大豆论文

重庆工商大学2008届论文

大豆分离蛋白乳化特性的研究

重庆工商大学 化学工程与工艺 2004级 单光印

指导老师：周文斌

摘要:

大豆分离蛋白的乳化性是大豆分离蛋白重要的功能特性，乳化性在食品工业中的应用也十分的广泛。对大豆分离蛋白乳化性的研究的试验方法很多，有分光光度法，离心法，电导法等。蛋白质乳化性是指蛋白质能使油与水形成稳定的乳化液而起乳化剂的作用。

在离心速度为3000r/min的条件下，对影响大豆分离蛋白乳化稳定性的油相体积分数, 蛋白质溶液浓度，均质压力、pH、离子强度、离心速度进行了研究。通过研究得出：在测定的范围内,对乳化稳定性影响最大的是油相体积分数, 然后依次是蛋白质溶液浓度、均质压力、pH、离子强度。离心速度和离心时间对测定结果的影响的大小都比较小。结果表明蛋白质溶液浓度1%时最佳的乳化条件为：油相体积分数25%,离子强度为0.1mol/L, 均质压力为20Mpa，pH为6。

关键词: 大豆分离蛋白; 乳化稳定性; 离心法

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Abstract:

The emulsibility is one of the important functions characteristic of soybean separation protein, the application of emulsibility in food industry has extremely widespread used. There are many methods to measure the soybean separation protein emulsible, such as the spectrophotometric, the centrifuge process, and the conductivity, and so on. The protein emulsibility is refers to the protein mass energy to cause the oil and the water forms the stable emulsion as the emulsifier function.

Under the 3000r/min condition, to make the emulsion of the soybean separation protein more stable , oil phase volume score, the protein solution concentration, pH, the ion intensity and the centrifugal speed were researched. In the determination scope, Obtained: the affects which affect in a big way to the emulsion stability is the oil phase volume score. the protein solution concentration, homogeneous pressure pH, the isotropic pressure, the ion intensity were followed in order， the centrifugal speed and the centrifugal time to influence emulsion stability are quite small. The result indicated the best emulsified condition is: The oil phase volume score 25%, protein solution concentration 1%, pH is 6, the ion intensity is 0.1, homogeneous pressure is 20 Mpa, the speed centrifugal 3000 r / min, centrifugal time 5 min.

Key words: soy protein isolates; emulsion stability; centrifugal method

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第一章 前言

1.1 大豆蛋白质概述

蛋白质是组成人体的重要物质，是人体生命活动的物质基础，是食品的第一大营养素。如果人们的膳食中蛋白质的摄入量不足，就会使人消瘦，引起各种疾病，特别是对于儿童，会造成发育不良，智力低下。大豆蛋白是人体摄取蛋白质主要来源之一，这主要是由于植物蛋白生产周期短、资源丰富、产量大等优点。另外，大豆蛋白还可以代替部分猪肉、牛肉，可以减少食品中的脂肪及胆固醇含量。目前 ，添加到食品中的蛋白质主要是大豆分离蛋白，大豆分离蛋白不仅具有很好的营养价值，且具有很好的功能特性。大豆分离蛋白(SPI)是以大豆为原料，采用先进的加工技术制取的一种蛋白质含量高达90%以上的大豆蛋白制品。 1.2 大豆分离蛋白质的功能特性

大豆分离蛋白质不仅具有很高的营养价值，还具有特殊的功能特性。蛋白质的功能特性是指在加工、储藏、制备以及消费过程中对食品系统产生影响的那些物理化学性质，简而言之，除了营养价值以外，任何影响食品最终用途的性质，如溶解度、乳化性、凝胶性、吸油性等都可以称为功能特性。此定义与三因素有关:一是蛋白质本身性质，能赋予食品系统以独特的颜色、滋味、质构等；二是蛋白质所处的环境，如离子强度、温度、酸度等也会对食品的用途产生影响；三是加工过程，如加热、调pH、干燥、物理化学改性等。主要有乳化性、凝胶性、溶解性、粘附性、水合性、吸油性、发泡性、成膜性等等。

