钙离子浓度对豇豆分离蛋白胶凝性质的影响3
钙离子浓度对豇豆分离蛋白胶凝性质的影响3[20200408180513]
摘要
本文以豇豆为原料，采用传统的碱溶酸沉法提取豇豆蛋白，利用流变仪、质构仪等仪器对豇豆蛋白的结构和功能进行了分析。粘度分析表明豇豆蛋白溶液表现出假塑性流体的特征，随着剪切速率的增加，豇豆蛋白溶液的粘度迅速下降；频率扫描证明添加钙离子后，G′与G〞在大范围频率区间均呈平行的趋势，表明钙离子可以促进凝胶的形成，当钙离子浓度为0.1mol/L，浓度10%豇豆蛋白溶液可形成较好的预凝胶。质构分析表明钙离子浓度对脆度、硬度和稠度的影响较为显著，而对黏聚性和黏着性的影响不显著，当钙离子浓度为0.1mol/L时，豇豆分离蛋白凝胶的脆度、硬度、稠度以及蛋白凝胶的黏聚性和黏着性均最高。
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关键字:豇豆钙离子分离蛋白功能胶凝性
目 录
1.前言 1
2.材料与方法 3
2.1实验材料 3
2.1.1原料 3
2.1.2主要试剂 3
2.1.3主要仪器设备 3
2.2实验方法 4
2.2.1原料预处理 4
2.2.2豇豆蛋白的提取 4
2.2.3豇豆蛋白流变学测定[9] 4
2.2.4豇豆蛋白的质构(大变形)测定 5
3.结果分析 6
3.1豇豆蛋白的提取率 6
3.2豇豆蛋白流变学分析 6
3.2.1粘度的分析 6
3.2.2频率扫描 9
3.2.3凝胶性能的分析（小变形振荡实验） 12
3.3豇豆蛋白的大变形质构分析 16
4. 结论 20
5.展望 21
参考文献 22
致谢 24
1.前言
豇豆( Cowpea，Blackeyed pea)，又称为长荚豆，豆角，是蝶形花科一年生草本植物。茎蔓生，豇豆的叶子是由三个菱形小叶子组成，花的颜色为淡紫色。豇豆的果实种子的外形像人的肾脏一样。豇豆为豆科，据记载，豇豆最早起源于非洲，目前我国许多地方均有栽培,豇豆的果实，荚果可作蔬菜之用;豇豆的有很多品种 [1]，长豇豆一般作为蔬菜食用，可以热炒，也可以焯水后凉拌，味道十分鲜美。嫩豆荚肉质肥厚，热炒食用，口感脆嫩，也可烫后凉拌或腌泡。干豆粒可以煮粥、蒸饭，作为主食，并且还可以作豆沙和糕点馅料等。豇豆一般以嫩荚供食用，其食用方法多种多样，可炒烩、可凉拌、腌渍和干制等，荤素皆宜，味道十分鲜美[2]。据《本草纲目》中记载：“豇豆嫩时充菜，老则收子，此豆可菜、可果、可谷，备用最多，乃豆中之上品。”豇豆籽一般蛋白质含量20%～25%，脂肪1.3%～1.5%，纤维素3.9%～4.6% 和碳水化合物50%～67%。与其它豆科植物一样，豇豆种子中也含有丰富的蛋白质, 各种氨基酸含量（除了蛋氨酸和色氨酸）均达到或超过世界卫生组织（WHO）推荐必需氨基酸需要量水平, 因此豇豆蛋白质被称为优质完全蛋白质,可以取代动物蛋白，是难得的营养佳品。豇豆对人体具有很好的保健作用，甚至还有治疗一些疾病的作用。《四川中药志》中记载，豇豆籽具有“滋阴补肾、健脾胃、消食、泻痢、吐逆、消渴”等功效。目前关于豇豆籽的营养价值、活性成分，以及加工性质等研究并不是很多，对于豇豆分离蛋白的胶凝性的研究更少。并且豇豆蛋白蛋白质成分及氨基酸组成与其它谷物和豆类植物所含蛋白质成分有所不同, 其所具有特殊生理功能使研究豇豆蛋白显得很有必要。
豇豆蛋白溶解性与大豆蛋白的溶解性相比，较为相似。在碱性条件下和pH为2.0-3.0时溶解度最大，pH为4.5时为等电点[4]。在酸性条件下，所有蛋白质在pH为2.0时都有很高溶解性（约80%)，但在pH为3时豇豆蛋白溶解性较低为60%而大豆蛋白为80%。在pH为6.0以上时蛋白质溶解性也都很好（约80%)。在食品加工过程中，常常利用蛋白质在碱性条件下有很好溶解性优点，这主要是因为大多食品环境中天冬氨酸和谷氨酸含量比赖氨酸、组氨酸、精氨酸高，使食品环境呈碱性。蛋白质在不同pH条件下溶解性可作为该蛋白质提取物加入食品后与食品结合程度指标，也表示蛋白质在热或化学条件下变性指标。
