大豆蛋白特性對其高濕擠壓纖維化產(chǎn)品的影響

王喜泉，朱秀清，*，楊 聳，李佳棟，王 玲

（1.國家大豆工程技術(shù)研究中心，黑龍江哈爾濱 150030；2.山東禹王實業(yè)有限公司，山東禹城 251200；3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150030）

大豆蛋白特性對其高濕擠壓纖維化產(chǎn)品的影響

王喜泉1，朱秀清1，*，楊 聳2，李佳棟1，王 玲3

（1.國家大豆工程技術(shù)研究中心，黑龍江哈爾濱 150030；2.山東禹王實業(yè)有限公司，山東禹城 251200；3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150030）

研究大豆蛋白的特性對其高濕擠壓纖維化的影響，分別選用低溫脫脂豆粉、大豆分離蛋白和五個不同品種的大豆為原料進(jìn)行實驗。研究了氮溶解指數(shù)（NSI值）、粒度及大豆蛋白7S/11S比值等因素對高濕擠壓纖維化產(chǎn)品特性的影響。實驗結(jié)果表明，擠壓原料特性對高濕擠壓纖維化產(chǎn)品的感官質(zhì)量、質(zhì)構(gòu)特性及微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較明顯的影響。較高NSI值和較低粒徑范圍（0.076～0.135mm）原料的擠壓產(chǎn)品纖維化結(jié)構(gòu)較好；大豆11S球蛋白在擠壓加工過程中起重要作用，提高11S球蛋白的含量，在一定程度上可以提高擠壓纖維化產(chǎn)品的品質(zhì)。

大豆蛋白，原料特性，高濕擠壓，纖維化

高濕擠壓技術(shù)（物料含水率≥40%）是國際上新興的植物蛋白重組技術(shù)[1]。高濕擠壓技術(shù)是使用帶冷卻模頭的雙螺桿擠壓機形成的，是集混合、攪拌、破碎、加熱、蒸煮、殺菌、膨化及成型為一體的高新技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于食品工業(yè)，其產(chǎn)品纖維化程度高，質(zhì)地均勻一致，富有彈性和韌性，可直接加工成為蛋白面、素雞、素蝦、工程肉等形態(tài)和風(fēng)味多樣的食品，產(chǎn)品不需復(fù)水即可直接烹調(diào)食用，營養(yǎng)成分和生理活性成分損失少[2]。高濕擠壓纖維化蛋白產(chǎn)品的蛋白源大多是植物蛋白源，其原料的組成和特性對于高濕擠壓產(chǎn)品的特性是至關(guān)重要的。原料中除必需具備一定含量的低變性蛋白質(zhì)（50%以上，干基）外，適宜的粒度、pH、油脂和淀粉含量等也會對擠壓產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯影響。常見的高濕擠壓纖維化產(chǎn)品原料有大豆蛋白、小麥蛋白、花生蛋白以及豌豆蛋白等。日本在20世紀(jì)90年代中期，曾以全脂大豆為原料，對高濕擠壓技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究；美國近年來以大豆分離蛋白為主要原料，添加部分小麥淀粉，生產(chǎn)出高濕纖維化蛋白產(chǎn)品[3]。在國內(nèi)，研究了以大豆蛋白、豬肉和淀粉為原料[4]，進(jìn)行復(fù)合組織蛋白的共混擠壓工藝[5-6]；以及以花生蛋白為原料[7]，研究了原料特性對高濕擠壓纖維化蛋白產(chǎn)品的影響。但對以大豆蛋白為主要原料，研究原料特性對高濕擠壓纖維化產(chǎn)品特性影響的研究在國內(nèi)外鮮有報道。因此，本文研究了以大豆蛋白為主要原料，利用高濕擠壓技術(shù)生產(chǎn)纖維化蛋白產(chǎn)品，探討不同蛋白原料特性對擠壓纖維化產(chǎn)品品質(zhì)的影響，為高濕擠壓技術(shù)配方的確定提供設(shè)計依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

