酶解處理對(duì)扁桃仁蛋白質(zhì)起泡特性影響及其應(yīng)用研究

楊曉釩， 王煒清， 李秀婷， 余雄偉， 付琴利， 劉 偉， 李述剛，*

(1.湖北工業(yè)大學(xué) 發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430068；2.北京工商大學(xué) 食品與健康學(xué)院， 北京 100048；3.武漢旭東食品有限公司， 湖北 武漢 430040； 4.湖北良品鋪?zhàn)邮称饭I(yè)有限公司， 湖北 武漢 430043)

扁桃(AmygdaluscommunisL.)樹(shù)又名巴旦木，屬于薔薇科(Rosaceae)李亞科(Prunoideae)李屬(Prunus)桃亞屬(Amygdalus)，是世界上著名的干果樹(shù)種和木本油料樹(shù)種。扁桃仁作為扁桃樹(shù)的果實(shí)不僅具有良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且擁有諸多生理功能，如降血糖、預(yù)防冠心病、改善腸道消化等[1]。扁桃仁蛋白質(zhì)的氨基酸組成合理、含量豐富，為一種全價(jià)蛋白質(zhì)[2]，其中必需氨基酸組成比例符合國(guó)際糧食組織和世界衛(wèi)生組織推薦的模式[3]，是一種具有開(kāi)發(fā)潛力的植物基蛋白質(zhì)資源。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)扁桃仁的營(yíng)養(yǎng)成分和功能特性進(jìn)行了一系列研究[4-5]，結(jié)果表明，扁桃仁蛋白質(zhì)的起泡性及泡沫穩(wěn)定性較差，限制了這類(lèi)蛋白資源在食品加工中的應(yīng)用，因此研究合適的改性方法，提高扁桃仁蛋白質(zhì)的起泡特性具有重要意義。目前蛋白質(zhì)起泡特性的改性方法主要有物理改性、化學(xué)改性和酶法改性[6]。與物理和化學(xué)改性方法相比，酶解改性條件溫和、反應(yīng)速度快、安全性高，酶解改性后蛋白質(zhì)水解物還具有很多獨(dú)特的理化特性、生物活性以及易消化吸收的特點(diǎn)[7]。林巍等[8]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶酶解后，紫花蕓豆清蛋白的抗氧化活性、起泡性及起泡穩(wěn)定性明顯提高；Zeng等[9]研究了不同來(lái)源的蛋白酶對(duì)大豆分離蛋白起泡特性的影響，結(jié)果表明，酶解后大豆分離蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性均提高。目前，已有關(guān)于酶解對(duì)豆類(lèi)蛋白質(zhì)起泡特性的研究，但酶解對(duì)扁桃仁蛋白質(zhì)起泡特性的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

蛋糕等焙烤食品一直深受消費(fèi)者喜愛(ài)，然而純蛋清糕點(diǎn)無(wú)論是從營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味或產(chǎn)品種類(lèi)等方面均難以滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的需求；且動(dòng)植物蛋白質(zhì)與植物蛋白質(zhì)相比，由于氨基酸組成和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在差異，其消化和營(yíng)養(yǎng)吸收也有所不同。扁桃仁蛋白質(zhì)因其豐富的營(yíng)養(yǎng)特性和優(yōu)良的加工性能，有望為食品工業(yè)提供一類(lèi)優(yōu)質(zhì)的新產(chǎn)品。本研究擬以扁桃仁分離蛋白質(zhì)(almond protein isolate，API)為對(duì)象，以起泡能力和泡沫穩(wěn)定性為觀測(cè)指標(biāo)，研究酶解處理對(duì)其起泡特性的影響。希望在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)以扁桃仁分離蛋白水解物(almond protein isolate hydrolysates，APIH)為發(fā)泡劑的新型蛋糕產(chǎn)品，拓寬扁桃仁蛋白質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域，為消費(fèi)者提供一種相對(duì)高端的焙烤食品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

扁桃仁，新疆喀什莎車(chē)縣；胃蛋白酶(3 000 U/mg)、胰蛋白酶(250 U/mg)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；木瓜蛋白酶(800 U/mg)、堿性蛋白酶(200 U/mg)、中性蛋白酶(100 U/mg)，上海源葉生物科技有限公司；8-苯胺-1-萘磺酸(ANS)，高級(jí)純，上海麥克林生化科技有限公司；鄰苯二甲醛(OPA)，高級(jí)純，美國(guó)Sigma公司；其他試劑均為分析純，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

