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      豆?jié){中抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除方法

      2012-09-12 13:34:26鄧慧慧王世忠周志江吳夢(mèng)佳肖華志
      食品工業(yè)科技 2012年16期
      關(guān)鍵詞:氧化酶蒸餾水豆?jié){

      鄧慧慧,王世忠,周志江,吳夢(mèng)佳,韓 燁,肖華志

      (天津大學(xué)化工學(xué)院,天津 300072)

      豆?jié){中抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除方法

      鄧慧慧,王世忠,周志江,吳夢(mèng)佳,韓 燁,肖華志*

      (天津大學(xué)化工學(xué)院,天津 300072)

      采用堿液浸泡、微波處理、加熱處理、去皮等方法,對(duì)去除豆?jié){中抗?fàn)I養(yǎng)因子的效果進(jìn)行比較。其中,88℃恒溫?zé)崽幚?0min可將豆?jié){中脂肪氧化酶活性降至常溫下的14.20%,100℃恒溫?zé)崽幚?0min可將豆?jié){中的胰蛋白酶抑制劑降低到9.96%。微波處理(2450MHz,800W)2min可以將脂肪氧化酶活性降至8.86%,處理8min可以將胰蛋白酶抑制劑活性降低到11.24%,處理4min即可將尿素酶活性降低至1%。相比于常規(guī)的熱處理,微波處理可以更快速地破壞豆?jié){中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,縮短處理時(shí)間。此外,采用0.5%NaHCO3溶液浸泡、去皮等措施也可去除豆?jié){中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,可結(jié)合常規(guī)熱處理、微波處理應(yīng)用,以縮短加工時(shí)間。

      豆?jié){,脂肪氧化酶,尿素酶,胰蛋白酶抑制劑,去除

      Abstract:To compare the inactivation effect of different treatments on anti-nutritional factors,thermal treatment,microwave treatment,lye soaking,dehulling and other processing measures were applied.The result indicated that a thermal treatment at 88℃ for 10min reduced the lipoxygenase activity to 14.20%,while a thermal treatment at 100℃for 20min reduced the trypsin inhibitors activity to 9.96%.Treated by microwave cooking(2450MHz,800W) for 2min,lipoxygenase activity was reduced to 8.86%,and a microwave cooking(2450MHz,800W)for 8min and 4min reduced the trypsin inhibitor activity and urease actirity to 11.24%and 1%respectively.Compared to conventional thermal treatment,microwave cooking inactivated anti-nutritional factors more quickly,shortening the processing time.In addition,processing steps like soaking in 0.5%NaHCO3solution and dehulling contributed to the inactivation of anti-nutritional factors,and could be utilized combining with heat treatment and microwave treatment to reduce soymilk processing time.

      Key words:soymilk;lipoxygenase;urease;trypsin inhibitors;inactivation

      豆?jié){(Soymilk)含有大量的優(yōu)質(zhì)蛋白、多種礦物質(zhì)和維生素,營(yíng)養(yǎng)豐富,深受我國(guó)及許多其他亞洲國(guó)家人們的喜愛(ài)。但大豆原料中含有脂肪氧化酶、尿素酶、胰蛋白酶抑制劑、凝血素等多種抗?fàn)I養(yǎng)因子,若不充分去除這些抗?fàn)I養(yǎng)因子,不僅會(huì)影響豆?jié){的感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,還會(huì)危害食用者的身體健康。脂肪氧化酶(Lipoxygenase)可催化大豆中的多不飽和脂肪酸的氧化,還可作用于大豆蛋白的末端氨基和羥基,不僅影響豆?jié){的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值還會(huì)產(chǎn)生具有豆腥味的物質(zhì);尿素酶(Urease)能將含氮化合物分解成氨,不利于人體健康;胰蛋白酶抑制劑(Trypsin inhibitors)可以抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活性,從而影響人體對(duì)大豆蛋白質(zhì)的消化和吸收[1-2]。因此去除抗?fàn)I養(yǎng)因子的在豆?jié){加工中有重要意義。目前,有關(guān)傳統(tǒng)處理方法(如去皮、浸泡、蒸煮等)對(duì)豆類中抗?fàn)I養(yǎng)因子去除的研究雖有報(bào)道,卻不夠深入,盡管微波處理已被用于食品加工的滅酶處理中,將微波處理應(yīng)用于的豆?jié){加工的研究卻罕見(jiàn)報(bào)道[3-5]。本實(shí)驗(yàn)對(duì)傳統(tǒng)熱加工、碳酸氫鈉溶液浸泡以及微波處理等處理方式對(duì)豆?jié){中抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除效果進(jìn)行了較深入的研究,旨在為豆?jié){類食品生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 材料與儀器

