（应用化学专业论文）大豆多肽在果冻中的应用研究.pdf

中国日用化学工业研究院硕士学位论文 摘要 以具有一定生理功能的天然食用胶，即卡拉胶、魔芋胶和刺槐豆胶为原料，通过研 究复配体系的凝胶性能和流变性能，利用多糖与多肽之间的相互作用，选择出能够稳定 大豆多肽的溶胶凝胶体系，从而克服了大豆多肽自身易水解、携带不便、口味发苦等缺 点，制备出大豆多肽含量较高的果冻，并建立了质量评价手段。 实验中选择了制备果冻常用的k 一卡拉胶，与魔芋胶和剌槐豆胶复配，通过正交实验， 以持水性、凝胶强度和粘度作为同等重要的评价指标，确定了三者之间较优的质量配比。 应用r s 一7 5 应力控制流变仪，研究不同浓度下混合胶体溶液的流体类型，并系统地 考察了浓度、温度、p h 值、蔗糖、氯化钠、柠檬酸钠、大豆多肽和冻融处理对体系粘度 的影响。以幂律模型拟合胶体溶液的流变曲线，得到不同浓度胶液的表观粘度和非牛顿 指数；拟合粘度与浓度的关系曲线，得到可描述二者关系的数学方程；以a r r h e n i u s 方程 拟合粘度与温度的关系曲线，得到较高浓度的三种胶体溶液的活化能e 。和常数a 。 应用己选择食用胶复配体系，通过对混合胶用量、大豆多肽用量、蔗糖用量、酸度 调剂用量( 柠檬酸十柠檬酸钠) 等因素的考察，确定了含大豆多肽的果冻的较优配方； 利用所选择的配方和常规果冻制备工艺，考察了大豆多肽的添加方式和添加温度对产品 质量的影响，在确定的灭菌方式和灭菌温度下，在实验室制备含大豆多肽的果冻。 建立了能够检测大豆多肽原料和果冻中大豆多肽含量的化学方法，并在此基础上评 价了在果冻制备和贮存过程中果冻内大豆多肽的稳定性。结果表明大豆多肽在果冻制备 过程中没有太大损失，在0 0 下，大豆多肽的含量在实验考察期间内( 2 0 天) 基本保持 不变；在4 5 。c t ，大豆多肽的含量在5 天内基本保持不变，但是从第1 0 天开始发生分 解，含量随时间增加而降低。 关键词：大豆多肽，粘度，果冻，食用胶，正交实验 里旦旦些兰三些婴壅堕堡主堂焦堡苎 a b s t r a c t i no r d e rt oi n h i b i th y d r o l y s i so fs o y b e a np e p t i d ei naj e l l y ，t h r e ef o o dh y d r o c o l l o i d s ， 1 c - c a r r a g e e n a n ，k o n j a ca n dl o c u s t b e a ng u m ，w e r ea p p l i e da ss u b s t r a t e a l lo ft h ef o o d h y d r o c o l l o i d sa r cp l a n tp o l y s a c c h a r i d e sw i t hp h y s i o l o g i c a lf i m c t i o n s b e c a u s eo ft h ec l o s e c o r r e l a t i o no ft h es t a b i l i t yo ft h es o y h e a r lp e p t i d ei naj e l l ys y s t e m ，t h ep r o p e r t i e so fr h e o l o g y o ft h eh y d r o c o l l o i d sw e r es t u d i e dt oo p t i m i z et h ej e l l yf o r m u l a h at h ee n d ，at a s t a b l ea n d s t a b l ej e l l yc o n t a i n i n g10 s o y b e a np e p t i d ew a sp r e p a r e di nt h el a b o r a t o r y f i r s t ，o r t h o g o n a le x p e r i m e n t sw e r ed e s i g n e dt oo p t i m i z et h ef o r m u l a ef r o mam i x t u r eo f k - e a r r a g e e n a n ，k o n j a ca n dl o c u s tb e a ng u m t h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t sw e r ec a r r i e do u tb y m o n i t o r i n gt h em l s h r i n k i n ga b i l i t y , v i