F- 4600型熒光分光光度計(jì)，日本日立公司；DFA100型動(dòng)態(tài)泡沫分析儀，德國(guó)Kruss公司；Leica TCS SP8型激光共聚焦掃描顯微鏡，德國(guó)徠卡公司；Tracker型界面流變儀，法國(guó)TECLIS界面技術(shù)有限公司；Haake Rheostress 6000型旋轉(zhuǎn)流變儀，美國(guó)Thermo Fisher公司；Zetasizer Nano- ZS型納米粒度及電位滴定儀，英國(guó)馬爾文(Malvern)公司；SU- 8010型掃描電子顯微鏡，日本日立公司；ColorFlex EZ型色差儀，美國(guó)HunterLab顏色管理公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1扁桃仁蛋白質(zhì)的提取

參照Liu等[10]的方法，采用堿溶酸沉法制備API。將扁桃仁脫皮后進(jìn)行磨粉、過(guò)篩、脫脂得到扁桃仁脫脂粉。將脫脂粉溶于超純水中(1∶30，g/mL)并調(diào)節(jié)pH值至9.5，在35 ℃條件下攪拌3 h，以8 000 r/min離心20 min。將所得上清液的pH值調(diào)至4.5，靜置15 min后，以8 000 r/min離心20 min得到沉淀物。將沉淀物分散于超純水中，調(diào)節(jié)pH值至7.0，在4 ℃條件下透析3 d，冷凍干燥得到扁桃仁蛋白質(zhì)。

1.3.2蛋白酶的選擇

選用胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶5種常用蛋白酶，對(duì)API進(jìn)行酶解處理，5種酶的酶活均為3 000 U/g。胃蛋白酶和胰蛋白酶酶解溫度為37 ℃，堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶酶解溫度為55 ℃，酶解時(shí)間選用15 min與60 min，酶解結(jié)束后放入90 ℃水浴鍋滅酶15 min，待冷卻至室溫調(diào)節(jié)pH值至7.0，離心后收集上清液，進(jìn)行真空冷凍干燥。配制酶解物溶液(1、5、10 mg/mL)，用高速剪切機(jī)以10 000 r/min剪切2 min，記錄0、30、60、120 min的泡沫高度并計(jì)算起泡性和泡沫穩(wěn)定性。

1.3.3扁桃仁蛋白質(zhì)酶解物的制備

配制10 mg/mL API溶液，調(diào)節(jié)pH值至2.0，在37 ℃水浴鍋中預(yù)熱10 min，加入胃蛋白酶3 000 U/g。酶解一段時(shí)間后取出，放入90 ℃水浴鍋15 min，待冷卻至室溫調(diào)節(jié)pH值至7.0滅酶，然后在4 ℃下離心。收集上清液進(jìn)行真空冷凍干燥，得到扁桃仁分離蛋白質(zhì)水解物(almond protein isolate hydrolysates，APIH)，根據(jù)不同酶解時(shí)間(15、30、60、180、300 min)將樣品依次命名為APIH15、APIH30、APIH60、APIH180和APIH300。

1.3.4理化參數(shù)的測(cè)定

1.3.4.1 API水解度的測(cè)定

采用OPA試劑法[11]測(cè)定胃蛋白酶酶解扁桃蛋白質(zhì)的水解度。

1.3.4.2 API及APIH分子質(zhì)量的測(cè)定

參考Lasse 等[12]的方法，利用十二烷基硫酸鈉- 聚丙烯酰胺凝膠電脈(SDS- PAGE)對(duì)API及APIH分子質(zhì)量變化進(jìn)行分析。SDS- PAGE所用濃縮膠與分離膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4%與12%，電壓分別設(shè)置為70 V和110 V。

1.3.4.3 API及APIH水力學(xué)直徑的測(cè)定

采用Zeta電位計(jì)納米粒度儀測(cè)定樣品溶液的水力學(xué)直徑。配制API、APIH溶液，用超純水稀釋至0.1 mg/mL。取1.2 mL樣品加入四通比色池進(jìn)行測(cè)定，平衡時(shí)間1 min，測(cè)量溫度25 ℃。

