以大豆蛋白微粒構(gòu)建高蛋白食品體系的穩(wěn)定性研究

張?zhí)?，郭健，楊曉泉，何曼源，王梓旭，黃舒衍

（華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510640）

蛋白質(zhì)是構(gòu)成生命的基礎(chǔ)物質(zhì)，長(zhǎng)期蛋白質(zhì)攝入不足會(huì)導(dǎo)致發(fā)育不良、肌肉萎縮、代謝功能衰退、免疫力下降等健康問題，目前我國(guó)有較大部分人群處于一個(gè)負(fù)氮平衡的狀態(tài)[1]，高蛋白食品能方便快捷地為負(fù)氮人群補(bǔ)充蛋白質(zhì)。此外，越來越多的消費(fèi)者追求健康生活方式，高蛋白食品以其在解決饑餓、提供持久的能量[2]，減肥和體重管理[3,4]、運(yùn)動(dòng)康復(fù)和保持肌肉質(zhì)量方面[5,6]起到重要作用而受到廣泛關(guān)注。但是在高蛋白食品體系中，由于蛋白質(zhì)的含量較高（固體食品＞12%，液體食品＞6%），其側(cè)鏈基團(tuán)有更多機(jī)會(huì)相互接觸；在加工過程隨著肽鏈的展開，基團(tuán)之間更容易發(fā)生多種相互作用（疏水作用、氫鍵和二硫鍵等），從而形成不同形貌的聚集體甚至三維凝膠網(wǎng)絡(luò)。這導(dǎo)致高蛋白食品往往呈現(xiàn)堅(jiān)韌、粗糙或高粘度的口感，降低消費(fèi)者對(duì)這類產(chǎn)品的接受程度。

在經(jīng)濟(jì)全球化、快速都市化和老齡化的大背景下，動(dòng)物蛋白資源難以可持續(xù)發(fā)展。因此，從環(huán)境友好、綠色加工和可持續(xù)發(fā)展的角度，為了滿足日益增長(zhǎng)對(duì)高蛋白食品的市場(chǎng)需求，迫切需要發(fā)展以植物蛋白為原料的食物蛋白配料[7]。植物蛋白保守的空間結(jié)構(gòu)使其聚集行為難以控制[8,9]，不能賦予產(chǎn)品順滑的口感；植物蛋白原料多為糧油加工副產(chǎn)物，殘留非極性物質(zhì)的氧化往往導(dǎo)致不良風(fēng)味的形成。為了改良植物蛋白在口感及風(fēng)味的問題，需對(duì)其進(jìn)行微?；╩icro-particulation），即以熱處理、高剪切等手段改變蛋白質(zhì)的聚集方式，形成具有微米尺度（1～10 μm）、相對(duì)有序和剛性空間結(jié)構(gòu)的微粒[10～12]。在此過程中，蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)的內(nèi)卷，親水基團(tuán)傾向于分布于微粒的表面，隨著疏水作用及氫鍵等相互作用的位點(diǎn)減少，蛋白微粒間相互作用減弱，體系的粘度及凝膠性能隨之顯著下降[13]，使高蛋白體系仍然處于液體狀態(tài)并形成賦予順滑細(xì)膩的口感[14]。

目前，制備納微尺度蛋白基微粒多采用反溶劑法和乳液模板法[15～17]等。這些方法大多涉及有機(jī)溶劑的使用，制備操作要求精細(xì)且步驟繁瑣，尚處于實(shí)驗(yàn)室制備階段，難以在需要大規(guī)模生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏的食品工業(yè)中實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。本研究以大宗糧油加工副產(chǎn)物-大豆蛋白為原料，通過高溫剪切及噴霧干燥等處理制備獲得大豆蛋白微粒。由于蛋白質(zhì)聚集行為很大程度上取決于所處pH條件，本研究著重探討了熱處理pH條件對(duì)所制備的蛋白微粒理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，探討其作為新一代植物蛋白配料應(yīng)用于高蛋白食品的可能性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

