大豆蛋白產(chǎn)品在植脂末中應用研究

徐振波,王興國

(1.豐益(上海)生物技術研發(fā)中心有限公司，上海 200137；2.江南大學食品學院，江蘇無錫 214122)

大豆蛋白產(chǎn)品在植脂末中應用研究

徐振波1,2,王興國2，*

(1.豐益(上海)生物技術研發(fā)中心有限公司，上海 200137；2.江南大學食品學院，江蘇無錫 214122)

研究了大豆蛋白的溶解性,及其替代30%酪蛋白酸鈉應用于植脂末對其料液的粒徑、粘度、微膠囊效率、堆積密度、口感、光澤度、豆腥味的影響。研究表明,大豆蛋白產(chǎn)品的溶解性優(yōu)于酪蛋白；大豆蛋白可以應用于植脂末產(chǎn)品中；注射型大豆蛋白替代酪蛋白酸鈉30%應用于植脂末中產(chǎn)品的品質(zhì)良好,與未添加大豆蛋白的植脂末相比無顯著差異。

大豆蛋白,植脂末,酪蛋白酸鈉,微膠囊效率

目前,我國應用于食品乳化體系,如乳制品、植脂末(咖啡伴侶)、植脂奶油等中的蛋白主要是酪蛋白酸鈉。酪蛋白酸鈉在咖啡伴侶、植脂奶油中的應用歸功于其具有很強的乳化作用,可形成O/W脂肪球,并在表面形成一層親水膜,從而防止脂肪的結塊和聚集。酪蛋白酸鈉還可以增加乳液的稠度和粘度,使制品的口感更加潤滑[1]。根據(jù)GB2760-1996規(guī)定,酪蛋白酸鈉可用于各類食品,并按照生產(chǎn)需要適量使用。但是目前酪蛋白酸鈉價格高,同時由于我國人口基數(shù)大、畜牧業(yè)發(fā)展落后現(xiàn)狀,絕大部分動物蛋白都依賴于進口[2]。因此尋找新的優(yōu)質(zhì)廉價功能性蛋白資源替代動物來源蛋白,作為食品工業(yè)原料已經(jīng)成了當前食品工業(yè)亟待解決的課題之一。

大豆蛋白營養(yǎng)價值高,消化吸收好[3],資源豐富,具有與食品的嗜好性、加工性等相關聯(lián)的各種功能特性,因此在食品工業(yè)中得到廣泛應用。天然的大豆蛋白很難同時滿足工業(yè)加工中對蛋白質(zhì)功能特性的不同需求。研究表明,通過科學的處理生產(chǎn)出專用功能性植物蛋白可有效提高大豆蛋白的應用性能[2]。麥芽糊精的乳化穩(wěn)定性差,不具親水或疏水的能力,而改性大豆蛋白可很好地與麥芽糊精形成互補,提高乳濁液的乳化穩(wěn)定性[4]。目前已有研究采用大豆蛋白替代酪蛋白酸鈉在植脂鮮奶中的應用[2]。當替代率為50%時,在入口即化感、光澤度,細膩度方面,幾乎等同于國產(chǎn)酪蛋白酸鈉,接近進口大豆蛋白。本文以多種大豆蛋白產(chǎn)品作為研究對象,考察其功能特性(包括乳化穩(wěn)定性、粘度),并探索其替代酪蛋白酸鈉應用于植脂末中以及其對植脂末產(chǎn)品品質(zhì)影響,以期為大豆蛋白產(chǎn)品的開發(fā)和應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

植脂末芯材油脂 采用乳木果油(sheaolein)與棕櫚仁油(PKST)以40∶60比例經(jīng)酯交換后的油脂作為芯材；酪蛋白酸鈉(國產(chǎn)) 甘肅華羚酪蛋白股份有限公司(進口)戴維林國際貿(mào)易(上海)有限公司；單甘酯 嘉里單甘酯DMG-AF01大豆蛋白(濃縮大豆蛋白、凝膠型分離蛋白、注射型分離蛋白、分散型分離蛋白)益海嘉里(秦皇島)蛋白工業(yè)有限公司；萬德福分離蛋白 山東萬德福植物蛋白科技有限責任公司。