1.3.4.4 API及APIH表面電荷的測(cè)定

用納米粒度及電位分析儀測(cè)定液滴表面電荷分布。為避免多重散射，將樣品稀釋適當(dāng)倍數(shù)，置于電位槽中進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定參數(shù)中連續(xù)相選擇水、分散相選擇API。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.4.5 API及APIH表面疏水性的測(cè)定

根據(jù)Arzeni等[13]的方法，用ANS熒光探針測(cè)定蛋白質(zhì)的表面疏水性。在熒光光譜激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)分別為390 nm和470 nm，狹縫為2.5 nm處測(cè)定樣品的熒光強(qiáng)度。

1.3.4.6 API及APIH在氣- 水界面吸附行為的測(cè)定

利用Tracker界面流變儀，在25 ℃下測(cè)量API及APIH水溶液在氣- 水界面上表面張力隨時(shí)間的變化，測(cè)試時(shí)間為3 h。

1.3.4.7 API及APIH發(fā)泡特性的測(cè)定

參考Xu等[14]的方法，利用泡沫分析儀對(duì)API及APIH的發(fā)泡性能進(jìn)行測(cè)定。配制3 mg/mL樣品溶液，取50 mL加入測(cè)量容器中，空氣流速為0.3 L/min，發(fā)泡程序設(shè)置為當(dāng)總高度達(dá)到180 mm處停止發(fā)泡并開(kāi)始測(cè)量，測(cè)量時(shí)間為2 h。起泡性(Fc)由發(fā)泡能力表示，計(jì)算方法見(jiàn)式(1)。

(1)

泡沫穩(wěn)定性由泡沫的半衰期(t1/2)表示，即泡沫體積下降至初始時(shí)一半的時(shí)間。

1.3.4.8 API及APIH穩(wěn)定的泡沫微觀結(jié)構(gòu)觀察

參考Zou等[15]的方法，在激光共聚焦顯微鏡(CLSM)下觀察泡沫的微觀形態(tài)并進(jìn)行分析，激發(fā)波長(zhǎng)為633 nm。

1.3.4.9 API及APIH穩(wěn)定的泡沫界面結(jié)構(gòu)觀察

利用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)泡沫的界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。首先制備穩(wěn)定的泡沫，然后快速放入-80 ℃冰箱內(nèi)，冷凍干燥得到固體泡沫。通過(guò)導(dǎo)電膠將泡沫粘在載物臺(tái)上，噴金后進(jìn)行觀察。

1.3.5以API為部分發(fā)泡劑的蛋糕的制作

1.3.5.1 工藝流程

將蛋黃、大豆油、牛奶、低筋面粉、白糖混勻(混和物1)，發(fā)泡劑中加入白糖(3次加入)攪打(混合物2)。將兩種混合物混勻，倒入模具，烤制，倒扣脫模，得到蛋糕成品。

考慮酶解物的起泡特性及得率，發(fā)泡劑選用APIH180部分和完全替代蛋清，以酶解物的添加量為變量，即0(全蛋)、20%、40%、60%、80%、100%。

1.3.5.2 發(fā)泡劑泡沫特性的表征

取100 g發(fā)泡劑加入1 L燒杯中，向其中加入60 g白糖后用攪蛋器快速攪打6 min30 s(抬起打蛋器，可以拉出短而尖銳的直角)，記錄產(chǎn)生泡沫的體積為V，通過(guò)V來(lái)比較發(fā)泡劑的起泡性大小。

1.3.5.3 發(fā)泡劑流變特性的測(cè)定

參照Engelhardt等[16]的方法，采用旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)泡沫進(jìn)行流變性能測(cè)定。應(yīng)變掃描的測(cè)試范圍為0.01%～10.00%，固定頻率為1 Hz；頻率掃描的測(cè)試范圍為0.1～10.0 Hz，固定應(yīng)變?yōu)?%。分別記錄儲(chǔ)能模量(G′)和損耗模量(G″)隨應(yīng)變和頻率的變化圖譜。

1.3.5.4 蛋糕比容的測(cè)定

蛋糕比容用小米置換法進(jìn)行測(cè)量。在燒杯中倒入小米至預(yù)設(shè)刻度線，然后將小米倒出，放入蛋糕。倒入之前倒出的小米，直至預(yù)設(shè)刻度線，稱(chēng)量剩余小米的體積，即為蛋糕所占體積。蛋糕比容計(jì)算方法見(jiàn)式(2)。