低溫脫脂大豆粕，山東御馨生物科技有限公司；異硫氰酸熒光素酯（Fluorescein isothiocyanate isomer I，F(xiàn)ITC），美國(guó)Sigma公司；Folin-酚試劑盒，北京鼎國(guó)昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司；氫氧化鈉、鹽酸均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

頂置式攪拌器RW20，德國(guó)IKA公司；分散均質(zhì)機(jī)T25，德國(guó)IKA公司；小型噴霧干燥器B-290，瑞士 Büchi公司；杜馬斯定氮儀 Rapid N cube，德國(guó)Elementar公司；便攜式密度計(jì) DMA35N，奧地利Anton Paar公司；激光粒度儀Mastersizer 3000E，英國(guó)Malvern公司；旋轉(zhuǎn)流變儀 RheoStress 600，美國(guó)Thermo Fisher公司；臺(tái)式掃描電子顯微鏡TM3000，日本Hitachi公司；紫外分光光度計(jì)Genesys 10 s，美國(guó)Thermo Fisher公司；倒置生物顯微鏡IX53，日本Olympus公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 大豆分離蛋白的制備

將低溫脫脂大豆粕粉碎后過60目篩，得到的粉末以1:10（W/V）的比例與去離子水混合，以2 N氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至8.0，室溫下攪拌2 h后以8000 r/min的轉(zhuǎn)速離心20 min，取上清液，以2 N鹽酸調(diào)pH至4.5后再次以8000 r/min的轉(zhuǎn)速離心20 min，取沉淀復(fù)溶于水，回調(diào)pH至7.0，去離子水中透析48 h后冷凍干燥，獲得大豆分離蛋白（soy protein isolate，SPI）。以快速定氮儀采用杜馬斯燃燒法測(cè)得該SPI的蛋白質(zhì)含量為86.84%±0.61%。

1.2.2 大豆蛋白微粒的制備

將一定量SPI分散于去離子水中，室溫下攪拌2 h，獲得15%（W/W）的分散液，分別調(diào)節(jié)pH至3.0、3.4和 3.8，將其置于 95 ℃的水浴鍋中攪拌加熱 60 min，然后冷卻至室溫，得到大豆蛋白微粒分散液，將其進(jìn)行噴霧干燥，得到大豆蛋白微粒粉體。噴霧干燥條件：進(jìn)口溫度180 ℃，出口溫度90～110 ℃，進(jìn)樣流量為3 mL/min，空氣流速為600 L/h。

1.2.3 大豆蛋白微粒體積分?jǐn)?shù)的測(cè)定

將大豆蛋白微粒配制成蛋白含量為 2%的分散液；以蛋白微粒為分散介質(zhì)、去離子水作為分散介質(zhì)，在 25 ℃條件下以旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和密度計(jì)分別測(cè)定該分散液的粘度和密度。根據(jù)Einstein粘度公式（公式1）等計(jì)算蛋白微粒的體積分?jǐn)?shù)（Φ）、密度（ρp）及內(nèi)部蛋白含量（Cp,W/W）。

式中：ρp為微粒相密度；ρeff為微粒分散液密度；ρc為分散介質(zhì)的密度。

式中：Ceff,W/V為微粒分散液的蛋白含量（2%）。

1.2.4 大豆蛋白微粒的微觀形貌

以掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）觀察微粒粉體的微觀形貌。取少量微粒粉末以導(dǎo)電雙面膠固定在樣品臺(tái)上，使用離子濺射儀對(duì)其表面進(jìn)行噴金處理，噴金時(shí)電流設(shè)置為20 mA，時(shí)間為45 s，將噴好金的樣品放入樣品室，以15 kV的電壓進(jìn)行觀察并拍照。

