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改性大豆蛋白对蛋糕品质的影响 金? 蓓, 田少君, 张世宇 ( 河南工业大学粮油食品学院, 河南 郑州? 450052) ? ? 摘 ? 要: 探讨了大豆蛋白的改性及其对蛋糕品质的影响。首先利用响应面( RSM) 分析实验可 知, 改善大豆分离蛋白起泡特性的最佳工艺条件: 加热温度 67? , 加热时间 18min, 蛋白质浓度 3. 29 (w/ v) , 黄原胶浓度 0. 13( w/v) , 搅打时间 4. 56min。然后对添加不同替代率的蛋糕进行品质测试, 证明改性大豆蛋白最适替代率为 20%, 并且产品具有较高感官特性和良好的质构特性。 关键词: 改性大豆蛋白; 起泡特性; 蛋糕; 替代率 中图分类号:TS 210. 1? 文献标识码:A ? 文章编号: 1007- 7561( 2006) 03- 24- 03 Effect of modified soybean protein isolate on the characteristics of cake JIN Bei, TIAN Shao?jun, ZHANG Shi?yu ( Department of Grain Oil and Food Science, Henan University of Technology, Zhengzhou? 450052) Abstract:Physical modification of soybean protein isolate and the effect of modified protein on the characteris? tics of cake were studied. The conditions under which foam was generated were optimized using response sur? face methodology, the optimum processing conditions were founded with be: temperature 67? , heating time 18min, protein concentration 3. 29%, xanthan concentration 0. 13% , whipping time 4. 56min. Then the characteristics of cakes made with different substitution ratio of soy protein instead of egg were examined, The results showed that the optimum substitution ratio was 20%, and that the final products had rather high sensory valuation, good texture characteristics. Key words:modified soybean protein; bubbling character; cake; substitution ratio ? ?0? 前言 鸡蛋蛋白质在焙烤食品中是一种不可缺少的原 料, 这主要是由于鸡蛋蛋白质具有独特的溶解性、 起 泡性、 乳化性和热凝固性。但同时鸡蛋也是胆固醇 的一个重要来源, 因而在蛋糕配方中利用植物蛋白 全部或部分替代鸡蛋蛋白已成为人们关注的课题, 尤其是对于那些素食主义者、 高胆固醇人群更为重 要 1!。 大豆蛋白不仅资源丰富, 而且蛋白含量高, 氨基 酸种类全面, 营养价值高, 通常作为食品工业中的重 要的基础原料 2 !。然而大豆蛋白具有较差的起泡 性, 大量研究表明, 对大豆分离蛋白进行适度改性, 可以提高其起泡性能, 如大豆分离蛋白与戊二醛的 交联, 大豆分离蛋白的酸改性以及适当的酶解或酰 化等均可改善大豆分离蛋白的起泡性能。但由于化 学改性和酶法改性存在着毒副作用的可能性, 因而 限制它们在食品工业中的应用。采用物理改性方法 收稿日期: 2006- 01- 11 作者简介: 金蓓( 1981- ), 女, 辽宁大连人, 硕士研究生. 如通过适度热处理来改善大豆蛋白的起泡性, 由于 不存在上述问题即显示出在食品工业中的应用 价值。 本实验采用物理改性提高大豆蛋白起泡性, 并 将改性后的大豆蛋白部分替代鸡蛋应用到焙烤食品 中, 通过研究大豆蛋白对焙烤食品品质的影响, 从而 进一步探讨改性大豆蛋白作为功能性添加剂在食品 工业中的应用潜力。 1? 材料与方法 1. 1? 实验原料 原料: 大豆分离蛋白: 粗蛋白含量 86. 3% ; 黄原 胶; 砂糖; 鲜鸡蛋; 金苑特一粉均为市售。 