蛋糕比容=V(蛋糕)/m(蛋糕) 。

(2)

式(2)中，V(蛋糕),mL；m(蛋糕)，g。

1.3.5.5 蛋糕色度的測(cè)定

將蛋糕沿著橫截面切開(kāi)，用色度儀測(cè)定芯部的色度值L*、a*、b*，其中a*為紅綠偏向，正值代表紅色，負(fù)值代表綠色，而b*為黃藍(lán)偏向，正值代表黃色，負(fù)值代表藍(lán)色。

1.3.5.6 蛋糕質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

將蛋糕切成長(zhǎng)、寬、高均為2 cm，采用P/36R探頭進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)分析。測(cè)定參數(shù)為：測(cè)定前速度5 mm/s，測(cè)定速度10 mm/s，測(cè)后速度10 mm/s，壓縮比50%，引發(fā)力5 g，引發(fā)類(lèi)型為自動(dòng)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，應(yīng)用Duncan’s法進(jìn)行顯著性分析，以P<0.05表示差異顯著。用Origin 8.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像處理。所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同蛋白酶對(duì)API酶解效果的影響

圖1 5種蛋白酶對(duì)API起泡性和泡沫穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of 5 kinds of enzymes on API foaming and foam stability

為探討不同酶對(duì)API的酶解效果，本實(shí)驗(yàn)分別選用5種常用蛋白酶對(duì)API進(jìn)行酶解處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1。由圖1(a)可知：用5種不同蛋白酶分別處理15 min和60 min，與對(duì)照組相比，樣品起泡性均顯著提高，其中胰蛋白酶處理后的樣品起泡性最差，胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶處理后的樣品起泡性相對(duì)較好。由圖1(b)可知：與對(duì)照組相比，酶解處理后的樣品，起泡穩(wěn)定性顯著提高，其中胃蛋白酶處理后的樣品起泡穩(wěn)定性相對(duì)較好，因此，從起泡性和泡沫穩(wěn)定性綜合考慮，選擇胃蛋白酶進(jìn)一步研究。

2.2 不同酶解時(shí)間對(duì)API理化特性的影響

2.2.1對(duì)API水解度的影響

API的水解度隨酶解時(shí)間變化情況如圖2。由圖2可知：API水解度隨酶解時(shí)間增加而上升，即在最初的反應(yīng)期間，API酶解反應(yīng)速率較快且水解度增加速度較快；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間到達(dá)180 min時(shí)，水解度的變化呈現(xiàn)平緩趨勢(shì)，這與Zhang等[17]報(bào)道的花生蛋白的水解度變化規(guī)律類(lèi)似，隨著酶解時(shí)間延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)的水解度趨于穩(wěn)定。

圖2 API的水解度隨時(shí)間的變化Fig.2 Change of hydrolysis degree of API in different times

2.2.2對(duì)API分子質(zhì)量的影響

圖3為胃蛋白酶酶解處理后APIH的非還原電泳圖。由圖3可看出，API酶解前后的分子質(zhì)量分布差異顯著。API的分子質(zhì)量主要集中于35～70 kDa，APIH電泳圖譜中大分子量的條帶(>25 kDa)全部消失，生成了若干個(gè)小分子質(zhì)量條帶(10～25 kDa)，其中分子質(zhì)量10 kDa處的條帶顏色隨酶解時(shí)間增加而逐漸加深。這是由于酶解作用促使蛋白質(zhì)聚集體的肽鍵斷裂，產(chǎn)生小分子蛋白質(zhì)亞基和多肽[18]。

圖3 不同酶解時(shí)間API的SDS- PAGEFig.3 SDS- PAGE of API with different enzymolysis time

