微波處理對藜麥蛋白功能特性的影響

蘇巧艷

（山西省陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西陽泉 045000）

乳糜瀉又稱麩質(zhì)過敏性腸病，是患者對燕麥、黑麥、小麥或大麥中的麩質(zhì)蛋白不耐受而引發(fā)的小腸粘膜病變。無麩質(zhì)飲食是目前治療乳糜瀉最有效的手段。目前，市場上無麩質(zhì)食品（麩質(zhì)含量低于20 mg/kg）價格比較昂貴，且食品品質(zhì)較差，因而低價格高品質(zhì)無麩質(zhì)食品的開發(fā)勢在必行。

藜麥屬于藜科，是雙子葉假谷物。藜麥種子營養(yǎng)全面，蛋白質(zhì)含量豐富，氨基酸組成均衡，被美國宇航局（NASA）列為最理想的太空食物之一，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）推薦為最適合人類的“全營養(yǎng)食品”。藜麥蛋白中醇溶蛋白和谷蛋白含量極低，被認(rèn)為是無麩質(zhì)蛋白，在無麩質(zhì)食品的開發(fā)中具有很大的潛力。由于不含麩質(zhì)蛋白，使用無麩質(zhì)面粉制作的面團持氣性、拉伸行、延展性、持水性和彈性及感官品質(zhì)差，需要通過加工工藝得以改善。

本研究旨在提高藜麥蛋白的加工特性，探討微波處理對其溶解性、乳化性、起泡性、凝膠強度等功能特性的影響，為藜麥基無麩質(zhì)食品加工及品質(zhì)改善提供技術(shù)支撐，滿足乳糜瀉患者這一特殊人群的需要。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

藜麥蛋白，西安國豪生物科技有限公司；食用植物調(diào)和油，市售；微波工作站，加拿大Fiso；恒溫水浴鍋，上海析達儀器有限公司；FX36 型高速均質(zhì)機，德國弗魯克公司；TA-XTplus 物性分析儀，英國SMS 公司；SP-2102UV 紫外可見分光光度計。

1.2 方法

1.2.1 藜麥蛋白的微波處理

（1）配制3%藜麥蛋白溶液，調(diào)pH 為7，用微波爐對藜麥蛋白溶液進行處理，微波功率分別為3 W/g、5 W/g 和7 W/g，微波處理時間分別為2 min、4 min 和6 min。

（2）配制25%藜麥蛋白溶液，使用微波工作站對藜麥蛋白溶液進行加熱，設(shè)定微波功率分別為3 W/g、5 W/g 和7 W/g，微波處理時間為48 s、72 s、96 s、120 s。水浴加熱時設(shè)定溫度為90 ℃，加熱時間為30 min。

1.2.2 溶解度測定

微波處理后，將樣品溶液1500r/min 離心10min，取上清液，以紫外光吸收法測定蛋白質(zhì)含量，按下式計算出蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度。

式中：C——蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度mg/mL；

A280nm——蛋白質(zhì)溶液在280 nm 處測得的吸光度值；

A260nm——蛋白溶液在260 nm 處測得的吸光度值。

1.2.3 乳化性和乳化穩(wěn)定性的測定

取20 mL 樣品溶液，加入金龍魚大豆油10 mL，用均質(zhì)機以10 000 r/min 的速度攪拌1 min，立即從試管底部取樣100 μL，用0.1% SDS 稀釋100倍，在波長為500 nm 處測定其吸光值A(chǔ)0，樣品靜置10 min 后，重復(fù)上述操作，測定吸光值A(chǔ)10，均以SDS 溶液做空白對照。按下式計算乳化性指數(shù)（EAI，m2/g）與乳化穩(wěn)定性指數(shù)（ESI，min）。

式中：DF——稀釋倍數(shù)；

C——樣品濃度（g/ml）；

ψ——光程，ψ=1 cm；

式中：A0——0 min 時的吸光值；

A10——10 min 時的吸光值。

1.2.4 起泡性和起泡穩(wěn)定性的測定

取100 mL（V）微波處理后的樣品于燒杯中，高速均質(zhì)機均質(zhì)（10 000 r/min，2 min）處理，記錄泡沫體積V0，靜置10 min 后再次記錄泡沫體積V10，按下式計算起泡性（FC）與泡沫穩(wěn)定性（FS）。

1.2.5 藜麥蛋白凝膠強度的測定

將藜麥蛋白凝膠切成邊長為3 cm 的正方體，用穿刺法測定黎麥蛋白的凝膠強度。測定條件為：測試探頭的下降速度2.00 mm/s，接觸力5 g，探頭下壓速度1.00 mm/s，下壓至15 mm 時停止下壓，探針以10.00 mm/s 的速度回到原來的高度。每次測試后將探針擦拭干凈再進行下一次測試。按下式計算凝膠強度。

式中：X——凝膠強度，g·cm；

F——破斷力，g；

S——破斷距離，cm。

1.2.6 藜麥蛋白凝膠持水力的測定

將藜麥蛋白凝膠切成邊長為2 mm 的小塊，稱取4 g 左右記錄質(zhì)量m1，將蛋白凝膠塊用濾紙包裹（4 層）后放入離心管中，配平后在4 ℃、5 000 g的條件下離心20 min。離心完成后立即去除濾紙，并記錄此時藜麥蛋白凝膠的質(zhì)量m2。藜麥蛋白溶液最初含水量約為80%（n）。持水力（WHC）按下式計算：

