钙离子浓度对红豆分离蛋白胶凝性质的影响2
钙离子浓度对红豆分离蛋白胶凝性质的影响2[20200408175143]
摘要
本实验以红豆为原料，利用传统碱提酸沉法提取出红豆分离蛋白，考察钙离子浓度对胶凝性质的影响。采用流变仪、物性仪分析了不同条件下红豆分离蛋白的凝胶性能。结果表明，红豆分离蛋白溶液表现为假塑形性流体性质，当钙离子浓度为0 mol/L时，假塑性流体行为最明显；钙离子浓度在0.2 mol/L时，贮存模量G′与损失模量G〞在较宽的频率范围内最接近平行，表明该浓度的分离蛋白可形成较好的预凝胶；温度扫描也显示当钙离子浓度达0.2 mol/L时，分离蛋白的凝胶性能最佳；质构分析进一步证明了钙离子浓度为0.2 mol/L时红豆分离蛋白凝胶性能最好，钙离子的加入强化了蛋白的胶凝。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:红豆钙离子分离蛋白凝胶
目 录
前言 1
1 材料与方法 2
1.1 实验材料 2
1.1.1 原料 2
1.1.2 主要试剂 2
1.1.3 主要仪器 2
1.2 实验方法 3
1.2.1 红豆蛋白的提取 3
1.2.2流变学测定 4
1.2.3 质构仪测定 4
2 结果与讨论 5
2.1 红豆蛋白的提取率 5
2.2 流变学分析 5
2.2.1 粘度的分析 5
2.2.3 凝胶性能 12
2.3 质构分析 16
2.3.1 红豆蛋白的凝胶性能 16
结论 20
展望 21
参考文献 22
致谢 23
前言
红豆又名赤豆、饭豆、金豆等，资源丰富，主要分布在我国的东北、华北和长江中下游地区，是一种高蛋白、低脂肪、多营养的功能性食品。红豆中蛋白质的平均含量为 22.65% ，与禾谷类蛋白质相比含量高 2～3 倍，并且含有人体生长所必需的 8 种氨基酸，种类齐全，同时脂肪的含量也比较低[1]，具有很好的应用价值和开发前景。近年来，红豆制品越来越受到广大人们的青睐，在食品加工业中被广泛的加工成豆沙包、炸糕、红豆饮料等。
同时，红豆也具有很高的药用价值，可入药，李时珍称红豆为“心之谷[2]”。红豆中含有较高的膳食纤维、碳水化合物和优质蛋白质，属于低血糖指数食物[3]，可替代部分粮食，作为糖尿病、肥胖症患者的理想主食。除此之外，近年来的研究还发现，红豆还具有护肝和抗癌的功效[4]。
对于豆类蛋白质的研究,在十九世纪末时已经开始，主要集中在大豆蛋白的研究，然而，对于红豆蛋白的报道寥寥无几。食品流变特性的测量和分析是研究者进行食品流变学的理论研究以及工程应用的基础, 同时，流变学参数的测定为进一步了解食品的组织结构提供了快速分析的工具。食品的质地，如硬度、脆性、黏性、弹性等是评价食品品质的重要因素，其评价方法有仪器评价法和感官评价法。感官评价的结果受到评价员的精神状况、健康状况等影响，可能产生较大的人为误差，而仪器评价法具有客观、易操作等优点。客观评价食品品质的另一种仪器主要是质构仪，其测定的物理性状能够很好的反映食品的质量。现在，流变仪、质构仪已经受到了广大研究人员的青睐。
蛋白凝胶的特性是蛋白质产品在食品研究和加工中应用的一项极其重要的指标, 但是，现在还没有形成统一的制备凝胶以及测定凝胶特性的方法。目前，测定凝胶的方法主要有压力破裂法[5]、流变仪测定法[6]。红豆分离蛋白凝胶的形成受到很多因素的影响，如蛋白质溶液的浓度、加热的时间与温度、pH 、金属离子等，有研究结果表明，钙离子提供的离子键能够提高蛋白凝胶的表观交联密度，增强蛋白凝胶抗宏观形变的能力。
本文以红豆作为实验材料，通过传统的碱提酸沉法提取出红豆蛋白，为了直观的表达钙离子对红豆蛋白性能的影响。实验采用流变仪、质构仪测定了不同钙离子浓度条件下红豆分离蛋白的粘度、贮能模量、损失模量、凝胶性能等特性。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 原料