大豆蛋白微粒在分散液中的形貌觀察采用 FITC標(biāo)記，取大豆蛋白微粒粉末用去離子水配制成 2%的分散液，室溫下攪拌2 h，調(diào)節(jié)pH為7.0，加入FITC（終濃度為2 mg/g蛋白），避光緩慢攪拌1.5 h，吸取4 μL置于載玻片上，蓋上蓋玻片，采用倒置生物顯微鏡以460～495 nm光源進(jìn)行激發(fā)、在510～550 nm范圍收集熒光信號(hào)進(jìn)行觀察并拍照。

1.2.5 大豆蛋白微粒結(jié)構(gòu)的pH穩(wěn)定性

取大豆蛋白微粒粉末用去離子水配制成 1%的分散液，室溫下攪拌2 h，調(diào)節(jié)pH分別為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0，然后在4 ℃冰箱中靜置24 h使其充分溶脹。采用Mastersizer 3000激光粒度儀測(cè)定其在不同pH條件下的粒度分布，分散介質(zhì)為水，微粒的折射率設(shè)置為1.59；同時(shí)采用Zetasizer Nano ZS粒度電位儀測(cè)定蛋白微粒在不同pH條件下的ζ-電位。

將上述制備所得 1%大豆蛋白微粒分散液以10000 r/min的轉(zhuǎn)速離心20 min，取上清液采用Lorry法[18]測(cè)定其蛋白質(zhì)含量，計(jì)算蛋白微粒在不同pH條件下的溶解度。以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)樣品，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（R2=0.9988）。

按照上述制備微粒分散液的方法制備10%大豆蛋白微粒分散液。采用旋轉(zhuǎn)流變儀，選取直徑為35 mm的平板探頭，板間隙設(shè)置為1 mm，在25 ℃條件下記錄不同 pH的大豆蛋白微粒分散液剪切速率在0.01～100 s-1范圍下的粘度變化。

1.2.6 大豆蛋白微粒結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性

將大豆蛋白微粒配制成濃度6%、8%、10%、12%的分散液，室溫下攪拌2 h，調(diào)節(jié)pH為7.0，在4 ℃冰箱中靜置24 h后取出置于95 ℃的水浴鍋中熱處理30 min。采用旋轉(zhuǎn)流變儀，記錄不同濃度的大豆蛋白微粒分散液熱處理前后剪切速率在 0.01～100 s-1范圍下的粘度變化；采用Mastersizer 3000激光粒度儀測(cè)定6%蛋白微粒分散液熱處理前后的粒度分布變化。

1.2.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

每項(xiàng)測(cè)試均重復(fù)進(jìn)行三次，利用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS 19.0對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（ANOVA），采用Duncan's多重比較對(duì)差異顯著性進(jìn)行分析；數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（Means±SD）表示，p＜0.05表示顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1 大豆蛋白微粒的制備