s c o s i t ya n dg e ls t r e n g t h af o r m u l ao f c - c a r r a g e e n a n g u m ：k o n j a cg u m ：l o c u s tb e a mg u m = 2 ：2 ：1w a sd e t e r m i n e d t h e n ，r s - 7 5s t r e s s c o n t r o l lr h e o m e t e rw a su s e dt oe x a m i n et h ef l o wt y p e so ft h em i x e d h y d r o c o l l o i f ss o l u t i o n s i nd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n t h en o n - n e w t o ni n 6 e xa n da p p a r e n t v i s c o s i t yo fs o l u t i o n si nd i f f e r e n tc o n e e n t r a t i o nw e r eo b t a i n e df r o mf i t t i n gt h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t sw i t ht h ep o w e rm o d e l t h eg u r v co ft h ev i s c o s i t ya saf u n c t i o no fs o l u t i o n c o n c e n t r a t i o nc o u l da l s ob ef i t t e db yab i n o m i a li n d i c a t i n gt h eo b v i o u sc o r r e s p o n d e u c y b e t w e e nt h e m t h ev i s c o s i t yo ft h eh y d r o c o u o i dm i x t u r ew a sa l s om e a s u r e da td i f f e r e n t t e m p e r a t u r e ，p ha n dc o n c e n t r a t i o n t h ee f f e c to fs u c r o s e ，s o d i u mc h l o r i d e ，s o d i u mc i t r a t e ， s o y b c a np e p t i d ea n df r e e z i n g t h a wp r o c e s so nt h ev i s c o s i t yw a sd i s c u s s e dt o o t h e n ，t h es e l e c t e dh y d r o c o l l o i dm i x t u r ew a sd i s s o l v e di nt h ed i s t i l l e dw a t e rm a dh e a t e dt o m a k et h eg e ls o l u t i o n t h es o y h e a np e p t i d e j e l l yw a sp r e p a r e db ya d d i n gs o y b e a np e p t i d ea f t e r h y d r o c o l l o i ds o l u t i o nb e i n gc o o l e d s u c r o s e ，s o d i u mc h l o r i d ea n ds o d i u mc i t r a t ea n do t h e r a d d i t i v e sw e r ea l s ob eu s e di nt h ej e l l yt om o d i f yt h et a s t eo fs o y b e a np e p t i d ea n dt oi m p r o v e t h et e x t u r eo f t h e j e l l y f i n a l l yt h ec h e m i c a la n a l y s i sw a sa p p l i e dt od e t e r m i n et h ep e p t i d ec o n t e n ti ns o y h e a n p e p t i d es t u f fa n di ns o y b c a np