大豆分離蛋白 哈高科大豆食品有限責(zé)任公司；低溫脫脂豆粉 大慶天圜集團(tuán)；大豆（龍選1號）國家大豆工程技術(shù)研究中心；大豆（黑農(nóng)37）、大豆（黑農(nóng)43）、大豆（黑農(nóng)44）、大豆（綏農(nóng)14） 黑龍江省農(nóng)科院；谷朊粉 濮陽縣瑞豐小麥淀粉有限公司；本實驗所有試劑 均為國產(chǎn)分析純。

SYSLG30-IV型雙螺桿擠壓機 濟南賽百諾科技開發(fā)有限公司；高速萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋 北京市永光明醫(yī)療儀器廠；HZQ-X100型振蕩培養(yǎng)箱 哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；電子分析天平 梅勒特-托利多儀器（上海）有限公司；立式壓力蒸汽滅菌器 上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；電熱恒溫干燥箱上海一恒科學(xué)儀器有限公司；消化儀、KDN-04型蛋白質(zhì)測定儀 上海纖檢儀器有限公司；垂直板電泳儀和電泳槽、DYY III-11型電泳儀 北京六一儀器廠；UVP-800型凝膠成像儀 UItra-VIolet Products Limited Cambridge UK；高速離心機 北京醫(yī)用離心機廠；TA.XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro System公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 不同NSI值大豆蛋白原料的制備 分別稱取300g大豆分離蛋白，盛于2000mL燒杯中，于高壓蒸汽滅菌器內(nèi)處理0、3、5、10、15、20min，采用凱氏定氮法測定處理后原料NSI值。

1.2.2 不同粒度原料的制備 將粉碎后的低溫脫脂豆粉分別通過70、85、110、160、200目的篩網(wǎng)，篩分為不同粒度的脫脂豆粉后，封袋，備用。篩分后的脫脂豆粉粒度大小依次為0.22、0.18、0.135、0.097、0.076mm。

1.2.3 不同大豆7S/11S蛋白原料的制備 冷榨方法制備脫脂豆粉的工藝流程：原料→清理→烘干軟化→軋胚→予熱蒸炒→壓榨→收集餅粕→粉碎→過篩

分別取210g五種不同原料的脫脂豆粉，同時加入90g谷朊粉，使脫脂豆粉與谷朊粉的比例為7∶3，再分別將300g的物料與水（60%）混合均勻，封袋，備用。

1.2.4 原料常規(guī)指標(biāo)測定 水分含量的測定：GB/T 5009.3-2003；蛋白質(zhì)含量的測定：GB/T 5009.5-2003；脂肪含量的測定：GB/T 5009.6-85；NSI值的測定：GB/T 5511-85附錄A大豆水溶性蛋白質(zhì)測定法（補充件）。

1.2.5 聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測 具體方法如下：選12%分離膠和5%的濃縮膠進(jìn)行電泳，電泳前樣品沸水浴處理5min，吸取10μL樣品上樣。起始電壓50V，待樣品進(jìn)入分離膠，調(diào)整電壓為80V。染色劑為考馬斯亮藍(lán)染色（45%甲醇，45%純水，10%冰乙酸，0.05%考馬斯亮藍(lán)），脫色劑為（45%甲醇，45%水，10%冰乙酸）混合溶液。選取低分子量標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)，Marker范圍為14.4～97.4ku。

1.2.6 質(zhì)構(gòu)特性測定 本實驗使用TA.XT Plus型物性測試儀，測定產(chǎn)品的硬度、咀嚼度。采用TPA模式，P/50探頭，測試前速度2.0mm/s，測試速度1.0mm/s，測試后速度2.0mm/s，下壓程度50%，間隔時間5s，往復(fù)運動兩次。

將樣品切成邊長1cm，高2cm的長方體，采用HDP/BS探頭，測定產(chǎn)品的剪切力。用橫向與縱向剪切力的比值定量表征產(chǎn)品組織化程度的大小，即組織化度。

