乙酰化二淀粉己二酸酯與豆?jié){體系在腐竹揭膜中的相互作用機理

謝麗燕，林瑩*，吳亨，徐曉輝，朱雪瓊

（廣西大學輕工與食品工程學院，廣西南寧530004）

乙酰化二淀粉己二酸酯與豆?jié){體系在腐竹揭膜中的相互作用機理

謝麗燕，林瑩*，吳亨，徐曉輝，朱雪瓊

（廣西大學輕工與食品工程學院，廣西南寧530004）

采用差示掃描量熱儀、熒光分光光度計及掃描電鏡等儀器方法對乙?；矸奂憾狨ピ诟窠夷み^程中與豆?jié){的相互作用機理進行研究。結(jié)果表明，乙酰化二淀粉己二酸酯主要是以鑲嵌的形式填充在蛋白質(zhì)變性形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)空隙中，增加了蛋白膜的致密性，從而使腐竹的機械性能提高，得率增加。從分子角度分析認為可能是添加乙?；矸奂憾狨ズ?，使大豆蛋白質(zhì)分子氫鍵、表面疏水性及乳化能力增強的結(jié)果。

乙?；矸奂憾狨?；腐竹；機理；熒光分光光度計；掃描電子顯微鏡

腐竹作為中國傳統(tǒng)大豆制品，素有“素中之葷”的美名，是大豆制漿后經(jīng)恒溫揭膜得到的。腐竹生產(chǎn)中影響其得率和品質(zhì)的因素主要有大豆的品種、蛋白質(zhì)、脂肪和糖類含量［1］、二硫鍵含量［2］以及豆?jié){pH值、揭膜溫度等［3］。為了提高腐竹的得率和品質(zhì)，前人做了很多的研究，如對生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化，使用物理、化學、生物的方法對大豆蛋白進行改性等。歐錦強［4］考察了揭膜條件對腐竹得率的影響，朱石龍［5］通過腐竹揭膜實驗，優(yōu)化了腐竹的揭膜工藝條件，同時證明海藻酸鈉，大豆卵磷脂等乳化劑具有提高腐竹得率和品質(zhì)的作用。謝向機［6］使用超聲的方法提高了腐竹得率和品質(zhì)，機理是超聲提高了大豆蛋白的溶解度。前人的研究通過實驗證明了這些方法在腐竹生產(chǎn)中的可行性，但是對其作用機理的研究很少，未形成對特定方法在腐竹揭膜過程中機理研究的多指標的比較全面而系統(tǒng)的研究結(jié)論。此外對將具有交聯(lián)淀粉和酯化淀粉雙重特性的乙?；矸奂憾狨糜诟裆a(chǎn)中的可能及其與豆?jié){體系相互作用機理的研究還未有報道。通過前期對腐竹揭膜工藝進行優(yōu)化研究［7］實驗，得出揭膜漿液pH值為8.0，脂肪含量/蛋白質(zhì)含量為0.2，糖類含量/蛋白質(zhì)含量為0.3，揭膜溫度85℃，打漿豆水比1∶7，此時腐竹得率為49.02%（對干豆），水分含量9.12%，蛋白質(zhì)含量為46.89%，脂肪含量為26.09%，總糖含量12.09%的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，對乙酰化二淀粉己二酸酯與豆?jié){體系在腐竹揭膜過程中的相互作用機理進行研究，并使用SPSS17.0、Origin8.0等進行分析，為乙酰化二淀粉己二酸酯應用于傳統(tǒng)腐竹生產(chǎn)的可能提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