      黃豆 自天津市正弘食品有限公司;BAPNA(Na-苯甲酰-DL-精氨酸-對(duì)硝基酰胺鹽酸鹽) 優(yōu)級(jí)純,Acros Organics公司;胰蛋白酶 活力為250NFU/mg,Solarbio公司;亞油酸、吐溫20、石油醚、二甲基亞砜、尿素 分析純,天津市江天化工技術(shù)有限公司。

      UV1102型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海天美科學(xué)儀器有限公司;PB-10型精密pH計(jì) SARTORIUS公司;HH型數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠;KJ23B-DE型微波爐(微波頻率2450MHz,功率800W) 廣東美的微波爐制造有限公司;KDC-160HR型高速冷凍離心機(jī) 科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司。

      1.2 樣品制備

      每份樣品均稱取干大豆20g,用蒸餾水清洗3次除去表面的塵土;破碎制漿后用40目篩過(guò)濾除渣;所有樣品均保持大豆干重與蒸餾水的比例為1∶22,并做3組平行重復(fù)。

      1.3 滅活處理

      1.3.1 脂肪氧化酶的去除方法

      1.3.1.1 熱處理法 大豆分別在25、50、70、80、90、100℃蒸餾水中浸泡10min,打漿過(guò)濾。

      1.3.1.2 微波處理法 大豆用常溫蒸餾水浸泡16h后過(guò)濾除去水分,將大豆樣品在玻璃板上單層展開(kāi),微波處理(2450MHz,800W)0、0.5、1、1.5、2、2.5、3min,冷卻后打漿過(guò)濾。

      1.3.1.3 堿液浸泡處理法 常溫下大豆在0.5%NaHCO3溶液中浸泡16h,用蒸餾水沖洗去除表面堿液,打漿過(guò)濾。

      1.3.1.4 去皮處理法 a.先浸泡后去皮:大豆在常溫蒸餾水中浸泡16h后去皮,打漿過(guò)濾;b.先去皮后浸泡:干大豆去皮后在常溫蒸餾水中浸泡16h,打漿過(guò)濾。

      1.3.2 尿素酶的去除方法

      1.3.2.1 微波處理法 大豆常溫蒸餾水浸泡16h,破碎過(guò)濾得到豆?jié){。每份樣品取100mL豆?jié){于燒杯中,微波處理(2450MHz,800W)0、2、4、6、8、10、15min,用蒸餾水補(bǔ)足體積至100mL。

      1.3.2.2 堿液浸泡結(jié)合微波處理法 大豆在常溫0.5%NaHCO3溶液中浸泡16h,蒸餾水沖洗去除表面堿液,打漿過(guò)濾得豆?jié){樣品,微波處理(2450MHz,800W)0、2、4、6、8、10、15min,用蒸餾水補(bǔ)足體積。

      1.3.3 胰蛋白酶抑制劑的去除方法

      1.3.3.1 熱處理法 大豆在常溫蒸餾水中浸泡,破碎除渣得到豆?jié){樣品,100℃恒溫?zé)崽幚?、5、10、15、20、25、30、35min。

      1.3.3.2 堿液浸泡結(jié)合熱處理法 大豆在常溫0.5%NaHCO3溶液中浸泡16h,沖洗去除表面堿液,破碎除渣得豆?jié){樣品,100℃恒溫?zé)崽幚?、5、10、15、20、25、30、35min。