e p t i d ej e l l y t h es t a b i l i t yo ft h ep e p t i d ei ns o y b e a r lp e p t i d ej e l l y w a se v a l u a t e db ya n a l y z i n gt h ep e p t i d ec o n t e n ta f t e r j e l l yp r e p a r a t i o na n dd u r i n g j e l l ys t o r a g e t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ep e p t i d ew a sr e l e v a n ts t a b l ed u r i n gj e l l yp r e p a r a t i o n t h ec o n t e n to f p e p t i d eh a dn oo b s e r v e dc h a n g ea f t e rs t o r a g e2 0d a y sa t0 * ca n d5d a y sa t4 5 。c k e yw o r d s ：s o y b e a np e p t i d e ，v i s c o s i t y ，j e l l y ，f o o dh y d r o c o l l o i d ，o r t h o g o n a le x p e r i m e n t 创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的科研成果。对本论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：j 2 - 耻 关于学位论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解主国旦旦垡鲎墨些盟壅医有关保留、使用学位论文的规 定，同意生国旦旦垡鲎墨些盟窥堕保留或向国家有关部门或机构送交论文复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权主璺旦旦垡堂墨些壁塞堕可以将本学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文和汇编本学位论文。本论文所取得的研究成果属主圉旦旦也茔三些盟宝蹩，其他 任何个人或集体未经授权不得使用。 论文作者签名：星峭 导师签名日期：工弼# 、3 d 中国日用化学工业研究院硕十学位论文 主要创新点 1 通过系统地研究多元食品胶体系的流变性能，建立了所选体系粘度和浓度之间的关 系方程。 2 根据食品胶之间以及食品胶和多肽之间的相互作用性能，选择出既具有一定生理功 能又可以在果冻产品中稳定、保护大豆多肽的溶胶凝胶体系。 3 首次提出了关于制备含有大豆多肽果冻的配方和工艺；并大大提高了大豆多肽在食 品中添加量。实验室样品有一定的高温稳定性和良好的低温稳定性。 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 众所周知，蛋白质是生命的基础，是有机体细胞的主要组成部分，也是人类食品 的重要营养来源。大豆蛋白具有较高的营养价值，是唯一能符合f a o w h o u n u 在 1 9 8 5 年制定的标准中满足2 5 岁儿童必需氨基酸的植物蛋白【1 。据统计，目前全世 界生产的含有大豆蛋白的食品超过1 2 0 0 种。大豆蛋白在食品工业中被如此广泛地应 用，除了营养价值高、资源丰富外，还在于大豆蛋白具有一定的功能特性，可满足食 品的加工性能及对食品的嗜好性需求。大豆蛋白具有的功能特性主要是吸油性、吸水 性、乳化性、起泡性、凝胶性等，它们在食品生产中发挥着重要作用【2 。但蛋白质的 过量补充也会对人体产生副作用，严重时还可以对人体造成危害。例如：可以导致 肝肾负担的加重：引起痛风以及泌尿系统的结石；造成矿物质代谢失恒；停止 运动后容易发生心血管系统和高血脂等疾病。 现代生物代谢研究表明，人类摄食蛋白质经消化管酶作用后，并不一定完全以游 离氨基酸形式吸收，更多的是以低肽形式吸收的。科学研究已经证实了低肽比氨基酸 能够更容易、更快速地被人体吸收利用。研究还表明，某些低分子肽不仅能提供人体 生长、发育所需的营养物质，同时具有防病、治病、调节人体生理机能的功效。因此， 近年来低分子肽类作为一种功能性食品基料，在医药、宇航食品、饮料及整个食品工 业等诸多方面获得了广泛的应用 3 。 但是，目前大豆多肽产品多为冷冻干燥的粉末，在食用时需要用水冲服，程序繁 琐。同时由于疏水性基团的暴露，使用中味苦，口感不好。所有这些问题都在一定程 度上限制了多肽类营养物质的使用、推广。