豇豆蛋白的起泡性和乳化性。豇豆豆蛋白起泡性比大豆蛋白差, 主要在58.6-60.2mL（大豆蛋白为63.7-64.4mL）;它形成气泡在加工过程中稳定性同样也较差, 因此,豇豆蛋白不可作为起泡剂应用于食品加工, 常用起泡剂和泡沫稳定剂都是起泡性和泡沫稳定性较好蛋白质（如大豆蛋白等）[6]。豇豆蛋白乳化性在0.6-0.72之间,比大豆蛋白低,但乳状液稳定性与大豆蛋白乳状液没有大的区别。豇豆蛋白乳化性较低原因主要是其表面缺少亲水基团, 而这些基团决定蛋白质在油水界面上形成连续相能力[5]。
凝胶性指蛋白质在热化学试剂等极端条件下蛋白质结构发生变化而形成结构。豇豆蛋白凝胶浓度为10%,浓度为10%的豇豆蛋白溶液在30℃条件下加热40min或在80℃加热20min, 然后4℃冷却30min就能形成很好凝胶,豇豆蛋白凝胶性比大豆蛋白差。
豇豆蛋白中含硫蛋白较少,含有许多优质蛋白质，易于人体消化吸收；还包括多种维生素、微量元素，适量的碳水化合物，可补充机体的营养素。由于豇豆蛋白是作为食品蛋白添加剂,因此在食品加工过程中主要原料一谷物等自身所含蛋白质组分就解决这个问题。豇豆蛋白质与其它蛋白质氨基酸组分比较，豇豆蛋白氨基酸组分与食品加工过程中使用的常用蛋白添加剂氨基酸组分有明显优势和特点。并且豇豆蛋白氨基酸组分含量丰富、均衡,有望随着研究深化其将成为继大豆蛋白后又一种可广泛应用的蛋白添加物。
豇豆的营养成分比较丰富，研究结果表明[3]：豇豆的叶绿素含量为160.0mg/kg，维生素C的含量为190.0mg/kg，有机酸含量为0.20%，蛋白质含量为1.50%，可溶性固形物的含量为10.15%。并且干的豇豆种子含水分13.4~15.5g，蛋白质约24g，碳水化合物50.3~54.5g，纤维素3.8~4.7g，另有多种氨基酸，维生素和矿物质等，具有较高的营养价值。
本文主要以豇豆种子为原料，采用碱溶酸沉法提取豇豆蛋白，并通过质构测定和流变等方法对不同钙离子浓度条件下豇豆分离蛋白的粘度、贮能模量、损失模量、凝胶性能等特性进行分析。钙离子是机体各项生理活动不可缺少的离子，并蛋白质胶凝性在食品方面的应用也越来越广泛，希望本研究能有助人们更深入的了解豇豆蛋白的功能性质，更好的利用蛋白胶凝性，以便在今后的食品加工中更好的使用分离蛋白。
2.材料与方法
2.1实验材料
2.1.1原料
豇豆（产地江苏如皋）
2.1.2主要试剂
乙醚 氯化钙 氢氧化钠 AR AR AR 江苏强盛化工有限公司 江苏强盛化工有限公司 江苏强顺化工有限公司
盐酸 AR 江苏强顺化工有限公司
2.1.3主要仪器设备
EL104电子分析天平 梅特勒-托利多仪器有限公司
HH-4数显恒温水浴锅 江苏金坛市荣华仪器制造有限公司
组织捣碎机JJ-2B型 江苏金坛市荣华仪器制造有限公司
TG16-WS台式高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司
EL104 pH计 梅特勒-托利多仪器有限公司
Physica MCR301型流变仪 Anton Paar GmbH
TA-XT Express型质构仪 英国SMS公司
GZX-DH-202-2-S电热恒温干燥箱 上海博泰实验设备有限公司
2.2实验方法
2.2.1原料预处理
取200g豇豆种子放在粉碎机中粉碎，用80目的筛子筛得粉末。
2.2.2豇豆蛋白的提取
（1）将粉末置于1000mL的烧杯中，倒入500mL乙醚，搅拌后盖上保鲜膜扎紧，放入通风橱中2天，每天摇晃2次。
（2）分层后，将上层乙醚倒入乙醚瓶中密封，将沉淀置于通风处干燥一天。
（3）将干燥好的豆粕，碾碎后，加入十倍的水，搅拌。
（4）加入水后的豆粕pH为6.5左右，用1mol/L NaOH溶液调节溶液的pH为8，静置一小时。