红豆 市售
1.1.2 主要试剂
盐酸 AR 江苏强顺化工有限公司
氢氧化钠 AR 江苏强顺化工有限公司
乙醚 AR 江苏强顺化工有限公司
二水硫酸钙 AR 国药集团化学试剂有限公司
1.1.3 主要仪器
pH试纸 国药集团化学试剂有限公司
TG16-WS 台式高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司
HH-4数显恒温水浴锅 江苏金坛市荣华仪器制造有限公司
GZX-DH-202-2-S电热恒温干燥箱 上海博泰实验设备有限公司
粉碎机 1000g摇摆式高速中药粉碎机
EL104电子分析天平 METTLER TOLEDO
物性仪 TA-Expression
Physica MCR301型流变仪 Anton Paar GmbH
1.2 实验方法
1.2.1 红豆蛋白的提取
碱提酸沉法[7]：
将红豆除杂后进行磨粉，过筛（120目）；豆粕粉放入1000mL烧杯，倒入500mL乙醚，搅拌，盖上保鲜膜，放入通风厨低速磁力搅拌1-2天；取出沉淀物，室温下通风干燥24h；将豆粕以1：8（25℃）的料液比溶于蒸馏水中，调pH值至8.0，低速搅拌浸提20分钟；2500r/min离心15分钟，得上清液；调pH至4.5；静置30min，离心分离15min（2500r/min，）；洗涤沉淀，回调pH值至7.0，冷冻；得到红豆蛋白。
提取的工艺流程如下：
1.2.2流变学测定[8]
（1） 分析样品溶液的制备
取一定量红豆分离蛋白样品，用去离子水配制成浓度为10%的溶液；10%的红豆分离蛋白溶液分别取5mL，加入四支试管；并分别加入适量的钙离子，使溶液钙离子浓度分别为0mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L。
（2）红豆分离蛋白流变学特性的测定
1o 结构恢复实验
使用Physica MCR301型流变仪对制备好的分析样品进行振荡剪切分析，主要参数：平板半50mm，加样量0.9 mL，间距1mm，剪切速率0.1-200 1/s。加样前将较低板的温度调至25.0°C。
2o 频率扫描
使用Physica MCR301型流变仪对制备好的分析样品进行振荡分析，主要参数：平板半径50 mm，加样量0.9 mL，间距1 mm。在下列应力模式下进行频率扫描：自动应力，初始应力0.8 Pa，目标应变0.5%。扫描频率范围在0.1-100 rad/s之间。加样前将较低板的温度调至25.0°C。
3o 温度扫描
使用Physica MCR301型流变仪对制备好的分析样品进行小变形凝胶性能分析，主要参数：平板半径50 mm（使用溶剂盖），加样量0.9 mL，间距1 mm。固定角频率为10 rad/s，应变0.5%。程序升温：25°C-95°C，程序降温：95°C-25°C，速率：10°C/min。加样前将较低板的温度调至25.0°C。
1.2.3 质构仪测定
（1） 红豆分离蛋白凝胶的制备
将剩余的红豆蛋白用去离子水配成浓度为10%的溶液，调节pH值7.0，等分到四个25mL的烧杯中，并加入适量的CaSO4，使溶液钙离子浓度分别为0mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L；然后用锡箔纸封住烧杯口，放入预先加热到90℃的恒温水浴箱中，加热半小时。取出，冷却至室温，用薄膜封住口，在4℃条件下静置24h。
（2） 凝胶质构特性的测定
选用TA-XT2质构仪进行凝胶质构的测定，主要参数：运行模式TPA；测定前探头速度2.00mm/s；测定时探头速度 0.8mm/s；测定后探头速度0.8mm/s；测定距离 2.00mm；时间 1s；探头型号分别为SMS P/2；数据采集速率 200.00pps。
