動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)對(duì)大米蛋白功能特性的影響

萬紅霞，孫海燕，劉　冬

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院深圳市發(fā)酵精制檢測(cè)系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東深圳518055）

動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)對(duì)大米蛋白功能特性的影響

萬紅霞，孫海燕，劉冬*

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院深圳市發(fā)酵精制檢測(cè)系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東深圳518055）

以大米蛋白為原料，在不同料液比（1∶100～12∶100）和不同pH（2～12）的條件下，采用動(dòng)態(tài)超高壓微射流進(jìn)行均質(zhì)處理，研究不同均質(zhì)壓力（40～200 MPa）和均質(zhì)次數(shù)（1～5次）對(duì)大米蛋白功能特性（溶解性、乳化性及穩(wěn)定性、起泡性及穩(wěn)定性和粘度）的影響。結(jié)果表明：不同料液比和不同pH的大米蛋白溶液經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其溶解性、起泡性、粘度均有顯著的提高，而不同料液比和不同pH的大米蛋白溶液的起泡穩(wěn)定性均無顯著的提高。不同pH的固定料液比（3∶100）大米蛋白溶液經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其乳化性及穩(wěn)定性有顯著的改善，而不同料液比（尤其是料液比較高時(shí)）的固定pH（pH=7）大米蛋白溶液的乳化性及穩(wěn)定性無顯著性改善。均質(zhì)壓力對(duì)固定料液比（3∶100）和pH（pH=7）大米蛋白溶液的溶解性、乳化性及穩(wěn)定性、起泡性、粘度的提高影響顯著，而對(duì)其起泡穩(wěn)定性無顯著性作用。均質(zhì)次數(shù)對(duì)固定料液比（3∶100）和pH（pH=7）大米蛋白溶液的溶解性、乳化性穩(wěn)定性、起泡性及穩(wěn)定性、粘度的提高影響顯著，而對(duì)其乳化性無顯著性作用（1～3次），甚至在均質(zhì)次數(shù)較多（4～5次）時(shí)有負(fù)面性影響。

動(dòng)態(tài)超高壓微射流，大米蛋白，功能特性

大米蛋白是一種營養(yǎng)界公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)谷物蛋白，具有氨基酸配比平衡合理、生物價(jià)高、抗?fàn)I養(yǎng)因子少和過敏性低等特點(diǎn)，用作開發(fā)嬰幼兒和特殊人群補(bǔ)充蛋白的營養(yǎng)食品的原料非常安全可靠［1］。另外，大米蛋白具有抗糖尿病、抗膽固醇和抗癌變等多種重要保健功能［2］，因此國內(nèi)外高度重視大米蛋白的研究和產(chǎn)品開發(fā)。淀粉糖生產(chǎn)和有機(jī)酸發(fā)酵過程中的副產(chǎn)品米渣，其蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在60%以上。但由于米渣中蛋白中的主要成分谷蛋白存在較多的二硫鍵、表面疏水性氨基酸殘基等，而且大米蛋白經(jīng)歷過高溫處理，因而其在中性條件下的溶解性差，即使用堿溶液或酶水解也難以達(dá)到理想的溶解狀態(tài)，進(jìn)而影響到它的其他功能性質(zhì)乳化性及穩(wěn)定性、起泡性及穩(wěn)定性等［3］。由于以蛋白質(zhì)為配料的產(chǎn)品中，蛋白質(zhì)的功能特性比營養(yǎng)價(jià)值更重要，大米蛋白的功能特性直接限制了其在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用。

超高壓微射流技術(shù)目前已經(jīng)是在食品加工與保藏領(lǐng)域最具潛力的一種物理改性技術(shù)，在動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)過程中，大分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）的料液在超高的壓力下通過只有幾十微米的噴嘴時(shí)受到強(qiáng)烈的垂直撞擊或Y型撞擊，巨大的壓力降使得液體顆粒從噴嘴噴出瞬間高度破碎［4］。在這種均質(zhì)過程中，劇烈的處理?xiàng)l件如液體高速撞擊、高剪切、空穴爆炸、高速振蕩和壓力瞬間釋放等力學(xué)作用均可能會(huì)導(dǎo)致大分子結(jié)構(gòu)鍵的破壞和重組，從而使大分子的功能特性發(fā)生變化［5］。

