大豆蛋白熱變性程度對速溶豆腐花粉凝膠成型的影響

陶汝青，夏 寧，滕建文，韋保耀

（廣西大學輕工與食品工程學院，南寧 530004）

大豆蛋白熱變性程度對速溶豆腐花粉凝膠成型的影響

陶汝青，夏 寧※，滕建文，韋保耀

（廣西大學輕工與食品工程學院，南寧 530004）

針對速溶豆腐花粉的制備工藝中需要對大豆進行熱處理，熱處理過程中大豆蛋白的熱變性程度對豆腐花粉凝結的凝膠強度與凝結所需的時間具有顯著影響，而現(xiàn)在速溶豆腐花粉的工業(yè)生產中還沒有對豆?jié){熱處理程度較為合適的標準。該文以大豆、大豆分離蛋白（soybean protein isolate, SPI）、大豆球蛋白（glycinin, 11S）、β-伴大豆球蛋白（beta-conglycinin, 7S）為原料，研究大豆蛋白熱變性程度對速溶豆腐花粉凝膠成型的影響。研究表明11S比7S更難發(fā)生完全變性，SPI中的7S和11S比單獨存在的7S、11S更難發(fā)生完全變性。傳統(tǒng)制備方式、前熱處理后噴霧干燥或冷凍干燥制備方式、先噴霧干燥或冷凍干燥后熱處理制備方式對豆腐花凝結成型影響不同，其中傳統(tǒng)方式制備的豆腐花凝膠效果最好，先干燥后熱處理制備的豆粉凝膠效果比前熱處理后干燥的豆粉好,引起豆腐花凝膠強度差異的主要原因是大豆蛋白中7S和11S熱變性程度不同。制備同一凝膠強度的豆腐花，熱處理溫度越低，所需的熱處理時間越長；制備高凝膠強度的豆腐花比制備低凝膠強度的豆腐花所能進行的熱處理溫度與時間范圍小。大豆蛋白的7S處于完全變性而11S處于未完全變性的狀態(tài)時，適合制備速溶豆腐花粉的大豆蛋白變性程度應控制熱處理溫度與時間范圍為80 ℃時熱處理20～65 min，85 ℃時熱處理15～50 min，90 ℃時熱處理10～35 min，95 ℃時熱處理5～20 min。該研究結果為調控速溶豆腐花粉的凝膠特性提供理論依據(jù)。

熱處理；蛋白；凝膠；豆腐花；凝膠成型

0 引 言

傳統(tǒng)豆腐花是豆?jié){經煮漿后直接添加凝固劑制成的具有凝膠網絡結構的植物蛋白產品，其產品凝膠特性與大豆中蛋白的熱變性程度密切相關。目前工業(yè)化的豆腐花產品則是在此基礎上經噴霧干燥制備粉體后，再添加凝固劑復配制成。為保證產品在復水后的快速分散性與凝膠效果，往往在生產中添加麥芽糊精、糖漿等糖類物質，使得產品甜味過高，不滿足喜好咸味風味和糖尿病患者的需求；此外，由于豆腐花凝膠網絡的形成主要通過豆?jié){中大豆蛋白發(fā)生一定的熱變性后，蛋白展開成線性分子并在交聯(lián)劑的作用下形成網絡結構，而煮漿與噴霧干燥工序中的熱處理會引起大豆中蛋白進一步變性，引起產品在復水后的凝膠強度的降低，因此通過對大豆中的蛋白進行熱變性的控制可以調節(jié)豆腐花的凝膠特性。

