不同pH條件下紅小豆分離蛋白的加工特性分析

宋龍淵 王靜 鄧小蓉 張正紅 雷用東

摘要 [目的]分析不同pH條件下紅小豆分離蛋白的加工特性。[方法]以大豆分離蛋白為對照，設(shè)定不同pH條件，分析紅小豆和大豆蛋白主要的加工特性。[結(jié)果] 在較低pH下，紅小豆分離蛋白具有良好的溶解性能，其乳化性、起泡性和吸油性與大豆分離蛋白大致相同，其乳化穩(wěn)定性和起泡穩(wěn)定性比大豆蛋白更優(yōu)；當(dāng)濃度為10%時，紅小豆蛋白顯示出凝膠性。[結(jié)論]該研究可為紅小豆的綜合開發(fā)應(yīng)用提供新的加工基礎(chǔ)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 紅小豆；大豆；pH；分離蛋白；加工特性

中圖分類號 TS210 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）14-0172-03

Processing Characteristics of Isolate Protein from Red Adzuki Bean at Various pH

SONG Longyuan1， WANG Jing2， DENG Xiaorong2 et al

（1.Hetian Drug Inspection of Xinjiang Uygur Autonomous region of China， Hetian， Xingjiang 848000；2.Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Science， Shihezi， Xingjiang 832000）

Abstract [Objective]To analyze the processing characteristics of the protein isolate from Red Adzuki Bean at various pH . [Method]The isolate protein from soybean was used as the control；the main processing characteristics

of isolate proteins from Red Adzuki Bean and soybean were analyzed under different pH conditions. [Result]Red Adzuki Bean protein has good solubility in low pH. Emulsification， foaming and oil absorption of Red Adzuki Bean protein were compared with soybean protein， while the emulsification stability and foaming stability were better than soybean protein. When the concentration was 10%， Red Adzuki Bean protein showed gel property. [Conclusion]The study can provide a new basis processing for the comprehensive development and adhibition of Red Adzuki Bean.

Key words Red Adzuki Bean；Soybean；pH；Protein extraction；Processing characteristics

紅小豆即赤小豆（Vigna umbellata），又名赤豆、蛋白豆、赤山豆，是豆科植物，外形與紅豆相似而稍微細(xì)長[1]。紅小豆是我國食用豆類之一，其蛋白質(zhì)平均含量為22.65%，比禾谷類蛋白質(zhì)含量高2～3倍，現(xiàn)作為經(jīng)濟作物在全國各地普遍栽培[2]。紅小豆是一種高蛋白、低脂肪、多營養(yǎng)的功能食品，具有清熱解毒、消積化瘀等療效[3]，是日常生活必備的家用食材。經(jīng)查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻[4-6]，發(fā)現(xiàn)關(guān)于紅小豆與其加工特性的相關(guān)性研究尚鮮見報道。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1

原料與主要試劑。紅小豆、大豆分離蛋白購買于新疆石河子市金馬農(nóng)貿(mào)市場。石油醚、氫氧化鈉、鹽酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、硼酸、甲基紅-溴甲酚綠，均為分析純；分析用水均為去離子水。

1.1.2 儀器及設(shè)備。721型紫外可見分光光度計，上海第三分析儀器廠；pH S-3C型pH計，上海精密科學(xué)儀器公司；SKD-800型凱式定氮儀，上海沛歐分析儀器公司；Neofuge15R型高速冷凍離心機，上海力康公司；MK-200型高速粉碎機，南京威利朗公司；LG-1.0型真空冷凍干燥機，沈陽航天新陽公司；LXJ-ⅡB型大容量離心機，上海安亭科學(xué)儀器廠；HSQ-3型恒溫水浴鍋，上海智域分析儀器制造公司。

1.2 方法

1.2.1 紅小豆分離蛋白提取方法與含量測定。

原料預(yù)處理與提取方法，參考宋龍淵等[7]采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化紅小豆分離蛋白的提取工藝，參照GB 5009.5—2016食品中蛋白質(zhì)的測定第一法凱氏定氮法[8]，測定其含量。3次重復(fù)，同時做空白試驗。

1.2.2 不同pH條件下蛋白加工特性分析方法。

1.2.2.1 溶解性測定。

參考熊拯[9]的方法，準(zhǔn)確稱取紅小豆和大豆分離蛋白各1.0 g樣品，加入100 mL蒸餾水，室溫下攪拌30 min。在攪拌過程中，采用NaOH或HCl稀溶液調(diào)節(jié)體系的不同pH（2.0～12.0），轉(zhuǎn)速為10 000 r/min離心30 min，測定離心后上清液中的蛋白質(zhì)成分含量。