熱聚集可看作是變性蛋白質(zhì)在熱誘導(dǎo)下形成寡聚體或多聚體的自組裝過程，經(jīng)歷結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、預(yù)成核、成核、聚合（凝聚）等階段[19]。天然球狀蛋白質(zhì)在加熱時(shí)結(jié)構(gòu)展開，可以形成具有各種結(jié)構(gòu)的聚集體或凝膠，這取決于蛋白分子引力和斥力相互平衡的狀態(tài)[20]。pH條件對(duì)于蛋白質(zhì)的聚集行為及所形成聚集體的形貌具有非常重要的影響，據(jù)報(bào)道，在酸性且遠(yuǎn)離其等電點(diǎn)（pH 4.5）條件下進(jìn)行熱處理，大豆蛋白分子形成長(zhǎng)纖維狀的半柔性聚集體，而在接近等電點(diǎn)條件下形成的聚集體以顆?；蚱瑺顖F(tuán)簇結(jié)構(gòu)為主[21,22]。因此，本研究以pH 3.0、3.4和3.8等三個(gè)低于大豆蛋白等電點(diǎn)的酸性條件，利用蛋白質(zhì)此時(shí)荷載正電荷的特點(diǎn)，進(jìn)行剪切熱處理制備大豆蛋白微粒，并考察pH條件對(duì)所成蛋白微粒的影響。在低濃度分散液中，通過測(cè)定分散液粘度和分散介質(zhì)粘度，可利用 Einstein公式計(jì)算獲得制得微粒的體積分?jǐn)?shù)[23]。從表1可以看出，當(dāng)微粒制備的pH條件向其等電點(diǎn)靠近時(shí)，微粒的平均粒徑從20.27 μm下降至14.60 μm，其體積分?jǐn)?shù)也隨之從0.47下降至0.04。同時(shí)，以pH 3.8條件制得微粒的密度及內(nèi)部蛋白含量分別達(dá) 1.091 g/mL和34.22%，均顯著高于以pH 3.0制得微粒（1.010 g/mL和4.19%）。這表明，以接近蛋白等電點(diǎn)條件制備微粒，其在懸浮液所占體積明顯減少，多肽鏈上的側(cè)鏈基團(tuán)更傾向于內(nèi)卷集中于顆粒的內(nèi)部，空間結(jié)構(gòu)變得更緊湊，趨向形成剛性顆粒狀。熱處理過程中，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)逐漸展開，疏水基團(tuán)暴露。隨著蛋白分子相互靠近、疏水相互作用驅(qū)動(dòng)，蛋白質(zhì)形成聚集體。蛋白分子集中于在高速剪切的作用下形成的液滴內(nèi)，并在此空間形成三維網(wǎng)絡(luò)。pH條件越靠近等電點(diǎn)，其表面電荷越少，分子間的斥力越小，這導(dǎo)致蛋白分子在疏水作用等吸引力作用下聚集形成網(wǎng)絡(luò)的傾向越高。更多的疏水作用參與形成微粒內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成微粒的結(jié)構(gòu)更顯剛性且更少的疏水基團(tuán)暴露于微粒表面。因此，微粒間的相互作用也被削弱。而遠(yuǎn)離等電點(diǎn)時(shí)，盡管經(jīng)過熱處理，蛋白質(zhì)仍然處于具有柔性的空間結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈基團(tuán)的伸展使其在懸浮液中占有更多的體積。在此情況下，相對(duì)松散的空間結(jié)構(gòu)使得分子間及顆粒間更容易發(fā)生相互作用，這對(duì)于降低高蛋白體系的粘度及成膠性能是不利的。

表 1 大豆蛋白微粒的理化性質(zhì)Table 1 Physical Properties of Soy Protein Particles

蛋白分散液在進(jìn)行噴霧干燥的過程中會(huì)產(chǎn)生自組裝行為，蛋白微粒的粒徑、表面的基團(tuán)及噴霧干燥的條件等都會(huì)影響自組裝過程，從而改變噴干微粒粉體的形貌。

圖1 大豆蛋白微粒的粉體掃描電子顯微鏡圖片F(xiàn)ig.1 SEM images of soy protein particles

如圖1所示，經(jīng)過微?；拇蠖沟鞍追垠w與原料大豆分離蛋白粉體在形貌上存在較明顯的差異。后者經(jīng)噴霧干燥后，粉體呈現(xiàn)為塌陷的中空球體狀。這可能是霧化的液滴在干燥室內(nèi)與熱空氣進(jìn)行傳熱傳質(zhì)時(shí)，溶于水中的蛋白質(zhì)分子隨水分遷移到液滴表面；水分蒸發(fā)后，液滴表面蛋白膜的強(qiáng)度不足以維持球狀，因而塌陷。而微?；牡鞍踪|(zhì)經(jīng)過噴干后，則形成由多個(gè)實(shí)心微粒堆積而成粉體顆粒。隨著微粒制備的pH條件向等電點(diǎn)靠近，微粒堆積現(xiàn)象愈發(fā)明顯。這可能是由于經(jīng)過接近等電點(diǎn)熱處理后，蛋白質(zhì)形成了剛性微球，集中分布于顆粒內(nèi)部，干燥過程中蛋白質(zhì)并不隨水分遷移或遷移較慢；當(dāng)水分瞬間蒸發(fā)后，這些微粒堆積在一起，形成不規(guī)則實(shí)心球體。當(dāng)制備的pH條件向等電點(diǎn)靠近時(shí)，大豆蛋白的微?；潭仍礁?，微粒致密，遷移速度慢，因而微粒堆積越明顯。對(duì)于蛋白微粒粉體微觀形貌的觀察也表明以接近蛋白等電點(diǎn)的pH條件進(jìn)行剪切熱處理更有利于蛋白微粒化。