國內(nèi)已有研究動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)處理對(duì)花生蛋白［6-7］、大豆分離蛋白［8-11］、小麥蛋白［12］等大分子物質(zhì)功能特性的影響，結(jié)果都表明，超高壓微射流均質(zhì)可改變蛋白分子的微觀結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致蛋白部分功能性質(zhì)發(fā)生不同程度的改變，而動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)處理大米蛋白研究的較少。本文研究了動(dòng)態(tài)超高壓微射流在不同均質(zhì)次數(shù)和不同均質(zhì)壓力下對(duì)不同料液比和不同pH條件下的大米蛋白溶解性、乳化性及穩(wěn)定性、起泡性及穩(wěn)定性和粘度等功能性質(zhì)的影響，為大米蛋白的研究和開發(fā)提供理論依據(jù)，使大米蛋白能更好地應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域中。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

大米蛋白（蛋白質(zhì)含量76.35%） 深圳市銀波米業(yè)有限公司；Folin-ciocalteu試劑購自美國Sigma-Aldrich公司；牛血清白蛋白（BSA）北京索萊寶科技有限公司。

Nano DeBEE動(dòng)態(tài)超高壓微射流納米均質(zhì)機(jī)美國DeBEE公司；GJJ動(dòng)態(tài)超高壓均質(zhì)泵上海諾尼輕工機(jī)械有限公司；Spectra Max M5e多功能酶標(biāo)儀美國Molecular Devices公司；T25 digital ULTRA-TURRAX勻漿器德國IKA公司；NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司；5180 R冷凍離心機(jī)德國Eppendorf公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1超高壓微射流均質(zhì)對(duì)不同料液比大米蛋白功能特性的影響稱取定量的大米蛋白粉，其大米蛋白分別為10～120 g，加入1000 mL蒸餾水，配制成料液比為1∶100、2∶100、3∶100、4∶100、5∶100、6∶100、8∶100、10∶100、12∶100的大米蛋白溶液，pH調(diào)節(jié)為7.0，在50℃，400 r/min攪拌條件下，充分溶脹1 h，用GJJ動(dòng)態(tài)超高壓均質(zhì)泵（普通均質(zhì)機(jī)）30 MPa循環(huán)均質(zhì)5 min。本實(shí)驗(yàn)對(duì)不同料液比的大米蛋白溶液均設(shè)立了對(duì)照組和微射流組（下同），對(duì)照組即只用GJJ動(dòng)態(tài)超高壓均質(zhì)泵30 MPa循環(huán)均質(zhì)5 min，微射流組即用GJJ動(dòng)態(tài)超高壓均質(zhì)泵30 MPa循環(huán)均質(zhì)5 min后，再將大米蛋白均質(zhì)液于Nano DeBEE動(dòng)態(tài)超高壓微射流納米均質(zhì)機(jī)中100 MPa均質(zhì)2次。將不同料液比的大米蛋白均質(zhì)液（對(duì)照組和微射流組）分別測(cè)定其溶解性、乳化性及穩(wěn)定性、起泡性及穩(wěn)定性和粘度。

1.2.2超高壓微射流均質(zhì)對(duì)不同pH大米蛋白功能特性的影響稱取大米蛋白30 g，加入1000 mL蒸餾水，配制成料液比為3∶100的大米蛋白溶液，將其pH分別調(diào)節(jié)為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0，在50℃，400 r/min攪拌條件下，充分溶脹1 h，用GJJ動(dòng)態(tài)超高壓均質(zhì)泵30 MPa循環(huán)均質(zhì)5 min，本實(shí)驗(yàn)對(duì)不同pH的大米蛋白溶液均設(shè)立了對(duì)照組和微射流組，處理方法同1.2.1。將不同pH的大米蛋白均質(zhì)液（對(duì)照組和微射流組）分別測(cè)定其溶解性、乳化性及穩(wěn)定性、起泡性及穩(wěn)定性和粘度。

