發(fā)酵全脂大豆粉提取油和蛋白的研究

吳海波 齊寶坤 江連洲 張雅娜 趙彩虹 楊 冬

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)國家大豆工程技術(shù)研究中心1，哈爾濱 150028）（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院2，哈爾濱 150030）

發(fā)酵全脂大豆粉提取油和蛋白的研究

吳海波1，2齊寶坤2江連洲2張雅娜2趙彩虹2楊 冬1

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)國家大豆工程技術(shù)研究中心1，哈爾濱 150028）（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院2，哈爾濱 150030）

采用發(fā)酵工藝分別聯(lián)合磨碎和擠壓膨化前處理技術(shù)制取大豆油和蛋白，通過油和蛋白得率及其品質(zhì)評估工藝的可行性。結(jié)果顯示發(fā)酵全脂豆粉聯(lián)合擠壓膨化能夠顯著提高油和蛋白提取率，總油和總蛋白得率分別為95.1%和87.12%，與水酶法得率相近，顯著高于磨碎前處理工藝。磨碎豆粉與膨化豆粉經(jīng)發(fā)酵提取油的品質(zhì)和脂肪酸組成相似，均優(yōu)于溶劑浸提油；磨碎與膨化豆粉發(fā)酵所得分離蛋白（FE－SPI和FGSPI）分子質(zhì)量主要分布在10 000 u以下，F(xiàn)E－SPI的功能性優(yōu)于或接近于FG－SPI，二者的溶解性、持水性顯著優(yōu)于堿溶酸沉制取的分離蛋白（W－SPI），但疏水性、持油性、乳化性、發(fā)泡性能及黏度均低于W－SPI。研究證實(shí)發(fā)酵聯(lián)合擠壓膨化提取大豆油作為一項(xiàng)環(huán)境友好制油技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景。

發(fā)酵 擠壓膨化 大豆粉

大豆油的制取通常采用溶劑浸提法，雖然能保證較高的出油率，但易造成有機(jī)溶劑殘留，污染環(huán)境，而且還給生產(chǎn)帶來安全隱患。因此科研學(xué)者都在急切地尋找可替的綠色環(huán)保制油技術(shù)。水相提取法是人們較早采用的以水為提取介質(zhì)的綠色制油方法，其原理是利用水油不相溶及二者的密度差，借助水將油從植物細(xì)胞中分離出來，這一方法在高含油率油料作物中取得了較好的效果，但對于大豆含油率較低的油料作物，水相法提油率較低從而限制了進(jìn)一步的應(yīng)用［1－3］。水相酶法是在水相提取油脂過程中輔助添加具有高度專一活性的酶類，目前常用的酶有：纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶和蛋白酶。這些酶破壞了植物的細(xì)胞壁，將油和蛋白從致密的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中暴露出來，增加與水的接觸機(jī)會［4－6］，或者破壞包裹在油脂周圍的脂蛋白，提高蛋白的溶解性，使油從脂蛋白和脂多糖的束縛中釋放出來［7］，水相酶法顯著地提高了油和蛋白的提取率，因此備受觀注，其中以蛋白酶效果最好，由此成為近幾年水相酶法使用頻率最高的酶類［8－11］。水相酶法提油率雖高，但由于酶的價格高，導(dǎo)致該技術(shù)成本增加，且酶易失活，給存貯和運(yùn)輸帶來不便。

擠壓膨化利用物料在擠壓機(jī)腔體內(nèi)受到的高溫、高壓、高剪切作用使纖維分子間化學(xué)鍵裂解，當(dāng)物料經(jīng)腔體末端?？讛D出時，壓力驟然降低，物料內(nèi)部過熱水分瞬間汽化，巨大的膨脹力致使細(xì)胞爆破，胞內(nèi)蛋白等物質(zhì)充分暴露出來，從而更易遭到酶的攻擊，因而有利于油和蛋白的提取，相比單純的水相酶法提取，擠壓膨化機(jī)械處理聯(lián)合水相酶法進(jìn)一步提高了油和蛋白得率［12］，已成為近幾年水酶法提油的必備前處理選擇［13－15］。

