大豆分離蛋白-玉米淀粉-谷朊粉共混體系熱轉(zhuǎn)變特性

蘇笑芳，李淑靜，2，張　波，張金闖，張　瑋

（1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室，北京 100193；2聊城市食品藥品檢測中心，山東聊城 252000）

大豆分離蛋白-玉米淀粉-谷朊粉共混體系熱轉(zhuǎn)變特性

蘇笑芳1，李淑靜1，2，張波1，張金闖1，張瑋1

（1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室，北京 100193；2聊城市食品藥品檢測中心，山東聊城 252000）

【目的】蛋白質(zhì)和淀粉的熱轉(zhuǎn)變特性對食品加工有重要的理論指導(dǎo)價值，系統(tǒng)研究蛋白質(zhì)-淀粉共混體系的熱轉(zhuǎn)變特性，優(yōu)化熱加工參數(shù)，控制食品質(zhì)量和節(jié)能。【方法】以大豆分離蛋白、玉米淀粉和小麥谷朊粉為研究對象，采用差式掃描量熱技術(shù)，在20—130℃，水分含量為30%—70%，升溫速率為10℃·min-1條件下，測定大豆分離蛋白-玉米淀粉、大豆分離蛋白-谷朊粉、谷朊粉-玉米淀粉和大豆分離蛋白-玉米淀粉-谷朊粉混合體系在0—100%比例范圍時的熱轉(zhuǎn)變特性?！窘Y(jié)果】隨著水分含量從30%增加至70%，大豆分離蛋白11 S亞基的熱轉(zhuǎn)變起始溫度和峰值溫度分別從105.17℃降至94.80℃，從113.75℃降至99.49℃；峰寬從20.72℃降低至10.59℃，焓變從2.79 J·g-1增加至6.18 J·g-1；玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變焓值從3.62 J·g-1增至14.14 J·g-1。谷朊粉則無熱轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。增加水分含量促進了蛋白質(zhì)和淀粉分子鏈的運動性是大豆蛋白熱轉(zhuǎn)變溫度降低，焓值升高，玉米淀粉熱轉(zhuǎn)變焓值升高的主要原因。當(dāng)物料含水率為50%，相對于單一體系，大豆分離蛋白-玉米淀粉混合體系中大豆蛋白11S亞基的熱轉(zhuǎn)變焓值顯著降低，平均降低1.41 J·g-1；混合體系中玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變起始溫度和峰值溫度顯著升高，分別平均升高14℃和13℃。大豆分離蛋白-谷朊粉混合體系僅顯示大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變，11S亞基熱轉(zhuǎn)變的焓值呈降低的趨勢，與未添加谷朊粉相比，平均降低了2.40 J·g-1。谷朊粉-玉米淀粉混合體系僅顯示玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變，與未添加谷朊粉相比，玉米淀粉熱轉(zhuǎn)變的峰值溫度和峰寬顯著升高，平均增加12℃。大豆分離蛋白-玉米淀粉-谷朊粉混合體系中，當(dāng)玉米淀粉和谷朊粉等比例增加時，大豆蛋白11S亞基與未添加玉米淀粉和谷朊粉相比，其熱轉(zhuǎn)變起始溫度、峰值溫度、焓值和峰寬均顯著降低，分別平均降低4℃、5℃、1.64 J·g-1和3℃。當(dāng)固定大豆分離蛋白含量為40%，和添加40%谷朊粉相比，添加40%玉米淀粉的11S亞基熱轉(zhuǎn)變起始溫度和峰值溫度均顯著降低了3℃。蛋白質(zhì)與淀粉競爭水分可能是導(dǎo)致混合體系中淀粉熱轉(zhuǎn)變溫度升高的主要原因，而玉米淀粉和谷朊粉分子的空間位阻是導(dǎo)致大豆蛋白11S亞基熱轉(zhuǎn)變焓值下降的主要原因?！窘Y(jié)論】添加玉米淀粉或谷朊粉能降低大豆蛋白熱轉(zhuǎn)變焓，添加大豆分離蛋白或谷朊粉能增加玉米淀粉熱轉(zhuǎn)變溫度。