2.2.3對(duì)API粒徑與電位的影響

酶解產(chǎn)物粒徑大小可以反映水解對(duì)于蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的影響，不同酶解時(shí)間對(duì)API粒徑、ζ-電位的影響情況見(jiàn)圖4。由圖4可知，API酶解產(chǎn)物粒徑隨酶解時(shí)間延長(zhǎng)呈先減小，后增大的趨勢(shì)。當(dāng)酶解時(shí)間在0～60 min時(shí)，粒徑逐漸減少，這可能是因?yàn)榇蠓肿拥鞍踪|(zhì)變成小分子多肽，使得粒徑減少；在酶解時(shí)間超過(guò)60 min時(shí)，粒徑逐漸增大，這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間酶解，部分蛋白質(zhì)間發(fā)生共價(jià)聚集，使得粒徑有所增大。ζ-電位可反映蛋白質(zhì)表面的電荷分布情況，由圖4可知，隨著酶解時(shí)間增加，ζ-電位的絕對(duì)值由39.82降低至20.06，這可能是因?yàn)椋谖傅鞍酌该附膺^(guò)程中發(fā)生脫氨基作用，會(huì)使蛋白質(zhì)所攜帶的正電荷增加，中和了溶液中的部分負(fù)電荷[19]，因此ζ電位的絕對(duì)值逐漸減小。

a～f代表不同組別間粒徑存在顯著差異(P<0.05)；A～D代表不同組別間樣品的電位存在顯著差異(P<0.05)。圖4 酶解時(shí)間對(duì)API粒徑、ζ-電位的影響Fig.4 Effect of different enzymolysis time on particle size, zeta potential of API

2.2.4對(duì)API表面疏水性的影響

表面疏水性是衡量蛋白質(zhì)溶液行為或表面相關(guān)特性的重要參數(shù)之一，影響著蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能特性，疏水基團(tuán)的暴露有利于加速蛋白質(zhì)在界面上的吸附及其隨后的變性[20]。不同酶解時(shí)間對(duì)API表面疏水性的影響見(jiàn)圖5。由圖5可看到，API表面疏水性隨酶解時(shí)間的增加呈先增加后下降的趨勢(shì)，且酶解60 min時(shí)APIH的表面疏水性最高。表面疏水性主要是由蛋白質(zhì)中分散的或聚集的顆粒決定的，酶解時(shí)間在0～60 min，表面疏水性下降，這可能是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行適度水解時(shí)，蛋白質(zhì)部分展開(kāi)，掩埋在分子內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露出來(lái)，表面疏水性也會(huì)隨之增加[21]；但隨著酶解反應(yīng)的進(jìn)行，水解度不斷增大，蛋白質(zhì)發(fā)生共價(jià)聚集，促進(jìn)疏水基團(tuán)掩埋而減少，因此當(dāng)酶解時(shí)間大于60 min，表面疏水性逐漸下降。

不同小寫(xiě)字母表示不同組別間存在顯著差異(P<0.05)。圖5 不同酶解時(shí)間對(duì)API表面疏水性的影響Fig.5 Effect of different enzymolysis time on surface hydrophobicity of API

2.2.5對(duì)API界面吸附行為的影響

圖6 不同酶解時(shí)間對(duì)API溶液界面張力的影響Fig.6 Effect of different enzymolysis time on surface tension of API

圖(a)中a、b表示不同組別間發(fā)泡能力存在顯著差異(P<0.05)；A～D表示不同組別間泡沫半衰期存在顯著差異(P<0.05)。圖7 不同酶解時(shí)間對(duì)API泡沫特性的影響Fig.7 Effect of different enzymolysis time on foam characteristics of API

蛋白質(zhì)的界面膜性質(zhì)會(huì)影響泡沫的性質(zhì)。API在氣- 水界面的界面張力隨酶解時(shí)間變化趨勢(shì)如圖6。由圖6可知，樣品的界面張力值均隨吸附時(shí)間的增加而減小，與未酶解的相比，酶解反應(yīng)得到的APIH界面張力衰減速率增加且界面張力降低，這是由于APIH具有更小的分子質(zhì)量，可以快速地吸附到氣水界面[22]。由此可知，適當(dāng)?shù)拿附饪山档虯PI的表面張力，提高其泡沫穩(wěn)定性。

2.3 不同酶解時(shí)間對(duì)API泡沫特性的影響

2.3.1對(duì)起泡性的影響

圖7對(duì)比了API、APIH的起泡性的差異。由圖7(a)、圖7(b)可知：APIH具有更好的起泡特性，這可能是由于API的分子質(zhì)量較大，在氣- 水界面達(dá)到吸附平衡的時(shí)間較長(zhǎng)，在酶解作用下形成的APIH具有更小的分子質(zhì)量，可以更快地吸附到氣液界面上形成吸附層[23]。從圖7(b)的泡沫高度衰減曲線可看出，隨酶解時(shí)間延長(zhǎng)，泡沫半衰期呈先增加后降低趨勢(shì)，即APIH的泡沫半衰期明顯高于API，在持續(xù)時(shí)間為7 200 s時(shí)APIH仍有泡沫存在，可見(jiàn)API經(jīng)酶解處理其起泡性與泡沫穩(wěn)定性均得到了顯著性提高。