枯草芽孢桿菌是目前公認(rèn)的少數(shù)人類可食用菌株，而且相應(yīng)菌株是高產(chǎn)活性蛋白酶菌種，工業(yè)上常接種于豆粕發(fā)酵生產(chǎn)所需的各種（酸、中、堿）蛋白酶。如果輔以一定的物料前處理技術(shù)，將枯草芽孢桿菌接種于全脂豆粉溶液中，利用其發(fā)酵所產(chǎn)蛋白酶水解蛋白，同時釋放油脂，既保證了較高的油和蛋白得率，同時又節(jié)省了購買酶的成本。

目前采用微生物發(fā)酵方法從大豆中提取油和蛋白的報(bào)導(dǎo)較少，在前期研究基礎(chǔ)上［16］，探討發(fā)酵聯(lián)合各機(jī)械前處理技術(shù)制油工藝中：1）油和蛋白的得率；2）重點(diǎn)研究與鑒定所得油和蛋白的品質(zhì)，綜合兩方面效果確定一種可行的微生物發(fā)酵提取大豆油和蛋白工藝。

1 材料與方法

1.1 主要材料

1.1.1 菌種

枯草芽孢桿菌：中國工業(yè)微生物菌種保藏中心（ATCC 20524）。

1.1.2 原料

低溫豆粕：哈爾濱高科大豆食品有限責(zé)任公司；大豆：墾農(nóng)22。

1.1.3 培養(yǎng)基

斜面保藏培養(yǎng)基：蛋白胨1%，牛肉膏0.5%，氯化鈉0.5%，瓊脂1.5%，pH 7.5，121℃滅菌20 min。

種子培養(yǎng)基：蛋白胨1%，牛肉膏0.5%，氯化鈉0.5%，pH7.2～7.4，121℃滅菌20 min。

1.2 主要儀器

HZQ－XIOO型振蕩培養(yǎng)箱：中國哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；剖分式雙螺桿擠壓機(jī)：江蘇牧羊集團(tuán)；Z36HK型高速恒溫離心機(jī)：德國HERMLE Labortechnik GmbH公司；KDN－04Ш 型蛋白質(zhì)測定儀：上海纖檢儀器有限公司；Master流變儀：英國馬爾文公司；TU－1901型雙光束紫外可見分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；日立F4500熒光分光光度計(jì)：日本日立公司；AKTApurifier100蛋白質(zhì)純化系統(tǒng)：瑞典安砝碼尼亞公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料的前處理

磨碎豆粉：原料大豆經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，過100目篩，含油率為22.3%，蛋白含量為32.7%。

擠壓膨化豆粉：全脂豆粉含水率14%，在擠壓膨化機(jī)套筒溫度90℃，模孔孔徑18 mm，螺桿轉(zhuǎn)速100 r/min的情況下膨化；膨化后的物料經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，過100目篩子；其中含油率為22.1%，蛋白含量為32.8%。

全脂豆粉發(fā)酵培養(yǎng)基的制備為：7.4%經(jīng)各種預(yù)處理的全脂豆粉，0.09%KH2PO4，0.5%Tween80，起始pH 8.4，基于前期研究結(jié)果，滅菌條件選擇80℃加熱滅菌30 min。

1.3.2 發(fā)酵全脂豆粉提取油和蛋白工藝

1.3.2.1 發(fā)酵菌種的活化

取1～2環(huán)斜面保存菌種接入裝有50 mL種子培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中，37℃下160 r/min振蕩培養(yǎng)20～24 h，使菌體濃度達(dá)到108CFU/mL。

1.3.2.2 枯草芽孢桿菌接種發(fā)酵全脂豆粉提取油和蛋白工藝

按前期研究的發(fā)酵最佳提油工藝條件進(jìn)行［16］，具體操作流程：將活化后的種子培養(yǎng)液按5.4%的比例分別接種于由膨化全脂豆粉、磨碎全脂豆粉組成的培養(yǎng)基中，37℃條件下160 r/min振蕩發(fā)酵36 h。具體工藝見圖1。