摘要
本实验以红豆为原料，利用传统碱提酸沉法提取出红豆分离蛋白，考察钙离子浓度对胶凝性质的影响。采用流变仪、物性仪分析了不同条件下红豆分离蛋白的凝胶性能。结果表明，红豆分离蛋白溶液表现为假塑形性流体性质，当钙离子浓度为0 mol/L时，假塑性流体行为最明显；钙离子浓度在0.2 mol/L时，贮存模量G′与损失模量G〞在较宽的频率范围内最接近平行，表明该浓度的分离蛋白可形成较好的预凝胶；温度扫描也显示当钙离子浓度达0.2 mol/L时，分离蛋白的凝胶性能最佳；质构分析进一步证明了钙离子浓度为0.2 mol/L时红豆分离蛋白凝胶性能最好，钙离子的加入强化了蛋白的胶凝。
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关键字:红豆钙离子分离蛋白凝胶
目 录
前言 1
1 材料与方法 2
1.1 实验材料 2
1.1.1 原料 2
1.1.2 主要试剂 2
1.1.3 主要仪器 2
1.2 实验方法 3
1.2.1 红豆蛋白的提取 3
1.2.2流变学测定 4
1.2.3 质构仪测定 4
2 结果与讨论 5
2.1 红豆蛋白的提取率 5
2.2 流变学分析 5
2.2.1 粘度的分析 5
2.2.3 凝胶性能 12
2.3 质构分析 16
2.3.1 红豆蛋白的凝胶性能 16
结论 20
展望 21
参考文献 22
致谢 23
前言
红豆又名赤豆、饭豆、金豆等，资源丰富，主要分布在我国的东北、华北和长江中下游地区，是一种高蛋白、低脂肪、多营养的功能性食品。红豆中蛋白质的平均含量为 22.65% ，与禾谷类蛋白质相比含量高 2～3 倍，并且含有人体生长所必需的 8 种氨基酸，种类齐全，同时脂肪的含量也比较低[1]，具有很好的应用价值和开发前景。近年来，红豆制品越来越受到广大人们的青睐，在食品加工业中被广泛的加工成豆沙包、炸糕、红豆饮料等。
同时，红豆也具有很高的药用价值，可入药，李时珍称红豆为“心之谷[2]”。红豆中含有较高的膳食纤维、碳水化合物和优质蛋白质，属于低血糖指数食物[3]，可替代部分粮食，作为糖尿病、肥胖症患者的理想主食。除此之外，近年来的研究还发现，红豆还具有护肝和抗癌的功效[4]。
对于豆类蛋白质的研究,在十九世纪末时已经开始，主要集中在大豆蛋白的研究，然而，对于红豆蛋白的报道寥寥无几。食品流变特性的测量和分析是研究者进行食品流变学的理论研究以及工程应用的基础, 同时，流变学参数的测定为进一步了解食品的组织结构提供了快速分析的工具。食品的质地，如硬度、脆性、黏性、弹性等是评价食品品质的重要因素，其评价方法有仪器评价法和感官评价法。感官评价的结果受到评价员的精神状况、健康状况等影响，可能产生较大的人为误差，而仪器评价法具有客观、易操作等优点。客观评价食品品质的另一种仪器主要是质构仪，其测定的物理性状能够很好的反映食品的质量。现在，流变仪、质构仪已经受到了广大研究人员的青睐。
蛋白凝胶的特性是蛋白质产品在食品研究和加工中应用的一项极其重要的指标, 但是，现在还没有形成统一的制备凝胶以及测定凝胶特性的方法。目前，测定凝胶的方法主要有压力破裂法[5]、流变仪测定法[6]。红豆分离蛋白凝胶的形成受到很多因素的影响，如蛋白质溶液的浓度、加热的时间与温度、pH 、金属离子等，有研究结果表明，钙离子提供的离子键能够提高蛋白凝胶的表观交联密度，增强蛋白凝胶抗宏观形变的能力。
本文以红豆作为实验材料，通过传统的碱提酸沉法提取出红豆蛋白，为了直观的表达钙离子对红豆蛋白性能的影响。实验采用流变仪、质构仪测定了不同钙离子浓度条件下红豆分离蛋白的粘度、贮能模量、损失模量、凝胶性能等特性。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 原料
红豆 市售
1.1.2 主要试剂
盐酸 AR 江苏强顺化工有限公司