有研究表明熱處理會使大豆蛋白發(fā)生不同程度的變性，從而導致凝膠形成過程大豆蛋白聚集行為的改變，最終影響大豆蛋白的凝膠特性[1-2]。陳洋等[3]研究不同制漿工藝對豆腐品質的影響，發(fā)現(xiàn)生漿法制成豆腐的硬度、黏附性等指標高于熟漿法和熱水套漿法制漿工藝制成的豆腐，這說明大豆蛋白熱變性對其凝膠性具有一定影響。韓翠萍等[4]研究發(fā)現(xiàn)當熱處理溫度從60 ℃提高到100 ℃，豆-乳內酯凝膠的凝膠強度不斷增強。當熱處理溫度為90～100 ℃時，凝膠強度達到最大。張明晶等[5]研究發(fā)現(xiàn)豆腐制作過程中生豆?jié){在95～100 ℃進行加熱，添加凝固劑后保溫5～10 min是制成高強度、高持水率豆腐花凝膠的最佳條件。李里特等[6]研究發(fā)現(xiàn)生豆?jié){在70～95 ℃下熱處理10 min，隨著熱處理溫度的提高制成豆腐的破斷應力提高，失水率下降。劉昱彤等[7]將豆?jié){加熱到90 ℃及95 ℃后保溫不同時間，隨著保溫時間的延長制成豆腐的凝膠強度先增大后減小，熱處理90 ℃，10 min時制成豆腐的凝膠強度最大。高長城等[8]研究發(fā)現(xiàn)在90 ℃下隨著熱處理時間的提高，大豆蛋白的凝膠強度先增加，15 min后由于加熱時間的延長蛋白質的巰基被氧化，大豆蛋白分子間二硫鍵減少所以形成凝膠的凝膠強度降低。Hashizume等[9]研究表明隨著豆?jié){加熱處理時間增加巰基會發(fā)生氧化，使得豆腐凝膠強度降低，所以加熱10 min比較合適。不同的熱處理溫度與時間會引起大豆中蛋白變性程度的差異，不足或過度的變性對大豆蛋白凝膠的影響都不利。因此在速溶豆腐花粉的生產中如何控制大豆蛋白的熱變性程度，了解熱處理溫度與時間對大豆蛋白變性程度的影響，將有利于調控速溶豆腐花粉的凝膠特性。

目前，方便豆腐花粉的產業(yè)開發(fā)已經具備了一定規(guī)模，雖然生產企業(yè)在生產中做了大量的改進來提高豆粉的品質，但在產品生產中還存在一些問題，比如豆粉凝膠性較弱、分散性不好等。國內的研究主要通過添加添加劑及凝固劑的篩選來解決速溶豆腐花粉的分散性及凝膠性問題[10-13]。國外從豆腐花粉產品開發(fā)的角度研究報道比較少，但研究主要集中在對影響豆腐花粉成膠關鍵的大豆蛋白及其亞基的結構和功能性上[14-15]。而速溶豆腐花粉的開發(fā)主要依據(jù)于大豆蛋白的凝膠性，熱變性是大豆蛋白凝膠的前提，只有進行一定程度的熱變性大豆蛋白才可以形成凝膠，目前在豆腐花粉的生產中還沒有對豆?jié){熱處理程度較為合適的標準，在一些熱處理條件下雖能提高豆粉的營養(yǎng)，但是對于漿料中大豆蛋白熱變性程度不合適導致大豆蛋白形成不溶性聚集體，影響后期豆粉的復溶性，最終沖調后豆腐花的凝膠性比較差，這限制了研究成果在工業(yè)中的進一步應用。所以本文采用噴霧與冷凍干燥方式制備豆粉，并在干燥前后分別采用不同溫度的煮漿工藝處理，研究制備過程蛋白熱變性程度對豆腐花凝膠強度的影響，并結合大豆分離蛋白（soybean protein isolate, SPI）、大豆球蛋白（glycinin, 11S）及β-伴大豆球蛋白（beta-conglycinin, 7S）在對應溫度與時間下發(fā)生完全變性的情況來分析大豆蛋白熱變性程度對豆腐花凝膠成型的影響，分析適合制備速溶豆腐花粉的豆?jié){熱變性程度。

1 材料與方法

1.1 儀器和材料

DSC200PC型差示掃描量熱儀，德國耐馳儀器公司；TA.XTplus質構儀，英國Stable Micro System公司；TGL-16G高速臺式離心機，上海醫(yī)用分析儀器廠。大豆分離蛋白（soy protein isolate）采用堿溶酸沉法[16]提??；β-伴大豆球蛋白（7S）、大豆球蛋白（11S）采用Nagano法[17]提??；東北黃豆市售；葡萄糖酸-γ-內酯（Glucono-γ-lactone）市售。