大豆分離蛋白；玉米淀粉；谷朊粉；差式掃描量熱；熱轉(zhuǎn)變

0　引言

【研究意義】熱處理（如蒸煮、焙烤、消毒或滅菌）、冷凍以及冷藏等，是食品加工中的常用技術(shù)。食品原料成分在熱作用下發(fā)生理化特性變化，如蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化、玻璃化轉(zhuǎn)變等，將導(dǎo)致食品形態(tài)、理化和功能性質(zhì)等發(fā)生明顯變化，進而影響產(chǎn)品質(zhì)量［1］。了解和掌握成分熱轉(zhuǎn)化特性的變化規(guī)律有助于優(yōu)化熱加工參數(shù)，控制食品質(zhì)量和節(jié)能?！厩叭搜芯窟M展】差示掃描量熱技術(shù)（differential scanning calorimetry，DSC）是研究物質(zhì)熱轉(zhuǎn)變特性的常用方法。在控制溫度條件下檢測物料釋放或吸收的熱量，可得到熱轉(zhuǎn)變起始溫度和峰值溫度、熱轉(zhuǎn)變焓值等指標(biāo)。蛋白質(zhì)和淀粉是食品原料的主要成分之一。大豆蛋白的DSC圖譜通常顯示2個吸熱峰。根據(jù)水分含量的不同，溫度較低（80—90℃）的峰為7S亞基的變性峰，溫度較高（96—109℃）的峰為11S亞基的變性峰［2-3］。小麥谷朊粉在88℃和101℃顯示2個非常微弱的吸熱峰 ；乙酸溶解的小麥蛋白在74℃顯示變性峰［4-5］。β-乳球蛋白在65—72℃呈現(xiàn)1個變性峰［6］。玉米淀粉在接近70℃有1個糊化的吸熱峰；在接近90℃出現(xiàn)直鏈淀粉-脂肪復(fù)合物相轉(zhuǎn)變的吸熱峰。水分含量55%的蠟質(zhì)淀粉在62℃附近有1個糊化的吸熱峰［7-11］。馬鈴薯淀粉在83℃有1個糊化的吸熱峰［2］。食品原料是多成分體系，蛋白質(zhì)-淀粉混合體系的熱轉(zhuǎn)變特性也有報道。當(dāng)不同品種馬鈴薯淀粉和小麥面粉混合時，隨著馬鈴薯淀粉的添加量從10%增至50%，含Benimaru品種馬鈴薯淀粉混合體系和含Norin No.12品種馬鈴薯淀粉混合體系的熱轉(zhuǎn)變溫度分別從62℃增至66℃、從64℃增至66℃［12］。隨著硬紅春（Hard Red Spring）小麥蛋白添加量從5%增至50%，淀粉-小麥蛋白體系中淀粉熱轉(zhuǎn)變峰值溫度從70℃增至83℃［13］。LI等［14］發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白可以提高其和玉米淀粉混合體系中玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變溫度；同時，玉米淀粉降低了大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變焓值；水分含量越高，玉米淀粉和大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變溫度降低?！颈狙芯壳腥朦c】相比單一成分的熱轉(zhuǎn)變研究，多成分的熱轉(zhuǎn)變要復(fù)雜的多。成分間的相互作用對熱轉(zhuǎn)變特性的影響，成分配比和熱轉(zhuǎn)變特性的關(guān)系等有待深入研究。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用大豆分離蛋白、小麥谷朊粉和玉米淀粉，設(shè)計蛋白質(zhì)和淀粉不同的混合比例（0—100%），采用DSC技術(shù)，系統(tǒng)研究蛋白質(zhì)-淀粉共混體系的熱轉(zhuǎn)變特性。研究蛋白質(zhì)和淀粉在多成分體系下熱轉(zhuǎn)變特性的變化規(guī)律，旨在為下一步研究原料熱特性和加工制品質(zhì)量特性的關(guān)系提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1　材料與方法

試驗于2013年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所實施。

1.1試驗材料與設(shè)備

大豆分離蛋白（Soybean Protein Isolate，SPI），選取2013年收獲的中黃13（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所提供），自制。制備工藝如下：將大豆破碎，去皮，采用超離心粉碎機粉碎，過0.5 mm篩。采用索氏提取法去除油脂（丙酮萃取4 h，50℃干燥去除殘留溶劑）。將脫脂大豆蛋白粉與去離子水按照1∶20（w/v）的比例混合，加入2 mol·L-1NaOH調(diào)節(jié)pH至11.0，攪拌30 min，4 000×g離心30 min，取上清液用2 mol·L-1HCl調(diào)節(jié)pH至4.5，4 000×g離心30 min，棄上清液，將沉淀重新分散于去離子水中，加入2 mol·L-1NaOH調(diào)節(jié)pH至7.0，冷凍干燥，粉碎過0.25 mm篩。采用此方法提取的大豆分離蛋白中蛋白質(zhì)含量（N×6.25）為90.10%（干基）。

