高起泡性玉米谷蛋白水解物对戚风蛋糕品质的影响.pdf
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1、基金项目:黑 龙 江 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目(编 号:YQ C );黑龙江八一农垦大学学成、引进人才科研启动计划项目(编号:X Y B );大庆市指导性科技计划项目(编号:z d )作者简介:范广琦,女,黑龙江八一农垦大学在读硕士研究生.通信作者:郑喜群(),男,黑龙江八一农垦大学教授,博士.E m a i l:z h e n g x i q u n c o m王俊彤(),女,黑龙江八一农垦大学讲师,博士.E m a i l:w a n g j u n t o n g c o m收稿日期:改回日期:D O I:/j s p j x 文章编号 ()高起泡性玉米谷蛋白水解物对戚
2、风蛋糕品质的影响E f f e c t o f h i g h f o a ma b i l i t yc o r ng l u t e l i nh y d r o l y s a t eo nq u a l i t yo f c h i f f o nc a k e范广琦F ANG u a n g q i刘晓兰L I UX i a o l a n郑喜群,ZHENGX i q u n,王俊彤,WANGJ u n t o n g,赵婉宏ZHA O W a n h o n g(黑龙江八一农垦大学食品学院,黑龙江 大庆 ;齐齐哈尔大学食品与生物工程学院,黑龙江 齐齐哈尔 ;黑龙江八一农垦大学国家杂
3、粮工程技术研究中心,黑龙江 大庆 ;粮食副产物加工与利用教育部工程研究中心,黑龙江 大庆 )(F o o dC o l l e g e,H e i l o n g j i a n gB a y iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,D a q i n g,H e i l o n g j j i a n g ,C h i n a;C o l l e g eo fF o o da n dB i o e n g i n e e r i n g,Q i q i h a rU n i v e r s i t y,Q i q i h a r,H e i l
4、 o n g j j i a n g ,C h i n a;H e i l o n g j i a n gB a y iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t yC o a r s eC e r e a lE n g i n e e r i n gT e c h n o l o g yR e s e a r c hC e n t e r,D a q i n g,H e i l o n g j j i a n g ,C h i n a;E n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e ro ft h eM i n
5、 i s t r yo fE d u c a t i o nf o rP r o c e s s i n ga n dU t i l i z a t i o no fF o o dB y p r o d u c t s,D a q i n g,H e i l o n g j j i a n g ,C h i n a)摘要:目的:为蛋白酶限制性修饰技术在玉米谷蛋白上的应用提供新方向.方法:以玉米蛋白粉为原料,提取玉米谷蛋白,利用响应面法优化碱性蛋白酶及复合蛋白酶水解玉米谷蛋白的酶解条件,探究不同水解物对玉米谷蛋白泡沫性质及其添加量对戚风蛋糕品质的影响.结果:经优化碱性蛋白酶及复合蛋白酶最佳水解条
6、件分别为:p H、温度、加酶量和p H、温度 、加酶量.水解物的起泡性及泡沫稳定性均升高.当碱性蛋白酶水解物添加量为,复合蛋白酶水解物添加量为 时,戚风蛋糕的质构特性均为最佳,其膨胀度均达最高,硬度及咀嚼性达最低,弹性及回复性达最大.此外,此添加量下其色度与零添加组最为接近.结论:碱性蛋白酶及复合蛋白酶水解可有效提高玉米谷蛋白的泡沫性质,拓宽其在食品行业中的应用.关键词:玉米谷蛋白;起泡性;戚风蛋糕;质构A b s t r a c t:O b j e c t i v e:T h i ss t u d ya i m e dt op r o v i d ean e wd i r e c t i o