主要仪器: A- 88 组织捣碎匀浆机, HH- 4 数显 恒温水浴锅, 60W, 90W 电动搅拌器, NDJ- 5S 型数 字式粘度计, XSP- 4C 型生物显微镜, FA2004 上皿 电子天平, OLYPUS 数码相机, B10- B 食品搅拌机, 电热食品烤炉,TA. XT2 质构仪, 凯氏定氮仪, 体积测 定仪( 小米置换法) 。 1. 2? 实验方法 食品添加剂 粮油食品科技 第 14 卷 2006 年 第 3 期 ? ? ? 1. 2. 1? 蛋白质含量的测定 ? 采用 GB5009. 3- 8, 微 量凯氏定氮法。 1. 2. 2 ? 起泡性的测定 ? 将大豆分离蛋白溶于 pH 7 的缓冲溶液中, 配成 3%的大豆蛋白溶液。取 200mL 3% 的大豆蛋白溶液, 在 A- 88 组织捣碎匀浆机中, 以6000r/ min 转速搅拌 3min, 测其泡沫体积, 按下式 计算泡沫膨胀度: 泡沫膨胀度% = ( 泡沫体积- 溶液体积) / 溶液 体积 # 100 1. 2. 3? 大豆分离蛋白起泡性的评价 3! 1. 2. 4? 泡沫微观结构的观察分析 ? 将泡沫样品平 铺在表面皿上形成薄薄的一层, 然后立即用光学显 微镜进行观察, 所有样品均放大 1600 倍, 调节清晰 后立即用数码相机进行拍摄。 1. 2. 5? 蛋糕的基本配方与制作方法( 略) 。 1. 2. 6? 蛋糕比容测定 ? 比容( cm3/ g) = 蛋糕体积 ( cm3) / 重量( g) 1. 2. 7? 蛋糕的质构测定 ? 采用TA. XT2 质构仪测 定蛋糕的物理特性, 压缩实验采用 P25/ R 探头, 利 用TPA 模式进行测试, 测试前的速度为 5mm/ s, 测试 时的速度为 2mm/ s, 下压距离为 5mm, 中间停留时间 为2s。取测试 5 次后的平均值。 2? 结果与讨论 2. 1 ? 大豆蛋白的物理改性 据文献资料报道, 对大豆蛋白进行适度热处理、 质构化以及添加增稠剂等方法均可以改善大豆蛋白 的功能特性和营养特性 4 !。但从改善大豆蛋白起泡 性上可看出, 适度热处理有利于多肽链在界面上展 开, 同时促使蛋白质分子表面暴露的疏水性氨基酸 残基增加, 并伴随着薄膜的厚度的增加, 从而增强了 蛋白的起泡能力 5 6!。而将食品增稠剂添加到大豆 蛋白溶液中可增加蛋白溶液体黏度和表观粘度, 从 而起到一定的稳泡作用 5 !。因此, 本实验采用上述 两种方法相结合来提高大豆蛋白的起泡特性。 2. 2 ? 大豆蛋白起泡条件优化分析 由于大豆分离蛋白( SPI) 溶液的浓度、 加热温 度、 加热时间、 黄原胶添加量、 搅打时间对大豆分离 蛋白( SPI) 溶液的起泡特性均有影响, 而为了考察这 几种因素的综合作用, 特进行了响应面分析实验。 本实验分两步完成, 即第一步适度热处理改善大豆 分离蛋白的起泡能力; 第二步添加黄原胶来改善大 豆分离蛋白的起泡稳定性。确定最佳工艺条件为: 加热温度 67? , 加热时间 18min, 蛋白质浓度 3. 29% (w/ v) , 黄原胶浓度 0. 13% (w/ v) , 搅打时间4. 56min。 本文以蛋清蛋白作为参照标准, 将最终得到的 大豆蛋白与其进行比较, 见图 1, 图 2, 图 3。 图1? 不同蛋白起泡特性的比较 注: 热处理蛋白: 在67? 加热18min 的大豆蛋白; 改性蛋白: 在最佳改性条件下处理的大豆蛋白 图2? 各种蛋白泡沫粘度的比较 图3? 各种蛋白的电子显微 ( 左 a: 未处理大豆蛋白泡沫; 中 b: 改性大豆蛋白泡沫; 右 c: 蛋清蛋白泡沫) 由图 1 所示, 改性 SPI 与蛋清蛋白的( FSI180) 要 比天然 SPI 和热变性 SPI 的高出很多。但可能由于 受蛋白质空间结构的限制, 改性 SPI 的 FSI180与蛋清 蛋白相比还有一定的差距。从图 2 可以看出, 改性 大豆蛋白与蛋清蛋白具有类似的黏性和硬度。而通 过电子显微照相由图 3 可看出, 改性蛋白与蛋清蛋 白在起泡大小和形状较为类似。这表明, 本实验对 大豆分离蛋白进行的改性是有一定成效的。 2. 3? 蛋糕感官评定 蛋糕的评定以口感和质地结构为主要选择, 由 表 1 基本确定最适鸡蛋替代比率大约在 20% 左右。 表1? 蛋糕感官评价得分 鸡蛋替 代率( % ) 香气与 滋味 外观 内部 色泽 口感 质地 结构 综合 评价 098. 28. 38. 88. 18. 2 208.58. 88. 68. 28. 48 406.77. 9877. 17. 2 606.26. 97. 46. 66. 36. 4 805.15. 35. 74. 85. 85. 2 2. 4? 蛋糕在储存期间水分变化 准确称取一定量的蛋糕样品置于室温下储存, 测定其水分变化( 累计失重) , 结果如图4。 粮油食品科技 第 14 卷 2006 年 第 3 期食品添加剂 ? ? ? 