谷朊粉（Wheat Gluten，WG），購于美國Sigma公司，粗蛋白含量（N×5.7）為78.19%（干基），水分含量7.11%。玉米淀粉（Corn Starch，CS），購于美國Sigma公司，總淀粉含量大于99%，水分含量11.73%。

Q200型差示掃描量熱量熱儀（TA，USA），DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實驗設(shè)備有限公司），BSA224S-CW型電子分析天平（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司），TB-4002型電子天平（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司），DK-S2型電熱恒溫水浴鍋（上海精宏實驗設(shè)備有限公司），TDL-5-A型臺式低速離心機（上海安亭科學(xué)儀器有限公司），ZM200型超離心粉碎儀（Retsch，Germany），Alpha1-4LSC型真空冷凍干燥機（Marin Christ，Germany），KJELTEC2300型全自動凱氏定氮儀（FOSS，Sweden）。

1.2試驗方法

混合樣品的制備：將SPI-WG、SPI-CS和WG-CS分別兩兩以不同的比率（100∶0、75∶25、50∶50、25∶75和0∶100）在大燒杯中混合。將SPI-WG-CS按80∶10∶10、60∶20∶20、33∶33∶33、20∶40∶40、40∶40∶20和40∶20∶40比率混合。調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)-淀粉混合物的最終水分含量為50%。將樣品密封在自封袋中，置于4℃環(huán)境下24 h，平衡水分。

熱轉(zhuǎn)變特性測定：待樣品恢復(fù)室溫后，稱取約10 mg樣品于差示量熱掃描儀專用樣品盤中，封盤。DSC掃描條件：掃描溫度區(qū)間20—130℃，升溫速率10℃·min-1，N2保護，N2流速50 mL·min-1。空樣品盤做參比。記錄熱轉(zhuǎn)變起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、△H和峰寬（△T），用Version1.9D軟件分析圖譜。每個樣品重復(fù)測定2次，結(jié)果取平均值。DSC典型譜圖如圖1所示。起始溫度，表示開始發(fā)生熱轉(zhuǎn)變時的溫度。峰值溫度是指熱轉(zhuǎn)變峰達到峰頂時的溫度。△H是指成分發(fā)生熱轉(zhuǎn)變時吸收或釋放的熱量，如蛋白質(zhì)變性或淀粉糊化則會吸收一部分熱量?！鱐表征熱轉(zhuǎn)變峰的寬度，和成分中組分均勻性有關(guān)，組分越均勻則峰越窄，反之則越寬。

圖1　差示量熱掃描譜圖和參數(shù)Fig. 1　DSC profile and parameters

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0中的ANOVA程序進行方差分析，Duncan法進行多重比較。

2　結(jié)果

2.1大豆分離蛋白、玉米淀粉、谷朊粉單一組分熱轉(zhuǎn)變特性

水分含量對大豆分離蛋白（SPI）熱轉(zhuǎn)變特性的影響如表1所示。由于大豆蛋白11S亞基的熱轉(zhuǎn)變焓值顯著高于7S，轉(zhuǎn)變峰容易指認(rèn)，SPI的熱轉(zhuǎn)變特性僅以11S亞基為代表進行分析。當(dāng)水分含量由30%增加至70%時，SPI發(fā)生熱轉(zhuǎn)變的起始溫度（To）峰值溫度（Tp）和峰寬（△T）呈現(xiàn)出顯著降低的趨勢，熱轉(zhuǎn)變焓值（△H）顯著增加的趨勢。To從105.17℃降至94.80℃，Tp從113.75℃降至99.49℃，△T從20.72℃降至10.59℃，△H從2.79增加至6.18 J·g-1（P＜0.05）。