1.2.3超高壓微射流不同壓力均質(zhì)對(duì)大米蛋白功能特性的影響稱取大米蛋白30 g，加入1000 mL蒸餾水，配制成料液比為3∶100的大米蛋白溶液，將其pH調(diào)節(jié)為7.0，在50℃，400 r/min攪拌條件下，充分溶脹1 h，用動(dòng)態(tài)超高壓均質(zhì)泵30 MPa循環(huán)均質(zhì)5 min后，再于動(dòng)態(tài)超高壓微射流納米均質(zhì)機(jī)中分別在0（對(duì)照）、40、80、120、160、200 MPa條件下均質(zhì)2次。將不同均質(zhì)壓力條件得到的大米蛋白均質(zhì)液分別測(cè)定其溶解性、乳化性及穩(wěn)定性、起泡性及穩(wěn)定性和粘度。

1.2.4超高壓微射流不同均質(zhì)次數(shù)對(duì)大米蛋白功能特性的影響稱取大米蛋白30 g，加入1000 mL蒸餾水，配制成料液比為3∶100的大米蛋白溶液，將其pH調(diào)節(jié)為7.0，在50℃，400 r/min攪拌條件下，充分溶脹1 h，用動(dòng)態(tài)超高壓均質(zhì)泵30 MPa循環(huán)均質(zhì)5 min后，再于動(dòng)態(tài)超高壓微射流納米均質(zhì)機(jī)中100 MPa條件下分別均質(zhì)0（對(duì)照）、1、2、3、4、5次。將不同均質(zhì)次數(shù)的大米蛋白均質(zhì)液分別測(cè)定其溶解性、乳化性及穩(wěn)定性、起泡性及穩(wěn)定性和粘度。

1.2.5大米蛋白均質(zhì)液溶解性的測(cè)定將上述各單因素實(shí)驗(yàn)的大米蛋白均質(zhì)液分別量取10 mL，恒溫20℃，12000 r/min離心20 min，取上層清液，測(cè)上清液體積，采用Folin-酚法［13］測(cè)定蛋白質(zhì)含量，以牛血清白蛋白（BSA）為標(biāo)準(zhǔn)品做標(biāo)準(zhǔn)曲線。則大米蛋白的溶解性以溶解百分?jǐn)?shù)來表示，計(jì)算公式如下：

溶解百分?jǐn)?shù)（%）=上清液中總蛋白的質(zhì)量（g）/蛋白溶液中總蛋白的質(zhì)量（g）×100

1.2.6大米蛋白均質(zhì)液乳化性及穩(wěn)定性的測(cè)定采用文獻(xiàn)［14］方法并稍作改進(jìn)。乳化性的測(cè)定采用經(jīng)典的比濁法。將上述各單因素實(shí)驗(yàn)的大米蛋白均質(zhì)液分別量取30 mL，加入玉米油10 mL，在20000 r/min高速均漿1 min制成乳狀液，于0 min和10 min各從底部抽取乳狀液50 μL，用0.1%的十二烷基硫酸鈉（SDS）溶液進(jìn)行適當(dāng)稀釋，在500 nm下測(cè)吸光度，以0.1%的SDS溶液為空白。用0 min的乳化活力指數(shù)（EAI，m2/g）表示其乳化性，用乳化穩(wěn)定指數(shù)（ESI，min）表示乳化穩(wěn)定性，計(jì)算公式如下：