图 4? 蛋糕储存期间水分变化 对于添加改良后的大豆蛋白的蛋糕, 相对于全 蛋蛋糕而言, 前期失水速率较为缓慢, 但在后期基本 趋于一致。由于黄原胶的溶胶分子能够形成超结合 带状的螺旋共聚体, 构成类似胶的网状结构, 因而具 有较好的持水能力 7 !。进而使得产品具有良好的松 软度和新鲜度, 从而延长了货价期。 2. 5 ? 蛋糕物理特性评价 2. 5. 1? 蛋糕比容分析? 从表 2 中可看出, 当替代率 为20%左右时, 其比容远大于全蛋蛋糕, 这说明添 加改良后的大豆蛋白的蛋糕其松软度要优于全蛋蛋 糕。这一点对于消费者而言是至关重要的。 表 2? 蛋糕比容分析 替代率( % )全蛋20406080 比容3. 045. 482. 622.532. 08 2. 5. 2 ? 蛋糕的质构分析 ? 由表 3 可得, 替代率为 20%的蛋糕其质构的各项指标都优于全蛋蛋糕, 而 替代率为40% 的蛋糕质构的各项指标稍差于全蛋 蛋糕, 这说明从质构分析中可看出, 最适替代率在 20% 40% 之间。这可能是由于一定量的大豆蛋白 在随鸡蛋一起搅打时能形成一些小而稳定的气泡, 这对于提高蛋糕发泡性及其稳定性有着至关重要的 作用。同时由于大豆蛋白中含有少量的黄原胶能促 使食品中的成分趋于均匀, 极大地提高了蛋糕的咀 嚼性和弹性, 以及降低其硬度和胶性。 表 4 是蛋糕储存 6 天后的质构指标, 从表中可 以看出, 放置一段时间后发现蛋糕的各项指标都发 生了明显变化, 其硬度、 胶性和咀嚼性数值显著增 加, 而弹性、 内聚性数值则有所下降。同时发现替代 率为 20%的蛋糕储藏 6 天后其质构指标都优于全 蛋蛋糕, 这表明最适替代率大约在 20% 附近, 而且 替代率为 60% 和 80%的蛋糕由于硬度值过大, 超过 测定范围而无法显示其数值。当储藏时间超过 6 天 以后, 则蛋糕会发霉, 产生异味。据此也可看出, 改 性大豆蛋白具有较好的抗老化变硬作用。 表 3? 新鲜蛋糕的质构分析 0天硬度弹性内聚性胶性咀嚼性 全蛋419. 457 8.9640. 81 0.0390.799 0. 017233.32 17. 08235. 035 12. 664 20%196. 589 2.1250. 799 0. 0160.794 0. 011156.588 1. 54125. 139 1.936 40%461. 251 2.1820. 823 0. 0170. 8 0. 016369. 116 5. 262303. 617 3.564 60%5035. 464 6. 8440. 867 0. 0080.767 0. 0083861. 36 7. 1493349. 706 3. 986 80%3834. 176 6. 3440. 81 0.0180.781 0. 0082992. 732 8.742426. 305 6. 863 表 4? 放置6 天后蛋糕的质构分析 储藏 6天硬度弹性内聚性胶性咀嚼性 全蛋855. 14 9.6530. 698 0. 0190.697 0. 019590. 61 7. 96407. 133 6.103 20%565. 028 7.1760. 816 0. 0070.723 0. 008407. 643 8. 589333. 447 40%957. 212 2.2890. 750 0. 0080.678 0. 008650. 334 3. 763500. 994 6.284 3? 结论 ( 1) 通过对起泡过程的优化分析得出, 最佳改性 条件为反应温度 67? , 加热时间 18min; 蛋白质浓度 3. 29% (w/ v) , 黄原胶浓度 0. 13% ( w/ v) , 打泡时间 4. 56min。以蛋清蛋白作为参照标准, 将最终的改性 蛋白与其比较发现, 可能由于受蛋白质空间结构的 限制, 改性 SPI 的起泡特性与蛋清蛋白相比还有一 定的差距。但从泡沫表观粘度上看, 改性大豆蛋白 与蛋清蛋白具有类似的黏性和硬度; 而通过电子显 微照相图片中可看出, 改性蛋白与蛋清蛋白在起泡 大小和形状较为类似。 (2) 用替代率为 20% 改性大豆蛋白制作的蛋 糕, 同样具有较高的感官品质和良好的质构特性, 不 但降低了蛋糕中胆固醇的含量, 而且可降低原料成 本, 延长了保鲜期和货价寿命。同时由于大豆蛋白 作为一种来源丰富优质植物蛋白, 添加到蛋糕中可 起到强化营养作用, 而且复配有食品增稠剂黄原胶, 可以改进蛋糕的制作工艺。 参考文献: 1!Inigo A. , Hugo B. Jose E. , Andrea B. and Isabel de Sousa. Study of the total replacement of egg by white lupin protein, emulsifier and xantha