發(fā)酵結(jié)束后，4 500 r/min離心樣品20 min，各樣品呈三相分布，分別為乳狀液、游離油、水解液、殘?jiān)⑺庖赫{(diào)節(jié)至pH 4.5附近，4℃冰箱過夜，3 000 r/min離心15 min，所得沉淀用水清洗2次后調(diào)節(jié)至pH 7，冷凍干燥制得分離蛋白。

所得乳狀液放入燒杯中并置于80℃的水浴鍋中加熱 30 min，5 000 r/min離心 15 min，回收游離油。

所得殘?jiān)逑?次后放入電熱干燥箱中70℃烘干至恒重，測定殘?jiān)械挠椭俊?/p>

油脂含量采用索氏抽提法測定，蛋白含量采用凱氏定氮法測量，總油和總蛋白提取率按下列公式進(jìn)行計(jì)算：

圖1 枯草芽孢桿菌發(fā)酵全脂豆粉提取油和蛋白的工藝流程

1.3.3 溶劑浸提法制取大豆油

大豆經(jīng)粉碎機(jī)破碎后，用正已烷索氏抽提6 h，將抽提油真空濃縮至無溶劑蒸出，再用氮?dú)獯蹈蓺堄嗳軇?，所得油保存待用?/p>

1.3.4 堿溶酸沉法制備大豆分離蛋白

稱取適量的低溫脫脂豆粕置于燒杯中，加入去離子水至料液比為1∶10，放入60℃水浴中，同時用電動攪拌器攪拌，當(dāng)料液溫度達(dá)60℃后，用NaOH調(diào)至pH 8.5，保持30 min，其后高速離心30 min，收集上清液用HCL調(diào)至pH 4.5后，再次高速離心收集沉淀，并將其pH調(diào)節(jié)至7，冷凍干燥制得分離蛋白。

1.3.5 油的品質(zhì)鑒定

油的酸值、碘值、過氧化值、皂化值及色澤按GB 1535—2003方法測定。

油的脂肪酸組成采用氣相色譜儀檢測，具體按GB 1535—2003執(zhí)行。

1.3.6 分離蛋白的品質(zhì)鑒定

1.3.6.1 大豆分離蛋白分子質(zhì)量分布情況

將各提取方法所得大豆分離蛋白，采用pH 7.2的0.02 molTris－HCL緩沖溶液配成濃度為10 mg/3 mL的樣品，選用Sephadex G－75凝膠層析柱，樣品經(jīng)濾膜過濾后上樣，在樣品流速為0.5 mL/min，紫外波長280 nm下檢測流出層析柱樣品的吸光值。

1.3.6.2 蛋白溶解度的測定

將分離蛋白用去離子水配成質(zhì)量濃度10mg/mL的溶液，在室溫下攪拌1 h；將 pH調(diào)至7，25℃下10 000 r/min離心10 min；上清液的含氮量用凱氏定氮方法測量，溶解度為上清液的蛋白含量與起始蛋白含量的百分?jǐn)?shù)。

1.3.6.3 蛋白疏水性的測定

將分離蛋白用去離子水配成質(zhì)量濃度10mg/mL的溶液，在室溫下攪拌1 h；將 pH調(diào)至7，25℃下10 000 r/min離心10 min，所得各樣品的上清液用0.01 mol/L，pH7.0磷酸鹽緩沖溶液稀釋至3.66～100μg/mL范圍內(nèi)幾個濃度，疏水性用熒光探測劑ANS法測定。

1.3.6.4 持水力的測定

將各分離蛋白用0.01 mol/L，pH 7.0磷酸鹽緩沖溶液配成質(zhì)量濃度50 mg/mL的蛋白溶液，在室溫條件下攪拌20 min；25℃條件下1 000 r/min離心30 min；上清液去除后，測剩余物中的含水量；持水力用1 g不溶蛋白（干基）中所持有的水量來表示［17］。