乳化特性 :因为食品中多含有脂肪和水的乳胶体，而脂肪与水两相界面上的张力很容易产生正的自由能，不稳定，在乳胶体中添加适量的蛋白质就可以起到不错的乳化稳定的作用，这就是蛋白质的乳化特性。蛋白质是种两亲分子，可以当成表面活性剂使用，它既能降低水和油的表面张力，又能降低水和空气的表面张力，易于形成稳定的乳状液。

凝胶特性 :当变性的蛋白质分子聚集形成一个有规则的蛋白质网时，此过程称为凝胶作用。凝胶性可以赋予食品良好的质构特性。

溶解性 : 蛋白质溶解性是指蛋白质能够在水溶液或食盐溶液中很好溶解的性能，其溶解的程度称为溶解度。大豆分离蛋白质溶解指数是指在一定条件下，大豆分离蛋白

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质中可溶性蛋白质所占的百分比，即每百克大豆蛋白质能够溶于特定溶剂中的蛋白质的最大克数。蛋白质的溶解度主要取决于pH、离子强度、溶剂类型等。蛋白质的溶解性是蛋白质的固有性质,经加热或其他处理后蛋白质的水溶性会降低,随着溶解性的降低，其凝胶性、乳化性、起泡性等其他许多功能性质也会下降。为了使蛋白质更好的溶解,可通过碱处理促进其离解,还可使用半胱氨酸、硫基乙醇、乙醇等试剂来切断二硫键。水溶液中的pH值和电离强度对大豆蛋白的溶解性影响最大，pH 值增大，溶解度增大。pH为10.5 时，就会使蛋白质解离或解聚，使溶解度增加；大豆蛋白质受电离强度影响很大，当pH在7-10 之间时，分离蛋白的溶解度随离子浓度的增加而降低。

粘附性 : 粘附性是指液体流动时表现出来的内摩擦，又称流动性，它是调整食品的物性方面的重要参数。影响蛋白质流体粘度性质的主要因素是分散的分子或粒子的表观直径。这个直径取决于下列参数:(1)蛋白质分子的内在特性，如摩尔质量、大小、体积和不对称性；(2)影响肿胀、溶解度等蛋白质与溶剂相互作用，包括如氢键、范德华力、疏水键、二硫键、静电交互作用及立体排斥等；(3)决定聚集体大小的蛋白质--蛋白质聚集及解聚等相互作用。影响粘附性的主要因素有蛋白质浓度、温度、pH、离子强度等。

水合性 : 水合性是蛋白质其它功能特性的基础，因为蛋白质的构象在很大程度上取决于它们同水的相互作用。大豆分离蛋白沿着它的肽链骨架，含有很多极性基团，所以具有良好的吸水性、保水性和膨胀性。吸水性，一般是指蛋白质对水分的吸附能力，它与Aw(即水分活度)、pH、温度、蛋白质的颗粒大小、颗粒结构、颗粒表面活性等都是密切相关的。除了对水的吸附作用外，大豆蛋白质在加工中还有保持水分的能力，其保水性与粘度、pH、离子强度和温度有关。盐类能增强蛋白质吸水性却也同时削弱分离蛋白的保水性。膨胀性即蛋白质的扩张作用，是指蛋白质吸收水分后会膨胀起来。它受温度、pH和盐类的影响显著，热处理能增加大豆蛋白的膨胀性。

吸油性 : 吸油性就是指蛋白质促进脂肪吸收的作用，是另一种形式的乳化作用。例如，分离蛋白加入肉制品中，能形成乳状液和凝胶基质，防止脂肪向表面移动，因而起着促进脂肪吸收或脂肪结合的作用，可以减少肉制品加工过程中脂肪和汁液的损失，有助于维持食品外形的稳定。