溶解性（W，%）= 上清液中的蛋白質(zhì)質(zhì)量（m1，g）/樣品蛋白質(zhì)質(zhì)量（m0，g）×100%

1.2.2.2 乳化性測定。

參考鄧塔等[10]的方法，設(shè)置不同pH（2.0～9.0）的0.2 mol/L NaH2PO4-Na2HPO4緩沖液，配制含量為0.2%紅小豆、大豆分離蛋白的溶液樣品，各移取樣品6 mL于有刻度的塑料離心管，均質(zhì)30 s后，再加入2 mL的色拉油，在轉(zhuǎn)速為10 000 r/min均質(zhì)1 min，測定樣品的乳化液體積。

乳化性（%）= 乳化層體積（mL）/離心管總體積（mL）×100

將上述乳化液的樣品在80 ℃下加熱30 min，冷卻到室溫后再12 000 r/min離心5 min，及時測定保留的乳化層的體積。

乳化穩(wěn)定性（%）= 保留乳化層體積（mL）/原有乳化層的總體積×100

1.2.2.3 發(fā)泡性測定。

參考計曉曼等[11]的方法，配制100 mL濃度為1%、不同pH（2.0～9.0）的紅小豆和大豆分離蛋白樣品溶液，在轉(zhuǎn)速為5 000 r/min均質(zhì)2 min后，立即移取至100 mL的量筒中，記錄樣品產(chǎn)生泡沫所占的體積為V0；將裝有樣品溶液的量筒放在水浴鍋中， 溫度為（30±1）℃，靜置30 min后，記錄樣品泡沫的殘留體積Vr。評估蛋白溶液起泡能力大小可以V0表示，而V0與Vr 之比可用于計算樣品泡沫穩(wěn)定性。

發(fā)泡能力（%）=V0/V×100

泡沫穩(wěn)定性（%）=Vr/V0×100

式中，V為蛋白質(zhì)溶液的體積，該試驗為100 mL。

1.2.2.4 持水性測定。

參考鄧芝串等[12]方法，配制20 mL蛋白質(zhì)含量為1%（W/V）、不同pH（3.0～9.0）的紅小豆和大豆分離蛋白樣品溶液，移取5 mL溶液，移入稱重后的10 mL塑料離心管中，用轉(zhuǎn)速為5 000 r/min離心30 min，小心除去離心管的上清液，稱量此時塑料離心管的質(zhì)量，分離蛋白的持水能力（WHC）按下列公式計算。

WHC（%）=（m2-m1）/m×100

式中，m1為塑料離心管的質(zhì)量（g）；m2為去除上清液后離心管的質(zhì)量（g）；m為離心管中蛋白質(zhì)的質(zhì)量（g）。

用同樣的方法制備不同蛋白質(zhì)含量[0.5%、4.0%、7.0%（W/V）]的紅小豆和大豆分離蛋白水溶液，分析持水能力與蛋白質(zhì)濃度之間的關(guān)系。

1.2.2.5 持油性測定。

參考鄧芝串等[12]方法，各向含有蛋白質(zhì)0.5 g的紅小豆和大豆分離蛋白溶液中加入5 mL食用油，不同pH（3.0～9.0）的蛋白溶液，樣品混合均勻后，采用5 000 r/min離心30 min，小心移去上層油，稱量此時塑料離心管的質(zhì)量。分離蛋白的持油能力（FAC）按下列公式計算。

FAC（%）=（m2-m1）/m×100

式中，m1為塑料離心管的質(zhì)量（g）；m2為移去上層油后塑料離心管的質(zhì)量（g）；m為塑料離心管中蛋白質(zhì)的質(zhì)量（g）。

1.2.2.6 凝膠性測定。

參考孟小波等[13]方法，用紅小豆和大豆分離蛋白配制10 mL不同蛋白質(zhì)含量水溶液，在磁力攪拌器采用低速攪拌1 h。攪拌停止后，除去樣品溶液中的泡

沫，

用錫箔紙封住管口，再移入加熱至95 ℃的恒溫水浴鍋 中，保持30 min后，室溫下冷卻后，放入冰箱4 ℃條件下過夜，制得分離蛋白凝膠。

判斷形成凝膠的方法如下：經(jīng)過以上步驟制備的固-液體系，具有固定的形態(tài)，且不隨燒杯的傾斜而流動，則認(rèn)為在該濃度下蛋白質(zhì)可以形成凝膠，據(jù)此判斷出粗蛋白形成凝膠的最低濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶解性