氢氧化钠 AR 江苏强顺化工有限公司
乙醚 AR 江苏强顺化工有限公司
二水硫酸钙 AR 国药集团化学试剂有限公司
1.1.3 主要仪器
pH试纸 国药集团化学试剂有限公司
TG16-WS 台式高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司
HH-4数显恒温水浴锅 江苏金坛市荣华仪器制造有限公司
GZX-DH-202-2-S电热恒温干燥箱 上海博泰实验设备有限公司
粉碎机 1000g摇摆式高速中药粉碎机
EL104电子分析天平 METTLER TOLEDO
物性仪 TA-Expression
Physica MCR301型流变仪 Anton Paar GmbH
1.2 实验方法
1.2.1 红豆蛋白的提取
碱提酸沉法[7]：
将红豆除杂后进行磨粉，过筛（120目）；豆粕粉放入1000mL烧杯，倒入500mL乙醚，搅拌，盖上保鲜膜，放入通风厨低速磁力搅拌1-2天；取出沉淀物，室温下通风干燥24h；将豆粕以1：8（25℃）的料液比溶于蒸馏水中，调pH值至8.0，低速搅拌浸提20分钟；2500r/min离心15分钟，得上清液；调pH至4.5；静置30min，离心分离15min（2500r/min，）；洗涤沉淀，回调pH值至7.0，冷冻；得到红豆蛋白。
提取的工艺流程如下：
1.2.2流变学测定[8]
（1） 分析样品溶液的制备
取一定量红豆分离蛋白样品，用去离子水配制成浓度为10%的溶液；10%的红豆分离蛋白溶液分别取5mL，加入四支试管；并分别加入适量的钙离子，使溶液钙离子浓度分别为0mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L。
（2）红豆分离蛋白流变学特性的测定
1o 结构恢复实验
使用Physica MCR301型流变仪对制备好的分析样品进行振荡剪切分析，主要参数：平板半50mm，加样量0.9 mL，间距1mm，剪切速率0.1-200 1/s。加样前将较低板的温度调至25.0°C。
2o 频率扫描
使用Physica MCR301型流变仪对制备好的分析样品进行振荡分析，主要参数：平板半径50 mm，加样量0.9 mL，间距1 mm。在下列应力模式下进行频率扫描：自动应力，初始应力0.8 Pa，目标应变0.5%。扫描频率范围在0.1-100 rad/s之间。加样前将较低板的温度调至25.0°C。
3o 温度扫描
使用Physica MCR301型流变仪对制备好的分析样品进行小变形凝胶性能分析，主要参数：平板半径50 mm（使用溶剂盖），加样量0.9 mL，间距1 mm。固定角频率为10 rad/s，应变0.5%。程序升温：25°C-95°C，程序降温：95°C-25°C，速率：10°C/min。加样前将较低板的温度调至25.0°C。
1.2.3 质构仪测定
（1） 红豆分离蛋白凝胶的制备
将剩余的红豆蛋白用去离子水配成浓度为10%的溶液，调节pH值7.0，等分到四个25mL的烧杯中，并加入适量的CaSO4，使溶液钙离子浓度分别为0mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L；然后用锡箔纸封住烧杯口，放入预先加热到90℃的恒温水浴箱中，加热半小时。取出，冷却至室温，用薄膜封住口，在4℃条件下静置24h。
（2） 凝胶质构特性的测定
选用TA-XT2质构仪进行凝胶质构的测定，主要参数：运行模式TPA；测定前探头速度2.00mm/s；测定时探头速度 0.8mm/s；测定后探头速度0.8mm/s；测定距离 2.00mm；时间 1s；探头型号分别为SMS P/2；数据采集速率 200.00pps。
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