发泡性 : 发泡性是指大豆蛋白质在加工中体积的增加率，可起到的酥松的作用。泡

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沫是空气分散在液相或半固相而成，是由许多空气小气泡被一层液态表面活化的可溶性蛋白薄膜所包裹着的群体所组成，降低了空气和水的表面张力，气泡是由于弹性的液态膜或半固体膜分开防止气泡的合并。蛋白质的发泡性，可以赋予食品以疏松的结构和良好的口感。

成膜性 : 成膜性是指大豆蛋白与水形成面团后，经高压蒸煮，其表面能形成一层薄膜。这层薄膜是水与含水剂的一个屏障，这是大豆蛋白适合肠类加工需要的一个特征。当肉切碎后，用分离蛋白与鸡蛋蛋白的混合物涂在其纤维表面形成薄膜，易于干燥，可以防止气味散失，有利于再水化，并对再水化产品提供合理的结构。

表1 大豆分离蛋白的功能性与应用

功能性作用模式 用途

溶解性蛋白溶剂化作用由pH值决定 饮料 乳化性油脂乳化的形成与稳定 香肠、胶浆、蛋糕 起泡性形成稳定的膜、固定风味 松糕、蛋糕 凝胶性蛋白质机制的形成与固定 肉类、乳酪 吸油性固定游离的油脂 肉类、香肠、炸面饼圈 粘度稠化、氢键的保持 胶浆 粘合力蛋白质作为粘结物质 肉类、香肠、糊状食品 弹性凝胶形成的二硫键分连 肉类、焙烤食品 固定风味 风味吸收、固定、释放 此外，大豆分离蛋白的功能特性与用途还直接与制取大豆蛋白的加工工艺条件有关，尤其是加工后产品的蛋白质的粗细度等将直接影响其功能和用途。人们对这些功能特性进行了很多研究，在这么多的对蛋白质功能特性的研究中，乳化性无疑是食品应用中应用最为广泛，研究最为关注的一个功能特性。鉴于大豆分离蛋白是日前应用较为广泛的，且商品化的一类食品蛋白，我们选取了大豆分离蛋白作为我们研究蛋白质功能特性测定方法的实验原料。 1.3大豆分离蛋白国内外研究现状

大豆分离蛋白又称为等电点蛋白，以低温变性大豆粕为原料，利用蛋白质性质，通过浸提与沉淀方法，除去所含非蛋白质成分后，得到一种蛋白质含量在90％以上高纯度

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50.00%乳化稳定性45.00@.005.000.001015离心时间图6 离心时间对乳化稳定性的影响202530

如图6所示，在实验范围内离心时间对乳化稳定性的影响不大。曲线表明的，乳化液在离心5min后已经形成了较好的乳化层，界面之间较为清晰。随着时间的延长，乳化稳定性只是略微有些降低。 3.7 均质压力对乳化稳定性的影响

乳化稳定性(%)706050403020100101520均质压力(MPa)2530

图7 均质压力对乳化稳定性的影响乳化稳定性随均质压力的变化如图7所示，随着均质压力的提高，乳化稳定性呈缓慢增大的趋势。均质压力的提高使得油珠颗粒更细小，油粒分散度增大，乳化颗粒的粒径更小，更难于聚集在一起。因此，随着均质压力的增大，乳化稳定性有一定增长。但是，均质压力太高会破坏蛋白质本身的结构，使得测量的乳化稳定性不能反映真实的乳化稳定性。而且，均质的过程中还会产生大量的热量，高于一定温度后会使蛋白质变性，影响蛋白质的乳化稳定性。因此，实验中选取均质压力20MPa。

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3.8 正交试验 试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 K1 K2 K3 k1 k2 k3 R

A B C 乳化层体积分数（%） 1 1 1 2 2 2 3 3 3 179.3 159.1 145.2 59.8 53 48.3 11.5

1 2 3 1 2 3 1 2 3 184.25 145.85 152.5 61.43 48.62 50.9 12.81

1 2 3 3 1 2 2 3 1 166.9 159.25 157.45 55.63 53.08 52.48 3.15

通过用离心法测定大豆分离蛋白乳化稳定性的正交试验，可以看出，在均质压力、pH、离子强度三种因素中，对蛋白质乳化稳定性的影响程度最大的是均质压力；其次是pH；最后是离子强度。通过极差分析，可以看出pH的最佳条件为A1、均质压力的最佳条件为B1、离子强度的最佳条件为C1。乳化活性测定（乳化层体积分数）最佳的条件为，均质压力为20MPa，pH为6，离子浓度为0.1mol/L。