水分含量對玉米淀粉（CS）熱轉(zhuǎn)變特性的影響如表2所示。50%水分含量玉米淀粉熱轉(zhuǎn)變特性如圖2-e所示。水分含量為30%時，未檢測到熱轉(zhuǎn)變。當(dāng)水分含量從50 %增至70%時，Tp和△H顯著增加（P＜0.05），Tp從68.56℃增至69.93℃；△H從3.62 J·g-1增至14.14 J·g-1，表明當(dāng)水分含量較低（50%）時，淀粉未完全糊化。

由于谷朊粉具有很強的粘結(jié)性，水分含量為30%時，無法形成均勻的體系；水分含量50%時達到飽和。當(dāng)水分含量為50%時，谷朊粉（WG）在20—130℃未檢測到熱轉(zhuǎn)變（圖3-e）。

表2　水分含量對玉米淀粉熱轉(zhuǎn)變特性的影響Table 2　Effect of water content on thermal transition properties of CS

2.2大豆分離蛋白、玉米淀粉、谷朊粉兩兩混合體系的熱轉(zhuǎn)變特性

2.2.1SPI-CS混合體系的熱轉(zhuǎn)變特性水分含量50%，不同比例SPI-CS混合體系的DSC結(jié)果如圖2所示。曲線a為100% SPI的結(jié)果，顯示2個吸熱峰，分別為7S和11S亞基，其Tp分別為89.97℃和108.79℃。曲線e為100% CS的結(jié)果，1個吸熱峰，Tp為68.56℃。曲線b、c、d分別表示CS在混合體系中的比例為25%、50%和75%，均呈現(xiàn)2個吸熱峰。第1個峰Tp低于90℃，故判斷為CS的熱轉(zhuǎn)變峰，第2個峰為SPI的變性峰。

當(dāng)水分含量為50%時，不同比例SPI-CS共混體系中SPI的熱轉(zhuǎn)變特性如表3所示。和100% SPI（CS添加量為0）相比，SPI-CS共混體系中SPI的△H顯著降低，平均降低1.41 J·g-1。當(dāng)CS添加量為25%—75%時，隨著CS添加量的增加，SPI熱轉(zhuǎn)變的To和Tp呈現(xiàn)升高趨勢，在75%時達到最高值，To和Tp最高值分別為105.86℃和109.24℃。結(jié)果表明，玉米淀粉降低了大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變焓值。

SPI-CS共混體系中CS的熱轉(zhuǎn)變特性如表4所示。當(dāng)CS添加量為25%時，CS的熱轉(zhuǎn)變特性未檢出。和100% CS相比，SPI-CS共混體系中CS的熱轉(zhuǎn)變To和Tp均顯著增加，平均增加分別為14℃和13℃。隨著CS添加量由75 %降至50 %時，CS的熱轉(zhuǎn)變To和Tp均顯著增加（P＜0.05），分別增加12℃和14℃。結(jié)果表明，大豆分離蛋白提高了玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變溫度。

圖2　不同比例SPI-CS混合物的DSC圖譜Fig. 2　DSC profiles of SPI-CS mixtures at different ratio

表3　大豆分離蛋白-玉米淀粉混合體系中大豆蛋白11S的熱轉(zhuǎn)變特性Table 3　The thermal transition properties of 11S subunits in the SPI-CS mixtures

表4　大豆分離蛋白-玉米淀粉混合體系中玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變特性Table 4　The thermal transition properties of CS in the SPI-CS mixtures

2.2.2SPI-WG混合體系的熱轉(zhuǎn)變特性WG添加量對SPI熱轉(zhuǎn)變特性的影響如圖3所示。由于WG未檢測到熱轉(zhuǎn)變，故SPI-WG混合體系在20—130℃僅SPI發(fā)生熱轉(zhuǎn)變?；旌象w系中SPI熱轉(zhuǎn)變特性如表5所示。和100% SPI（WG添加量為0）相比，SPI-WG共混體系中SPI的熱轉(zhuǎn)變△H降低，平均降低2.40 J·g-1。隨著WG添加量由25%增加至75%，SPI的熱轉(zhuǎn)變特性差異不顯著。結(jié)果表明，谷朊粉降低了大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變焓值。

圖3　不同比例SPI-WG混合物的DSC圖譜Fig. 3　DSC profiles of SPI-WG mixtures at different ratio

表5　大豆分離蛋白-谷朊粉混合體系中大豆蛋白11 S亞基的熱轉(zhuǎn)變特性Table 5　The thermal transition properties of 11 S subunits in the SPI-WG mixtures

