不同品種榛子粉、榛子蛋白粉凝膠特性的研究

殷賀中，梁麗松 ，王貴禧

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所，國(guó)家林業(yè)局林木培育實(shí)驗(yàn)室，北京100091)

榛子(Hazelnut)與核桃、腰果和扁桃并稱(chēng)為“四大堅(jiān)果”，為樺樹(shù)科(Batulaceae)榛屬(Corylus)植物。本屬約20 個(gè)種，分布于亞洲、歐洲和北美洲;我國(guó)有8 個(gè)種，2 個(gè)變種，分布于東北、華北、華東、西北和西南［1］。榛仁除脂肪含量豐富外，還含有大量的蛋白質(zhì)，具有極高的加工利用價(jià)值。目前，在我國(guó)榛子的加工處在初始階段、產(chǎn)品單一，不能滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)加工產(chǎn)品多樣性的需求［2］。已有的榛子加工產(chǎn)品主要是榛仁巧克力、榛仁蛋撻、榛子蛋白飲料、速溶榛子粉［3-4］等，市場(chǎng)規(guī)模不大、影響力小。榛子粉、榛子蛋白粉即可以作為一種加工產(chǎn)品，也可以作為某些加工產(chǎn)品的輔料［5］。蛋白質(zhì)形成凝膠的重要前提就是需要其部分變性，致使蛋白質(zhì)分子伸展形成更多相互作用，從而形成一定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，鎖住水分最終形成凝膠［6］。影響蛋白質(zhì)凝膠的因素有很多，如蛋白質(zhì)組成、蛋白質(zhì)濃度、pH、加熱溫度以及凝固劑的種類(lèi)和添加量［7-8］等，而蛋白質(zhì)濃度和凝固劑的種類(lèi)和添加量是影響蛋白質(zhì)形成凝膠的重要因素。已有研究證明，蛋白的凝膠性能與其溶解性能緊密相關(guān)，比如商用大豆蛋白較差的溶解性直接導(dǎo)致其較差的凝膠性能［9］;而凝固劑的選擇和添加量同樣影響著蛋白質(zhì)凝膠的特性。目前，對(duì)大豆蛋白、花生蛋白［10］、棉花種子蛋白、纖維蛋白、膠原蛋白和肌肉蛋白等的凝膠特性研究的較多，而關(guān)于榛子蛋白質(zhì)凝膠性質(zhì)的研究報(bào)道極少。凝膠的形成可以改進(jìn)食品形態(tài)和質(zhì)地，并且在提高產(chǎn)品的持水力、增稠等方面應(yīng)用廣泛，如添加到西式火腿、火腿腸等肉類(lèi)制品中［11］;還可以作為一種良好的食品添加劑應(yīng)用在乳制品、焙烤食品和保健食品等行業(yè)［12-13］。因此，深入研究榛子粉、榛子蛋白粉的凝膠特性，可以極大的豐富榛子的加工制品，對(duì)提高榛子蛋白質(zhì)的加工利用價(jià)值具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選取歐洲榛‘巴塞羅那’、平榛‘平榛1#’、平歐雜種榛‘遼榛3#’和‘達(dá)維’四個(gè)品種榛仁為試材 以上品種榛子均取自于中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所山東安丘榛子實(shí)驗(yàn)園，于正常成熟時(shí)采收后運(yùn)至中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)脫苞、晾曬后裝入聚乙烯塑料保鮮袋中，于0℃條件下放置，實(shí)驗(yàn)前將榛子堅(jiān)果果殼去除，留取榛仁備用;葡萄糖酸內(nèi)酯(GDL) 阿法埃莎(天津)化學(xué)有限公司。

索氏提取儀 上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司;TA.XT plus 質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro System 公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 榛子粉的制備 分別將未去皮榛仁和堿液法去皮榛仁粉碎，在50℃下索氏抽提12h 將脂質(zhì)脫除［14］，殘?jiān)M(jìn)行冷凍干燥，過(guò)80 目篩得榛子粉，于-80℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 榛子粉蛋白質(zhì)含量測(cè)定 采用GB/T5009.5-1985 國(guó)標(biāo)規(guī)定凱氏定氮法。