1.2 試驗方法

1.2.1 豆腐花的熱處理及凝膠成型工藝流程

大豆→浸泡→熱燙→手工脫皮→打漿→處理（1、2、3、4、5)→添加凝固劑→保溫成型→冷卻→成品

處理1：煮漿（熱處理）→均質。

處理2：煮漿（熱處理）→均質→噴霧干燥→沖調。

處理3：煮漿（熱處理）→均質→冷凍干燥→沖調。

處理4：均質→噴霧干燥→沖調→煮漿（熱處理）。

處理5：均質→冷凍干燥→粉碎→沖調→煮漿（熱處理）。

處理條件：

1）浸泡[13]：采用質量分數(shù)為0.5%的NaHCO3溶液浸泡黃豆，黃豆:NaHCO3=1:2.5（g/mL），浸泡10～12 h。

2）熱燙脫皮：浸泡后的黃豆用清水多次清洗，在95 ℃下熱燙10 min，然后手工脫皮。

3）打漿：按照1:6(g/mL)的料水比打漿，打漿水溫度為80～90 ℃，先在打漿機打漿，再過膠體磨。

4）煮漿：控制煮漿溫度分別為70、75、80、85、90、95 ℃，煮漿時間為10 min。

5）均質[13]：采用二級均質，一級為40 MPa，二級為20 MPa，每級均質5 min。

6）噴霧干燥：噴霧干燥條件為進風溫度為180 ℃，出風溫度為75 ℃。

7）冷凍干燥：冷凍溫度為?40 ℃，真空度為0.1 MPa，干燥48 h。

8）豆粉沖調：豆粉沖調的料液比為1:8(g/mL)。

9）凝固成型：采用葡萄糖酸-γ-內酯（GDL）為凝固劑，添加量為0.33%（按液體量）。

10）保溫成型：80 ℃下保溫30 min，使豆?jié){凝結為豆腐花。

11）冷卻：冷卻至室溫（30 ℃），待測。

1.2.2 SPI、7S及11S的熱處理

將SPI、7S及11S溶于0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖溶液（phosphate buffer saline, PBS）（pH值=7)溶液中，配置質量分數(shù)為20%的蛋白溶液，密封于帶蓋瓶中進行水浴處理，控制水浴溫度70～95 ℃，水浴時間0～180 min，每5 ℃、5 min為熱處理溫度時間的間隔點，熱處理結束后取出冷卻、備用。

1.2.3 凝膠強度的測定

將豆腐花凝膠冷卻成型后，切成1 cm×1 cm×1 cm的均勻小塊，并進行凝膠強度測定[12]。測定條件：探頭：P/0.5，測前速率：1.0 mm/s，測試速率：2.0 mm/s，測后速率：1.0 mm/s，測定距離：0.8 cm。

1.2.4 凝膠失水率的測定

將豆腐花切成0.3 cm×0.3 cm×0.3 cm的小粒，稱取5～10 g左右的豆腐花裝入10 mL離心管中，以1 789× g的離心力離心30 min，然后小心倒出離心管內被離心析出的水，并用濾紙將殘留在離心管壁的水吸干凈，最后稱量[18]。

W=(W1?W2)/W1×100%

式中W1為離心前豆腐花質量，g；W2為離心后豆腐花質量，g；W為失水率，%。

1.2.5 SPI、7S和11S完全變性溫度的測定

用差式掃描量熱儀（differential scanning calorimeter, DSC）測定熱處理后SPI、7S及11S的變性溫度，以DSC圖中不出峰即ΔH為0作為判斷蛋白質全變性的依據(jù)。試驗相關參數(shù)參考Molina Ortiz[19]的方法，精確稱取5 mg的樣品于鋁盒中，設定升溫速率為10 ℃/min，溫度范圍為20～120 ℃，以空白鋁盒作為對照。