如果把多肽类产品加工成能够方便使用和 携带的胶冻或者半流质膏状食品，无疑会有利于极端条件下的迅速使用。同时可以通 过配方掩盖其不良口味，从而提高产品的推广利用价值，开创和拓展其应用领域，为 有特殊需求的人提供优质的营养源。 多糖类食用胶具有种类繁多，来源可靠等特点，同时还有良好的加工性能和重 要的生理功能，因此，在食品工业中的应用十分广泛。利用多糖类食用胶的溶胶一凝 胶特性，制备含大豆多肽果冻，一方面可包裹、稳定大豆多肽，另一方面也可以提供 额外的营养价值。但是，制备成胶冻或者半流质膏状产品需要以一定的应用基础研究 作指导，以了解结构与性能之间的关系，从而使制备的体系稳定，满足人的感官与e l l l 国日用化学工业研究院硕士学位沦文 感需求，营养价值高的产品。 尽管目前对多肽的研究是功能食品研究的热点之一，但对其胶体状况的应用基础 研究还不多，对胶冻类产品的研究开发还未见报道。因此，从含多肽的溶胶凝胶体 系流变性能的研究入手，将有利于推动我国多肽类产品的开发利用。 1 2 大豆多肽 我国是大豆的故乡，在大豆蛋白食用方面有着悠久的历史。传统食品就有豆芽、 豆腐和酱油等，较新开发的大豆制品则有大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、大豆组织蛋 白和大豆蛋白粉等。然而，由于这些产品自身功能的一些缺陷使得它们的应用价值受 到了一定的影响。如大豆蛋白溶解度低，作为功能性成分在乳制品、饮料和糖果等食 品体系中的利用存在一些问题；而且大豆蛋白具有一定的抗原性，其消化率和生物效 价远不及牛奶，鸡蛋等动物性蛋白等。将大豆蛋白在一定条件下水解制备成大豆多肽， 对改善大豆蛋白的功能特性，提高其生理功能，拓宽应用领域有重要的意义。 1 2 1 大豆多肽的组成和理化性质 大豆多肽是大豆蛋白经蛋白酶水解并经分离、精制后，得到的由3 - - 6 个氨基酸 组成的低聚肽混合物，产品中还含有少量游离氨基酸、糖类和无机盐等成分。主要指 标列于表1 1 。 大豆多肽的分子量分布以低于1 0 0 0 d a 为主，其主要出峰位置在分子量为3 0 0 7 0 0 d a 的范围内，见图1 1 【1 1 。 表1 - 1 大豆多肽的组成及其理化指标测定结果 。t a b 。1 - 1c 。o m p o s i n g a n d d e t e r m i n i n g o f s o y b e a n ? 雾i 咝。 粗蛋白水分糖类灰分 n s i 三氯醋酸溶解蛋白游离氨基酸 测定值8 4 o 4 6 5 , 5 5 ，9 9 9 9 9 9 7 1 4 5 沣：n s i 为可溶一忖氯指数 第漳绪论 。饼 h 蝴 q 分平量 图1 1 大豆多肽分子晕分布 f i g 1 1d i s t r i b u t i n go f s o y b e a n p e p t i d e m o l e c u l a r w e i g h t 测定条件：柱t s k 胶3 0 0 0 p w l 78 3 0 0 r a m 溶液4 5 z 腈的01 三氯醋酸 流速0 3 m f m i n 榆出u v 2 2 0 n m 1 2 _ 2 大豆多肽的j 日- r 特性 1 2 2 1 高溶解度和低粘度 i i 鏖t ， 图1 - 2 人豆多肽和几种蛋白质溶液的粘度 f i g 1 _ 2v i s c o s i t yc u r v e sf o rs o y b e a np e p t i d es o l u t i o na n ds e v e r a lp r o t e i ns o l u t i 0 1 1 s 沣：1 酪朊酸钠 2 大豆崔白 3 乳白蛋白4 大豆多肽 大豆多肽具有适宜于作为食品材料的粘度和溶解度。大豆蛋白质的粘度随着浓度 的增高而急剧升高，因为大豆蛋白溶液在浓度为1 0 以上时就容易产生疏水键结合和 。，。l 彗_a褥虿 p莓霉毒。最lv瓤簿 中国日用化学工业研究院硕士学位论文 二硫键结合，从而形成网状聚合物，使得大豆蛋白溶液粘度高达9 0 0 0 c p ，从而限制 了大豆分离蛋白在流体食品中的添加使用。而大豆多肽溶液的浓度在高达6 5 以上 时粘度只有2 2 0 0 c p ，且溶解度高达9 9 以上，流动性良好。图1 2 是大豆多肽及各 种蛋白溶液的粘度，从图中也看出大豆多肽溶液的粘度远远小于大豆蛋白溶液的粘度 3 o 1 2 2 2 酸溶性 大豆多肽能够在大豆蛋白的等电点( p h = 4 3 ) 附近保持溶解状态，为开发酸性大 豆饮料和食品提供了条件；同时明显抑制蛋白质形成凝胶的性质，利用这种性质可以 调整蛋白质食品的硬度和改良口感吼 1 2 2 3 促进微生物发酵的特性 大豆多肽具有促进微生物生长发育和活跃代谢及增强双歧杆菌发酵的作用，并能 促进乳酸菌、霉菌和酵母菌增殖，增强酵母的产气作用。