1.2 實驗儀器

數(shù)顯恒溫水浴鍋Landa RA12型 上海易友儀器有限公司；高速剪切分散乳化機FA-25 FLUKO公司；激光粒度儀(LS13320) Beckman coulter公司；全能穩(wěn)定分析儀(TurbiScan Lab) Formulation公司；分析天平(精確1mg) 德國賽多利斯BSA；偏振光顯微鏡E400 Nikon公司；KB240恒溫箱 德國Binder公司；pH計 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 大豆蛋白粉溶解性 將10g大豆蛋白產(chǎn)品溶解在65℃,90g的熱水中,微微攪動觀察溶解狀態(tài)。

1.3.2 植脂末的溶解性 方法同1.3.1。

1.3.3 乳狀液穩(wěn)定性的測定 參考文獻[5]將均質(zhì)后的料液,裝在TurbiScan樣品瓶中,放在室溫條件下,靜置放置24h；每隔4h采用TurbiScan全能穩(wěn)定性分析儀掃描一次。

1.3.4 乳狀液粒徑的測定 采用激光粒度儀(LS13320)測定粉末以及乳狀液的平均粒徑。測定粉末樣品粒徑采用干法分析,應用微米級粉末分析程序。測定乳狀液粒徑采用濕法分析,應用納米級乳液操作程序,所需進樣量滿足極差強度差示散射(PIDS)穩(wěn)定在45%～55%,開始分析。

1.3.5 粘度 采用流變儀測定:選用直徑50mm,間隙為0.1mm的錐板探頭。在常溫下,均勻移取約1mL樣品于測試平臺,測定樣品粘度隨時間的變化。

1.4 植脂末的制備工藝及品質(zhì)測定

因直接采用大豆蛋白產(chǎn)品無法形成正常品質(zhì)的植脂末,配方中蛋白質(zhì)分別采用5種大豆蛋白與進口酪蛋白酸鈉、國產(chǎn)酪蛋白酸鈉,樣品編號為A-01、A-02、A-03、A-04、A-05、B-01、B-02,按照表1配方準確稱料后,在65℃,分別將水相(水、麥芽糊精、磷酸氫二鉀、檸檬酸鈉、SSL)完全溶解和油相(專用油脂、單甘脂)充分分散,攪拌狀態(tài)下將油相緩慢加入到水相中,并乳化30min,然后在200/300 bar的均質(zhì)壓力下均質(zhì)兩次,制得的料液在進風溫度為180℃,出風溫度為90℃的條件下噴霧干燥制的粉末產(chǎn)品。

表1 植脂末配方Table 1 The formula of non-dairy creamer

1.4.1 植脂末堆積密度分析 將粉末油脂裝進50mL容積(V)的燒杯(m1)中,每次裝樣的樣品表面與燒杯邊緣齊平,稱重m2。

堆積密度(g/mL)=(m2-m1)/V

式中：m1:燒杯重(g)，m2:燒杯與樣品重(g),V:燒杯的容積(mL)。

1.4.2 總油含量的測定 參考文獻[6]稱取植脂末樣品M(2g左右)放入毛氏抽脂瓶中,然后加入10mL的熱水60～70℃,溶解完全后,加入1.25mL的氨水,混勻,置于60℃的熱水中水浴30～40min,冷卻至室溫。加入10mL的乙醇和幾滴剛果紅溶液,混勻。加入25mL無水乙醚,震蕩混勻,加入25mL石油醚震蕩混勻后,靜置至有清晰的界面分層。傾出上清液于旋蒸瓶中。加入5mL的無水乙醇溶液毛氏抽脂瓶中,混勻。加入25mL無水乙醚,震蕩混勻,加入25mL石油醚震蕩混勻后,靜置至有清晰的界面分層。傾出上清液于干凈的旋蒸瓶m0中。兩次的上清液合并,于旋轉蒸發(fā)儀上60℃,充氮氣條件下旋蒸揮發(fā)至恒重m1。