EAI=2×2.303×A0×DF/［ρφ（1-θ）×10000］

ESI=A0/（A0-At）×t

式中：A0為0 min時(shí)的吸光度值；At為10 min的吸光度值；t為時(shí)間間隔10 min；DF為稀釋因子100；ρ為蛋白質(zhì)的起始濃度（g/mL）；φ為透光路徑0.01 m；θ為油脂體積分?jǐn)?shù)0.25。

1.2.7大米蛋白均質(zhì)液起泡性測(cè)定采用文獻(xiàn)［15］方法并稍作改進(jìn)。將上述各單因素實(shí)驗(yàn)的大米蛋白均質(zhì)液分別量取50 mL，用高速勻漿機(jī)10000 r/min，均質(zhì)1 min，立即記錄溶液起泡后體積V0（mL），靜置30 min后，再次記錄溶液體積V30（mL）。起泡性（FC，%）和起泡穩(wěn)定性（FS，%）按以下公式計(jì)算：

FC（%）=（V0-50）/50×100

FS（%）=（V30-50）/（V0-50）×100

1.2.8大米蛋白均質(zhì)液粘度的測(cè)定用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)對(duì)上述各單因素實(shí)驗(yàn)的大米蛋白均質(zhì)液的黏度進(jìn)行測(cè)定，所有待測(cè)液均在25℃條件下進(jìn)行測(cè)定。

1.2.9統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±SD表示，用SYSTAT.Sigmaplot v 10.0軟件進(jìn)行作圖，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)軟件中的one-way ANOVA法檢驗(yàn)，p＜0.05視為有顯著差異。對(duì)照組與微射流組兩個(gè)樣本之間的差異顯著性用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)軟件中的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，Sig.＜0.05視為有顯著差異。

2　結(jié)果與分析

2.1高壓微射流均質(zhì)對(duì)大米蛋白溶解性的影響

為判斷不同料液比和不同pH的大米蛋白溶液經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其功能特性是否有顯著性提高，采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)法對(duì)微射流組和對(duì)照組差異的顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1　微射流組與對(duì)照組的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)結(jié)果（95%置信區(qū)間）Table 1　Test results of paired samples of microfluidization group and control group（95%confidence interval）

溶解性被認(rèn)為是其最重要的一個(gè)功能性質(zhì)，蛋白質(zhì)的其他功能性如乳化性、起泡性等都與其溶解性有關(guān)，動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)對(duì)大米蛋白溶解性的影響見圖1。由圖1（a）可知，大米蛋白的溶解性隨料液比的增加而增大，當(dāng)料液比為2∶100時(shí)，溶解性到最大（對(duì)照組1.507%±0.034%，微射流組1.758%± 0.029%）。然后隨料液比的增加而降低。圖1（b）顯示，大米蛋白的溶解性隨溶液pH的增加而降低，大米蛋白分子是兩性分子，當(dāng)溶液pH較低時(shí)（pH2～3）蛋白質(zhì)分子以正離子狀態(tài)存在，電荷互相排斥，溶解性較大。但隨著pH的升高，當(dāng)溶液pH為4～5之間（等電點(diǎn)附近）時(shí)，大米蛋白分子的凈電荷為零，分子間相互間吸引力最大，蛋白質(zhì)聚集體而沉淀，溶解性最小。當(dāng)pH繼續(xù)升高（pH6～12），溶解性又隨著pH的升高而增大。由表1可得，對(duì)于不同料液比和不同pH的大米蛋白溶液，微射流組的溶解性與對(duì)照組相比均有顯著差異，表明不同料液比和不同pH的大米蛋白經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其溶解性均有顯著的提高。圖1（c）和1（d）顯示，大米蛋白溶液經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后，與對(duì)照組（0 MPa和0次）相比，其溶解性有顯著的提高。大米蛋白的溶解性隨均質(zhì)壓力和均質(zhì)次數(shù)的增加而增大，因?yàn)槌邏何⑸淞骶|(zhì)能使大米蛋白顆粒（分子）的發(fā)生結(jié)構(gòu)解聚、疏水基團(tuán)和極性基團(tuán)暴露及蛋白所帶電荷發(fā)生變化，蛋白質(zhì)的水化作用增強(qiáng)，從而使大米蛋白的溶解性得到改善。