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5g 榛子粉與硫酸和催化劑一同加熱消化，使蛋白質(zhì)分解，分解的氨與硫酸結(jié)合生成硫酸銨。然后堿化蒸餾使氨游離，用硼酸吸收后再以鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，根據(jù)酸的消耗量乘以換算系數(shù)，即為蛋白質(zhì)含量，重復(fù)兩次，取平均值。計(jì)算公式:

式中:V1:樣品消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液的體積(mL);V2:試劑空白消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液的體積(mL);N:鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度;0.014:1N 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液1mL 相當(dāng)于氮克數(shù);M:樣品的質(zhì)量(g);F:氮換算為蛋白質(zhì)的系數(shù)。按16%計(jì)算乘以6.25 即為蛋白質(zhì)含量。

1.2.3 榛子蛋白粉的制備 采用堿溶酸沉法提取榛子蛋白，準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的榛子粉，按照料液比1∶12 配制榛子粉溶液，在用WH-2 微型漩渦混合儀混勻后，用0.1g/L NaOH 調(diào)pH8.0，然后在分散均質(zhì)機(jī)下均質(zhì)2.5min，在45℃水浴中浸提100min，取出冷卻至室溫后，在3500r/min 下離心10min，取上清液，用1%HCl(體積分?jǐn)?shù))調(diào)pH4.5，在3500r/min 下離心10min 后，倒去上清液，用0.02g/L NaOH 調(diào)節(jié)沉淀pH 至7.0，接著在冷凍干燥機(jī)下干燥得榛子蛋白粉［15］。其蛋白質(zhì)提取率計(jì)算公式:

1.2.4 榛子粉、榛子蛋白粉凝膠的制備 按照榛子粉質(zhì)量濃度分別為0.5、1.0、1.5g/L，GDL 添加量分別為0.0%、0.3%、0.6% 和0.9% (注:GDL 的添加量是指GDL 在最終凝膠體系中的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行榛子粉凝膠的制備;在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，配制1.0g/L榛子蛋白粉和0.6%GDL 進(jìn)行榛子蛋白粉凝膠的制備。按照上述方法準(zhǔn)確稱(chēng)取所需榛子粉、榛子蛋白粉以及GDL 后，置于10mL 離心管中，加入2mL 超純水，在WH-2 微型漩渦混合儀混勻后，放入95℃水浴中30min 后迅速取出，立即用冰水冷卻，然后轉(zhuǎn)入4℃冰箱靜止24h 后，取出，在室溫下放置30min，回溫至室溫后進(jìn)行測(cè)定［16］。

1.2.5 榛子粉、榛子蛋白粉凝膠特性的測(cè)定 采用TA.XT.plus 物性?xún)x進(jìn)行凝膠質(zhì)構(gòu)測(cè)定，主要參數(shù)為:運(yùn)行模式:Texture Profile Analysis(TPA);測(cè)前速度:1.0mm/s，測(cè)試速度:5.0mm/s，測(cè)后速度:5.0mm/s;穿刺距離:10mm，時(shí)間:2s，數(shù)據(jù)采集速率:200pps;使用P5圓柱型平頭探頭。

圖1 凝膠質(zhì)構(gòu)圖Fig.1 Gelatin texture map

榛子粉凝膠組織結(jié)構(gòu)參數(shù)為:硬度:第一次壓縮過(guò)程中的峰力值;彈性:第二次壓縮所用的時(shí)間與第一次壓縮所用的時(shí)間之比。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2003 軟件統(tǒng)計(jì)所有數(shù)據(jù)，利用SPSS 13.0 軟件進(jìn)行差異顯著性分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 榛子粉蛋白質(zhì)含量

表1 結(jié)果表明，不同品種榛子粉蛋白質(zhì)含量不同，其中，‘平榛1#’蛋白質(zhì)含量最高，其次是‘遼榛3#’，‘巴塞羅那’和‘達(dá)維’含量較低。方差分析結(jié)果顯示，不同品種間蛋白質(zhì)含量存在較為明顯的差異性(p ＜0.05)。