由圖7(c)可知，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，氣泡的數(shù)量由于空氣的擴(kuò)散瀝水、凝集及歧化等反應(yīng)而減少，起泡的大小也隨放置時(shí)間延長(zhǎng)而增大。圖7(d)進(jìn)一步對(duì)起泡初始階段的氣泡面積分布進(jìn)行分析，單獨(dú)API的氣泡數(shù)量小且氣泡面積大小不一，泡沫穩(wěn)定性差。APIH的氣泡多且大小分布更為均勻，因此可以避免發(fā)生歧化反應(yīng)，這在一定程度上有利于泡沫的穩(wěn)定[24]。

2.3.2對(duì)泡沫微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖8為通過(guò)激光共聚焦顯微鏡觀察酶解對(duì)API起泡性與泡沫穩(wěn)定性的影響結(jié)果。由圖8可見(jiàn)，蛋白質(zhì)(標(biāo)記為紅色)吸附于氣液界面上形成氣泡，在0 min時(shí)，API的氣泡數(shù)量小且面積較大，泡沫已出現(xiàn)相互擠壓呈多邊形態(tài)，而APIH的氣泡數(shù)量增加，面積分布更為均勻。在泡沫放置過(guò)程中會(huì)發(fā)生排水、聚合、歧化現(xiàn)象[25]，所以在放置30 min后，API與APIH單獨(dú)穩(wěn)定的泡沫數(shù)量均有不同程度的降低、泡沫直徑變大。

2.3.3對(duì)泡沫界面結(jié)構(gòu)的影響

圖9為SEM觀察到的API和APIH穩(wěn)定氣泡的界面結(jié)構(gòu)。由圖9可見(jiàn)，氣泡表面被API和APIH包裹著，說(shuō)明API與APIH均可吸附于氣- 水界面上。圖中API形成的氣泡仍存在一定空隙，這可能是因?yàn)锳PI的表面電荷量較大，分子間發(fā)生靜電斥力，導(dǎo)致API未能完全包裹住氣泡[26]。隨水解度增加，帶電量逐漸減小，靜電斥力減弱，APIH在氣液界面上形成致密的包裹層。

圖8 API及APIH穩(wěn)定的泡沫隨酶解時(shí)間變化的CLSM圖像Fig.8 CLSM images of bubbles stabilized by API and APIH over enzymolysis time

圖9 API及APIH穩(wěn)定的泡沫隨酶解時(shí)間變化的SEM圖Fig.9 SEM images of bubbles stabilized by API and APIH over enzymolysis time

2.4 APIH1800的添加對(duì)蛋糕發(fā)泡劑特性及蛋糕品質(zhì)的影響

2.4.1對(duì)蛋糕發(fā)泡劑的流變特性與泡沫特性影響

泡沫流變特性與蛋糕的組織結(jié)構(gòu)和口感有較大的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)發(fā)泡劑的發(fā)泡能力與蛋糕的質(zhì)構(gòu)、外觀、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、形態(tài)等均有影響。圖10為蛋糕發(fā)泡劑的流變與泡沫特性分析結(jié)果。圖10(a)顯示了API酶解180 min產(chǎn)物(APIH180)的添加量對(duì)泡沫流變特性的影響。由圖可知，隨著振蕩頻率的增加，所有樣品的儲(chǔ)能模量(G′)與損耗模量(G″)均逐漸增加。APIH180添加量為0時(shí)，泡沫的G′與G″最大，說(shuō)明泡沫具有最強(qiáng)的黏彈特性。對(duì)比蛋清發(fā)現(xiàn)，隨著APIH180添加量的增加，G′與G″均出現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，說(shuō)明APIH180的添加導(dǎo)致了蛋清泡沫黏彈特性的降低。由圖10(b)可看出，發(fā)泡劑的泡沫體積隨APIH180添加量的增加呈下降趨勢(shì)，當(dāng)APIH添加量為20%時(shí)，泡沫體積與全蛋清無(wú)顯著差異。