      1.3.3.3 微波處理法 見(jiàn)1.3.2.1。

      1.3.3.4 堿液浸泡結(jié)合微波處理法 見(jiàn)1.3.2.2。

      1.4 抗?fàn)I養(yǎng)因子的測(cè)定

      1.4.1 脂肪氧化酶活性的測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[6]方法,改進(jìn)后操作如下:

      a.底物的配制:取10mL pH9.0硼酸緩沖液,加入0.25mL吐溫20、0.27mL亞油酸,混勻后用1mol/L NaOH調(diào)pH至9.0,振蕩至清澈透明,用pH9.0硼酸緩沖液定容至500mL。使用時(shí)將上述液體稀釋20倍。

      b.酶的提?。簶悠放c石油醚按1∶1(體積比)脫脂,分液去油相,加入pH7.0磷酸緩沖液,攪拌并過(guò)濾即得酶提取液。

      c.酶活的測(cè)定:取5.6mL底物溶液,加入0.4mL酶提取液,混勻反應(yīng),在243nm下掃描10min??瞻撞捎靡雅渲频牡孜锶芤?。

      記錄反應(yīng)體系在234nm處吸光度值,繪制OD234值隨時(shí)間變化曲線,取曲線初始線性部分,計(jì)算每分鐘吸光度變化值ΔOD234。

      則U=ΔOD234/0.01

      酶活(U/mL)=活性單位數(shù)(U)×稀釋倍數(shù)/0.4/樣品體積(mL)

      式中:ΔOD234為每分鐘反應(yīng)體系的吸光度的變化值;0.01為常數(shù),定義每分鐘吸光度值增加0.01為1個(gè)脂肪氧化酶的活性單位(U);0.4為反應(yīng)體系中脂肪氧化酶提取液的添加量。

      1.4.2 尿素酶活性的測(cè)定 取pH7.0尿素磷酸緩沖液10mL,加入3mL樣品,搖勻并置于30℃恒溫水浴中反應(yīng)30min,測(cè)反應(yīng)體系的pH;空白采用10mL pH7.0磷酸緩沖液與3mL樣品反應(yīng),操作同上。樣品反應(yīng)體系的pH減去空白反應(yīng)體系的pH即可表征尿素酶的活性[7]。

      1.4.3 胰蛋白酶抑制劑活性的測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[8-9]方法,改進(jìn)后操作如下:

      a.酶液的配制:40mg胰蛋白酶用0.001mol/L的鹽酸定容至100mL,4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

      b.底物溶液的配制:40mg BAPNA溶于1mL二甲基亞砜中,用37℃、pH8.2 Tris緩沖液稀釋至100mL。

      c.胰蛋白酶抑制劑的提?。喝?mL樣品加入40mL 0.01mol/L NaOH溶液,37℃恒溫振蕩3h,4℃恒溫靜置12h,取出后6000r/min離心10min,過(guò)濾即得提取液。

      d.胰蛋白酶抑制劑活性的測(cè)定:樣品組取5mL底物溶液加入1mL蒸餾水、1mL胰蛋白酶抑制劑提取液,搖勻,37℃水浴保溫10min達(dá)到反應(yīng)溫度,加入2mL胰蛋白酶液,搖勻,37℃水浴中反應(yīng)10min,加入30%乙酸溶液1mL終止反應(yīng),以空白溶液作參比,在410nm處測(cè)吸光度。將上述方法中的1mL胰蛋白酶抑制劑提取液換成1mL蒸餾水,重復(fù)其余操作,即得標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。

      空白溶液的測(cè)定操作如下。取5mL底物溶液加入蒸餾水2mL、30%乙酸溶液1mL,搖勻,37℃水浴保溫10min達(dá)到反應(yīng)溫度,加入2mL胰蛋白酶液,搖勻,37℃水浴中反應(yīng)10min,取出冷卻至室溫。

      活性的表示:定義每10mL反應(yīng)體系在波長(zhǎng)410nm處所減少的0.01吸光度值為1個(gè)胰蛋白酶抑制劑活性單位(TIU),則胰蛋白酶抑制劑的活性TIU=(Ar-As)/0.01。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 脂肪氧化酶的活性分析