對(duì)“項(xiàng)目影響范圍”的判斷標(biāo)準(zhǔn)在建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評(píng)中，可采取環(huán)評(píng)范圍標(biāo)準(zhǔn)。即凡在進(jìn)行環(huán)評(píng)范圍內(nèi)的居民，應(yīng)屬當(dāng)?shù)鼐用竦姆懂?。如我?guó)臺(tái)灣《開發(fā)行為應(yīng)實(shí)施環(huán)境影響評(píng)估作業(yè)準(zhǔn)則》以及《開發(fā)行為應(yīng)實(shí)施環(huán)境影響評(píng)估細(xì)目及范圍認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，至少在開發(fā)行為5公里范圍內(nèi)的區(qū)域，均為受開發(fā)行為影響的地區(qū)，所以此范圍內(nèi)，居民應(yīng)屬于開發(fā)行為的當(dāng)?shù)鼐用?。?duì)于規(guī)劃項(xiàng)目則采取“存在利害關(guān)系”標(biāo)準(zhǔn)，并不一定限定在項(xiàng)目環(huán)評(píng)范圍內(nèi)的居民。而應(yīng)因個(gè)案而有不同。如核能發(fā)電廠等設(shè)立，因核能發(fā)電廠一旦造成危害，影響所及甚遠(yuǎn)，所以當(dāng)?shù)毓娍蓴U(kuò)及其他行政區(qū)域內(nèi)的居民。

2.2 大豆蛋白微粒結(jié)構(gòu)的pH穩(wěn)定性

蛋白質(zhì)在溶液中有兩性電離的現(xiàn)象；隨著pH環(huán)境的改變，蛋白分子表面所帶電荷及溶解性也會(huì)發(fā)生變化。

圖2 大豆蛋白微粒在不同pH值條件下ζ-的電位Fig.2 Zeta-potential of soy protein particles under different acid condition

由圖2及表2可知，微?；幚頉]有顯著改變大豆蛋白荷電量及溶解性隨pH的總體變化趨勢(shì)，也就是在靠近等電點(diǎn)情況下，蛋白的荷電量和溶解度較低；遠(yuǎn)離等電點(diǎn)的情況下，其荷電量和溶解度較高。然而，其中蛋白的荷電量及溶解性實(shí)際也隨著微粒的形成而發(fā)生改變。大豆分離蛋白原料等電點(diǎn)約為pH 4.6，微?；蟮鞍椎牡入婞c(diǎn)向pH 5.0偏移。微?；堑鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)展開、聚集并形成顆粒的過程，其溶解性必然受到影響。表2結(jié)果顯示，隨著制備pH條件靠近等電點(diǎn)，所得微粒化蛋白在同一環(huán)境下的溶解性顯著下降。pH 3.8條件下制備的蛋白微粒在pH 2.0～8.0范圍內(nèi)蛋白溶解度不超過13%，且受pH的影響較少，進(jìn)一步證明該微?；瘲l件下制備的蛋白聚集程度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