東北大豆（蛋白質(zhì)含量32.42%、脂肪含量17.52%、總糖含量15.77%、水分含量11.91%）市售。

乙?；矸奂憾狨ィ兌?5%）上海鶴善實業(yè)有限公司。

1.2儀器與設備

九陽料理機九陽有限公司；DNJ-8S數(shù)字顯示黏度計上海精密科學儀器有限公司；MF-30型萬用電表蘭州東方紅電表廠；JYW-200A自動界面張力儀承德市鑫國檢測設備公司；722型可見分光光度計上海佑科儀器儀表有限公司；DSC200PC差示掃描量熱儀德國Netzsch公司；DYY-6C型垂直電泳儀北京市六一儀器廠；RF-5301PC熒光分光光度計日本島津公司；SU-8020/X-MAX/80場發(fā)射掃描電子顯微鏡日立高新技術(shù)公司。

1.3方法

1.3.1豆?jié){的制作

稱取市售的東北大豆100g，加入500g蒸餾水在30℃浸泡18h，瀝干，加入700g蒸餾水采用九陽料理機打漿，100目紗布過濾得到豆?jié){。

1.3.2黏度測定

將待測液300mL置于500mL燒杯中，使用DNJ-8S型數(shù)字顯示黏度計測定待測液黏度，待探頭完全浸沒于待測液中，黏度計讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)，重復測量3次，取平均值。

1.3.3黏度法測定相容性

在固形物質(zhì)量濃度為5g/100mL的豆?jié){中分別加入乙酰化二淀粉己二酸酯3、6、9、12、15、18g/700mL，85℃水浴20min后，冷卻至30℃及80℃后，依據(jù)1.3.2節(jié)的方法進行黏度測定。

1.3.4玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測定

使用差示掃描量熱儀（differential scanning calorimeter，DSC）測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，實驗條件為干燥腐竹樣品10mg，在液氮的作用下首先由常溫以15℃/min降至-100℃，然后以10℃/min從-100℃加熱至250℃。

1.3.5黏度法測定豆?jié){體系靜電及氫鍵作用

在固形物質(zhì)量濃度為5g/100mL的豆?jié){中，使用0.1mol/L HCl及0.05mol/L NaOH調(diào)節(jié)豆?jié){pH值，旋轉(zhuǎn)黏度儀測定不同NaCl、尿素、丙二醇體積分數(shù)對豆?jié){體系在加入5g/100g乙酰化二淀粉己二酸酯前后黏度的變化。

1.3.6豆?jié){體系乳化性測定

使用電阻法［8］測定其乳化能力。取30mL樣液于小燒杯中，在電磁攪拌器劇烈攪抖下滴加大豆油，使用萬用電表測定溶液電阻，當溶液電阻值發(fā)生躍變時，停止加油，并記錄所滴加的大豆油體積數(shù)，乳化力以乳化的大豆油體積（mL）表示。乳化液穩(wěn)定性［9］為樣液中加5g/100g大豆油，高速攪拌器5min后，倒入量筒，定時觀察其乳化液和油狀液的變化，3min后，記錄乳化層的體積，以乳化液高度對總樣液高度百分比反映乳化液的穩(wěn)定性。

1.3.7巰基含量測定

巰基含量測定［10］方法為使用0.0074mol/L pH8.0的磷酸鹽緩沖液將豆?jié){稀釋到蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度為1～2mg/mL，待測液4000r/min離心10min，取離心上清液1.5mL，加入0.4mL0.01mol/L的5，5’-二硫代雙（2-硝基苯甲酸）（5，5’-dithio bis-（2-nitrobenzoic acid），DTNB）及0.1mL0.025mol/L乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA），室溫下反應45min后，分光光度計在412nm波長處測定吸光度（半胱氨酸為標樣），巰基含量以10-7mol/g pro計。

實驗時，在豆?jié){中分別添加0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5g/100mL乙?；矸奂憾狨ァ?/p>

1.3.8表面疏水性測定

實驗使用0.01mol/L pH7.0的磷酸鹽緩沖液將樣品稀釋到蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度為0.5～1mg/mL，取10mL稀釋液，加入0.1mL0.01mol/L的8-苯胺-1-萘磺酸（8-naphthylamine-1-sulfonic acid，ANS）溶液，反應2h后，在激發(fā)波長380nm，發(fā)射波長490nm條件下使用熒光分光光度計測定其熒光強度（fluorescence intensity，F(xiàn)I）。豆?jié){表面疏水性的變化以相對熒光強度的增加表示。

