解谷朊粉的膠凝條件，發(fā)現(xiàn)它與大豆蛋白加入硫酸鈣和氯化鎂時的膠凝化有差異。用TPA物性儀對酶解谷朊粉－卡拉膠復合體系凝膠特性分析結(jié)果顯示，在試驗范圍內(nèi)，提高卡拉膠濃度或酶解谷朊粉濃度可使復合凝膠的黏性和彈性持續(xù)提高，而硬度值則較早達到高點;隨著加熱溫度增加或加熱時間延長，凝膠的質(zhì)構(gòu)特性均呈現(xiàn)先逐漸增加后又下降趨勢。綜合分析可以得出，在酶解谷朊粉質(zhì)量濃度300 mg/mL，卡拉膠濃度0．3%，80℃加熱30 min條件下形成的復合凝膠硬度、黏性和彈性均達到了較高值，這對進一步研研究開發(fā)谷朊粉凝膠食品具有一定的參考作用。

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Study on Characters of Enzymatic Hydrolyzed Wheat Gluten－Carrageenan Pluralgel

Wang Zhangcun1Lu Jie1，2Li Lejing1Tian Weihuan1
(School of Food ＆ Bioengineering，Zhengzhou University of Light Industry1，Zhengzhou 450002)
(Product Quality Supervising and Inspecting Institute of Taizhou City2，Taizhou 225300)

The gelation condition and gel characters of enzymatic hydrolyzed wheat gluten(EHWG)－carrageenan composite system were studied．The results showed EHWGsolution in 300 mg/mL was also pasty，but it became good gel when 0．3%carrageenan was added in the system．The adhesiveness and elasticity of the gel were improved continuously with the increase of carrageenan or EHWG concentration，and hardness of the gel came to top in 0．3%carrageenan or in 200 mg/mL EHWG．The characters of EHWG －carrageenan composite gel could increase and then decrease when the gelling temperature or heating time increased．According to the analysis，in the conditions of 300 mg/mL gluten hydrolysates，0．3%concentration and 80 ℃ heating for 30 min，the hardness，adhesiveness and elasticity of the plural gel would come to best．

wheat gluten，enzymatic hydrolyzed wheat gluten，carrageenan，pluralgel，gel characters

TS209

A

1003－0174(2011)10－0017－04

鄭州輕工業(yè)學院博士基金(2009BJ0026)

2010－07－22

王章存，男，1963年出生，博士，教授，糧油蛋白質(zhì)深加工研究