以不同條件制備獲得的大豆蛋白微粒，具有不同空間結(jié)構(gòu)及形貌，在不同pH條件下微粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也不盡相同。將大豆蛋白微粒以 1%的濃度分散于水中，考察了微粒在pH 2.0～8.0范圍下的粒度分布。

表 2 大豆蛋白微粒的蛋白流出率Table 2 Protein leakage of soy protein particles

圖3 大豆蛋白微粒在pH 2.0～8.0范圍內(nèi)粒徑變化Fig.3 The particle size changes of soy protein particles in the pH range of 2.0～8.0

從圖2中可知，pH 3.0條件下制得微粒的粒度分布曲線隨所處pH改變而有所變化。在遠(yuǎn)離等電點(diǎn)的pH環(huán)境中，微粒發(fā)生溶脹，粒徑隨之增加。當(dāng)微粒制備的條件向等電點(diǎn)靠近時(shí)，所得顆粒的粒度分布隨pH環(huán)境改變的程度明顯下降。pH 3.8條件下制備微粒的粒度分布曲線幾乎不隨pH的改變而發(fā)生變化。觀察微粒在不同pH條件下的分散情況（圖3），發(fā)現(xiàn)蛋白微粒懸浮于水中，分散液呈現(xiàn)乳白色。

蛋白質(zhì)流體的粘度取決于蛋白質(zhì)分子的內(nèi)在特性以及蛋白質(zhì)-溶劑和蛋白質(zhì)之間的相互作用[24]。從圖4可以看到SPI原料和大豆蛋白微粒的表觀粘度均隨剪切速度的增加而降低，呈剪切變稀的趨勢(shì)。在靠近等電點(diǎn)的pH環(huán)境中，蛋白分散液的粘度最低。蛋白質(zhì)分子在等電點(diǎn)附近由于靜電斥力減小而發(fā)生聚集。蛋白分子間的相互作用正是聚集體形成的驅(qū)動(dòng)力。隨著大量疏水基團(tuán)被掩蓋于聚集體內(nèi)部，顆粒間的相互作用減弱，體系的粘度從而下降。微?；鞍追稚⒁旱恼扯雀哂谖唇?jīng)處理的大豆蛋白。這是由于大豆蛋白在進(jìn)行微?；幚頃r(shí)經(jīng)歷了熱處理，蛋白分子的結(jié)構(gòu)展開，導(dǎo)致分子間的粘滯作用增強(qiáng)，粘度增加。對(duì)比不同pH條件下制備的微粒，發(fā)現(xiàn)微?；潭仍礁咂浞稚⒁赫扯仍叫?。以pH 3.8條件下制備的微粒分散液在pH 3.0～8.0范圍內(nèi)的粘度接近于天然大豆蛋白，說明蛋白質(zhì)在微?；^程中會(huì)封閉大豆蛋白的疏水基團(tuán)和氫鍵結(jié)合位點(diǎn)，蛋白分子間的相互作用減弱，導(dǎo)致粘度降低。由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著大豆蛋白微粒化程度的提高，其粒度分布、粘度等性質(zhì)受pH環(huán)境變化的影響越低。

2.3 大豆蛋白微粒結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性

這會(huì)導(dǎo)致體系的粘度增加、口感變粗糙。所以高蛋白食品的質(zhì)構(gòu)和口感往往不受消費(fèi)者的歡迎。為此，本研究考察了二次熱處理（95 ℃、30 min）對(duì)經(jīng)不同條件制得大豆蛋白微粒粒度的分布及流變特性的影響。

圖4 大豆蛋白微粒在pH 2.0～8.0范圍內(nèi)粘度變化（蛋白濃度10%）Fig.4 The viscosity changes of soy protein particles in the pH range of 2.0～8.0 (Protein concentration 10%)