1.3.6.5 持油力的測定

將分離蛋白沉浸在大豆油中，按50 mg/mL質(zhì)量濃度配制，室溫條件下攪拌20 min；然后在25℃條件下1 000 r/min離心30 min；將上清油液去除后，測剩余物中的含油量；持油力用1 g不溶蛋白（干基）中所持有的油量來表示［17］。

1.3.6.6 乳化活性指數(shù)和乳化穩(wěn)定性

乳化性以樣品的乳化活性指數(shù)（EAI）表示，以乳化液剛形成后（0 min）的濁度計(jì)算［18］。

乳化穩(wěn)定性（ESI）的測定方法：將分離蛋白用0.05 mol/L Tris－HCl緩沖液（pH 7.0）配制成質(zhì)量濃度為10 mg/mL的溶液。量取3 mL樣液，加入1 mL大豆油，均質(zhì)1 min，在0 min時從底部取出50 μL，靜置30 min后再從底部取出50μL，分別用25 mL質(zhì)量濃度1 mg/mL的十二烷基硫酸鈉（SDS）溶液稀釋，在500 nm光處的吸光度值A(chǔ)500，以1 mg/mL的SDS溶液作空白。按Pearce等［18］方法計(jì)算乳化穩(wěn)定性。

1.3.6.7 起泡性和泡沫穩(wěn)定性

將分離蛋白溶于0.05 mol/L Tris－HCl緩沖液（pH 7.0）中，配制成質(zhì)量濃度為10 mg/mL的溶液150 mL，在高速組織搗碎機(jī)中以12 000 r/min攪打2 min。迅速倒入量筒中，記錄泡沫體積H0，以H0作為評價起泡能力大?。‵C）的指標(biāo)。

樣品在室溫下放置30 min后，測量終止泡沫體積，記為H30。以H30/H0作為評價泡沫穩(wěn)定性大?。‵S）的指標(biāo)［19］。

1.3.6.8 流變性

將分離蛋白用去離子水配成質(zhì)量濃度為100 mg/mL的溶液，在pH 7條件下，攪拌20 min。選用60 mm的模具，在剪切速率1～1 000 s－1范圍內(nèi)，25℃條件下測量分離蛋白的流變性。試驗(yàn)流變曲線遵循能量定律模式 δ＝K（r）n，式中：δ為剪切應(yīng)力（Pa）；K為黏度系數(shù)；r為剪切速率（s－1）；n為流體指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每個試驗(yàn)數(shù)據(jù)至少進(jìn)行3次測定，采用 SAS9.0統(tǒng)計(jì)軟件單因素方差分析（Oneway ANOVA）進(jìn)行組間差異性比較，顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵全脂豆粉的總油和總蛋白提取率

發(fā)酵結(jié)束后，按SB/T 10317—1999方法測定磨碎豆粉與膨化豆粉發(fā)酵液中的堿性蛋白酶活分別為318 U/mL、337 U/mL，說明枯草芽孢桿菌在豆粉培養(yǎng)基生長過程中產(chǎn)生蛋白酶，這有益于豆粉中蛋白的水解和油脂的釋放。

表1 總油、總蛋白提取率/%

表1顯示采用發(fā)酵法提取大豆油和蛋白，原料的預(yù)處理方式對油和蛋白得率有著極大的影響，經(jīng)普通磨碎處理的豆粉發(fā)酵后總油與總蛋白提取率較低，與水相提取大豆油和蛋白工藝得率相似［1－3］，說明單純采用發(fā)酵法來增進(jìn)油和蛋白得率效果不明顯，而發(fā)酵聯(lián)合擠壓膨化前處理技術(shù)顯著增加了油和蛋白得率（P＜0.05），分別達(dá)到 95.1%和87.12%，遠(yuǎn)高于未膨化的。由于豆粉膨化后暴露了較多胞內(nèi)物質(zhì)，因此更有利于發(fā)酵所產(chǎn)酶對作用位點(diǎn)的攻擊，將包圍在油脂外圍的蛋白水解，釋放出油脂，同時提升蛋白溶解性，最終導(dǎo)致總油和總蛋白提取率的增加。