7、 nf o r t h ea p p l i c a t i o no fp r o t e a s er e s t r i c t i o nm o d i f i c a t i o nt e c h n i q u ei nc o r np r o t e i n M e t h o d s:C o r ng l u t e l i nw a se x t r a c t e df r o mc o r ng l u t e nm e a l T h er e s p o n s es u r f a c em e t h o dw a su s e dt oo p t i m i z
8、 et h eh y d r o l y s i sc o n d i t i o n so fc o r ng l u t e l i nh y d r o l y z e db ya l c a l a s ea n dp r o t a m e x T h ee f f e c t so fd i f f e r e n th y d r o l y s a t e so nt h ef o a mp r o p e r t i e so fc o r n g l u t e l i na n dt h ea d d i t i o n a la m o u n to nt h eq u
9、 a l i t yo fc h i f f o nc a k ew e r ei n v e s t i g a t e d R e s u l t s:T h eo p t i m a lh y d r o l y s i sc o n d i t i o n sf o rt h ep r o t e a s ea l c a l a s ea n dp r o t a m e xo nc o r ng l u t e nw e r e:p H,t e m p e r a t u r e ,e n z y m e d o s a g e,p H,t e m p e r a t u r e
10、,a n d e n z y m e d o s a g e ,r e s p e c t i v e l y T h e f o a m i n g p r o p e r t y a n d f o a m s t a b i l i t y o fh y d r o l y s a t e s w e r e i n c r e a s e d Wh e n t h e a m o u n t o f a l c a l a s eh y d r o l y s a t ea n d p r o t a m e x h y d r o l y s a t e w e r e a n d
11、,r e s p e c t i v e l y T h e t e x t u r ec h a r a c t e r i s t i c so fc h i f f o nc a k ew e r et h eb e s t A t t h i st i m e,t h ee x p a n s i o nd e g r e eo fc h i f f o nc a k er e a c h e dt h eh i g h e s t,t h eh a r d n e s sa n dc h e w a b i l i t yr e a c h e dt h el o w e s t,a
12、 n d t h e e l a s t i c i t y a n d r e c o v e r y r e a c h e d t h e m a x i m u mI na d d i t i o n,i nt h i sa d d i t i o na m o u n t,i t sc h r o m aw a st h ec l o s e s tt ot h a to ft h e a d d i t i o ng r o u p C o n c l u s i o n:C o r ng l u t e l i nc a nb ee f f e c t i v e l yh y