      2.1.1 熱處理對(duì)脂肪氧化酶活性的影響 加熱滅酶是食品加工中最簡(jiǎn)單可行的方法之一。熱處理滅酶的原理就是通過(guò)熱變性使酶失活,因此熱處理溫度對(duì)滅酶的效果有重要影響。熱處理溫度對(duì)豆?jié){中脂肪氧化酶活性的影響見(jiàn)圖1和圖2所示。

      從圖1中可以看出,70℃以下的處理溫度對(duì)脂肪氧化酶活性的去除作用不明顯,熱處理溫度升高到70℃以上時(shí),脂肪氧化酶活性開(kāi)始迅速下降,80℃時(shí)的脂肪氧化酶活性為常溫下的50.57%,90℃時(shí)脂肪氧化酶只殘余11.35%,當(dāng)溫度上升至100℃時(shí),脂肪氧化酶完全失活,表明脂肪氧化酶對(duì)熱不穩(wěn)定。

      圖1 熱處理溫度對(duì)脂肪氧化酶活性的影響Fig.1 Effect of heat reatment temperature on lipoxygenase residual activity

      圖2 溫度在80~90℃之間時(shí)脂肪氧化酶的殘留活性Fig.2 Residual activity of lipoxygenase while temperature ranging from 80 to 90℃

      從圖1可知,熱處理溫度在80~90℃之間時(shí),脂肪氧化酶的活性急劇下降,對(duì)處理溫度在80~90℃之間的酶活進(jìn)行更詳細(xì)的研究,其結(jié)果見(jiàn)圖2所示。從圖2中可以看出,熱處理溫度在80~87℃之間時(shí),酶活隨溫度升高迅速降低;88~90℃之間時(shí),酶活的隨溫度的變化較不明顯,88℃恰為曲線的拐點(diǎn),因此可作為豆?jié){加工中脂肪氧化酶去除的推薦熱處理溫度。

      2.1.2 微波處理對(duì)脂肪氧化酶活性的影響 微波滅酶的機(jī)理是通過(guò)電磁波的作用使樣品內(nèi)部水、蛋白質(zhì)、碳水化合物等極性分子受到變化電場(chǎng)的作用而劇烈振動(dòng),引起摩擦而產(chǎn)生熱效應(yīng),使蛋白質(zhì)等分子變性,從而達(dá)到滅酶的作用[10]。

      圖3 微波處理時(shí)間對(duì)脂肪氧化酶活性的影響Fig.3 Effect of microwave cooking time on lipoxygenase residual activity

      從圖3中可以看出,隨著微波處理時(shí)間的延長(zhǎng),脂肪氧化酶活性殘余逐漸減少,處理1min可以滅活67.29%的脂肪氧化酶,處理2min可以滅活91.14%的脂肪氧化酶,處理3min可以使98.48%的脂肪氧化酶失活。微波處理2min即可使脂肪氧化酶活性控制在10%以內(nèi),可見(jiàn)微波滅酶迅速,有可能作為滅活脂肪氧化酶的有效方法而應(yīng)用于豆?jié){加工中。

      2.1.3 不同浸泡方式對(duì)脂肪氧化酶活性的影響 不同浸泡液體對(duì)脂肪氧化酶活性的影響見(jiàn)圖4。從圖4中可看出,采用0.5%NaHCO3溶液浸泡大豆對(duì)脂肪氧化酶有鈍化作用,與用清水浸泡的對(duì)照組比較,采用0.5%NaHCO3溶液浸泡16h僅能使8.00%的脂肪氧化酶失活,滅酶效果不明顯,這可能與選用溶液的濃度有關(guān),為提高滅酶效果,可以考慮增大溶液的濃度,或者將堿液浸泡與熱處理、微波處理等其他滅酶方式結(jié)合使用。

      圖4 不同浸泡液體對(duì)脂肪氧化酶活性的影響Fig.4 Effect of different soaking liquids on lipoxygenase residual activity