1.2.6 溫度-時間擬合曲線

為了更好的分析大豆蛋白熱變性程度與制成豆腐花凝膠強度的關系，特繪制7S和11S全變性t-T擬合線及制成各凝膠強度豆腐花熱處理的t-T擬合線，繪制方法如下：以溫度為橫坐標，大豆分離蛋白及其組分蛋白7S和11S在各溫度下完全變性所需的時間為縱坐標，其中DSC曲線上的熱焓值為0表示蛋白的完全變性，制作全變性t-T擬合線，擬合線采用乘冪的方程表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗重復3次，取平均值，用Excel 2016和SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計和方差分析（ANOVA），用Duncan法進行差異顯著性分析，P=0.05。

2 結果與分析

2.1 熱處理順序及溫度對豆腐花凝膠性質的影響

豆?jié){中大豆蛋白發(fā)生一定程度的熱變性是制備豆腐花的前提，不同熱處理強度對豆腐花凝膠強度的影響不同，過度的熱處理會使大豆蛋白發(fā)生熱降解喪失凝膠性，因此何時對豆?jié){進行熱處理及處理強度對豆腐花的后續(xù)凝膠工序至關重要。對速溶豆腐花粉制備工藝中熱處理順序、溫度的調整及速溶豆腐花粉干燥方式的選擇主要是為了使大豆中的大豆蛋白處于不同的熱變性程度，以此來研究大豆蛋白熱變性的程度對豆腐花凝結成型的影響。圖1a為在噴霧干燥或冷凍干燥前后分別采用不同溫度的煮漿工藝處理后制備的豆腐花的凝膠強度。從圖中可知傳統(tǒng)方式制備的豆腐花樣品（處理1）凝膠強度最大，當熱處理溫度為70 ℃時開始形成弱凝膠，并隨著溫度的提高，豆腐花的凝膠強度急劇增加，到90 ℃時達到最大，此時凝膠強度為32.13 g，隨后凝膠強度開始下降。本文結果與于國萍等[20]研究大豆蛋白在不同的預處理溫度下凝膠強度發(fā)生的變化趨勢相近，即隨著熱處理溫度的增加，大豆蛋白凝膠強度逐漸增加，當溫度達到90 ℃時凝膠強度最大，隨后溫度的提高，凝膠強度逐漸下降。當對經過噴霧干燥（處理4）與冷凍干燥（處理5）的樣品進行凝膠成型前的熱處理，發(fā)現(xiàn)在不同的熱處理溫度下，豆腐花的凝膠強度隨著熱處理溫度的提高，凝膠強度增加并在90 ℃時呈現(xiàn)最大的凝膠強度，但是與傳統(tǒng)方式制備的豆腐花樣品相比，凝膠強度較低，且經過噴霧干燥后成型的樣品的凝膠強度更低。與未經過制粉處理的空白樣品（處理1）及只經過冷凍干燥的樣品（處理3和處理5）相比，噴霧干燥過程中蛋白發(fā)生的變性影響了后續(xù)豆腐花的凝膠強度。郭鳳仙[21]在研究熱處理對大豆蛋白結構和功能特性的影響時發(fā)現(xiàn)，噴霧干燥后的豆粉在復溶過程會有更多阻礙蛋白質凝膠網絡結構形成的物質，影響到噴霧干燥豆粉的凝膠效果。此外，在噴霧干燥前進行熱處理的樣品（處理2），其中的蛋白經過兩次熱變性處理，幾乎不能形成凝膠（圖2中沒有處理2的數(shù)據(jù)顯現(xiàn)）；而冷凍干燥前進行熱處理的樣品（處理3），盡管蛋白有部分變性處理，但與進行后熱處理的樣品相比（處理4），其凝膠強度明顯降低。

圖1b反映在噴霧干燥或冷凍干燥前后分別采用不同溫度的煮漿工藝處理后制備的豆腐花凝膠失水率的變化情況。同樣，傳統(tǒng)方式制備的豆腐花樣品（處理1）的凝膠失水率最小，且隨著處理溫度的增加，對應凝膠強度的增加，豆腐花的網絡結構越緊密，失水率逐漸降低。在干燥前后采取熱處理的樣品的凝膠失水率均隨著溫度的增加而降低，其中處理3樣品的失水率最大，部分樣品與處理2的樣品均難以檢測到失水率。

圖1 熱處理順序和溫度對豆腐花凝膠強度和失水率的影響Fig.1 Effect of hot treatment process and temperature on gel strength and water losing rate of soybean curd