2.2高壓微射流均質(zhì)對(duì)大米蛋白乳化性及穩(wěn)定性的影響

乳化現(xiàn)象的產(chǎn)生依賴于物質(zhì)的快速吸收、在內(nèi)部展開和復(fù)位［16］，動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)對(duì)大米蛋白乳化性的影響見圖2。由圖2（a）可知，大米蛋白的乳化性隨料液比的增加而升高，這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)濃度的增加，增加了界面膜的厚度，從而提高了膜的強(qiáng)度，增加了乳化性。當(dāng)料液比為10∶100時(shí)，乳化活性指數(shù)達(dá)到最大［對(duì)照組（292.6±7.7）m2/g，微射流組（290.1±7.0）m2/g］，隨后乳化活性指數(shù)再次減小，這可能是溶液中可利用的水分子變少造成的。圖2（b）顯示，當(dāng)溶液pH為2～5時(shí)，大米蛋白的乳化活性指數(shù)無顯著性差異，當(dāng)溶液pH為6～7時(shí)，乳化活性指數(shù)最小，可能與蛋白分子表面的結(jié)構(gòu)和帶電荷有關(guān)，因?yàn)榇竺椎娜榛耘c其溶解性有著密切的關(guān)系。由表1可得，對(duì)于不同料液比的大米蛋白溶液，微射流組與對(duì)照組的乳化性無顯著差異，表明動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)對(duì)不同料液比（尤其是較高的料液比）大米蛋白乳化性的提高無顯著作用。對(duì)于不同pH的大米蛋白溶液，微射流組的乳化性與對(duì)照組相比有顯著差異，表明不同pH的大米蛋白經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其乳化性有顯著的改善。這是因?yàn)樵谄x中性pH且料液比不高的的條件下，大米蛋白經(jīng)過動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后蛋白質(zhì)更容易發(fā)生顆粒解聚變小、極性側(cè)鏈基團(tuán)和疏水基團(tuán)暴露，極性側(cè)鏈基團(tuán)的水合作用增強(qiáng)，親水性增強(qiáng)，疏水基團(tuán)則可以很好的與油滴結(jié)合，親水性增高，總體表現(xiàn)為乳化性提高。圖2（c）顯示，大米蛋白溶液經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其乳化性比對(duì)照組有顯著的提高，大米蛋白的乳化性隨均質(zhì)壓力的增加而升高。圖2（d）表明，均質(zhì)次數(shù)（1～3次）對(duì)大米蛋白的乳化性無顯著性作用，均質(zhì)次數(shù)較多（4～5次）時(shí)對(duì)其乳化性產(chǎn)生了負(fù)面的影響。均質(zhì)次數(shù)增加而乳化性降低的原因可能是過度的均質(zhì)使大米蛋白分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)遭到破環(huán)，使蛋白與油滴不易結(jié)合，導(dǎo)致其乳化性降低。

圖1　動(dòng)態(tài)超高壓微射流對(duì)大米蛋白溶解性的影響Fig.1　Effect of DHPM homogenization on solubility of rice protein

圖2　動(dòng)態(tài)超高壓微射流對(duì)大米蛋白乳化性的影響Fig.2　Effect of DHPM homogenization on emulsibility of rice protein

圖3　動(dòng)態(tài)超高壓微射流對(duì)大米蛋白乳化穩(wěn)定性的影響Fig.3　Effect of DHPM homogenization on emulsifying stability of rice protein