2.2 榛子粉凝膠特性研究

2.2.1 榛子粉凝膠的效果 凝膠特性是蛋白質(zhì)形成交替立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的性能，是水分散于蛋白質(zhì)的分散體系，具有較高的黏度、可塑性和彈性，有固體的性質(zhì)。從表2 可以看出，榛子粉質(zhì)量濃度為0.5g/L 時(shí)，在所選凝固劑(GDL)濃度范圍內(nèi)，均未形成凝膠;當(dāng)榛子粉質(zhì)量濃度分別達(dá)到1.0、1.5g/L 時(shí)，形成凝膠效果較好，說(shuō)明榛子粉的質(zhì)量濃度與其凝膠的形成密切相關(guān)。當(dāng)榛子粉質(zhì)量濃度分別為1.0、1.5g/L 時(shí)，在未添加凝固劑GDL 的條件下，也能形成凝膠，但結(jié)構(gòu)不緊致，有不同程度的水分析出，效果不好;隨著GDL添加量的增加，凝膠的結(jié)構(gòu)變的緊致，但質(zhì)地稍顯粗糙，這可能與GDL 量的增加導(dǎo)致凝膠形成速度過(guò)快有一定的關(guān)系;以上結(jié)果分析可以得出，榛子粉的濃度是影響凝膠形成的關(guān)鍵因素之一，而GDL添加量的多少，影響著凝膠形成的速度，從而對(duì)凝膠的特性起到?jīng)Q定性的作用。

表1 榛子粉蛋白質(zhì)含量Table 1 Protein content of hazelnut powder

表2 榛子粉凝膠效果Table 2 Effect of hazelnut powder gelatin

表3 不同品種榛子粉凝膠特性Table 3 Different varieties hazelnut powder gel of properties

2.2.2 榛子粉凝膠組織結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析 由表3 可知，榛子品種、榛子粉濃度和GDL 添加量對(duì)榛子粉凝膠特性均有較大影響。在GDL 添加量一定的條件下，凝膠的硬度、彈性均隨著榛子粉濃度的增大而增大;在榛子粉濃度一定時(shí)，隨著GDL 添加量的增大，凝膠硬度呈增強(qiáng)趨勢(shì)。而凝膠彈性受榛子粉濃度的影響較大，榛子粉濃度越大，則凝膠彈性越大;凝膠彈性與GDL 添加量的關(guān)系并無(wú)明顯規(guī)律。

當(dāng)榛子粉質(zhì)量濃度為1.0g/L 時(shí)，‘巴塞羅那’、‘平榛1#’、‘遼榛3#’以及‘達(dá)維’的凝膠彈性依次在GDL 添加量分別為0.9%、0.0%、0.3%、0.3%下獲得最大值，而在榛子粉濃度為1.5g/L 的條件下，四個(gè)品種榛子粉的凝膠彈性分別在GDL 添加量為0.6%、0.0%、0.3%、0.6% 下獲得較大值，可以得出并不是GDL 添加量越大，其彈性就越大?？偟膩?lái)看，四個(gè)品種榛子粉中，凝膠硬度較大的是‘遼榛3#’，其次是‘平榛1#’，較小的是‘達(dá)維’和‘巴塞羅那’;形成凝膠彈性較好的是‘平榛1#’和‘遼榛3#’，‘巴塞羅那’榛子粉的彈性較差。

分析結(jié)果顯示，同一品種榛子粉在凝固劑GDL添加量一定的條件下，榛子粉濃度對(duì)凝膠的硬度和彈性影響顯著(p ＜0.05)，說(shuō)明榛子粉的濃度是影響凝膠硬度和彈性的關(guān)鍵因素之一;同一品種在榛子粉濃度一定的條件下，GDL 添加量不同，凝膠硬度和彈性也有顯著差異(p ＜0.05)，說(shuō)明榛子粉的凝膠性質(zhì)受GDL 添加量的影響較顯著;在同一榛子粉濃度和GDL 添加量的條件下，不同品種榛子粉的凝膠硬度和彈性差異顯著(p ＜0.05)，說(shuō)明榛子粉的凝膠硬度和彈性與品種密切相關(guān)。