2.2 大豆油的品質(zhì)

2.2.1 油的理化指標(biāo)

表2顯示發(fā)酵磨碎豆粉和發(fā)酵膨化豆粉提取的油各理化指標(biāo)相似，但二者與溶劑浸出油的品質(zhì)存在一定差異。發(fā)酵法制取的油在酸值、碘值、過氧化值、皂化值方面均低于浸出油，且色澤比浸出油淺，說明發(fā)酵提取的油具有更好的品質(zhì)，而且發(fā)酵制取的油未經(jīng)精煉，幾項(xiàng)重要的理化指標(biāo)已達(dá)國家三級油的標(biāo)準(zhǔn)。粗酶提取的大豆油品質(zhì)也有相似的結(jié)果［20］。

表2 各提取工藝所得大豆油的理化指標(biāo)

酸價是油脂精煉程度和品質(zhì)好壞的重要標(biāo)志之一。發(fā)酵提油工藝中由于在發(fā)酵前對豆粉培養(yǎng)基的加熱滅菌降低了脂肪酶的活性，減少了脂肪酶分解脂肪生成脂肪酸的機(jī)會，因此發(fā)酵提取的油酸值較低。這是溶劑浸提工藝所不具備的優(yōu)勢。

發(fā)酵制取的油碘值和過氧化值顯著低于溶劑浸提油（P＜0.05），說明油中易氧化變質(zhì)的物質(zhì)含量低，油的性質(zhì)更穩(wěn)定，品質(zhì)更新鮮。

發(fā)酵法提取的油皂化值低于溶劑浸提油，說明油中游離脂肪酸和甘油酯的含量較低，這與SajidLatif等［21］的研究結(jié)果一致。

2.2.2 油的脂肪酸組成

表3顯示發(fā)酵制取的大豆油與溶劑浸提油的脂肪酸組成基本一致，符合國際食品法典委員會標(biāo)準(zhǔn)CODEX STAN 210—1999。其油中主要成分為不飽和脂肪酸，含量占84%以上，其中亞油酸含量高達(dá)54%以上，亞麻酸在10.5%以上，油酸含量19.5%以上，這使所得油具有優(yōu)良的營養(yǎng)保健作用。

表3 各提取工藝所得大豆油的脂肪酸組成/%

與傳統(tǒng)溶劑浸提工藝相比，發(fā)酵法制油不僅避免了有機(jī)溶劑的使用，且工藝操作條件溫和，所得油具有更加良好的食用品質(zhì)。

2.3 分離蛋白的性質(zhì)

2.3.1 分離蛋白中粗蛋白的含量

發(fā)酵磨碎與發(fā)酵膨化全脂豆粉所得分離蛋白（FG－SPI和FE－SPI）的粗蛋白含量顯著低于采用堿溶酸沉法所得分離蛋白（W－SPI）的粗蛋白含量（P＜0.05），由于發(fā)酵水解豆粉過程中釋放的部分游離油溶解在溶液中，因此所回收的分離蛋白中含有少量油脂，造成FE－SPI和FG－SPI粗蛋白含量低。

2.3.2 大豆分離蛋白的分子質(zhì)量分布情況

凝膠層析結(jié)果顯示已知分子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)品牛血清白蛋白（66 000 u）的出峰時間為10.03 min，卵白蛋白（44 000 u）的出峰時間為11.12 min，胰蛋白酶（21 000 u）的出峰時間為12.97 min，溶菌酶（14 000 u）的出峰時間為14.63 min，胰島素（5 500 u）的出峰時間為16.35 min，由此可根據(jù)各分離蛋白組分的出峰時間推測出其分子質(zhì)量的分布情況。