乳化穩(wěn)定性取決于物質(zhì)內(nèi)部自由能的減少和膜的流變學(xué)特性［16］，動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)對(duì)大米蛋白乳化穩(wěn)定性的影響見圖3。由圖3（a）可知，大米蛋白的乳化穩(wěn)定性隨料液比的增加而減小，當(dāng)料液比為5∶100～6∶100時(shí)，乳化穩(wěn)定性最小，可能是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在油水界面的吸附力不穩(wěn)定，而后隨料液比的增加而升高。圖3（b）顯示，大米蛋白的乳化穩(wěn)定性先隨溶液pH的增加緩慢降低，在pH為4～5時(shí)乳化穩(wěn)定性最低，因?yàn)榇竺椎鞍状藭r(shí)處于等電點(diǎn)狀態(tài)，乳狀液顆粒之間缺乏排斥作用，容易發(fā)生聚集而使乳狀液滴破裂。在pH＞6時(shí)，乳化穩(wěn)定性隨溶液pH的增加而升高，這是因?yàn)殡S著pH增加，蛋白質(zhì)分子的電荷增加，水化層的厚度增加，因此乳化顆粒間的靜電斥力隨之增加，形成的乳狀液較穩(wěn)定。大米蛋白在酸性范圍的乳化穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于堿性范圍的乳化穩(wěn)定性。由表1可知，對(duì)于不同料液比的大米蛋白溶液，微射流組的乳化穩(wěn)定性與對(duì)照組相比無顯著差異，表明不同料液比的大米蛋白經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其乳化穩(wěn)定性無顯著提高。對(duì)于不同pH的大米蛋白溶液，微射流組與對(duì)照組的乳化性差異顯著，表明不同pH的大米蛋白經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其乳化性有顯著提高。圖3（c）和圖3（d）表明，在均質(zhì)壓力和均質(zhì)次數(shù)小于160 MPa和3次時(shí)，大米蛋白溶液的乳化穩(wěn)定性與對(duì)照組相比無顯著提高，但隨均質(zhì)壓力的增加和均質(zhì)次數(shù)的增多，大米蛋白的乳化穩(wěn)定性有顯著性提高。

2.3高壓微射流均質(zhì)對(duì)大米蛋白起泡性及穩(wěn)定性的影響

動(dòng)態(tài)超高壓微射流處理對(duì)大米蛋白乳起泡性的影響見圖4，由圖4（a）可知，大米蛋白的起泡性隨料液比的增加而升高，當(dāng)料液比為3∶100時(shí)，起泡性達(dá)到最大（對(duì)照組41.00%±1.00%，微射流組44.00%± 2.00%），隨后起泡性再次減小，大米蛋白的起泡性與溶解性密切相關(guān)。圖4（b）顯示，大米蛋白的起泡性隨pH的增加而升高。凡有利于起泡性的pH，也大多都有利于蛋白質(zhì)的溶解，尤其是pH較高時(shí)最為顯著。由表1可知，對(duì)于不同料液比和不同pH的大米蛋白溶液，微射流組的起泡性與對(duì)照組相比差異顯著，表明不同料液比和不同pH的大米蛋白經(jīng)超高壓微射流均質(zhì)后其起泡性有顯著提高。圖4（c）和（d）表明，經(jīng)過動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后的大豆蛋白溶液，隨著均質(zhì)壓力的上升和均質(zhì)次數(shù)的增加其起泡性越好。經(jīng)過超高壓微射流均質(zhì)處理后大米蛋白的溶解性增強(qiáng)和疏水基團(tuán)暴露，分子交聯(lián)程度增加以及粘度的增大都不同程度的促進(jìn)了泡沫的形成。