2.2.3WG-CS混合體系的熱轉(zhuǎn)變特性不同比例WG-CS混合體系的熱轉(zhuǎn)變特性如圖4所示，結(jié)果僅顯示CS的熱轉(zhuǎn)變?；旌象w系中CS的熱轉(zhuǎn)變特性如表6所示。和100% CS相比，WG-CS體系中的CS熱轉(zhuǎn)變Tp和△T顯著增加，平均均增加12℃。隨著WG添加量的增加，CS的熱轉(zhuǎn)變特性變化規(guī)律不明顯。結(jié)果表明，添加谷朊粉提高了玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變溫度。

2.3大豆分離蛋白、玉米淀粉、谷朊粉混合體系的熱轉(zhuǎn)變特性

不同比例SPI-CS-WG混合體系的熱轉(zhuǎn)變特性如表7所示。當(dāng)SPI、CS、WG的比例均為33%時，混合體系有2個吸熱峰，其中轉(zhuǎn)變溫度接近100℃的峰判斷為SPI的熱轉(zhuǎn)變；接近70℃的峰，判斷為CS的熱轉(zhuǎn)變，CS的熱轉(zhuǎn)變To為69℃，Tp為75℃，△H值為6.76 J·g-1，△T為19℃。其他比例混合體系在20—130℃范圍僅出現(xiàn)1個峰，轉(zhuǎn)變溫度在100℃附近，判斷為SPI的熱轉(zhuǎn)變。和100% SPI相比，SPI-CS-WG共混體系中SPI的熱轉(zhuǎn)變To、Tp、△H和△T均顯著降低，分別平均降低4℃、5℃、1.64 J·g-1和3℃。在SPI-CS-WG共混體系中，隨著CS-WG添加量等比例由10%增加至40%，SPI的熱轉(zhuǎn)變To和Tp逐漸增加。當(dāng)固定SPI含量為40%，和添加40% WG相比，添加40% CS的SPI熱轉(zhuǎn)變To和Tp均顯著降低了3℃。結(jié)果表明添加玉米淀粉和谷朊粉混合物降低了大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變溫度和焓值，且隨著添加量的增加，大豆分離蛋白熱轉(zhuǎn)變溫度逐漸增加，但仍然低于未添加的熱轉(zhuǎn)變。和谷朊粉相比，添加玉米淀粉降低大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變溫度幅度更大。

圖4　不同比例WG-CS混合物的DSC圖譜Fig. 4　DSC profiles of WG-CS mixtures at different ratio

表6　谷朊粉-玉米淀粉混合體系中玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變特性Table 6　The thermal transition properties of CS in the WG-CS mixtures

表7　大豆分離蛋白－玉米淀粉－谷朊粉混合體系中大豆蛋白11 S亞基的熱轉(zhuǎn)變特性Table 7　The thermal transition properties of 11 S subunit in the SPI-CS-WG mixtures

3　討論

提高物料含水率可以降低蛋白質(zhì)熱轉(zhuǎn)變溫度［15］。宋春芳等［16］發(fā)現(xiàn)亞麻籽蛋白的變性溫度隨含水量的增加而減小，認(rèn)為是水分子滲透到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，提高了多肽鏈的移動性和柔性所致。葉懷義等［17］、顧正彪等［18］發(fā)現(xiàn)淀粉的糊化溫度隨物料含水率的影響不大，但糊化焓隨著水分含量的增加而逐漸增加，認(rèn)為水分促使所有淀粉顆粒吸水膨脹糊化所致。當(dāng)含水量在30%以下時，淀粉粒則不易膨脹糊化［19］，這與本試驗的趨勢一致。