圖3為各提取方法所得大豆分離蛋白的凝膠層析圖譜。

圖3 分離蛋白的凝膠層析圖

W－SPI的洗脫峰主要出現(xiàn)在洗脫時間5～10 min內(nèi)，即大約75%左右的蛋白分子質(zhì)量集中分布于66 000 u以上（圖3a），而小分子質(zhì)量的多肽含量較低。

圖3b顯示發(fā)酵磨碎豆粉所得分離蛋白具有較大峰面積的洗脫峰主要出現(xiàn)在洗脫時間15～35 min，說明FG－SPI分子質(zhì)量主要分布在10 000 u以下，其中分子質(zhì)量在5 500 u以下的蛋白含量最多，達(dá)38%，分子質(zhì)量在10 000～5 500 u之間的蛋白含量在32%左右。由于發(fā)酵過程中產(chǎn)生的蛋白酶將大豆蛋白水解成小分子的多肽，因此造成發(fā)酵制取的大豆分離蛋白分子質(zhì)量較小。

發(fā)酵膨化豆粉制取的分離蛋白的洗脫峰出現(xiàn)位置與FG－SPI相似（圖3c），但在洗脫15～35 min間的洗脫峰面積更大，其中分子質(zhì)量5 500 u以下的蛋白含量最多，達(dá)46%，分子質(zhì)量在10 000～5 500 u之間的含量為30%。由于豆粉膨化后更有利于發(fā)酵水解的進(jìn)行，因此相較于FG－SPI，F(xiàn)E－SPI的分子質(zhì)量分布于較低區(qū)域的比例更高。

2.3.3 溶解性能與持水、持油性

表4顯示發(fā)酵提取工藝所得各分離蛋白的溶解性均顯著優(yōu)于W－SPI（P＜0.05），由于發(fā)酵水解作用，豆粉中長鏈大分子蛋白被降解生成短鏈的小分子肽，提高了蛋白在溶液體系中的分散性，這與前人大量報(bào)道的大豆水解產(chǎn)物具有更好的溶解性結(jié)論是一致的［22－23］。

FE－SPI的溶解性顯著優(yōu)于FG－SPI。豆粉膨化后，胞內(nèi)蛋白充分暴露，更有利于酶的水解，因此提高了蛋白在溶液體系中的分散性。

表4 分離蛋白的溶解性、疏水性及持水、持油性

發(fā)酵提取工藝所得各分離蛋白的表面疏水性顯著低于W－SPI，F(xiàn)E－SPI的表面疏水性比W－SPI低83%。發(fā)酵時，由于受到酶的攻擊，蛋白空間構(gòu)象發(fā)生改變，造成疏水小區(qū)分布位置的變化。FE－SPI的表面疏水性低于FG－SPI，但差異并不顯著（P＞0.05）。

發(fā)酵所得各分離蛋白的持水性均顯著優(yōu)于WSPI（P＜0.05）（見表 4）。蛋白的吸水能力與其構(gòu)象、包含的極性基團(tuán)數(shù)量和類型有關(guān)［17］。發(fā)酵提取大豆油和蛋白時，在所產(chǎn)酶的作用下，蛋白被水解成較多的帶電殘基短肽，同時大量親水基團(tuán)外露，從而增強(qiáng)了對水分子的吸附作用。FE－SPI的持水性顯著低于FG－SPI，由于膨化工藝導(dǎo)致豆粉中蛋白結(jié)構(gòu)的重新排布，從而影響了FE－SPI的吸水性能。

發(fā)酵提取的各分離蛋白持油力均顯著低于WSPI；雖然FE－SPI的持油力明顯低于FG－SPI，但從實(shí)際數(shù)值來看相差并不大。

通常認(rèn)為蛋白的吸油性是由于蛋白對油具有物理截留和吸附作用［24］。發(fā)酵和膨化工藝導(dǎo)致蛋白中暴露的疏水基團(tuán)減少，降低了分離蛋白與油的結(jié)合能力；同時水解作用造成蛋白分子質(zhì)量的降低難于形成凝膠質(zhì)阻止油脂移動，截留作用下降，因此發(fā)酵所得分離蛋白持油性下降。