式中：ΔS/%為疏水性相對變化值；FI為處理樣品的熒光強度；FI0為純豆?jié){樣品的熒光強度。

1.3.9十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gelelectrophoresis，SDS-PAGE）

SDS-PAGE電泳實驗根據(jù)Laemmli［11］的方法，取研碎的樣品0.2g加入50mL蒸餾水電爐加熱使之溶解，冷卻后取50?L樣品與50?L預先配好的樣品處理液混合，沸水浴煮5min，上樣量為15?L，進行SDS-PAGE。實驗采用3%濃縮膠，12%分離膠，濃縮膠電流15mA，進入分離膠后增至25mA，電泳結(jié)束后采用考馬斯亮藍R-250染色。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用SPSS17.0、Excel2003、Origin8.0進行系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)處理。

2　結(jié)果與分析

2.1豆?jié){與乙酰化二淀粉己二酸酯的相容性

2.1.1黏度法測定乙?；矸奂憾狨ヅc豆?jié){體系相容性

圖1　乙酰化二淀粉己二酸酯的黏度特性Fig.1Viscosity of acetylated distarch adipate

圖2乙?；矸奂憾狨ヌ砑恿繉Χ?jié){體系黏度的影響Fig.2Effect of acetylated distarch adipate concentration on soy milk viscosity

蛋白質(zhì)與多糖溶液具有相容性時，隨著多糖添加量的增加，體系的黏度會增大；溫度降低時體系的黏度也增大，且總體黏度大于多糖單獨存在時的黏度；但是兩者不相容時，情況相反。圖1、2分別為乙酰化二淀粉己二酸酯以及添加乙?；矸奂憾狨サ亩?jié){在30、80℃條件下恒溫水浴加熱20min后的黏度。乙酰化二淀粉己二酸酯溶液的黏度隨著其質(zhì)量濃度的增加而增大，且溫度降低時黏度增大。與豆?jié){混合后，體系黏度隨著乙酰化二淀粉己二酸酯添加量的增加、溫度降低而增大，且混合后黏度高于單純的乙?；矸奂憾狨ト芤?，表明乙?；矸奂憾狨ヅc豆?jié){體系具有一定的相容性。

2.1.2玻璃化轉(zhuǎn)變溫度法測定乙?；矸奂憾狨ヅc豆?jié){體系相容性

在食品體系中，各組分的相容性在復合中起到重要作用，對組分的相容性可采用熱分析法如DSC測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）來評價。Jagannath等［12］采用熱分析的方法證明明膠和淀粉在熱混合時只有一個Tg，表明組分間具有較好的相容性。田華鋒［13］通過DSC測試含增塑劑的大豆分離蛋白塑料，將增塑劑三乙胺，己二酸二乙酯與大豆蛋白具有良好相容性歸結(jié)為材料只有一個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的原因。

圖3不同乙?；矸奂憾狨ヌ砑恿織l件下的大豆粉DSC曲線DSCFig.3DSC curves of soy milk po wder with different concentrations of acetylated distarch adipate

表1　不同乙酰化二淀粉己二酸酯添加量得到的大豆粉玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Table 1 Glass-transition temperature of soy milk powder with different concentrations of acetylated distarch adipate

由圖3、表1可知，原料大豆的玻璃化只有一個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，為-36.1℃，乙?；矸奂憾狨サ牟ＡЩD(zhuǎn)變溫度為-24.4℃，添加不同量的乙?；矸奂憾狨ズ蟮玫降母癫ＡЩD(zhuǎn)變溫度仍為一個，大小在大豆粉和乙酰化二淀粉己二酸酯之間，因此豆?jié){與乙?；矸奂憾狨ピ趐H8.0，加熱溫度為85℃，加熱時間為20min時，形成的腐竹中豆?jié){成分與乙酰化二淀粉己二酸酯具有較好的相容性。實驗結(jié)果與黏度法測定豆?jié){和乙?；矸奂憾狨ハ嗳菪缘慕Y(jié)果一致。