總油含量(%)=(m1-m0)/M×100

式中：m1:旋蒸后瓶重(g)，m0:旋蒸瓶重(g)，M:樣品重量(g)。

1.4.3 表面油含量的測定 準確稱量植脂末樣品(M)約2g(精確到0.001g)放在折好的濾紙上,并將盛放樣品的濾紙放在恒重的離心管(m0)上,每次用10mL石油醚過濾樣品,待濾干后,再次過濾,重復3次。將裝有濾液的離心管放在60℃的防爆烘箱中,揮發(fā)至恒重(m1)。植脂末表面油含量按下式計算:

表面油含量(%)=(m1-m0)/M×100

式中：m0:離心管重量(g)，m1:實驗后離心管重量(g)，M:樣品重量(g)。

1.5 感官評定

選擇豐益生物技術研發(fā)中心感官評定人員50名,先明確本實驗的目的和意義以及感官評定的指標和注意事項。每次評定由每個評定成員單獨進行,相互不接觸交流。采用描述性感官評價法對光澤度、爽滑感、豆腥味進行評價。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS16.0軟件進行單因素方差分析(p<0.05),數(shù)值以三次平均值(標準偏差表示)。

2 結果與討論

2.1 大豆蛋白及酪蛋白酸鈉的溶解性

將五種不同類型的大豆蛋白產(chǎn)品10g左右的大豆蛋白溶解于90g,65℃左右的熱水中,觀察溶解情況,并與酪蛋白酸鈉產(chǎn)品比較。結果如表1，可看出五種大豆蛋白產(chǎn)品除A-05外,其余產(chǎn)品的溶解性均優(yōu)于酪蛋白酸鈉。

2.2 料液粒徑分析

Helena C.F[7]提出璧材的選擇和乳化特性(乳狀液顆粒大小、粘度及穩(wěn)定性)可以影響植脂末的微膠囊效率和產(chǎn)品的穩(wěn)定性,所以對乳狀液的研究具有重要的參考價值。

采用1.4中的方法制備7種配方的乳狀液。

采用激光粒度儀對7種不同配方的乳狀液進行粒徑分析,平均粒徑大小見表3。由表3可見,平均粒徑從大到小依次是:B-01>A-05>A-01>A-02>A-04>A-03>B-02,其中大豆蛋白A-04與A-03的粒徑明顯小于其他幾種大豆蛋白產(chǎn)品。另外五種大豆蛋白的乳狀液粒徑均明顯大于加入進口酪蛋白酸鈉的乳液,小于國產(chǎn)大豆蛋白,說明了大豆蛋白的加入對乳狀液平均粒徑的影響較明顯。

表2 蛋白質(zhì)的溶解情況。Table 2 The state when dissolving

表3 7種乳狀液的平均粒徑。Table 3 The average particle size of emulsion

注:同列不同字母上標表示有顯著差異(p<0.05),數(shù)值以平均值±標準偏差表示,表4同。

2.3 粘度分析

對7種乳狀液的粘度進行分析,結果見圖1。

由圖可看出粘度大小依次:B-01>A-01>B-02>A-02>A-04>A-03>A-05,從整體看出7組乳狀液除B-01組外其他組分之間粘度差異不大。國產(chǎn)酪蛋白酸鈉的粘度明顯高于其他6組。用于微膠囊化的壁材要具有較低的黏度[8]。因為當黏度過大時,料液不能完全霧化,材料不能在干燥器內(nèi)干燥,會增加噴霧干燥的難度。

