大豆蛋白的乳化性质主要是作为浓缩乳液中的加工助剂,例如肉糜乳化剂,而作为乳化剂应用于稀的乳液中非常有限,并且由于大豆蛋白的豆腥味,或可能导致过敏,有一部分人并不喜欢含有大豆蛋白的食品。
酶解改性在食品体系中是改善蛋白功能性质的一种有效方法,酶解相比于化学处理是一种较为温和的处理方法。酶解会打破蛋白质的三级结构,降低蛋白质的分子量,加强肽段之间的相互作用力以及肽段与外围环境的相互作用力,因此酶解产物的水解程度会影响气水或油水界面性质。值得注意的是,较高的水解度会产生大量导致乳化性质下降的自由氨基酸和短链肽,相反的,较低的水解度暴露的疏水性和亲水性残基会加强蛋白质两亲性特征,改善乳化性。而大豆蛋白或酶解改性产物乳液的pH在等电点附近容易变得失稳,在酸性条件下较差的乳化稳定性限制了大豆蛋白在食品方面的应用。
大豆分离蛋白/大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶体系的浊度分析
在pH5.0-7.0条件下,大豆分离蛋白/大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶呈互溶状态;当pH为4.0时,吸光度值略有增加,可以推测大豆分离蛋白/大豆蛋白酶解产物与阿拉伯胶形成了可溶性的复合物;随着pH降低至3.0,大豆分离蛋白/大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶体系的浊度较大,说明有不溶性复合物存在。
酶解处理大豆分离蛋白后,最大浊度点向酸性pH偏移;大豆分离蛋白在pH4.0-5.0及大豆蛋白酶解产物在pH3.0-4.0吸光度值显著增加,这主要是由蛋白质的聚集引起的;添加阿拉伯胶后,大豆分离蛋白或大豆蛋白酶解产物自身聚集受到了抑制,提高了在等电点附近的溶解性。
乳液粒径及油滴表面的蛋白和阿拉伯胶吸附率
当去离子水为分散剂时,大豆蛋白酶解产物稳定的乳液液滴粒径明显减小;大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液液滴粒径在酸性条件下也远小于大豆分离蛋白-阿拉伯胶乳液。当分散剂为10g/LSDS(十二烷基硫酸钠)时,乳液液滴间的絮凝被打破,测得的粒径为真实液滴粒径,发现在pH3.0和pH5.0条件下大豆蛋白酶解产物乳液液滴粒径大于大豆分离蛋白,pH4.0条件下变化不明显,这表明大豆分离蛋白聚集体仍具有较好的乳化性;大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶在酸性条件下的液滴粒径大于大豆分离蛋白-阿拉伯胶乳液,可推出大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液液滴间絮凝程度较低。
在pH3.0-5.0条件下,由于蛋白质疏水相互作用力及蛋白质和阿拉伯胶的静电相互作用力增强,造成吸附在油滴表面的蛋白质和阿拉伯胶明显增加。与大豆分离蛋白乳液和大豆分离蛋白-阿拉伯胶乳液相比,大豆蛋白酶解产物和大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液在pH3.0-5.0下的蛋白质和多糖的吸附率降低,这可能是由于大豆蛋白酶解产物分子间疏水相互作用力减弱,大豆蛋白酶解产物与阿拉伯胶相互作用强度低于大豆分离蛋白与阿拉伯胶。
大豆蛋白酶解产物乳液的絮凝率明显低于大豆分离蛋白乳液,这一方面可能是由于在pH4.0-5.0条件下静电斥力增强,另一方面是酶解改性后分子结构发生变化降低了液滴间絮凝。添加大分子阿拉伯胶促进液滴絮凝,但大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液液滴的絮凝程度率仍远小于大豆分离蛋白-阿拉伯胶乳液,原因可能是在酸性条件下大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液体系水相中存在一定量的阿拉伯胶分子,其长链结构造成的空间排阻抑制了油滴的絮凝。
乳液的流变性质
相比于pH7.0,大豆分离蛋白和大豆分离蛋白-阿拉伯胶乳液黏度在pH3.0-6.0下增加,原因可能有2个:一是在酸性条件下未吸附在油滴表面的大豆分离蛋白分子易形成聚集体或大豆分离蛋白与阿拉伯胶发生静电相互作用形成聚集体增加乳液的黏度;二是乳液液滴之间的絮凝程度较大造成酸性条件下黏度的增加。
而大豆蛋白酶解产物和大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液在酸性条件下的黏度低于中性条件,这主要是因为乳液液滴絮凝程度低并且大豆蛋白酶解产物或大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶稳定的乳液粒径较大(分散剂为10g/L的SDS),使得相同体积乳液中液滴数减少,所以造成在酸性条件下的黏度较低。阿拉伯胶添加后提高了乳液的黏度。添加阿拉伯胶前后大豆蛋白酶解产物稳定的乳液黏度均低于大豆分离蛋白或大豆分离蛋白-阿拉伯胶乳液,黏度的降低说明乳液液滴之间的相互作用力减弱,酶解改性降低乳液液滴的絮凝。
乳析指数
大豆分离蛋白乳液在pH4.0-6.0和大豆蛋白酶解产物乳液在pH3.0-5.0下静置1d后均出现明显分层,主要是因为在靠近大豆分离蛋白或大豆蛋白酶解产物等电点处表面电荷减少,蛋白质分子易聚集,导致乳液液滴间发生絮凝,突出表现为脂肪的上浮。添加阿拉伯胶后,大豆分离蛋白在pH4.0-6.0条下的溶解性提高,并且在pH4.0下形成可溶性复合物,复合物相对于蛋白质本身来说具有更高的疏水性,提高其在油水界面吸附,形成较强的黏弹性膜;另外阿拉伯胶添加后液滴的流动性降低,故大豆分离蛋白-阿拉伯胶乳液比大豆分离蛋白乳液稳定性高,特别在pH4.0下的乳析指数由45.71%减低至20%。
阿拉伯胶明显提高pH4.0条件下大豆蛋白酶解产物乳液的稳定性,室温静置14d后乳析指数仅为5.71%,大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶在pH4.0条件下形成了可溶性复合物,并且液滴絮凝率较低,黏度比pH3.0和pH5.0条件下偏高,这些均有利于大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液在pH4.0条件下稳定。
在pH3.0条件下,虽然大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液的稳定性比大豆蛋白酶解产物乳液有所提高,但效果明显不如pH4.0条件,这可能因为大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶不溶性复合物吸附在油水界面,形成紧密厚实的界面膜,有利于乳液的稳定,但是水相中未吸附的大豆蛋白酶解产物和阿拉伯胶也形成不溶性复合物,这对乳液的稳定性是不利的,这两方面因素造成大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液在pH3.0条件下稳定性提高不显著;而在pH5.0条件下大豆蛋白酶解产物-阿拉伯胶乳液比大豆蛋白酶解产物乳液变得更易失稳。