2.3.4 乳化性能與起泡能力

發(fā)酵所得各分離蛋白的乳化性均顯著低于WSPI（P＜0.05），F(xiàn)E－SPI的乳化能力低于 FG－SPI，但差異不顯著（P＞0.05）（見表5）。

McWatters等［25］認(rèn)為乳化性受溶解性影響，一般溶解性良好的蛋白具有更好的乳化性。但對于水解產(chǎn)物來說，蛋白在輕度水解時（一般為＜5%）乳化性會上升，但是較深水解度的多肽產(chǎn)物乳化性會下降［26－27］。深度水解產(chǎn)生的肽鏈較短，分子質(zhì)量較小，這樣的短肽不利于在油/水界面的擴(kuò)散和吸附，以及形成適宜厚度的蛋白膜，因此乳化性下降。本試驗(yàn)發(fā)酵提油是在較深水解度下進(jìn)行的，凝膠層析圖顯示FESPI和FG－SPI主要由分子質(zhì)量10 000 u以下的短肽組成（見圖3），因此乳化性較低。

一般認(rèn)為具有大分子質(zhì)量的長鏈肽蛋白乳化穩(wěn)定性更高，而來自深度水解的短鏈肽不利于提高乳化穩(wěn)定性，因此FE－SPI和 FG－SPI的乳化穩(wěn)定性低于W－SPI。

表5 分離蛋白的乳化性與起泡性

發(fā)泡能力是大豆蛋白的一個重要功能特性，包括起泡性和泡沫穩(wěn)定性。

表5顯示堿溶酸沉法制備的分離蛋白具有良好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，F(xiàn)E－SPI和FG－SPI的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性均顯著低于W－SPI，F(xiàn)E－SPI的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性低于FG－SPI，但差異不顯著。

起泡能力是蛋白表面活性功能的一種體現(xiàn)，因此通過提高蛋白的溶解性可達(dá)到改善發(fā)泡性能的目的［22－23］。Jung等［22］和 Lamsal等［23］的研究顯示水解后的蛋白具有較高的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，且高于未水解前的母體，這與本研究結(jié)果相反。因?yàn)榍罢叩难芯渴窃谒舛容^低（水解度4%左右）情況下進(jìn)行的，水解后蛋白分子質(zhì)量主要分布在44 000 u至14 000 u區(qū)間，而本試驗(yàn)所得FE－SPI和FG－SPI分子質(zhì)量均在10 000 u以下，分子質(zhì)量較小，因此雖然FE－SPI和 FG－SPI具有較高的溶解度（見2.3.3），有利于泡沫的形成，但過低分子質(zhì)量的短肽使蛋白黏度降低（見2.3.5），致使泡沫液膜強(qiáng)度低，牢固性差；且較小的蛋白易從液膜上解吸，致使液膜蛋白含量低，引起泡沫的聚合、破裂和坍塌［28］，導(dǎo)致泡沫不穩(wěn)定。因此 FG－SPI和FE－SPI的泡沫穩(wěn)定性顯著下降。

2.3.5 流體性質(zhì)

FG－SPI和FE－SPI的表觀黏度明顯低于WSPI，其中FE－SPI的表觀黏度最低（見圖4）。

圖4 分離蛋白的表觀黏度

W－SPI在剪切速率1 s－1時的表觀黏度明顯高于剪切速率1 000 s－1時的黏度，呈典型的剪切變稀特性。

FG－SPI和 FE－SPI在剪切速率1 s－1和1 000 s－1時的黏度差異不大，黏度變化曲線接近于直線，剪切變稀的現(xiàn)象不明顯，表現(xiàn)出接近牛頓流體的特性。

表6 分離蛋白溶液（10%）的流體行為參數(shù)

W－SPI的流變指數(shù)n小于1，明顯小于FGSPI和FE－SPI的n值，呈典型的假塑性流體（表6）。而FG－SPI和FE－SPI的n值都較大，特別是FE－SPI的n值接近于1，即接近牛頓流體，這與圖4結(jié)果一致。