動(dòng)態(tài)超高壓微射流處理對(duì)大米蛋白起泡穩(wěn)定性的影響見圖5（a），大米蛋白的起泡穩(wěn)定性隨料液比的增加而增加。隨著料液比的增加不溶性蛋白質(zhì)也越多，不溶解性的蛋白質(zhì)對(duì)大米蛋白的起泡性貢獻(xiàn)甚微，但這些不溶解的蛋白質(zhì)粒子的吸附使蛋白質(zhì)膜的粘合力增強(qiáng)，提高了泡沫的穩(wěn)定性。圖5（b）顯示，微射流組的大米蛋白起泡穩(wěn)定性隨溶液pH的增加而減小；對(duì)照組的大米蛋白起泡穩(wěn)定性在溶液pH為2～10之間時(shí)無顯著性差異，隨后起泡穩(wěn)定性隨溶液pH的增加而減小。由表1可知，對(duì)于不同料液比和不同pH的大米蛋白溶液，微射流組的起泡穩(wěn)定性與對(duì)照組相比無顯著差異，表明不同料液比和不同pH的大米蛋白經(jīng)超高壓微射流均質(zhì)后其起泡穩(wěn)定性提高不顯著。需要指出的是，當(dāng)pH為2～6時(shí)，微射流組的大米蛋白起泡穩(wěn)定性與對(duì)照組相比有顯著的增加（p＜0.05），而當(dāng)pH為8～12時(shí)，微射流組的大米蛋白起泡穩(wěn)定性與對(duì)照組相比有顯著的減小（p＜0.05），總體來說，微射流組與對(duì)照組的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)結(jié)果為差異不顯著。圖5（c）表明，均質(zhì)壓力在0～200 MPa之間時(shí)，大米蛋白的乳化穩(wěn)定性無顯著性差異。由圖5（d）可知，大米蛋白均質(zhì)1～2次的起泡穩(wěn)定性與對(duì)照組（0次）相比無顯著性差異，然后起泡活穩(wěn)定性隨均質(zhì)次數(shù)的增加而升高。大米蛋白經(jīng)超高壓微射流均質(zhì)后，增加了多肽鏈的交聯(lián)，可以增加泡沫的穩(wěn)定性。

2.4高壓微射流均質(zhì)對(duì)大米蛋白粘度的影響

動(dòng)態(tài)超高壓微射流處理對(duì)大米蛋白溶液粘度的影響見圖6，由圖6（a）可知，大米蛋白溶液的粘度隨料液比的增加而升高。圖6（b）顯示，微射流組的大米蛋白溶液粘度在溶液pH為2～10之間時(shí)緩慢增加，然后隨溶液pH的增加而大幅度升高。由表1可知，對(duì)于不同料液比和不同pH的大米蛋白溶液，微射流組的粘度與對(duì)照組相比差異顯著，表明超高壓微射流均質(zhì)對(duì)不同料液比和不同pH的大米蛋白經(jīng)后的粘度有顯著影響。由圖6（c）可見，微射流組大米蛋白溶液的粘度比對(duì)照組（0 MPa）顯著升高，但均質(zhì)壓力在40～200 MPa之間時(shí)，大米蛋白溶液的粘度無顯著性差異。圖6（d）表明，對(duì)照組（0次）的大米蛋白溶液粘度最小，然后粘度隨均質(zhì)次數(shù)的增加而升高，在均質(zhì)3～5次時(shí)達(dá)到最大，且無顯著性差異。大米蛋白溶液屬于高分子溶液，其黏度主要受蛋白分子大小、形狀、表面電荷和濃度等的影響［17］。隨著均質(zhì)次數(shù)的增加，大米蛋白溶液的平均粒度降低，粒度的降低有利于溶液黏度的提高。

圖4　動(dòng)態(tài)超高壓微射流對(duì)大米蛋白起泡性的影響Fig.4　Effect of DHPM homogenization on foamability of rice protein

圖5　動(dòng)態(tài)超高壓微射流對(duì)大米蛋白起泡穩(wěn)定性的影響Fig.5　Effect of DHPM homogenization on foaming stability of rice protein

圖6　動(dòng)態(tài)超高壓微射流對(duì)大米蛋白粘度的影響Fig.6　Effect of DHPM homogenization on viscosity of rice protein