13、d r o l y z e db ya l c a l a s ea n dp r o t a m e xt oo b t a i ng l u t e l i nh y d r o l y s a t e s w i t h g o o d f o a m i n g p r o p e r t i e s,w h i c h w i l l b eb e n e f i c i a l t oe x p a n d i t sa p p l i c a t i o n i nt h e f o o d i n d u s t r y K e y w o r d s:c o r ng l u
14、 t e l i n;f o a ma b i l i t y;c h i f f o nc a k e;t e x t u r e玉米蛋白粉(c o r ng l u t e nm e a l,C GM)为湿磨法生产淀粉时的主要副产物,在中国年产量可达 万t,其蛋F OO D&MA CH I N E R Y第 卷第 期 总第 期|年 月|白质含量约 ,其中谷蛋白约占,可作为蛋白质的良好来源.目前主要用于饲料行业或直接废弃,造成了一定的资源浪费以及环境污染.但玉米谷蛋白中含有较高比例的酰胺基氨基酸如谷氨酰胺()等,具有提高机体免疫力、改善胃肠道功能及抗氧化等功能性质,也是天然表面活性剂的良好来
15、源,有利于泡沫在界面上的形成及稳定,因此有着较大的高值化利用空间.戚风蛋糕主要依靠蛋白质在搅打过程中不断充入空气形成泡沫气腔来维持蛋糕体积.因此所添加蛋白质的起泡性以及泡沫稳定性会直接影响产品的最终品质,将玉米谷蛋白适当处理后搭配蛋清蛋白添加到戚风蛋糕中,改善产品品质的同时,还将实现“双蛋白”均衡饮食理念.蛋清蛋白质起泡能力已经得到充分认可 ,而关于玉米谷蛋白的起泡性研究较少,由于其氨基酸组成复杂,是一种多以聚合体形式存在的大分子蛋白,不易溶于水,导致其功能特性不能充分发挥 ,限制了其在食品行业的应用.研究以起泡性和泡沫稳定性为响应值,采用响应面法优化碱性蛋白酶和复合蛋白酶水解玉米谷蛋白工艺,
16、通过酶解修饰玉米谷蛋白结构,并探讨玉米谷蛋白水解物(c o r ng l u t e l i nh y d r o l y s a t e s,C GH)添加量对戚风蛋糕质构特性、色度等指标的影响,以期为蛋白酶限制性修饰技术在玉米蛋白质上的应用提供新方向,从而促进玉米蛋白质的高值化应用.材料与方法材料与仪器材料与试剂玉米蛋白粉:蛋白质含量为,黑龙江龙凤玉米开发有限公司;玉米油:黑龙江九三油脂有限责任公司;蛋糕粉:新乡市新良粮油加工有限责任公司;碱性蛋 白 酶(U/g)、复 合 蛋 白 酶(U/g):丹麦诺维信公司;淀粉酶:U/g,北京奥博星生物技术责任有限公司;其他试剂均为国产分析纯,另有说明
17、的除外.主要仪器设备集热式磁力加热搅拌器:D F S型,济南欧莱博技术有限公司;酸度计:F E 型,梅特勒托利多(上海)有限公司;高速分散机:T 型,德国I KA公司;便携式分光测色仪:CM d型,日本柯尼卡美能达公司;物性分析仪:A X T p l u s 型,英国S M S公司.试验方法玉米谷蛋白的提取参照许瑞雪等 所述方法稍作修改,将膨化后的C GM配制为p H、质量浓度 g/m L的水溶液,于 恒温水浴磁力搅拌器中,加入g/g的淀 粉 酶 反 应h维 持p H恒 定(m o l/LN a OH).随后煮沸灭酶 m i n,室温下离心(r/m i n,m i n),所得沉淀用蒸馏水洗涤(
18、次),晾干、粉 碎 后 溶 于 的 乙 醇 溶 液 料 液 比 (g/m L),恒温抽提h,r/m i n离心 m i n(重复抽提次),所得沉淀晾干、粉碎后以料液比(g/m L)溶于m o l/LN a OH,于 恒温水浴磁力搅拌器中提取h后离心(r/m i n,m i n),将上清液用HC l(m o l/L)调节p H至等电点,r/m i n离心 m i n,沉淀用 的乙醇和蒸馏水分别洗涤次,并将p H调回至,将所得玉米谷蛋白冻干、粉碎过 目筛待用.起泡性及泡沫稳定性的测定参照Y i n等 所述搅打法稍作修改,将样品分散在蒸馏水中制成质量浓度为 m g/m L的 蛋 白 溶 液.取 m
19、L样 品 溶 液 置 于 m L的烧杯中,记录初始体积高度H,以 r/m i n高速间歇搅打m i n,并记录此时泡沫高度H及室温下静置 m i n后的泡沫高度H.分别按式()和式()计算起泡性(f o a m a b i l i t y,F A)和泡沫稳定性(f o a ms t a b i l i t y,F S).FAHH ,()FSHH ,()式中:FA 起泡性,;FS 泡沫稳定性,;H 样品溶液初始高度,c m;H 搅打后m i n时的泡沫高度,c m;H 室温放置 m i n后的泡沫高度,c m.碱性蛋白酶水解条件优化()p H值 的 选 择:在 酶 添 加 量,水 解 时 间 m