K值代表蛋白的黏度程度，各分離蛋白的K值大小與在剪切速率1～1 000 s－1范圍內(nèi)所體現(xiàn)的表觀黏度（圖4）規(guī)律一致。FE－SPI和 FG－SPI的K值均顯著低于W－SPI，F(xiàn)E－SPI的K值顯著低于FG－SPI。由于發(fā)酵使豆粉中大分子蛋白降解生成小分子的短肽，所得FE－SPI和 FG－SPI的溶解性提高，因此黏度降低［29］。

3 結(jié)論

通過接種發(fā)酵全脂大豆粉提取油和蛋白，結(jié)果顯示經(jīng)磨碎前處理豆粉的總油和總蛋白得率較低，與水相提取油和蛋白得率相似；而發(fā)酵擠壓膨化全脂豆粉，顯著提高了油和蛋白提取率，分別達(dá)到95.1%和87.12%。

發(fā)酵全脂豆粉提取油的理化性質(zhì)優(yōu)于溶劑浸出油；脂肪酸組成與溶劑浸提油相似，符合國際食品法典委員會標(biāo)準(zhǔn)CODEX STAN 210—1999。

發(fā)酵全脂大豆粉所得分離蛋白（FG－SPI和FE－SPI）的粗蛋白含量和分子質(zhì)量均低于堿溶酸沉法制得的分離蛋白，二者分子質(zhì)量主要分布在10 000 u以下，其溶解性、持水性優(yōu)于W－SPI，而疏水性、持油性、乳化性和乳化穩(wěn)定性、起泡性和泡沫穩(wěn)定性及黏度等均低于W－SPI，這與水相酶法所得蛋白的性質(zhì)相似［30－31］。FE－SPI的功能性好于或接近于FG－SPI，因此采用發(fā)酵法提取大豆油時聯(lián)合擠壓膨化前處理技術(shù)是一個更好的選擇。

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Oil and Protein from Fermentation－Assistant Aqueous Extraction of Full Fat Soybean Powder

Wu Haibo1，2Qi Baokun2Jiang Lianzhou2Zhang Yana2Zhao Chaihong2Yang Dong1
（The National Research Center of Soybean Engineering and Technology，Northeast Agricultural University1，Haerbin 150028）（College of Food Science，Northeast Agricultural University2，Haerbin 150030）

Fermentation－assistant aqueous extraction processed with full fat soybean powder in combination with grind and extrusion pretreatmenthas been separately evaluated for the feasibility based on the yield and quality of oil and protein.From fermentation extraction processing in combination with extrusion，total oil and total protein extraction yields were 95.1%，87.12%，respectively，higher than that of fermentation with grind pretreatment，and closed to that produced from enzyme－assistant aqueous extraction process.Quality of oil extracted from ground soy flours was similar to that from extruded flours.Compared to solventextraction，fermentation extraction oil had the better quality even no significant difference in the fatacid compositions.Soybean protein isolate extracted from extrusion flours（FE－SPI）had the better function/similar to isolate that extracted from ground flours（FG－SPI）；further，both of themolecularweightswere below 10 000 u.Both FE－SPIand FG－SPIwere better than soybean protein isolate obtained by isoelectric pointmethod（W－SPI）in the aspects of solubility，water－h(huán)olding capacity，butmore inferior in surface hydrophobicity，fat－h(huán)olding capacity，emulsifiability，foamability，viscosity.As an environmentally－friendly technology alternative to solvent extraction of soybean oil，fermentation－assistant aqueous extraction processing combined with extrusion pretreatment had better application perspective.

fermentation，extrusion，soybean Power

TS224.4

A

1003－0174（2015）08－0024－08

中國博士后科學(xué)基金第54批面上資助（2013M541333），黑龍江省博士后資助項(xiàng)目（LBH－Z12053）

2014－03－13

吳海波，女，1975年出生，副研究員，糧食、油脂與植物蛋白工程

江連洲，男，1960年出生，教授，糧食、油脂與植物蛋白工程