通過對速溶豆腐花粉生產過程中煮漿工藝（熱處理）在干燥前后順序的調整，發(fā)現(xiàn)影響速溶豆腐花粉能否凝膠成型的關鍵在于豆腐花粉制作過程中大豆蛋白的熱變性程度。豆腐花凝膠形成的前提是大豆蛋白必須經過熱處理，且熱處理的時機最好在豆腐花凝膠成型之前；制成速溶豆粉后制備的豆腐花凝膠強度降低，且干燥制粉的方式會降低豆腐花的凝膠強度。較低的熱處理溫度形成的豆腐花的凝膠強度比較小甚至不能形成凝膠，這可能是由于大豆蛋白的變性程度不夠，蛋白的結構沒有舒展開來，暴露的疏水基團比較少，無法在葡萄糖酸-γ-內酯的作用下凝膠。而隨著熱處理溫度的提高形成豆腐花的凝膠強度會提高，當達到一定的熱處理溫度時凝膠強度會達到一個峰值，隨著溫度繼續(xù)提高反而不利于凝膠，這說明在豆腐花粉的制備過程中要保證大豆蛋白的熱變性在一定的范圍內，超出這個范圍則會影響豆腐花粉的凝膠性質。

2.2 熱處理對大豆蛋白熱變性及凝膠性的影響

要使速溶豆腐花粉能夠凝膠成型，在成型之前熱處理是前提條件，而熱處理的溫度和時間同樣會影響豆粉凝膠成型的效果。由圖1可知，熱處理至少為80 ℃、10 min時才能制成具有一定凝膠強度的豆腐花，這說明豆粉中大豆蛋白的變性程度的大小是影響豆粉凝結成型最關鍵的因素。由于大豆蛋白的主要成分7S和11S的熱變性溫度范圍分別為68～82 ℃和83～95 ℃[22~24]，速溶豆粉在后續(xù)階段凝膠成型與控制大豆蛋白中的7S和11S的熱變性程度有關。因此，通過對大豆中的分離蛋白（SPI）、伴球蛋白（7S）及球蛋白（11S）熱變性過程進行控制，以熱焓值變化為0作為蛋白完全變性的依據(jù)，繪制7S和11S發(fā)生全變性情況下的溫度與時間曲線圖，并做擬合分析，解析不同大豆蛋白組分熱變性程度對速溶豆粉后續(xù)凝膠成型的影響。

2.2.1 大豆蛋白發(fā)生全變性時的溫度時間曲線

大豆分離蛋白中的7S和11S的變性溫度分別為70.22和89.72 ℃，大豆蛋白中分離出來的7S和11S變性程度分別為68.47和86.52 ℃。圖2為大豆蛋白中的11S和7S以及從大豆蛋白中分離出來11S和7S發(fā)生全變性時的溫度時間曲線擬合圖。以圖中11S的t-T擬合線為例，該擬合線上的點表示在某一特定的溫度下使11S完全變性，即11S的焓變ΔH為0時所需的熱處理時間。從圖2中可知，在相同的溫度下11S蛋白發(fā)生完全變性所需要的時間要長于7S蛋白，即在相同的變性時間下，7S具有更低的變性溫度，更容易發(fā)生變性。存在這種差異的原因與兩者的分子結構密切相關，11S中含有大量的二硫鍵，而7S中幾乎不存在二硫鍵，11S的二硫鍵有利于提高蛋白質對熱的穩(wěn)定性，相對于7S而言，需要更高的溫度[25]。此外，未從大豆蛋白中分離出來的11S與7S比從大豆蛋白中分離出來的11S與7S需要更長的熱變性時間，更高的變性溫度，這可能是因為當7S與11S共同存在于SPI中，它們在熱處理的過程中7S對11S的變性具有延緩保護作用，最終導致各組分更難變性。Renkema等[26]將11S和7S按照不同比例混合成SPI，對其進行熱處理，發(fā)現(xiàn)7S和11S之間存在交互作用使得混合物的熱變性程度具有一定的差異。這可能與7S與11S的混合物進行熱處理后亞基解離生成二硫鍵連接的物質有關[27]。由圖2可看出，大豆分離蛋白中的7S在65 ℃下開始發(fā)生全變性，Iwabuchi等[28]利用圓二色光譜和傅立葉紅外光譜技術觀察7S在中性條件下熱處理后的構象變化過程，發(fā)現(xiàn)7S的構象在65℃時開始發(fā)生變化,當溫度為87 ℃時，約有80%的變性程度。由圖1中可知，要保證豆腐花具有一定的凝膠強度，其熱處理的溫度應該在75～95 ℃之間，在此溫度范圍下，豆腐花中的7S蛋白發(fā)生完全變性，而11S蛋白可能發(fā)生未完全的變性，表現(xiàn)在圖2中的陰影區(qū)域。