20、 i n,水解温度 的条件下,考察p H值(p H,)对水解物起泡性及泡沫稳定性的影响,确定水解时的最适p H值.()温度的选择:在酶添加量,水解时间 m i n,p H的条件下,考察水解温度(,)对水解物起泡性及泡沫稳定性的影响,得到最适水解温度.()加酶量的选择:在水解时间 m i n,p H,水解温度 的 条 件 下,考 察 加 酶 量(,)对水解物起泡性及泡沫稳定性的影响,以确定最适加酶量.复合蛋白酶水解条件优化()p H值 的 选 择:在 酶 添 加 量 ,水 解 时 间开发应用D E V E L O PME NT&A P P L I C AT I ON总第 期|年 月|m i n,
21、水解温度 的条件下,考察p H值(p H,)对水解物起泡性及泡沫稳定性的影响,确定水解时的最适p H值.()温 度 的 选 择:在 酶 添 加 量 ,水 解 时 间 m i n,p H的条件下,考察水解温度(,)对水解物起泡性及泡沫稳定性的影响,得到最适水解温度.()加酶量的选择:在水解时间 m i n,p H,水解温度 的 条 件 下,考 察 加 酶 量(,)对水解物起泡性及泡沫稳定性的影响,以确定最适加酶量.响应面试验设计在单因素试验的基础上,基于B o x B e h n k e n中心组合试验设计原理,选取p H、温度及加酶量个影响因子为自变量,以起泡性和泡沫稳定性为响应值,设计三因素
22、三水平的响应面分析试验优化玉米谷蛋白的水解条件.玉米谷蛋白水解物的制备()碱性蛋白酶水解物的制备:将所得玉米谷蛋白分散于蒸馏水中,底物质量浓度g/m L,碱性蛋白酶酶按底物质量的加入,在p H、条件下进行水解,以 m o l/L N a OH维 持p H值恒 定,并 采用p H s t a t法 测定水解度(d e g r e eo fh y d r o l y s i s,DH),以煮沸 m i n方 式 灭 酶,水 解 液 于 r/m i n离 心 m i n,所得上清液冻干后,待测.()复合蛋白酶水解物的制备:将所得玉米谷蛋白分散于蒸馏水中,底物质量浓度g/m L,复合蛋白酶按底物质量的
23、 加入,在p H、条件下进行水解,期间以 m o l/LN a OH维持p H值恒定,并测定水解度,煮沸 m i n灭 酶,水 解 液 于 r/m i n离 心 m i n,所得上清液冻干后,待测.C GH在戚风蛋糕制作中的应用混合物:将牛奶、玉米油以混合均匀,筛入蛋糕粉(低筋)充分搅拌后加入蛋黄搅拌至顺滑,备用.混合物:将C GH以添加量,部分替代蛋清制作发泡剂,利用打蛋器搅打发泡剂并分次加入适量白砂糖,搅打至干性发泡,备用.将混合物与混合物翻拌均匀,倒入模具 烤制 m i n,倒扣脱模冷却.戚风蛋糕色度的测定参照李波轮等 所述方法稍作改变,将上述样品沿着横截面切开,用色度仪测定蛋糕表面及芯
24、部的色度值L、a、b,其中a为红绿偏向,b为黄蓝偏向.戚风蛋糕质构的测定参照刘浩男 的方法稍作修改.将上述所得样品切成长、宽、高均为c m的正方体,采用P/R探头进行全质构分析.测定参数:测定前速度mm/s,测定速度 mm/s,测后速度 mm/s,压缩比,引发力 N,引发类型为自动.数据处理以平均值标准差表示所得数据,每个试验重复至少次.分别运用S P S S、O r i g i n及D x 软件进行ANOVA分析(P)、图谱处理及响应面分析.结果与分析玉米谷蛋白水解条件优化p H对蛋白质起泡性及泡沫稳定性的影响由图可知,随着p H的升高,C GH的F A及F S均呈先升高后下降趋势.如图(a
25、)所示,当碱性蛋白酶水解p H上升到p H时,F A及F S均达最大,分别为(),(),随后水解物的F A及F S显著下降,在p H达 后逐渐平稳.而当复合蛋白酶水解物的F A及F S在p H上升至p H时达最大,分别为(),(),随着p H的继续升高,F A及F S显著 下降,在p H达后 逐 渐 平 稳,见图(b).这是由于水解时p H偏离了蛋白酶的最适范围,从而造成了蛋白酶自身结构的破坏减弱了蛋白酶的活力,导致其与玉米谷蛋白酶切位点结合能力减弱,未能充分水解谷蛋白分子,使其功能性质发挥不完全导致起字母不同表示样品在P 水平上有显著差异图p H对C GH起泡性及泡沫稳定性的影响F i g
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