摘要
本文以豇豆为原料，采用传统的碱溶酸沉法提取豇豆蛋白，利用流变仪、质构仪等仪器对豇豆蛋白的结构和功能进行了分析。粘度分析表明豇豆蛋白溶液表现出假塑性流体的特征，随着剪切速率的增加，豇豆蛋白溶液的粘度迅速下降；频率扫描证明添加钙离子后，G′与G〞在大范围频率区间均呈平行的趋势，表明钙离子可以促进凝胶的形成，当钙离子浓度为0.1mol/L，浓度10%豇豆蛋白溶液可形成较好的预凝胶。质构分析表明钙离子浓度对脆度、硬度和稠度的影响较为显著，而对黏聚性和黏着性的影响不显著，当钙离子浓度为0.1mol/L时，豇豆分离蛋白凝胶的脆度、硬度、稠度以及蛋白凝胶的黏聚性和黏着性均最高。
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关键字:豇豆钙离子分离蛋白功能胶凝性
目 录
1.前言 1
2.材料与方法 3
2.1实验材料 3
2.1.1原料 3
2.1.2主要试剂 3
2.1.3主要仪器设备 3
2.2实验方法 4
2.2.1原料预处理 4
2.2.2豇豆蛋白的提取 4
2.2.3豇豆蛋白流变学测定[9] 4
2.2.4豇豆蛋白的质构(大变形)测定 5
3.结果分析 6
3.1豇豆蛋白的提取率 6
3.2豇豆蛋白流变学分析 6
3.2.1粘度的分析 6
3.2.2频率扫描 9
3.2.3凝胶性能的分析（小变形振荡实验） 12
3.3豇豆蛋白的大变形质构分析 16
4. 结论 20
5.展望 21
参考文献 22
致谢 24
1.前言
豇豆( Cowpea，Blackeyed pea)，又称为长荚豆，豆角，是蝶形花科一年生草本植物。茎蔓生，豇豆的叶子是由三个菱形小叶子组成，花的颜色为淡紫色。豇豆的果实种子的外形像人的肾脏一样。豇豆为豆科，据记载，豇豆最早起源于非洲，目前我国许多地方均有栽培,豇豆的果实，荚果可作蔬菜之用;豇豆的有很多品种 [1]，长豇豆一般作为蔬菜食用，可以热炒，也可以焯水后凉拌，味道十分鲜美。嫩豆荚肉质肥厚，热炒食用，口感脆嫩，也可烫后凉拌或腌泡。干豆粒可以煮粥、蒸饭，作为主食，并且还可以作豆沙和糕点馅料等。豇豆一般以嫩荚供食用，其食用方法多种多样，可炒烩、可凉拌、腌渍和干制等，荤素皆宜，味道十分鲜美[2]。据《本草纲目》中记载：“豇豆嫩时充菜，老则收子，此豆可菜、可果、可谷，备用最多，乃豆中之上品。”豇豆籽一般蛋白质含量20%～25%，脂肪1.3%～1.5%，纤维素3.9%～4.6% 和碳水化合物50%～67%。与其它豆科植物一样，豇豆种子中也含有丰富的蛋白质, 各种氨基酸含量（除了蛋氨酸和色氨酸）均达到或超过世界卫生组织（WHO）推荐必需氨基酸需要量水平, 因此豇豆蛋白质被称为优质完全蛋白质,可以取代动物蛋白，是难得的营养佳品。豇豆对人体具有很好的保健作用，甚至还有治疗一些疾病的作用。《四川中药志》中记载，豇豆籽具有“滋阴补肾、健脾胃、消食、泻痢、吐逆、消渴”等功效。目前关于豇豆籽的营养价值、活性成分，以及加工性质等研究并不是很多，对于豇豆分离蛋白的胶凝性的研究更少。并且豇豆蛋白蛋白质成分及氨基酸组成与其它谷物和豆类植物所含蛋白质成分有所不同, 其所具有特殊生理功能使研究豇豆蛋白显得很有必要。
豇豆蛋白溶解性与大豆蛋白的溶解性相比，较为相似。在碱性条件下和pH为2.0-3.0时溶解度最大，pH为4.5时为等电点[4]。在酸性条件下，所有蛋白质在pH为2.0时都有很高溶解性（约80%)，但在pH为3时豇豆蛋白溶解性较低为60%而大豆蛋白为80%。在pH为6.0以上时蛋白质溶解性也都很好（约80%)。在食品加工过程中，常常利用蛋白质在碱性条件下有很好溶解性优点，这主要是因为大多食品环境中天冬氨酸和谷氨酸含量比赖氨酸、组氨酸、精氨酸高，使食品环境呈碱性。蛋白质在不同pH条件下溶解性可作为该蛋白质提取物加入食品后与食品结合程度指标，也表示蛋白质在热或化学条件下变性指标。