2.2.2 豆腐花在不同凝結強度下的溫度時間曲線

為了進一步說明圖2中陰影區(qū)域內的熱處理溫度與時間對豆腐花成型后的凝膠強度的影響，以不同凝膠強度的豆腐花為依據(jù)，細化熱處理溫度與時間范圍對豆腐花凝膠強度的影響，進而為豆腐花生產過程如何控制11S與7S蛋白的變性程度提供依據(jù)。目前，市售的豆腐花凝膠強度在20 g之內。因此，在凝膠強度的測定中以能形成5、10及20 g凝膠強度對7S與11S的溫度時間范圍進行區(qū)分，具體如圖3。圖中陰影區(qū)域來源于制備對應凝膠強度的豆腐花的熱處理溫度與時間范圍與圖2中陰影區(qū)域的交集，其中圖3a中陰影區(qū)域代表能形成至少5 g凝膠強度豆腐花的熱處理溫度時間范圍，圖3b中陰影區(qū)域代表能形成至少10 g凝膠強度豆腐花的熱處理溫度時間范圍，圖3c中陰影區(qū)域代表能形成至少20 g凝膠強度豆腐花的熱處理溫度時間范圍。由圖3可知，要制備具有一定凝膠強度的豆腐花，對煮漿工藝中熱處理必須確保11S未發(fā)生完全變性，而7S處于完全變性的狀態(tài)，即大豆蛋白中的7S與11S發(fā)生完全變性或者均未發(fā)生變性時，豆腐花的凝膠強度低。在相同熱處理溫度下，要制成不同凝膠強度的豆腐花所需的最低熱處理時間不同，可持續(xù)的最長熱處理時間也不同，其中要制成至少20 g凝膠強度的豆腐花的熱處理溫度時間范圍最小，要制成至少5 g凝膠強度的豆腐花的熱處理溫度時間范圍最大。

圖2 溫度和時間對7S和11S完全熱變性的影響Fig.2 Effect of temperature and time on completely thermal denaturation of 7S and 11S

由圖3可知，要形成凝膠強度越大的豆腐花產品，7S與11S發(fā)生完全變性的熱處理的溫度時間范圍就越窄。當要制成至少5 g凝膠強度的豆腐花所需熱處理溫度與時間擬合曲線在t=6.40T-8.13與t=3.79T-4.02（t表示時間，單位為min；T表示溫度，單位為℃）的兩條曲線之內，且此時熱處理的溫度范圍為70～95 ℃內；當要制成至少10 g凝膠強度的豆腐花所需熱處理溫度與時間擬合曲線在t=6.40T-8.13與t=3.44T-4.54的兩條曲線之內，且此時熱處理的溫度范圍為75～95 ℃；當要制成至少20 g凝膠強度的豆腐花所需熱處理溫度與時間擬合曲線在t=6.40T-8.13與t=1.38T-5.95的兩條曲線之內，且此時熱處理的溫度范圍為80～95 ℃。