2.3 榛子蛋白粉的制備及其凝膠特性研究

2.3.1 榛子蛋白質(zhì)提取率 從圖2 中可以看出，本實(shí)驗(yàn)所采取的榛子蛋白質(zhì)的提取條件，其提取率均不高，最高的‘平榛1#’，也僅達(dá)到40%，而最低的歐洲榛‘巴塞羅那’蛋白質(zhì)提取率不到35%。蛋白質(zhì)提取率不但與榛子內(nèi)部物理因素比如蛋白質(zhì)的組成、分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，還受到實(shí)驗(yàn)條件如榛子粉的濃度、堿溶pH、提取溫度、提取時(shí)間以及酸沉條件等外界因素的影響［17-18］。所以，優(yōu)化榛子蛋白質(zhì)的提取條件，對(duì)合理利用榛子蛋白質(zhì)資源意義重大，在后續(xù)的研究中加以探討。

圖2 榛子蛋白質(zhì)提取率Fig.2 Result of hazelnut protein extraction yield

2.3.2 不同品種榛子蛋白粉凝膠特性比較 由圖3可以看出，不同品種榛子蛋白粉凝膠的硬度存在顯著差異，其硬度由大到小依次為‘平榛1#’、‘遼榛3#’、‘達(dá)維’、‘巴塞羅那’。方差分析結(jié)果表明，‘平榛1#’和‘遼榛3#’榛子蛋白粉凝膠的硬度差異不顯著(p ＞0.05)，‘巴塞羅那’和‘達(dá)維’蛋白粉凝膠硬度差異也不顯著(p ＞0.05)，但‘平榛1#’和‘遼榛3#’榛子蛋白粉的凝膠硬度明顯高于‘巴塞羅那’和‘達(dá)維’，差異顯著(p ＜0.05)。

由圖4 可以看出，不同品種榛子蛋白粉的凝膠彈性略有不同，按照凝膠彈性從大到小依次為‘巴塞羅那’、‘達(dá)維’、‘平榛1#’和‘遼榛3#’。方差分析結(jié)果表明，品種間榛子蛋白粉凝膠彈性沒(méi)有顯著差異性(p ＞0.05)。比較不同品種榛子蛋白粉的凝膠硬度和彈性可以發(fā)現(xiàn)，凝膠硬度高的品種，凝膠彈性反而差，反之亦然，推測(cè)榛子蛋白粉凝膠的硬度和彈性二者之間互相影響，這也為生產(chǎn)加工中如何選擇榛子蛋白的凝膠條件、制取不同特性的蛋白凝膠［19-20］，從而豐富蛋白凝膠制品提供一定的理論依據(jù)。

圖3 不同品種榛子蛋白粉凝膠的硬度Fig.3 Different varieties hazelnut protein powder gelatin hardness

圖4 不同品種榛子蛋白粉凝膠的彈性Fig.4 Different varieties hazelnut protein powder gelatin elasticity

3 結(jié)論

在榛子粉凝固劑膠凝過(guò)程中，榛子粉的濃度和凝固劑GDL 的添加量對(duì)其凝膠性質(zhì)均有顯著性影響。凝膠的硬度和彈性隨著榛子粉濃度的增大而增加;而當(dāng)GDL 添加量增加時(shí)，凝膠的硬度相應(yīng)的增強(qiáng)，其彈性的變化則與榛子蛋白質(zhì)的品種有一定相關(guān)性。榛子粉形成凝膠硬度較大的條件是榛子粉濃度為1.5g/L、GDL 的添加量為0.9%，呈現(xiàn)品種間的差異，其中，‘遼榛3#’硬度最大，‘平榛1#’次之，‘達(dá)維’和‘巴塞羅那’較小，這與不同品種榛子粉蛋白質(zhì)的含量存在一定的正相關(guān)性;而其凝膠的彈性在榛子粉濃度為1.5g/L 時(shí)，具有較大值，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)表明在GDL 添加量較少時(shí)比其添加量為0.9%時(shí)的彈性要好，由此可見(jiàn)并不是GDL 添加量越大，凝膠彈性就越好。不同品種間榛子蛋白粉凝膠硬度有一定的差異性，‘平榛1#’＞‘遼榛3#’＞‘達(dá)維’＞‘巴塞羅那’，其中‘平榛1#’和‘遼榛3#’硬度明顯大于另外兩個(gè)品種;品種間凝膠彈性沒(méi)有差異性，相比較硬度，凝膠彈性好的品種反而硬度差，反之亦然，推測(cè)榛子蛋白粉凝膠的硬度和彈性?xún)烧咧g相互影響，具體的情況會(huì)做進(jìn)一步的研究探討。

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