2 結(jié)果與討論

2.1 微波對藜麥蛋白溶解度的影響

藜麥蛋白溶解度與微波功率及處理時間的變化關(guān)系如圖1 所示。

圖1 藜麥蛋白溶解度的變化

由圖1 可知，微波功率越大，處理時間越長，藜麥蛋白的溶解度越大，在功率7 W/g、處理6 min時溶解度最大。這是因為微波處理破壞了藜麥蛋白的次級鍵，β-折疊和α-螺旋發(fā)生改變，因此水分子更易進入球蛋白的內(nèi)部，與其分子發(fā)生水和作用，由此提高了藜麥蛋白的溶解度。但如果繼續(xù)提高微波功率和加長處理時間將導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，使其溶解度下降。

2.2 微波對藜麥蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響

微波處理對藜麥蛋白乳化性的影響結(jié)果如圖2 所示。

圖2 微波處理后藜麥蛋白乳化性的變化

由圖2 可知，微波處理顯著提高了藜麥蛋白的乳化性，但是在7 W/g 條件下處理6 min 時，藜麥蛋白的乳化性有下降的趨勢，除此之外，在試驗范圍內(nèi)，藜麥蛋白的乳化性隨處理功率的增加和處理時間的加長均呈上升趨勢。

微波處理對藜麥蛋白乳化穩(wěn)定性的影響結(jié)果見圖3。

圖3 微波處理后藜麥蛋白乳化穩(wěn)定性的變化

由圖3 可知，在試驗范圍內(nèi)，經(jīng)微波處理后，藜麥蛋白的乳化穩(wěn)定性有明顯提升，但在7 W/g 處理6 min 時，其乳化穩(wěn)定性有所降低。藜麥蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性提高是因為經(jīng)微波處理后，藜麥蛋白結(jié)構(gòu)展開，使更多疏水性多肽暴露出來，更易與油脂結(jié)合，而極性部分與水相結(jié)合，從而使其乳化性及乳化穩(wěn)定性提高。但當(dāng)處理功率增加或處理時間加長時，其乳化性及乳化穩(wěn)定性降低是因為微波處理造成了蛋白質(zhì)的熱變性。

2.3 微波對藜麥蛋白起泡性和起泡穩(wěn)定性的影響

微波處理對藜麥蛋白起泡性的影響結(jié)果見下頁圖4。

由圖4 可知，經(jīng)微波處理后藜麥蛋白的起泡性得到了明顯提升，且隨著微波處理功率和處理時間的增加其起泡性呈增加趨勢。但在7 W/g 處理6 min時，其起泡性降低，是因為微波功率加大且處理時間較長導(dǎo)致藜麥蛋白熱變性，破壞起泡能力。

圖4 藜麥蛋白起泡性的變化

微波處理對藜麥蛋白起泡穩(wěn)定性的影響結(jié)果見下頁圖5。

由圖5 可知，微波處理提高了藜麥蛋白的泡沫穩(wěn)定性，且隨著處理時間的加長泡沫穩(wěn)定性先增加后減小，但微波功率對泡沫穩(wěn)定性的影響不大。長時間的微波處理泡沫穩(wěn)定性下降是蛋白質(zhì)經(jīng)長時間微波處理后產(chǎn)生了熱變性。

圖5 藜麥蛋白泡沫穩(wěn)定性的變化

2.4 微波對藜麥蛋白凝膠強度及持水力的影響

微波處理對藜麥蛋白凝膠強度的影響見圖6。

由圖6 可知，微波功率為3 W/g 和7 W/g 時，藜麥蛋白的凝膠強度隨加熱時間的增加而增加。加熱相同時間時，微波功率增加凝膠強度增加。在功率為5 W/g 時，隨著處理時間的增加藜麥蛋白的凝膠強度先增加后減小。與水浴加熱相比，微波加熱制備的凝膠其凝膠強度明顯增加，原因可能是微波加熱使蛋白質(zhì)的交聯(lián)度更高，形成更致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖6 藜麥蛋白凝膠強度

微波對藜麥蛋白凝膠持水力的影響見圖7。

圖7 藜麥蛋白凝膠持水力

由圖7 可知，微波功率對藜麥蛋白凝膠持水力的影響并不明顯。在一定功率時，隨微波加熱時間的增加蛋白凝膠的持水力增加，原因可能是隨加熱時間增加藜麥蛋白凝膠強度增加，形成更加致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使水分更易被保存。圖中未顯示7 W/g、120 s 時的數(shù)據(jù)，是因為在7 W/g 處理120 s 后藜麥蛋白凝膠因為過熱已經(jīng)受損。

3 結(jié)論

利用適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚砜梢悦黠@提升藜麥蛋白的溶解性、乳化性和乳化穩(wěn)定性、起泡性和起泡穩(wěn)定性，當(dāng)微波功率過高或利用微波處理的時間過長時，反而會導(dǎo)致藜麥蛋白的功能特性降低。與傳統(tǒng)加熱方式對比微波加熱制備的凝膠其凝膠強度更強，且加熱時間更短。在藜麥蛋白的加工中利用適宜條件的微波處理對改善藜麥蛋白的功能特性有較為顯著的作用，這對藜麥蛋白的食品加工具有重要意義。