從7S與11S發(fā)生完全變性的t-T擬合曲線與形成一定凝膠強度的豆腐花樣品的擬合曲線的交集可知，制備同一凝膠強度的豆腐花，熱處理溫度越低，需要更長的熱處理時間；如果需要制備凝膠強度大的產品，對其進行熱處理所需的溫度與時間范圍越窄。因此，為了速溶豆腐花粉在復水后保持一定的凝膠強度，必須考慮到干燥的方式及煮漿工序的熱處理程度對蛋白變性程度的影響，必須保證在熱處理過程中的大豆7S蛋白處于完全變性而11S蛋白處于未完全變性的條件下，即控制溫度與時間的曲線處于圖3c所示陰影區(qū)域內，即當溫度處于80～95 ℃內，熱處理溫度與時間范圍在t=6.40T-8.13與t=1.38T-5.95的兩條曲線之內，即80 ℃時熱處理20～65 min，85 ℃時熱處理15～50 min，90 ℃時熱處理10～35 min，95 ℃時熱處理5～20 min。

圖3 形成至少5、10、20 g凝膠強度豆腐花的熱處理溫度時間范圍Fig.3 Rang of heat treatment temperature and time on forming at least 5, 10, 20 g gel strength of soybean curd

大豆中含有胰蛋白酶抑制劑，胰蛋白酶抑制劑（soybean trypsin inhibitor, STI）在大豆中質量分數(shù)一般為20～30 mg/g[29]，當大豆中的STI含量至少變性失活90%才認為是可食用的[30]。王瑞軍[31]研究發(fā)現(xiàn)，STI最適溫度為50～70 ℃，當溫度不斷升高時STI活性不斷降低，且80 ℃以后STI活性明顯降低。程芬芬等[32]研究發(fā)現(xiàn)當加熱處理溫度大于80 ℃時，STI的抑制活力顯著降低，說明80 ℃以上的熱處理溫度對STI的變性失活具有顯著作用。本文得出的適合制備速溶豆腐花粉的豆?jié){熱處理（煮漿）溫度范圍為80～95 ℃，結合他人研究結果可知此溫度范圍對STI的變性失活具有較明顯的作用。豆腐花粉的制備過程中，STI的變性失活除了與豆?jié){熱處理（煮漿）過程的溫度時間密切相關外，還與熱燙的溫度時間、打漿用水溫度及打漿時間、均質壓力及時間和保溫凝膠的溫度及時間有關。豆子打漿過程會升溫，打漿結束后豆?jié){的溫度對蛋白酶會有一定的影響，較高的溫度可以使蛋白酶活性降低[33]。高溫、高壓和高剪切力可以有效減少大豆中STI的含量[34]。經過一系列的工藝，本文研究制備的樣品中STI會發(fā)生一定程度的變性失活，但具體的還有待進一步研究。

3 結 論

1）不同制備方式（噴霧與冷凍干燥）對豆腐花凝結成型影響不同，其中傳統(tǒng)方式制備的豆腐花凝膠效果最好，干燥后進行熱處理的豆粉凝膠效果比干燥前進行熱處理的效果好，當熱處理溫度與時間至少為80 ℃，10 min時，才能制成具有一定凝膠強度的豆腐花。引起豆腐花凝膠強度差異的主要原因是大豆蛋白中β-伴大豆球蛋白（beta-conglycinin, 7S）和大豆球蛋（glycinin,11S）的熱變性程度不同。SPI（soybean protein isolate, SPI）中的7S和11S比單獨存在的7S、11S更難發(fā)生完全變性。

2）大豆蛋白熱變性程度的不同，制備的豆腐花的凝膠特性差異顯著，制備同一凝膠強度的豆腐花，熱處理溫度越低，需要更長的熱處理時間；當要使樣品的凝膠強度越大，對其進行熱處理的溫度與時間范圍越窄。

3）要保證速溶豆腐花粉復水后的凝膠強度，必須保證7S蛋白發(fā)生完全變性，而11S蛋白發(fā)生不完全的變性，適合制備速溶豆腐花粉的大豆蛋白變性程度應控制熱處理溫度與時間范圍為80 ℃時熱處理20～65 min，85 ℃時熱處理15～50 min，90 ℃時熱處理10～35 min，95 ℃時熱處理5～20 min。本文通過對熱處理溫度與時間對大豆中的7S與11S蛋白熱變性程度與凝膠強度的關系的研究與探討，對在速溶豆腐花粉在生產過程中如何通過煮漿工序及干燥工序的工藝參數(shù)控制大豆蛋白的熱變性程度，對于調控速溶豆腐花粉的凝膠特性提供一定的指導意義。但鑒于豆?jié){中胰蛋白酶抑制劑（soybean trypsin inhibitor, STI）的變性失活與熱處理溫度、時間密切相關。今后可以重點研究熱處理溫度、時間與豆?jié){中STI變性失活的關系，為速溶豆腐花粉的工業(yè)化生產提供豆?jié){熱處理程度的直接指導。