溶解性是蛋白質(zhì)固有的特性之一，對其應(yīng)用有著重要的控制因素，若經(jīng)加工處理以后，其蛋白水溶性降低，則其起泡性、凝膠性、乳化性等其他蛋白性質(zhì)，隨之有不同程度降低[9]。紅小豆和大豆分離蛋白溶解性與不同pH之間有密切的關(guān)系，如圖1所示。

由圖1可看出，在高于4.0或低于4.0的pH時，其溶解性都增加，最高能達(dá)到80%（pH=2），pH≥8時，紅小豆與大豆分離蛋白溶解性趨于穩(wěn)定，這是因為紅小豆蛋白質(zhì)的等電點大概在pH 4.0，此時紅小豆蛋白的溶解性達(dá)到最小值。與大豆分離蛋白溶解性相比，在較低pH時紅小豆蛋白有較好地溶解性。因此可以表明，紅小豆蛋白可較好地適用于酸性飲料食品中。

2.2 乳化性能

不同pH條件下紅小豆和大豆分離蛋白的乳化性和穩(wěn)定性關(guān)系如圖2所示。

由圖2可以看出，紅小豆蛋白和大豆分離蛋白的乳化性相當(dāng)，在紅小豆蛋白等電點附近，其紅小豆蛋白乳化性表現(xiàn)較差，這與其溶解性研究結(jié)果表現(xiàn)一致。但在堿性條件下，紅小豆蛋白乳化性表現(xiàn)較好。紅小豆蛋白的乳化穩(wěn)定性強于大豆分離蛋白，紅小豆蛋白可作為一種良好的乳化劑添加應(yīng)用到食品中。

2.3 發(fā)泡性

發(fā)泡性作為蛋白質(zhì)攪打起泡后的能力體現(xiàn)，泡沫穩(wěn)定性是作為攪打后在一定時間內(nèi)的泡沫保持穩(wěn)定的能力[11]。紅小豆和大豆分離蛋白的起泡性和穩(wěn)定性與pH有著密切的關(guān)系，如圖3所示。

由圖3可以看出，紅小豆蛋白起泡性隨著pH變化趨勢，先急速下降后再上升，在pH為4等電點處起泡性表現(xiàn)最差，這與其在等電點處的蛋白溶解性能較差密切相關(guān)。紅小豆蛋白起泡性稍強于大豆分離蛋白，并且起泡穩(wěn)定性在測定范圍內(nèi)一直比大豆分離蛋白強，紅小豆蛋白是一種起泡性和起泡穩(wěn)定性均良好的分離蛋白。

2.4 持水性

蛋白持水性與食品的黏度密切相關(guān)，并受不同溫度、濃度和pH的影響。紅小豆和大豆分離蛋白持水性與pH之間的關(guān)系如圖4所示。

由圖4可以看出，在pH為5時，紅小豆蛋白持水性能達(dá)到最大能力，隨后持水能力又開始下降。由此說明，在pH為5時，紅小豆蛋白的吸水效果最佳。從兩者在不同pH條件下的持水性情況明顯可以看出，大豆分離蛋白吸水性比紅小豆蛋白好。

2.5 持油性

蛋白持油性可反映含蛋白質(zhì)產(chǎn)品中吸附油的能力大小，并與蛋白質(zhì)的來源、種類、加工溫度與方法等因素有密切關(guān)系，同時也與所用的油脂種類有關(guān)系[12]。紅小豆與大豆分離蛋白的持油性分析結(jié)果見圖5。

2.6 凝膠性能

凝膠性可反映蛋白質(zhì)形成凝膠的能力大小，在外界條件作用下，蛋白質(zhì)可形成凝膠后，用作食品中各種配料的重要載體[14]。紅小豆和大豆分離蛋白在不同濃度下凝膠形成效果見表1。

由表1可以看出，當(dāng)濃度為10%時，紅小豆蛋白顯示出很好的蛋白凝膠性能，紅小豆和大豆分離蛋白凝膠性能需要質(zhì)量濃度含量均較低，說明兩者均具有形成凝膠的良好能力。

3 結(jié)論

經(jīng)加工特性分析研究發(fā)現(xiàn)，在較低的pH下，紅小豆分離蛋白的溶解性表現(xiàn)較好；在同一pH條件下，紅小豆蛋白乳化性、持油性與大豆分離蛋白基本保持一致，但吸水性、乳化穩(wěn)定性和起泡穩(wěn)定性比大豆分離蛋白較差。此外，紅小豆和大豆蛋白均具有良好的凝膠性能。

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