2.2乙?；矸奂憾狨Χ?jié){體系靜電及氫鍵作用的影響

圖4NaCl（A）、尿素濃度（B）和丙二醇體積分數(shù)（C）對豆?jié){及其與乙?；矸奂憾狨セ旌象w系黏度的影響Fig.4Effects of NaCl（A），urea（B）and propylene glycol concentration（C）on the viscosity of soy milk added with acetylated distarch adipate

NaCl、尿素及丙二醇是研究物質(zhì)分子間相互作用力常用的試劑。早在1987年，Bernal［14］就利用食鹽、尿素、巰基乙醇等通過破壞分子間作用力來研究陰離子多糖與乳清蛋白、肌原纖維蛋白在混合水溶液中的相互作用情況。

由圖4A1、4A2可知，加入NaCl后，豆?jié){的黏度先下降后上升。隨著體系pH值的增加，蛋白質(zhì)黏度最小時需要的NaCl濃度越高。添加乙?；矸奂憾狨ズ?，豆?jié){體系在NaCl的作用下，黏度變化趨勢與添加前基本不變。由圖4B1、4B2可知，豆?jié){體系黏度隨著尿素濃度的增加呈先增加后降低的趨勢。但添加乙酰化二淀粉己二酸酯后，豆?jié){體系黏度最后趨于穩(wěn)定。這可能是乙?；矸奂憾狨Χ?jié){氫鍵的保護作用的結(jié)果。實驗在80℃時與30℃未表現(xiàn)出相同的趨勢，可能是較高溫度已經(jīng)使蛋白質(zhì)變性的原因。由圖4C1、4C2可知，隨著丙二醇添加量的增加，體系黏度逐漸增加。但是添加乙酰化二淀粉己二酸酯后丙二醇的作用效果減弱，這與張利［15］使用丙二醇研究卵清蛋白-多糖共混凝膠氫鍵作用結(jié)果不同，可能是乙?；矸奂憾狨サ拇嬖谧璧K了丙二醇對豆?jié){蛋白質(zhì)氫鍵的作用。因此，乙?；矸奂憾狨Χ?jié){復合體系靜電作用影響很小，但是具有保護豆?jié){體系氫鍵的作用。

2.3乙?；矸奂憾狨Χ?jié){體系巰基含量的影響

圖5乙?；矸奂憾狨ベ|(zhì)量濃度對豆?jié){巰基含量影響Fig.5Effect of acetylated distarch adipate concentration on sulfydryl content in soy milk

由圖5可知，乙?；矸奂憾狨サ奶砑游磳Χ?jié){的巰基含量產(chǎn)生明顯的影響。本實驗測得豆?jié){中巰基含量較低，這是因為豆?jié){中的巰基含量與打漿時的溫度及氧氣有關(guān)［16］，實驗時雖然采用冰水打漿，但是料理機打漿時產(chǎn)生了較多熱量和大量的氣泡，混入空氣，造成部分巰基氧化損失。豆?jié){中巰基含量直接影響著蛋白膜網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的致密性，巰基含量高時，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更均勻致密，性能更好。乙?；矸奂憾狨サ募尤胛茨芴岣叨?jié){中巰基含量，但是也未使其顯著減小。

2.4乙酰化二淀粉己二酸酯對豆?jié){體系表面疏水性的影響

圖6乙?；矸奂憾狨Χ?jié){表面疏水性的影響Fig.6Effect of acetylated distarch adipate on soy milk hydrophobicity