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Effects of heat denaturation degree of soybean protein on gel property of instant soybean curd

Tao Ruqing, Xia Ning※, Teng Jianwen, Wei Baoyao
(College of Light Industry and Food Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China)

For the heat treatment of soybean is very necessary for the preparation process of instant soybean curd, the thermal denaturation degree of soy protein in the heat treatment process has significant influence on the gel formation strength and gel formation time in the gel forming of instant soybean curd, but there is no suitable standard for the heat treatment degree of soybean milk in the production process of instant soybean curd. In this paper, soybean, soybean protein isolate (SPI), glycinin (11S) and beta-conglycinin (7S) were used as raw material to investigate the gel formation property of instant soybean curd affected by different thermal denaturation degree of soybean protein in soybean. The study showed, the glycinin component was harder to be completely denatured than the beta-conglycinin component, and the beta-conglycinin component and the glycinin component in soybean protein isolate were harder to be completely denatured than the beta-conglycinin component and glycinin component separated from soybean protein isolate. The traditional preparation method, the pre-heat treatment and then spray drying or freeze-drying preparation method, the pre-spray drying or pre-freeze drying and then heat treatment preparation method of soybean curd had different effect on gel formation property. The study found that the traditional preparation of soybean curd had the best gel effect, and the pre-spray drying or pre-freeze drying and then heat treatment preparation of soybean curd had better gel effect than pre-heat treatment and then spray drying or freeze drying preparation of soybean curd. The main reason to the difference in gel strength of soybean curd was the different thermal denaturation degree of soybean protein in soybean, and the beta-conglycinin component and the glycinin (component in the soybean protein isolate had different thermal denaturation degree. When preparing the same gel strength of soybean curd, the lower temperature in the heat treatment needs longer time, and the higher temperature in the heat treatment needs shorter time. When obtaining higher gel strength of soybean curd, the heat treatment temperature and time range of soybean milk would be narrower than to obtain lower gel strength of soybean curd. When the beta-conglycinin component is fully denatured and the glycinin component is incompletely denatured, the suitable conditions for the degeneration degree of soybean protein for preparing instant soybean curd should be controlled as follows: the heat treatment temperate is 80 ℃with the heat treatment time of 20-65 min, the heat treatment temperate is 85 ℃with the heat treatment time of 15-50 min, the heat treatment temperate is 90 ℃with the heat treatment time of 10-35 min and the heat treatment temperate is 95 ℃with the heat treatment time of 5-20 min. The results of this study provide the important theoretical basis for regulating and controlling the gel characteristics of instant soybean curd. Keywords: heat treatment; proteins; gel; soybean curd; gel forming

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.038

TS214.2

A

1002-6819(2017)-11-0299-06

陶汝青，夏 寧，滕建文，韋保耀. 大豆蛋白熱變性程度對速溶豆腐花粉凝膠成型的影響[J]. 農業(yè)工程學報，2017，33(11)：299－305.

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.038 http://www.tcsae.org

Tao Ruqing, Xia Ning, Teng Jianwen, Wei Baoyao. Effects of heat denaturation degree of soybean protein on gel property of instant soybean curd[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(11): 299－305. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.038 http://www.tcsae.org

2016-11-21 修訂如期：2017-02-20

廣西自然科學基金項目（桂自科2016GXNSFAA380288）；廣西八桂學者團隊項目及廣西高校“廣西特色農產品精深加工及安全控制”重點實驗室項目資助。

陶汝青，女，研究方向：植物蛋白。南寧 廣西大學輕工與食品工程學院，530004。Email：taorq138@163.com.

※通信作者：夏 寧，女，博士，副教授，研究方向：糧食油脂植物蛋白工程。南寧 廣西大學輕工與食品工程學院，530004。Email：50597864@qq.com