圖1 乳狀液的粘度Fig.1 The viscosity of the emulsion

2.4 乳狀液的穩(wěn)定性分析

采用全能穩(wěn)定性分析儀TurbiScan對7種料液的穩(wěn)定性進行分析,結果見圖2。由圖可知7種乳狀液在放置過程中其TurbiScan穩(wěn)定性指數(shù)均不斷增加,均趨于不穩(wěn)定。樣品組B-01、B-02增幅最小,A-03、A-04相比于A-01、A-02、A-05增加幅度較小,說明了國產(chǎn)酪蛋白酸鈉、進口酪蛋白酸鈉、注射型大豆分離蛋白、分散型大豆分離蛋白良好的穩(wěn)定性。放置1d后TurbiScan穩(wěn)定性指數(shù)最小的是A-03,其次是B-02,A-04,B-01。2d后,A-03與B-02的TurbiScan穩(wěn)定性指數(shù)相近。在放置4d后乳狀液的TurbiScan穩(wěn)定性指數(shù)最小的仍是B-02進口酪蛋白酸鈉,其次是國產(chǎn)酪蛋白酸鈉和注射型大豆分離蛋白。這說明了在放置的前期加入的大豆蛋白對乳狀液的穩(wěn)定性影響不明顯；后期,加入A-01、A-02、A-05大豆蛋白的乳狀液穩(wěn)定性較差,不適宜作為璧材,而A-03注射型大豆蛋白在較長時間內(nèi)仍具有較好的穩(wěn)定性。

結合表3、圖2,看出五種加入大豆蛋白的乳狀液平均粒徑的大小依次是:A-05>A-01>A-02>A-04>A-03,相對應的乳狀液的TurbiScan穩(wěn)定性指數(shù)的大小依次也是:A-05>A-01>A-02>A-04>A-03,呈現(xiàn)良好的一一對應關系,說明了乳狀液的粒徑大小可以在一定程度上反映乳狀液的穩(wěn)定性,其平均粒徑越小,乳狀液的TurbiScan穩(wěn)定性指數(shù)越小,穩(wěn)定性越好。Klaypradit W[9]等人在乳狀液顆粒的大小和穩(wěn)定性對微膠囊特性影響的研究中發(fā)現(xiàn)乳狀液的顆粒越小,其穩(wěn)定性越高。本研究的結果與此一致。

A-01、A-02、A-03、A-04、A-05與B-01、B-02比較看出,大豆蛋白產(chǎn)品的加入對乳狀液的穩(wěn)定性影響較明顯,尤其是A-01、A-02、A-05明顯提高了乳狀液的TurbiScan穩(wěn)定性指數(shù),降低了乳狀液的穩(wěn)定性。但是在放置初期(2d內(nèi)),A-03、A-04兩種大豆蛋白產(chǎn)品對乳狀液的TurbiScan穩(wěn)定性指數(shù)的影響較小,這也提供了改性大豆蛋白尤其是注射型大豆分離蛋白在植脂末中應用的可能性。

乳狀液的穩(wěn)定性受到氫鍵的作用的影響[10],注射型大豆蛋白較其他蛋白質(zhì)具有較好的保水性,增強氫鍵作用力,且其良好的成膠性也有助于乳狀液的穩(wěn)定。

2.5 植脂末表面油的測定

盡管植脂末的微膠囊結構具有保護作用,但是附著在植脂末微膠囊表面的油脂在噴霧干燥時會暴露在高溫條件下,表面油成分是保護油脂產(chǎn)品的關鍵[11]。

采用1.3.2的方法對植脂末進行提油,得出7種植脂末的含油率均接近30%,說明配方中的油脂均被植脂末包埋或者附著,所以表面油的測定可直接反應出產(chǎn)品的包埋率。包埋率越高表面油含量越低。已經(jīng)有研究證實乳狀液的穩(wěn)定性可以影響微膠囊包埋率[12]。