圖5的觀察可知，大豆蛋白微粒在經(jīng)過熱處理之后，微粒粒徑均稍有增加，表明在熱處理過程中微粒還會(huì)發(fā)生部分溶脹，Saglam等[25]制備的乳清蛋白微粒也有類似的行為。其中pH 3.0條件下制得微粒的粒徑增大較明顯，這可能是由于在該條件下制得微粒的結(jié)構(gòu)比較松散，在熱處理時(shí)蛋白分子更容易展開。微粒在水中溶脹后呈現(xiàn)不規(guī)則球體狀，這是因?yàn)闊峋奂且粋€(gè)綜合復(fù)雜的過程，無序性導(dǎo)致微粒呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，想要的得到表面光滑的球體微粒還需要對(duì)微粒進(jìn)行后續(xù)的加工，例如均質(zhì)等過程。熱處理對(duì)蛋白微粒的形貌沒有明顯影響，微粒仍呈現(xiàn)不規(guī)則球狀。

圖5 大豆蛋白微粒的粒徑和形貌在熱處理前后的變化Fig.5 The size and morphology changes of soy protein particles after heating

一般來說，經(jīng)過高溫?zé)崽幚?，球狀蛋白質(zhì)變性，會(huì)自發(fā)性形成不可逆的聚集[22]，從圖6觀察可知，SPI分散液經(jīng)過熱處理后粘度增加明顯，在10%的濃度下已形成凝膠。這表明，未經(jīng)過處理大豆蛋白的空間結(jié)構(gòu)易展開，導(dǎo)致蛋白分子間的相互作用增強(qiáng)，粘度增大，形成凝膠的濃度相對(duì)較低。經(jīng)過二次熱處理后，大豆蛋白微粒分散液的粘度明顯降低；其中pH 3.8條件下制備的微粒粘度的下降最顯著。該分散液在12%的濃度下仍不能形成凝膠，表觀粘度為0.48 Pa·s（剪切速率為80 s-1）。這表明蛋白質(zhì)形成微粒后很大程度上減少了活性基團(tuán)的暴露，即蛋白微粒的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在熱處理環(huán)境中不易展開，因此微?；^程降低了蛋白質(zhì)之間相互作用，降低了體系的粘度及其凝膠性能。

圖6 大豆蛋白微粒的粘度在熱處理前后的變化Fig.6 The viscosity changes of soy protein particles after heating

3 結(jié)論

3.1 本研究以剪切熱處理的方式在低酸性的條件制得粒度分布在2～100 μm的大豆蛋白微粒。當(dāng)微粒制備的pH條件向等電點(diǎn)靠近時(shí)，蛋白微粒的密度和內(nèi)部蛋白含量越高，形成的微粒結(jié)構(gòu)越致密。對(duì)其在不同pH條件下及二次熱處理后的穩(wěn)定性進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)當(dāng)微粒制備的pH條件向等電點(diǎn)靠近時(shí)，所得微粒結(jié)構(gòu)的pH穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性更好，在pH 3.8條件下制備的蛋白微粒其微粒內(nèi)部蛋白含量達(dá)到34.22%，在pH 2.0～8.0范圍內(nèi)蛋白微粒的粒徑基本不發(fā)生改變，蛋白溶出率不超過13%。二次熱處理（95 ℃，30 min）對(duì)微粒的粒徑和形貌也沒有明顯影響。與SPI原料分散液的粘度相比，該大豆蛋白微粒分散液的粘度顯著降低，在12%的濃度下仍然不能形成凝膠。

3.2 大豆蛋白微粒的活性基團(tuán)內(nèi)卷并且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠有效減弱蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)間的相互作用，降低體系的粘度及其凝膠性能。因此微粒化的蛋白可以作為一種工具來修飾蛋白產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)，應(yīng)用于飲料、酸奶等食品體系中，在保持其口感的同時(shí)增加其蛋白質(zhì)含量，制備出易于被消費(fèi)者所接受高蛋白食品。這對(duì)于科學(xué)改善國(guó)民營(yíng)養(yǎng)健康素質(zhì)及促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。