在維持蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)中，最重要的作用力是疏水相互作用［17］。作為一種大分子結(jié)構(gòu)，表面疏水性影響著分子之間的相互作用情況，具有顯著影響。由圖6可知，添加5g/100g乙?；矸奂憾狨ズ螅?jié){表面疏水性隨著加熱時間的延長而增大，且整個實驗過程中，豆?jié){的表面疏水性均大于無乙?；矸奂憾狨ヌ砑拥目瞻讓φ战M。隨著加熱時間的延長豆?jié){表面疏水性增大，可能是加熱使豆?jié){蛋白質(zhì)表面伸展、疏水基團暴露的結(jié)果，加入乙?；矸奂憾狨ズ?，疏水性進一步加大可能是由于乙?；矸奂憾狨シ肿淤|(zhì)量大，本身結(jié)構(gòu)的空間排阻效應又使暴露的疏水性氨基酸無法聚集［18］，因此乙?；矸奂憾狨サ募尤肽茉龃蠖?jié){表面疏水性。

2.5乙?；矸奂憾狨Χ?jié){體系乳化性的影響

圖7乙酰化二淀粉己二酸酯質(zhì)量濃度對豆?jié){乳化力及乳化穩(wěn)定性影響Fig.7Effect of acetylated distarch adipate concentration on the emuls ifying capacity and emulsion stability of soy milk

在一定條件下，單位數(shù)量的蛋白質(zhì)能乳化一定量的油脂，形成水包油乳化體系，當油脂的總量太大時，水包油乳化體系會遭到破壞并且發(fā)生相的轉(zhuǎn)化，油脂由分散相轉(zhuǎn)化為連續(xù)相，而水由連續(xù)相轉(zhuǎn)化為分散相，形成油包水的乳化體系［19］。由圖7可知，隨著乙酰化二淀粉己二酸酯添加量的增加，豆?jié){的乳化力及穩(wěn)定性都逐漸增大，變性淀粉對豆?jié){乳化性的影響，可能是與乙?；矸奂憾狨ケ旧淼男再|(zhì)有關(guān)，作為一種交聯(lián)酯化淀粉，乙?；矸奂憾狨ナ堑矸劢?jīng)過乙二酸和醋酸酐交聯(lián)酯化而得到，引入的乙?；徒宦?lián)鍵使淀粉分子形成較大的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，組成合理的親水-疏水結(jié)構(gòu)，具有一定的乳化性作用。對于類似高分子乳化劑的表面活性劑，因為它們的分子質(zhì)量很大，無法在界面整齊排列，雖然對界面張力的降低不多，但是它們可以被吸附到油-水界面上，增加親和力，從而乳狀液的穩(wěn)定性［20］。同時乙?；矸奂憾狨プ鳛橐环N常用的增稠劑，使體系黏度變大，因此能在一定程度上提高豆?jié){的乳化力及穩(wěn)定性。

2.6乙酰化二淀粉己二酸酯對豆?jié){體系分子質(zhì)量及表面微觀情況的影響

2.6.1腐竹分子質(zhì)量變化

由圖8可知，大豆蛋白的主要成分7S（分子質(zhì)量：180～210kD）及11S（分子質(zhì)量：350～370kD）在添加不同量的乙?；矸奂憾狨デ昂蟮玫降母駴]有發(fā)生顯著差別。乙?；矸奂憾狨ヌ砑恿枯^少（0～3g/100g干豆）時腐竹電泳條帶比大豆粉更深，表明此時的腐竹蛋白質(zhì)含量更高，添加量為9g/100g干豆時腐竹電泳條帶與大豆粉基本相似，當添加量為15g/100g干豆時，條帶比大豆粉略淺，這與添加乙?；矸奂憾狨ズ蟾竦鞍踪|(zhì)含量的變化趨勢相同，此外大豆蛋白亞基條帶隨著變性淀粉添加量的變化基本不變。實驗結(jié)果表明在腐竹揭膜過程中乙酰化二淀粉己二酸酯的加入并未與大豆中的成分發(fā)生引起分子質(zhì)量顯著變化的反應。

圖8腐竹SDS-PAGE結(jié)果AGEFig.8Electrophoresis of proteins from yuba made with different amounts of acetylated distarch adipate