A1B1C1

69.3 58 52 63.80 46.20 49.10 52.15 41.65 51.40

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第四章 结论

4.1通过对大豆分离蛋白乳化稳定性影响的各因素研究，可以得出如下结论：对乳化稳定性的值影响最大的是油相体积分数和蛋白质溶液浓度，然后依次是均质压力、pH、离子强度、离心速度。

4.2在蛋白质溶液浓度1.0%，油相体积分数25%,均质压力为20MPa，pH为6，离子浓度为0.1mol/L下达到最佳乳化效果。

4．3由于实验条件的限制，本次对大豆分离蛋白乳化特性的测量仅限制在离心法上，这样测量的结果局限在乳化稳定性一个参数。根据文献，分光光度法则可以测量乳化活性和乳化稳定性两个参数。

4.4单柱塞均质机实际均质压力与表现压力相差较大，乳化液形成的技术手段上缺乏必要的设备，因此实验中所获得的数据的重现性比较差。

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第五章 展望

乳化剂是一类被广泛应用的食品添加剂，随着经济的发展和人类健康意识的提高，人们越来越多地期望在食品中使用天然的乳化剂代替化学合成的小分子乳化剂。由于大分子吸附的待点，蛋白质的表面活性远远低于小分子乳化剂，即乳化能力远远低于小分子乳化剂，而且大豆蛋白质的乳化性能(包括乳化性和乳化稳定性)对体系环境变化非常敏感。对大豆蛋白质乳化及乳化稳定性的研究正是为促进我国天然食品添加剂的研究与开发，使蛋白质以双重功能(营养与加工功能)出现在食品中，提高人民的饮食质量，丰富人民的生活，使我国的大豆蛋白质产业真正成为振兴国民经济的支柱产业。这也是本课题研究的意义所在!

目前, 大豆分离蛋白已在全世界50多个国家被广泛应用于肉制品、奶制品、烘烤食品、儿童食品、保健食品、调味食品、冷饮食品、快餐食品、特需食品等。因此, 必须深入研究大豆分离蛋白的功能特性，发展大豆蛋白生产工业。

蛋白质的应用，特别是在西方发达国家的应用十分广泛，但在我国的应用非常有限。从大豆蛋白方面看，七十年代曾被誉为“神奇的肉”，今天又因其对食品的低脂、高质和营养保健两大发现再次成为热点。大豆蛋白食品能很好的满足消费者对低脂、健康、美味的要求。在我国，大豆蛋白的应用仅处于初级阶段。我国大豆蛋白制品的年产量也只有几万吨，添加大豆蛋白的食品不过几十种。而据资大豆蛋白乳化及乳化稳定性研究料介绍，美国在八十年代就有500种食品添加了大豆蛋白，蛋白质的产量在110万吨以上;日本每年有21万吨大豆蛋白食品供应市场，由此可见其中的差距是很大的。为此，本研究的目的就是为开发优质乳化型专用添加蛋白提供实验性的指导!

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致 谢

本论文是在周文斌老师的悉心指导下完成的。从论文的选题，资料收集，试验设计，试验实施到最终论文的撰写、修改，无不凝结着老师的心血和汗水。老师渊博的知识，严谨的治学态度及高尚的师德使我受益匪浅，在论文完成之际，谨向我尊敬的老师表示衷心的感谢！

在此，对王瑞琪、王崇均、景佳佳等老师的无私帮助，在此表示真挚的感激。 在实验过程中，也得到了实验室的老师和各位同学的支持和帮助。在此对各位同学和老师表示由衷的谢意。

最后，衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师！

致谢人：单光印

重庆工商大学环境与生物工程学院

2004级化学工程与工艺

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/w4cd.html