1.2.7 產(chǎn)品感官評價 分別選取食品相關(guān)專業(yè)的5男和5女研究生共10名，對10份高濕擠壓產(chǎn)品進(jìn)行感官評價。感官評價內(nèi)容和評判標(biāo)準(zhǔn)如下：分別從成型性、纖維絲形成狀態(tài)、表觀狀態(tài)、口感及彈性這四項進(jìn)行感官評分，每一項的滿分為5分。各項評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

所有實驗進(jìn)行三次重復(fù)，數(shù)據(jù)均采用Excel進(jìn)行計算、繪圖和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆蛋白不同NSI值對擠壓纖維化產(chǎn)品特性影響

2.1.1 NSI值對擠壓纖維化產(chǎn)品感官評價的影響 根據(jù)上述1.2.1的方法，制備NSI值分別為81.60%、42.78%、33.76%、22.57%、19.96%和18.74%的6種擠壓原料。

NSI值是判定大豆蛋白變性程度的重要指標(biāo)，蛋白質(zhì)的變性直接影響大豆蛋白質(zhì)分子在擠壓過程中的分子重組[8]。由圖1可知，原料NSI值對擠壓產(chǎn)品的感官質(zhì)量有很大影響。隨NSI值的降低，擠壓產(chǎn)品表面光滑度顯著下降，口感變得粗糙，形成的纖維絲也減少，感官評分也顯著下降。

表1 感官評價評分表Table 1 Sensory evaluation score

圖1 NSI值對擠壓纖維化產(chǎn)品感官質(zhì)量影響Fig.1 The influence of NSI value to extrusion fibrosis sensory quality product

2.1.2 NSI值對擠壓纖維化產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的影響 原料NSI值對產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性有重要影響。擠壓產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)測定結(jié)果見圖2，在同樣的擠壓條件下，隨原料NSI值的升高，大豆蛋白擠壓纖維化產(chǎn)品的硬度和咀嚼度都呈上升趨勢。隨原料NSI值的升高，產(chǎn)品的組織化程度也呈上升趨勢。這說明纖維化產(chǎn)品的品質(zhì)與原料蛋白質(zhì)變性程度密切相關(guān)，蛋白質(zhì)變性程度越小，產(chǎn)品擠壓質(zhì)構(gòu)特性越好。這可能是因為，變性后的蛋白質(zhì)分子內(nèi)二硫鍵轉(zhuǎn)變成分子間二硫鍵[9]，從而使蛋白質(zhì)分子凝結(jié)，不利于擠壓產(chǎn)品的纖維形成。

圖2 不同NSI值對擠壓纖維化產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.2 Different NSI value on extrusion product quality and structure characteristics of the fibrosis influence

2.1.3 NSI值對擠壓纖維化產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)影響 如圖3所示，原料的NSI值對其擠壓纖維化產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)具有明顯的影響。隨產(chǎn)品NSI值的升高，產(chǎn)品質(zhì)地均勻度明顯上升。在NSI值為18.74%～22.75%時，擠壓產(chǎn)品基本不具備組織化結(jié)構(gòu)；在NSI值為33.76%時，擠壓產(chǎn)品表面粗糙且出現(xiàn)許多橫向裂紋；當(dāng)NSI值再升高以后，產(chǎn)品的纖維結(jié)構(gòu)逐漸明顯，質(zhì)地逐漸均勻。當(dāng)NSI值達(dá)到81.6%時，產(chǎn)品呈現(xiàn)明顯的纖維狀結(jié)構(gòu)?？梢姡琋SI值對擠壓組織化產(chǎn)品的質(zhì)地有重要影響。

圖3 不同NSI值的擠壓纖維化產(chǎn)品掃描電鏡圖（×1500）Fig.3 Different NSI value of extrusion fibrosis product electron microscopy scanning figure（×1500）