蛋白質(zhì)與淀粉混合體系在水溶液中會表現(xiàn)出熱力學(xué)相容性或不相容性，從而影響食品的性質(zhì)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)與淀粉不相容時，兩種分子彼此排擠，造成二者各自濃縮效應(yīng)［20］。ZHANG等［21］發(fā)現(xiàn)與單一蛋白相比，蛋白質(zhì)-淀粉混合體系中蛋白的熱焓值下降，與本試驗的趨勢一致?？赡苁且驗槿苊浀牡矸垲w粒嵌入蛋白凝膠中，對蛋白質(zhì)的熱聚集產(chǎn)生影響。朱建華等［22］研究發(fā)現(xiàn)，添加葡聚糖的大豆蛋白7S、11S亞基的熱轉(zhuǎn)變溫度升高，熱焓值降低；隨著葡聚糖分子質(zhì)量由10 kDa增至500 kDa，7S、11S亞基熱轉(zhuǎn)變溫度顯著升高，焓值分別從11.20 J·g-1和16.95 J·g-1顯著降低至8.21 J·g-1和12.90 J·g-1；認(rèn)為是由于葡聚糖加速了變性蛋白的熱聚集并提高了聚集程度，從而降低了熱焓值。FIZSIMONS等［23］研究了瓜爾膠對乳清分離蛋白熱性質(zhì)的影響，得到了類似的趨勢。LI等［14］認(rèn)為，可能是由于水分從淀粉遷移至蛋白質(zhì)中，促進了蛋白鏈的運動性，降低了蛋白質(zhì)焓變，提高了淀粉的熱轉(zhuǎn)變溫度。QIU等［24］發(fā)現(xiàn)添加SPI后，淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不容易被破壞。SUN等［25］發(fā)現(xiàn)添加離子膠后，土豆淀粉的晶體結(jié)構(gòu)也不容易改變。LI等［26］發(fā)現(xiàn)在添加黃原膠后，蠟質(zhì)大米淀粉的晶體結(jié)構(gòu)也不容易改變。KOBYLA?SKI等［27］研究發(fā)現(xiàn)，添加不同比例的蛋清、蛋白，混合體系中淀粉的糊化起始溫度無顯著差異，峰值溫度和峰寬有顯著差異，可能是由于蛋清和淀粉熱轉(zhuǎn)變峰值溫度發(fā)生在同一溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)的熱轉(zhuǎn)變與淀粉糊化競爭水分所致。

PETRUCCELLI等［15］研究認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量越高，越容易形成相互作用，促進蛋白質(zhì)聚集。在擠壓熱剪切過程中，熱促進了疏水作用，進而生成二硫鍵穩(wěn)定蛋白結(jié)構(gòu)，影響蛋白質(zhì)的熱轉(zhuǎn)變特性［28］。加熱還能使大豆乳清蛋白和大豆球蛋白之間發(fā)生相互作用，并使其一起沉淀［29］。本試驗添加谷朊粉降低了大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)化起始溫度和焓值，符合上述結(jié)論。

FUNAMI等［30］研究發(fā)現(xiàn)，小麥蛋白變性溫度接近淀粉糊化溫度，淀粉的糊化峰可能會和蛋白質(zhì)變性峰重合。陳建省等［31］研究發(fā)現(xiàn)，8%的面筋含量使淀粉糊化溫度升高1.43℃，繼續(xù)增加至16%，淀粉糊化溫度則無明顯變化，認(rèn)為可能是由于淀粉糊化溫度是淀粉本身固有特性，受濃度的影響較小。朱帆等［32］研究發(fā)現(xiàn)隨著面筋蛋白的增加，面筋蛋白-小麥淀粉混合體系中小麥淀粉的熱焓值降低，認(rèn)為是由于面筋蛋白使淀粉糊化所需的水分減少，降低了淀粉的糊化程度。ELIASSON等［33］研究發(fā)現(xiàn)，隨著面筋蛋白的增加，淀粉糊化焓降低而峰值溫度升高，MOHAMED等［13］利用DSC研究也有類似的報道。CHEN等［34］認(rèn)為面筋蛋白-淀粉混合體系中，添加面筋蛋白，淀粉糊化溫度升高，認(rèn)為是由于面筋蛋白與淀粉表面分子形成復(fù)合物，阻止淀粉顆粒滲出。上述與本試驗的趨勢一致，可能是因為水分更容易與谷朊粉結(jié)合，減緩了與淀粉的作用。

可見，蛋白質(zhì)和淀粉共混由于不相容導(dǎo)致各自濃縮的效應(yīng)，加之水分趨于和蛋白質(zhì)結(jié)合，引起蛋白質(zhì)的熱轉(zhuǎn)變焓值下降，淀粉的熱轉(zhuǎn)變溫度升高，焓值降低。蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)共混是相容體系會促進蛋白質(zhì)之間的相互作用，從而降低了蛋白質(zhì)的熱轉(zhuǎn)變溫度和焓值。