3　結(jié)論

大米蛋白溶液經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其功能特性均有顯著提高，其中，不同料液比（1∶100～12∶100）和不同pH（2～12）的大米蛋白溶液經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其溶解性、起泡性、粘度均有顯著的提高，而不同料液比（1∶100～12∶100）和不同pH（2～12）大米蛋白溶液的起泡穩(wěn)定性均無顯著的提高。不同pH（2～12）的固定料液比（3∶100）大米蛋白溶液經(jīng)動(dòng)態(tài)超高壓微射流均質(zhì)后其乳化性及穩(wěn)定性有顯著的改善，而不同料液比（1∶100～12∶100）的固定pH（pH= 7.0）大米蛋白溶液的乳化性及穩(wěn)定性無顯著性改善（尤其是料液比較高時(shí)）。均質(zhì)壓力（40～200 MPa）對(duì)固定料液比（3∶100）和pH（pH=7.0）大米蛋白溶液的溶解性、乳化性及穩(wěn)定性、起泡性、粘度的提高影響顯著，而對(duì)其起泡穩(wěn)定性無顯著性作用。均質(zhì)次數(shù)（1～5次）對(duì)固定料液比（3∶100）和pH（pH=7.0）大米蛋白溶液的溶解性、乳化性穩(wěn)定性、起泡性及穩(wěn)定性、粘度的提高影響顯著，而對(duì)其乳化性無顯著性作用（1～3次），甚至在均質(zhì)次數(shù)較多時(shí)（4～5次）有負(fù)面性影響。因此適當(dāng)調(diào)整均質(zhì)的壓力和次數(shù)可以使大米蛋白溶液的功能特性得到定向的改善，該流程簡單易操作，可廣泛應(yīng)用。

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Effects of dynamic high-pressure microfluidization on functional properties of rice protein

WAN Hong-xia，SUN Hai-yan，LIU Dong*
（Shenzhen Key Laboratory of Fermentation，Purification and Analysis，Shenzhen Polytechnic，Shenzhen 518055，China）

Under the ratio of material to liquid（1∶100～12∶100）and pH of the solution（2～12）conditions，rice protein was homogenized with dynamic high-pressure microfluidizer（DHPM）.The effects of pressure（40～200 MPa）and times（1～5）of high-pressure homogenization on functional properties（solubility，emulsibility and emulsifying stability，foamability and foaming stability and viscosity）of rice protein solution were studied.The results showed that the solubility，foamability and viscosity of rice protein solution with different pH and different ratio of material to liquid were increased significantly after dealing with DHPM，and the foaming stability of rice protein solution with different pH and different ratio of material to liquid were no significant advance.The emulsibility and emulsifying stability of rice protein solution with different pH and fixed ratio of material to liquid（3∶100）were improved significantly after dealing with DHPM，and the emulsibility and emulsifying stability of rice protein solution with fixed pH（pH=7）and different ratio of material to liquid（especially in high material liquid）were no significant improvement.The influence of homogeneous pressure on the solubility，emulsibility and emulsifying stability，foamability and viscosity of rice protein solution with fixed pH（pH=7）and ratio of material to liquid（3∶100）were increased significantly，and the effect on foaming stability were no significant.The effect of homogeneous times on the solubility，emulsifying stability，foamability and foaming stability and viscosity of rice protein solution with fixed pH（pH=7）and ratio of material to liquid（3∶100）were enhanced significantly，while the effect on emulsibility were no significant（1～3 times），even which had negative impact at more times（4～5 times）.

dynamic high-pressure microfluidization；rice protein；functional properties

TS201.2

A

1002-0306（2015）16-0155-08

10.13386/j.issn1002-0306.2015.16.024

2015-01-08

萬紅霞（1984-），女，碩士，助理工程師，主要從事食品生物技術(shù)方面的研究，E-mail：wanhongxias@szpt.edu.cn。

劉冬（1968-），男，博士，教授，主要從事功能性食品，生物活性物質(zhì)等方面的研究，E-mail：liudongsz@szpt.edu.cn。

深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目（ZDSY20120619093923525）；深圳市科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（CXZZ20130517145458596）；廣東省國際合作項(xiàng)目（2012B050600031）。