      2.1.4 去皮處理對(duì)脂肪氧化酶活性的影響 去皮處理對(duì)脂肪氧化酶活性的影響見(jiàn)圖5。從圖5中可看出,去皮處理可以使豆?jié){中的脂肪氧化酶得到一定程度的去除,其中先浸泡后去皮的處理方式可以去除6.85%的脂肪氧化酶,而先去皮后浸泡的處理方式可以使豆?jié){中30.71%的脂肪氧化酶得到去除。去皮可以減少豆?jié){中脂肪氧化酶殘留,這與大豆中的脂肪氧化酶在種皮中的大量分布有關(guān)。大豆經(jīng)過(guò)浸泡之后,水溶性的脂肪氧化酶可能會(huì)隨水分從種皮轉(zhuǎn)移到大豆種子的其他部位,因此先去皮再浸泡的處理方式對(duì)降低豆?jié){中脂肪氧化酶的含量有幫助。

      圖5 去皮處理對(duì)脂肪氧化酶活性的影響Fig.5 Effect of dehulling on lipoxygenase residual activity

      2.2 尿素酶的活性分析

      在大豆所含的酶類中尿素酶的活性較強(qiáng),且其在熱處理中失活的速率與凝血素、胰蛋白酶抑制劑等其他抗?fàn)I養(yǎng)因子基本一致,因此常被視為表征抗?fàn)I養(yǎng)因子破壞程度的指示酶。本實(shí)驗(yàn)研究了微波處理對(duì)豆?jié){中尿素酶活性的影響,結(jié)果見(jiàn)圖6。

      從圖6中可以看出,采用微波處理4min即可將豆?jié){中尿素酶基本滅活。當(dāng)微波處理時(shí)間小于4min時(shí),0.5%NaHCO3溶液浸泡處理對(duì)尿素酶的滅活有促進(jìn)作用,但是與采用蒸餾水浸泡相比,其結(jié)果并無(wú)很大差異,產(chǎn)生這種結(jié)果可能因?yàn)?.5%NaHCO3為弱堿性溶液而尿素酶對(duì)堿較穩(wěn)定。因此,豆?jié){加工中尿素酶的去除推薦采用4min的微波處理。

      圖6 微波處理對(duì)尿素酶活性的影響Fig.6 Effect of microwave cooking on urease residual activity

      2.3 胰蛋白酶抑制劑的活性分析

      胰蛋白酶抑制劑是豆制品加工中最重要的抗?fàn)I養(yǎng)因子之一,其熱穩(wěn)定性高于脂肪氧化酶、凝血素等抗?fàn)I養(yǎng)因子,因此是衡量豆制品熱處理是否充分的重要標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,豆制品中胰蛋白酶抑制劑破壞90%以上時(shí)才能達(dá)到最佳的營(yíng)養(yǎng)水平[11]。

      2.3.1 熱處理對(duì)胰蛋白酶抑制劑活性的影響 100℃下不同處理時(shí)間對(duì)胰蛋白酶抑制劑活性的影響見(jiàn)圖7。從圖7中可以看出,隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)豆?jié){中的胰蛋白酶抑制劑活性逐漸降低,且采用0.5%NaHCO3溶液浸泡大豆對(duì)胰蛋白酶抑制劑的去除有促進(jìn)作用,這與前人的研究結(jié)果基本一致[12];用蒸餾水浸泡大豆時(shí),100℃恒溫?zé)崽幚?0min可將豆?jié){中的胰蛋白酶抑制劑活性降低到21.38%,處理20min可以降低到9.96%,30min基本失活;采用0.5%NaHCO3溶液浸泡時(shí),處理5min即可將豆?jié){中的胰蛋白酶抑制劑活性降低到21.71%,處理10min可以將其降低到9.32%,25min基本失活;可見(jiàn)采用0.5%NaHCO3溶液浸泡處理可以縮短滅酶時(shí)間,因此在豆?jié){的加工中,推薦采用0.5%NaHCO3溶液對(duì)大豆原料進(jìn)行浸泡處理,然后在100℃熱處理10min即可將胰蛋白酶抑制劑控制在安全水平。