4　結(jié)論

物料含水率增加，大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變溫度降低；玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變焓值增加。大豆分離蛋白-玉米淀粉混合后顯著降低了大豆分離蛋白熱轉(zhuǎn)變的焓值；顯著增加了玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變溫度。添加谷朊粉降低了大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變溫度和焓值；增加了玉米淀粉的熱轉(zhuǎn)變溫度；同時添加谷朊粉和玉米淀粉會降低大豆分離蛋白的熱轉(zhuǎn)變溫度和焓值?？梢姡砑佑衩椎矸刍蚬入梅蹠档痛蠖沟鞍谉徂D(zhuǎn)變焓；添加大豆分離蛋白或谷朊粉會增加玉米淀粉熱轉(zhuǎn)變溫度。多成分體系的熱轉(zhuǎn)變特性對食品熱處理工藝優(yōu)化和制品質(zhì)量控制有重要的指導(dǎo)意義。

References

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（責(zé)任編輯趙伶俐）

Thermal Transition Properties of Soybean Protein Isolate-Corn Starch-Wheat Gluten Mixtures

SU Xiao-fang1， LI Shu-jing1，2， ZHANG Bo1， ZHANG Jin-chuang1， ZHANG Wei1
（1Institute of Agro-Products Processing Science and Technology， Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agro-Products Processing， Ministry of Agriculture， Beijing 100193；2Liaocheng Inspection and Testing Center for Food and Drug， Liaocheng 252000， Shandong）

【Objective】 Thermal transition properties of protein-starch mixtures， which are not fully understood， are important for the food processing， such as optimizing the thermal treatment parameters， controlling final product quality and even saving the processing energy.【Method】 Soybean protein isolate （SPI）， corn starch （CS） and wheat gluten （WG） were selected as raw materials.The mixtures of SPI-CS， SPI- WG， WG-CS， SPI-CS-WG were blended at the range of 0-100%. Their thermal transition properties were determined using differential scanning calorimetry （DSC）， with water content of 50% and heating rate of 10℃·min-1over 20 to 130℃.【Result】 With an increase at the water content from 30 to 70%， onset temperature （To） and peak temperature （Tp） of SPI 11 S subunits decreased from 105℃ to 95℃ and from 114℃ to 99℃， respectively， meanwhile， thermal transition enthalpy （△H） of 11 S subunit increased from 2.8 to 6.2 J·g-1. △H of CS increased from 3.6 to 14.1 J·g-1. No thermal transition was observed in WG at 20 to 130℃. It was probably due to the high moisture increasing the molecular mobility of protein or starch. When the moisture was 50%，compared with 100% ingredient， △H of 11 S subunit in SPI-CS mixtures significantly decreased by about 1.41 J·g-1in average，meanwhile， Toand Tpof CS remarkably increased by about 14℃ and 13℃， respectively. Only thermal transition of SPI was observed in SPI-WG mixtures. Toand △H of 11 S subunit decreased by 2.40 J·g-1in SPI-WG mixtures compared with those of 100% SPI. Similarly， only thermal transition of CS was observed in CS-WG mixtures. In WG-CS mixtures， Tpof CS dramatically increased by about 12℃ compared with 100% CS. In SPI-CS-WG mixtures， when CS:WG was 1∶1， To， Tpand △H of 11 S subunit obviously decreased by about 4℃， 5℃ and 1.64 J·g-1， respectively， compared with 100 % SPI. Competition between protein and starch for absorbing water was probably the reason for the increasing of thermal transition temperature of CS， and steric hindrance of WG or CS may be the reason for the decreasing thermal transition enthalpy of 11 S subunit.【Conclusion】Addition of wheat gluten or corn starch could decrease thermal transition enthalpy of soybean protein and addition soybean protein isolate or wheat gluten could increase thermal transition temperature of corn starch.

soybean protein isolate； corn starch； wheat gluten； differential scanning calorimetry； thermal transition property

2016-02-24；接受日期：2016-07-12

農(nóng)業(yè)部“948”項目（2016-X31）

聯(lián)系方式：蘇笑芳，E-mail：suxiaofang2015@163.com。通信作者張波，E-mail：zjzb1978@126.com