對7種不同配方的乳狀液在進風溫度180℃,出風溫度為90℃的條件下,進行噴霧干燥得到植脂末產(chǎn)品。并對7種植脂末產(chǎn)品采用石油醚提取表面油,結果如圖3所示。由圖可知表面油含量最低的樣品是B-01、B-02、A-03其次是A-04。

圖3 不同配方植脂末產(chǎn)品的表面油Fig.3 The surface oil of different formula of non-dairy creamer product

2.6 植脂末堆積密度的測定

堆積密度可以反映產(chǎn)品的流動狀態(tài),最終影響產(chǎn)品的品質(zhì)。

對7種不同配方的植脂末測定其堆積密度,結果見表4。采用SPSS軟件分析,7種植脂末配方的堆積密度之間差異性不顯著(p<0.05)。說明了添加了30%的酪蛋白酸鈉對植脂末的堆積密度影響不明顯。

表4 不同配方植脂末產(chǎn)品的堆積密度Table 4 The bulk density of different formula of non-dairy creamer product

2.7 植脂末感官評價

對5種植脂末進行溶解性及氣味、口感等感官評價,檢驗含大豆蛋白的植脂末是否具有豆腥味,以及考察添加大豆蛋白對植脂末沖調(diào)后乳液光澤度、爽滑感的影響。

由表5可以看出,添加進國產(chǎn)酪蛋白酸鈉與進口酪蛋白酸鈉的植脂末沖調(diào)后光澤度方面表現(xiàn)稍優(yōu)于添加大豆蛋白的植脂末。五種添加大豆蛋白的植脂末沖調(diào)后均沒有增加豆腥味,而且在爽滑感方面與兩種酪蛋白酸鈉的植脂末沒有感覺到差異。

表5 蛋白質(zhì)組分對植脂末感官品質(zhì)的影響Table 5 The effects of protein composition on sensory quality of non-dairy creamer product

注:“+”越多表示品質(zhì)越好,“-”表示未有評出。

綜上,大豆蛋白產(chǎn)品尤其是注射型大豆蛋白替代30%的酪蛋白酸鈉對植脂末的品質(zhì)影響較小,可加入到植脂末中部分替代酪蛋白酸鈉。

3 結論

大豆蛋白產(chǎn)品尤其是注射型大豆蛋白乳化穩(wěn)定性接近于酪蛋白酸鈉,而且采用大豆蛋白部分替代酪蛋白產(chǎn)品制得的植脂末產(chǎn)品的表面油含量、感官品質(zhì)與不添加大豆蛋白的植脂末產(chǎn)品品質(zhì)比較差異性很小,大豆蛋白在植脂末中具有很好的應用前景。

目前大豆蛋白的應用性能仍未能達到能夠完全替代酪蛋白酸鈉,僅能都部分替代在一定程度上降低成本,達到完全替代還有待于進一步研究。

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Research of application of soybean protein in the non-dairy creamer

XU Zhen-bo1,2,WANG Xing-guo2，*

(1.Wilmar(Shanghai)Biotechnology R&D Center Co.,Ltd,Shanghai 200137,China;2.School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

The solubility of Soybean Protein(SBP)were studied. The effects of SBP substituting for imported sodium caseinate application in the non-dairy creamer on the efficiency of microcapsules,bulk density,mouthfeel,glossiness and beany flacor were also studied. Results showed that the solubility of SBP was better than sodium caseinate. The SBP can be used in the non-dairy creamer product. The non-dairy creamer containing injected SBP to 30%substitute for imported sodium caseinate had good quality,there were no significant difference with the non-dairy creamer uncontaining SBP.

:soybean protein;non-dairy creamer;sodium caseinate;efficiency of microcapsules

2014-10-27

徐振波(1979-)，男，博士研究生，研究方向：特種油脂新產(chǎn)品的研究開發(fā)。

*通訊作者:王興國(1962-)，博士，教授，研究方向：食用油加工與安全控制及功能性油脂。

TS202

A

1002-0306(2015)03-0289-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.03.052