      圖7 熱處理對(duì)胰蛋白酶抑制劑活性的影響Fig.7 Effectofheatreatmentontrypsininhibitorsresidualactivity

      2.3.2 微波處理對(duì)胰蛋白酶抑制劑活性的影響 微波處理對(duì)胰蛋白酶抑制劑活性的影響見(jiàn)圖8。從圖8中可以看出,微波處理時(shí)間越長(zhǎng)則胰蛋白酶抑制劑殘余越少,與用蒸餾水浸泡對(duì)比,采用0.5%NaHCO3溶液浸泡對(duì)胰蛋白酶抑制劑的去除有促進(jìn)作用;用蒸餾水浸泡時(shí),微波處理15min可將胰蛋白酶抑制劑完全破壞,處理8min可以將其降低到11.24%;而用0.5%NaHCO3溶液浸泡時(shí),微波處理6min即可將胰蛋白酶抑制劑活性降低到6.09%,處理8min完全去除。因此,與常規(guī)的熱處理相比,微波可以較快的去除豆?jié){中胰蛋白酶抑制劑,縮短加工時(shí)間[13-14],作為一種新型的加工方法可能應(yīng)用于豆?jié){加工中;同時(shí)采用堿性或酸性溶液浸泡后再微波處理可以提高滅酶速度,進(jìn)一步縮短加工時(shí)間[15]。

      圖8 微波處理對(duì)胰蛋白酶抑制劑活性的影響Fig.8 Effect of microwave cooking on trypsin inhibitors residual activity

      3 結(jié)論與討論

      初步探討了熱處理、微波處理、0.5%NaHCO3溶液浸泡處理、以及去皮處理等措施對(duì)豆?jié){中脂肪氧化酶、尿素酶、胰蛋白酶抑制劑三種抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除效果。其中,常規(guī)熱處理可去除豆?jié){中抗?fàn)I養(yǎng)因子,熱處理的溫度和時(shí)間都是重要的控制參數(shù),88℃恒溫處理10min可將豆?jié){中脂肪氧化酶活性降至常溫下的14.20%,100℃恒溫?zé)崽幚?0min可將豆?jié){中的胰蛋白酶抑制劑降低到9.96%。微波處理(2450MHz,800W)2min可以將脂肪氧化酶活性降至8.86%,處理8min可以將胰蛋白酶抑制劑活性降低到11.24%,處理4min即可將尿素酶活性降低至1%。相比于常規(guī)的熱處理,微波處理可以快速地去除豆?jié){中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,縮短處理時(shí)間,這在胰蛋白酶抑制劑的去除上表現(xiàn)得尤為明顯。此外,采用0.5%NaHCO3溶液浸泡、去皮等措施也可以去除豆?jié){中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,可以用作輔助措施結(jié)合常規(guī)熱處理、微波處理等措施,以達(dá)到更好的滅酶效果、縮短加工時(shí)間。

      抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除是大豆制品加工中的一個(gè)重要任務(wù),除了上述幾種措施外,脈沖電場(chǎng)、超聲波、流體靜壓(HHP)、超高溫、高壓蒸汽等處理措施也被應(yīng)用于豆類抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除中[16-18],新型加工處理措施的開(kāi)發(fā)、這些處理措施的參數(shù)控制以及各種處理對(duì)大豆制品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響的綜合評(píng)價(jià),是今后大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子研究的一個(gè)重點(diǎn)。

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      Inactivation method of anti-nutritional factors in soymilk

      DENG Hui-hui,WANG Shi-zhong,ZHOU Zhi-jiang,WU Meng-jia,HAN Ye,XIAO Hua-zhi*
      (School of Chemical Engineering and Technology,Tianjin University,Tianjin 300072,China)

      TS214.9

      B

      1002-0306(2012)16-0268-05

      2012-02-20 *通訊聯(lián)系人

      鄧慧慧(1987-),女,碩士研究生,研究方向:食品加工工藝與食品安全。

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