2.6.2腐竹的表面微觀結(jié)構(gòu)變化

掃描電鏡不僅可以觀察到膜表面的微觀結(jié)構(gòu)，還可用于輔助判斷共混膜組分之間的相容性。Wu Ronglan等［21］通過觀察纖維素與大豆分離蛋白共混膜的表面結(jié)構(gòu)，說明纖維素與蛋白質(zhì)之間良好的相容性。Wang Qun等［22］通過掃描電鏡觀察海藻酸/大豆蛋白共混纖維的形貌，把蛋白質(zhì)和海藻酸之間的共混均一性和高度的相容性歸結(jié)為共混膜表面結(jié)構(gòu)致密均一的原因。本實驗對腐竹進行干燥后，使用掃描電子顯微鏡觀察的結(jié)果見圖9。

圖9不同乙?；矸奂憾狨ヌ砑恿扛竦膾呙桦婄R結(jié)果Fig.9SEM images of yuba made with different amounts of acetylated distarch adipate

對未添加乙?；矸奂憾狨サ母?，表面粗糙不均勻，添加量為3～6g/100g干豆時，腐竹表面比優(yōu)化腐竹表面更光滑致密，但是當添加量為9～15g/100g時，腐竹表面開始出現(xiàn)明顯的不溶物，鑲嵌在腐竹表面。這可能是由于在腐竹成膜過程中，加熱及其他變性處理使蛋白質(zhì)變性，形成立體的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，這個網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中含有較多空隙，少量的乙?；矸奂憾狨ツ芎芎玫剡M入膜的空隙，將蛋白膜的網(wǎng)絡空間填滿，使膜的致密性增加，從而提高膜的機械性能。而變性淀粉過多時只能附著在膜表面。對9g/100g添加量時的腐竹表面微觀結(jié)構(gòu)（圖10）進行放大觀察可知，乙酰化二淀粉己二酸酯主要是以鑲嵌的方式存在腐竹膜上。

圖1　0乙?；矸奂憾狨ヌ砑恿繛?g/100g腐竹的微觀結(jié)構(gòu)（×5000）000Fig.10Microstructure of yuba made with acetylated distarch adipate at a level of9g/100g of dried soybean（×5000）

3　結(jié)論

在腐竹揭膜中加入乙?；矸奂憾狨?，是以鑲嵌的方式作用于腐竹膜。在揭膜過程中乙?；矸奂憾狨タ商畛涞鞍踪|(zhì)變性形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的空隙，增加腐竹的致密性，從而使腐竹膜的機械性能提高，得率增加。從分子角度分析認為可能是添加乙?；矸奂憾狨ズ螅勾蠖沟鞍踪|(zhì)分子氫鍵、表面疏水性及乳化能力增強的結(jié)果。

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Interaction Mechanism between Acetylated Distarch Adipate and Soymilk on Yuba Membrane

XIE Liyan，LIN Ying*，WU Heng，XU Xiaohui，ZHU Xueqiong
（Institute of Light Industry and Food Engineering，Guangxi University，Nanning530004，China）

The mechanisms of interaction between acetylated distarch adipate and soymilk on yuba membrane were investigated using differential scanning calorimeter，fluorospectro photometer and scanning electron microscope.The results showed that during dyestripping，the acetylated distarch adipate was inlayed in the interspaces of the network structure when the protein was denaturized，resulting in more compacted protein film and accordingly increased yuba yield with improved mechanical capacity.Therefore，the addition of acetylated distarch adipate can enhance the hydrogen bond，surface hydrophobicity and emulsifying capacity of soybean proteins.

acetylated distarch adipate；yuba；mechanism；fluorospectro photometer；scanning electron microscope

TS214.2

A

1002-6630（2015）05-0077-06

10.7506/spkx1002-6630-201505015

2014-04-07

謝麗燕（1987—），女，碩士研究生，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：e529322926@163.com

林瑩（1971—），女，教授，博士，研究方向為食品加工與質(zhì)量安全。E-mail：ly9a9@126.com