2.2 大豆蛋白原料粒度對高濕擠壓纖維化產(chǎn)品特性的影響

2.2.1 原料粒度對大豆蛋白擠壓纖維化產(chǎn)品感官評價的影響 由圖4可知，原料粒度對擠壓纖維化大豆蛋白產(chǎn)品感官質(zhì)量有很大影響。隨著原料粒度的增加，擠壓產(chǎn)品表面逐漸變得粗糙；當(dāng)原料粒徑在0.076～0.135mm之間時，口感相對細(xì)膩，當(dāng)粒徑大于0.135mm以后，產(chǎn)品口感下降，彈性降低。但原料粒度對擠壓產(chǎn)品的成型性影響較小。纖維化產(chǎn)品的感官評分隨原料粒度的增加而下降。

圖4 原料粒度對擠壓纖維化產(chǎn)品感官質(zhì)量影響Fig.4 The size of materials for extrusion fibrosis sensory quality product influence

2.2.2 原料粒度對大豆蛋白擠壓纖維化產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響 如圖5所示，隨擠壓原料粒度的增大，擠壓產(chǎn)品的硬度、咀嚼度以及組織化度都呈下降趨勢。當(dāng)原料粒徑從0.076mm增加到0.22mm時，纖維化產(chǎn)品硬度和咀嚼度下降趨勢緩慢。當(dāng)原料粒徑增大到0.18mm時，產(chǎn)品的組織化度開始迅速下降。由此可見，擠壓原料的粒度越小，組織化產(chǎn)品的質(zhì)量越好[10]。隨原料粒徑的增大，產(chǎn)品各項質(zhì)構(gòu)指標(biāo)都呈下降趨勢。這可能是因為原料粒徑大時，原料與水混合的不均勻，在同樣的擠壓工藝條件下，原料與機筒內(nèi)壁的接觸面積較小，受熱不均，導(dǎo)致原料局部干燥[11]，影響產(chǎn)品的品質(zhì)。

圖5 原料粒度對擠壓纖維化產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.5 The size of materials for extrusion fibrosis sensory quality product influence

2.2.3 原料粒度對大豆蛋白擠壓纖維化產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)的影響 圖6為五種不同粒度原料的擠壓纖維化產(chǎn)品掃描電鏡圖，結(jié)果顯示，當(dāng)原料粒徑為0.076～0.096mm時，擠壓產(chǎn)品質(zhì)地均勻，氣腔小，并且分布均勻。當(dāng)原料粒徑增大后，擠壓纖維化產(chǎn)品的氣腔結(jié)構(gòu)變大，質(zhì)地逐漸疏松，纖維結(jié)構(gòu)不明顯。這與宏觀特征研究結(jié)果相符。

2.3 不同大豆7S/11S蛋白組成對大豆蛋白擠壓纖維化產(chǎn)品特性的影響

2.3.1 不同品種大豆原料脫脂豆粉各項指標(biāo) 指標(biāo)見表2。

2.3.2 不同品種大豆原料脫脂豆粉電泳檢測 大豆蛋白主要為球蛋白，11S和7S組分占有大部分，并在大豆蛋白的加工特性中起到重要作用。7S球蛋白可分為三個亞基：α’、α和β，11S球蛋白是一種不均勻性的蛋白，在SDS-PAGE實驗時可分為酸性和堿性兩類亞基，其總數(shù)多達(dá)10余個，亞基之間通過二硫鍵相互作用。

圖6 不同原料粒度擠壓纖維化產(chǎn)品掃描電鏡圖（×1500）Fig.6 The size of materials extrusion fibrosis different product electron microscopy scanning figure

本研究選用五種不同品種的大豆原料（其蛋白中7S/11S具有一定的差異），采用單螺桿擠壓機對其進(jìn)行冷榨脫脂，制取脫脂豆粉，用以制備不同7S/11S比值的大豆蛋白原料，考察大豆蛋白7S/11S不同的原料對擠壓纖維化產(chǎn)品品質(zhì)的影響。圖7電泳圖譜中，有六條帶譜為大豆蛋白7S與11S的亞基組分，其中，α＇、α和β為7S球蛋白的三種亞基成分，A3、A和B為11S蛋白的亞基成分。