2.4.2對(duì)蛋糕比容與色度的影響

蛋糕的比容和宏觀圖見(jiàn)圖11，蛋糕的色度見(jiàn)表1。由圖11和表1可知，蛋糕的比容隨APIH180的添加呈先增大再減小趨勢(shì)，當(dāng)替代度為20%時(shí)，蛋糕的比容最大；但當(dāng)APIH180替代度增加到60%時(shí)，蛋糕的比容顯著性降低，這可能是因?yàn)樵贏PIH180添加量過(guò)多時(shí)，形成的泡沫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較脆弱，泡沫穩(wěn)定性較差，在烤制過(guò)程中，泡沫的機(jī)械強(qiáng)度可能無(wú)法支撐蛋糕的膨脹速度，導(dǎo)致界面膜破損，比容減小[27]。從色度測(cè)定結(jié)果分析，蛋糕表面色度差異明顯，其中替代度為20%時(shí)蛋糕表面色度與全蛋差異最小。

圖(b)中不同小寫(xiě)字母表示不同組別間差異顯著(P<0.05)。圖10 APIH180不同添加量對(duì)蛋糕發(fā)泡劑流變與泡沫特性的影響Fig.10 Effect of APIH180 concentration on rheology and foam properties of foaming agent

圖(a)中不同小寫(xiě)字母表示不同組別間差異顯著(P<0.05)。圖11 APIH180不同添加量對(duì)蛋糕比容的影響Fig.11 Effect of APIH180 concentration on specific volume of cake

表1 APIH180不同添加量對(duì)蛋糕色度的影響

不同小寫(xiě)字母表示不同組別間差異顯著(P<0.05)。圖12 APIH180不同添加量對(duì)蛋糕質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.12 Effect of APIH180 concentration on texture properties of cakes

2.4.3對(duì)蛋糕質(zhì)構(gòu)特性的影響

TPA全質(zhì)構(gòu)分析儀可通過(guò)模擬人的咀嚼來(lái)評(píng)價(jià)蛋糕品質(zhì)的好壞，圖12顯示了APIH180添加量對(duì)蛋糕硬度、彈性、咀嚼性與回復(fù)性的影響。從圖12(a)可知，隨著APIH180的增加，蛋糕彈性先增加后減少，在APIH180為20%時(shí)蛋糕的彈性達(dá)到最大。從圖12(b)、圖12(c)可以看出,起泡劑為蛋清時(shí)，蛋糕的硬度與咀嚼性均較大，隨著APIH180的增加，蛋糕的硬度呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)，當(dāng)APIH180添加量為20%時(shí)，其硬度最小。蛋糕咀嚼性在APIH180為20%時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)減小的趨勢(shì),APHI180為40%時(shí)咀嚼性顯著降低。從圖12(d)可知,隨APIH180添加量增加，蛋糕的回復(fù)性呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)APIH180為100%時(shí)，其回復(fù)性最小。由以上結(jié)果分析可知：APIH180的添加量在20%時(shí)可以增加蛋糕的彈性，降低蛋糕的硬度；當(dāng)APIH180替代蛋清為0～40%時(shí)，對(duì)蛋糕質(zhì)構(gòu)性能影響較小，但是當(dāng)APIH180替代度大于60%時(shí)，彈性與咀嚼性顯著變差，影響蛋糕的結(jié)構(gòu)與口感。

3 結(jié) 論

本研究以酶解改性調(diào)控API的起泡特性為目標(biāo)，系統(tǒng)研究了酶解時(shí)間對(duì)API理化及起泡特性的影響。結(jié)果表明：API經(jīng)胃蛋白酶酶解處理后，其酶解產(chǎn)物的粒徑、分子質(zhì)量(10～25 kDa)與電位值(-20.06)均減小，表面疏水性增加，APIH的起泡性和泡沫穩(wěn)定性顯著增加。在此基礎(chǔ)上，將酶解180 min后的API作為發(fā)泡劑部分替代到蛋糕生產(chǎn)中，當(dāng)APIH添加量為20%～40%時(shí)，不僅蛋糕的質(zhì)構(gòu)和起泡性表現(xiàn)良好，且賦予蛋糕獨(dú)特的外觀、口感與風(fēng)味。本研究旨在進(jìn)一步開(kāi)拓API作為發(fā)泡劑應(yīng)用的可能性，并為其在食品等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和利用提供理論與技術(shù)參考。