豇豆蛋白的起泡性和乳化性。豇豆豆蛋白起泡性比大豆蛋白差, 主要在58.6-60.2mL（大豆蛋白为63.7-64.4mL）;它形成气泡在加工过程中稳定性同样也较差, 因此,豇豆蛋白不可作为起泡剂应用于食品加工, 常用起泡剂和泡沫稳定剂都是起泡性和泡沫稳定性较好蛋白质（如大豆蛋白等）[6]。豇豆蛋白乳化性在0.6-0.72之间,比大豆蛋白低,但乳状液稳定性与大豆蛋白乳状液没有大的区别。豇豆蛋白乳化性较低原因主要是其表面缺少亲水基团, 而这些基团决定蛋白质在油水界面上形成连续相能力[5]。
凝胶性指蛋白质在热化学试剂等极端条件下蛋白质结构发生变化而形成结构。豇豆蛋白凝胶浓度为10%,浓度为10%的豇豆蛋白溶液在30℃条件下加热40min或在80℃加热20min, 然后4℃冷却30min就能形成很好凝胶,豇豆蛋白凝胶性比大豆蛋白差。
豇豆蛋白中含硫蛋白较少,含有许多优质蛋白质，易于人体消化吸收；还包括多种维生素、微量元素，适量的碳水化合物，可补充机体的营养素。由于豇豆蛋白是作为食品蛋白添加剂,因此在食品加工过程中主要原料一谷物等自身所含蛋白质组分就解决这个问题。豇豆蛋白质与其它蛋白质氨基酸组分比较，豇豆蛋白氨基酸组分与食品加工过程中使用的常用蛋白添加剂氨基酸组分有明显优势和特点。并且豇豆蛋白氨基酸组分含量丰富、均衡,有望随着研究深化其将成为继大豆蛋白后又一种可广泛应用的蛋白添加物。
豇豆的营养成分比较丰富，研究结果表明[3]：豇豆的叶绿素含量为160.0mg/kg，维生素C的含量为190.0mg/kg，有机酸含量为0.20%，蛋白质含量为1.50%，可溶性固形物的含量为10.15%。并且干的豇豆种子含水分13.4~15.5g，蛋白质约24g，碳水化合物50.3~54.5g，纤维素3.8~4.7g，另有多种氨基酸，维生素和矿物质等，具有较高的营养价值。
本文主要以豇豆种子为原料，采用碱溶酸沉法提取豇豆蛋白，并通过质构测定和流变等方法对不同钙离子浓度条件下豇豆分离蛋白的粘度、贮能模量、损失模量、凝胶性能等特性进行分析。钙离子是机体各项生理活动不可缺少的离子，并蛋白质胶凝性在食品方面的应用也越来越广泛，希望本研究能有助人们更深入的了解豇豆蛋白的功能性质，更好的利用蛋白胶凝性，以便在今后的食品加工中更好的使用分离蛋白。
2.材料与方法
2.1实验材料
2.1.1原料
豇豆（产地江苏如皋）
2.1.2主要试剂
乙醚 氯化钙 氢氧化钠 AR AR AR 江苏强盛化工有限公司 江苏强盛化工有限公司 江苏强顺化工有限公司
盐酸 AR 江苏强顺化工有限公司
2.1.3主要仪器设备
EL104电子分析天平 梅特勒-托利多仪器有限公司
HH-4数显恒温水浴锅 江苏金坛市荣华仪器制造有限公司
组织捣碎机JJ-2B型 江苏金坛市荣华仪器制造有限公司
TG16-WS台式高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司
EL104 pH计 梅特勒-托利多仪器有限公司
Physica MCR301型流变仪 Anton Paar GmbH
TA-XT Express型质构仪 英国SMS公司
GZX-DH-202-2-S电热恒温干燥箱 上海博泰实验设备有限公司
2.2实验方法
2.2.1原料预处理
取200g豇豆种子放在粉碎机中粉碎，用80目的筛子筛得粉末。
2.2.2豇豆蛋白的提取
（1）将粉末置于1000mL的烧杯中，倒入500mL乙醚，搅拌后盖上保鲜膜扎紧，放入通风橱中2天，每天摇晃2次。
（2）分层后，将上层乙醚倒入乙醚瓶中密封，将沉淀置于通风处干燥一天。
（3）将干燥好的豆粕，碾碎后，加入十倍的水，搅拌。
（4）加入水后的豆粕pH为6.5左右，用1mol/L NaOH溶液调节溶液的pH为8，静置一小时。
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