圖7 蛋白原料電泳圖Fig.7 Protein material electrophoresis figure

表2 不同大豆原料脫脂豆粉各項指標(biāo)表Table 2 Different raw materials defatted soybean meal soybean each index

2.3.3 不同7S/11S組分比率大豆蛋白對擠壓纖維化產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響 如圖8所示，當(dāng)原料7S/11S從0.205到0.394上升的過程中，擠壓纖維化產(chǎn)品的硬度、咀嚼度和組織化度都呈下降趨勢。根據(jù)實驗結(jié)果可以看出，擠壓產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性隨原料大豆蛋白7S/11S的升高而下降，這說明，大豆11S球蛋白在擠壓加工過程中起到重要作用[12]，提高11S蛋白的含量，可以一定程度上提高擠壓纖維化產(chǎn)品的品質(zhì)。這可能是因為11S蛋白中含硫氨基酸比7S蛋白高，分子量較大，在擠壓過程中更易于分子間二硫鍵形成，并易形成蛋白質(zhì)分子交聯(lián)，從而能穩(wěn)定蛋白質(zhì)的纖維狀結(jié)構(gòu)的緣故。

圖8 不同7S/11S比率大豆蛋白對擠壓纖維化產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.8 Different 7S/11S rate of soybean protein extrusion product quality and structure characteristics of the fibrosis influence

3 結(jié)論

3.1 NSI值是判定大豆蛋白變性程度的重要指標(biāo)，隨NSI值的降低擠壓產(chǎn)品表面光滑度顯著下降，口感變得粗糙，形成的纖維絲也減少，感官評分也顯著下降。

3.2 原料粒度對高濕擠壓產(chǎn)品質(zhì)地的影響，是隨著原料粒度的增加，擠壓產(chǎn)品表面逐漸變得粗糙，當(dāng)原料粒徑在0.076～0.135mm之間時，口感相對細(xì)膩，當(dāng)粒徑大于0.135mm以后，產(chǎn)品口感下降，彈性降低，隨原料粒徑的增大，產(chǎn)品各項質(zhì)構(gòu)指標(biāo)都呈下降趨勢。

3.3 原料中大豆球蛋白組分對擠壓產(chǎn)品的研究發(fā)現(xiàn)，擠壓產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性隨原料7S/11S的升高而下降，這說明大豆11S球蛋白在擠壓加工過程中起到重要作用，提高11S蛋白的含量，可以一定程度上提高擠壓纖維化產(chǎn)品的品質(zhì)。

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Effect of soybean protein properties on its fibrosis products by high moisture extrusion

WANG Xi-quan1，ZHU Xiu-qing1，*，YANG Song2，LI Jia-dong1，WANG Ling3
（1.The National Research Centre of Soybean Engineering and Technology，Harbin 150030，China；
2.Shandong Yu Wang Industrial Co.，Ltd.，Yucheng 251200，China；
3.Department of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China）

The effect of soybean protein properties on fibrosis products by high moisture extrusion was investigated.And defatted soybean flour，soy protein isolated and five kinds of soybean protein were used as the main materials.The factor on the properties of fibrosis products by high moisture extrusion was investigated，including the nitrogen solubility index（NSI），particle size and the different ratio of 7S/11S of the materials.The result showed that the properties of the materials had significantly affected on the sensory qualities，rheological properties and microstructures of fibrosis products by high moisture extrusion.The fibrosis structures of extrusion products were better under higher NSI value and lower particle size（0.076～0.135mm）of the materials and 11S glycinin played an important role in the extrusion processing.The quality of fibrosis products by high moisture extrusion could be improved by increasing the content of 11S glycinin.

soybean protein；properties of materials；high moisture extrusion；fibrosis

TS214.2

A

1002-0306（2012）20-0100-05

2012－04－18 * 通訊聯(lián)系人

王喜泉（1967-），男，碩士，研究方向：大豆深加工。

黑龍江省科技攻關(guān)項目（GA09B401）；國家“十二五”科技支撐項目（2012BAD34B04）。