这一点可用于乳酸饮料、醋、 酱油等的生产，明显提高生产效率，稳定品质，改善风味【3 1 。 1 2 3 大豆多肽的生理功能 1 2 3 1 易消化吸收以及较好的营养特性 过去的研究认为，蛋白质在体内是经体内蛋白酶水解成氨基酸的形式被吸收的。 但现代生物代谢研究表明，低肽比氨基酸更易、更快被机体吸收利用，因而大豆多肽 可以作为那些通常饮食不能充分满足蛋白质营养需求的特殊条件人员的食品。而且大 豆多肽的氨基酸结构几乎完全与大豆蛋白一样，必需氨基酸平衡良好，含量丰富，即 它保留了原蛋白的营养特性，而且通过蛋白质的改性作用消除了原蛋白中的一些营养 抑制因子，在一定程度上增加了它的吸收利用效率【13 4 1 。 1 2 3 2 低抗原性，无过敏反应 大豆蛋白具有一定的抗原性，尤其是其中的7 s 和2 s 成分( 这里“s ”代表沉降 系数，1 s = 1 0 3 秒= 1 s v e d b e r g 单位) 。通过酶的降解，大豆蛋白中的抗原成分大大减 少，另外由于大豆多肽的分子较小，这在一定程度上也降低了其抗原性。用酶免疫测 定法( e l i s a ) 进行基础研究，结果表明大豆多肽的抗原性比大豆蛋白质降低至 1 1 0 0 1 1 0 0 0 ，而且据最近的研究表明，当蛋白的分子量在3 4 0 0 d a 以下时则不会引 起过敏反应，一般大豆多肽的分子量都在1 0 0 0 d a 左右足以满足以上要求，这一点具 有临床价值【1 4 1 。 第一章绪论 1 2 3 3 增强运动员肌肉和恢复疲劳的效果 使运动员的肌肉有所增加，需要有适当的运动刺激和充分的蛋白质补充。通常， 刺激蛋白质合成的成长激素的分泌在运动后5 3 0 m i n 之间以及睡眠后6 0 m i n 时达到 顶峰，若能在这段时间内适时提供消化吸收性良好的多肽作肌肉蛋白质的原料将是非 常有效的。 当肌肉细胞破坏时，血液中的肌红蛋白就会增加，反之，当肌细胞复原时则肌红 蛋白减少。通过对比实验，发现饮服大豆多肽后，运动员的肌红蛋白值减少速度比未 饮服大豆多肽的运动员快。这表明，大豆多肽具有加速肌肉恢复疲劳的效果“4 “】。 1 2 3 4 抑制胆固醇的作用 大豆多肽能够刺激甲状腺激素分泌增加，促进胆固醇的胆汁酸化，使粪便排泄胆 固醇增加，从而起到降低血液胆固醇的作用。大豆多肽降低血清胆固醇还有以下特殊 的优点：对于胆固醇值正常的人，没有降低胆固醇作用；对于胆固醇值高的人具 有降低总胆固醇值的功效；胆固醇值正常的人，在食用高胆固醇含量的蛋、肉、动 物内脏等食品时，也有防止血清胆固醇值升高的作用：使总胆固醇中有害的l d l ( 低密度脂蛋白) 、v l d l ( 极低密度脂蛋白) 值降低，但不会使有益的h d l ( 高密 度脂蛋白) 值降低+ 7 1 。 1 2 3 5 降低血压的作用 大豆多肽能抑制血管紧张素转换酶( a c e ) 的活性。由于血管中的a c e 能使血 管紧张素x 转换成y ，后者能使末梢血管收缩，血压升高。大豆多肽通过抑制a c e 的活性，因而可防止血管末梢收缩，达到降低血压的作用。而对于正常血压没有降压 作用，所以他对有心血管疾病的患者有显著疗效，特别是对原发生高血压患者更具疗 效，而对正常人体又无害处，且安全可靠【4 。5 。7 。 1 2 3 6 促进脂肪代谢 科学家在对大豆多肽的营养效果所进行的一系列的研究中，发现大豆多肽比其他 蛋白质消除脂肪的效果更明显，大豆多肽促使机体交感神经的火花，引起发热脏器 褐色脂肪功能的激活，促进了能量的代谢，既能使人体脂肪有效的减少，又能保持骨 骼肌量不变【4 “ 。 1 2 4 大豆多肽与大豆蛋白的异同点 大豆蛋白是由各种氨基酸经肽键相连而成的高分子有机物。分子量大都在1 0 万 l l 国日用化学工业研究院硕十学位论文 以上。而大豆多肽虽然也是由各种氨基酸经肽键相连而成的，但氨基酸的个数远远少 于大豆蛋白。一般是3 6 个氨基酸( 也有的文献认为含1 0 个以上氨基酸的肽是多肽 或聚肽) ，分子量小于1 0 0 0 。尽管二者的分子量不同，但由于大豆多肽是由大豆蛋 白水解而来，因此二者的氨基酸组成十分接近。( 大豆蛋白是由优质大豆或低变性豆 粕加工制得) 图1 3 是大豆蛋白的水解过程【7 】；从图中我们可以清楚地看出，多肽分 子的链长远远小于蛋白质的链长，结构也远没有蛋白质那么复杂。 完肇的番6 质 丈分子肚 l ? o ：一、 ，0 艟矗氰甚谴 小舟手妓 图1 3 人豆蛋白的水解过程 f i g 1 - 3 h y d r o l y z a t i o n p r o c e s so f o y b e a n p r o t e i n 大豆蛋白与大豆多肽同样是混合物，其中后者是由大豆蛋白水解后的许多种肽分 子所组成，产品中还含有少量游离氨基酸、糖类和无机盐等成分5 1 。而大豆蛋白主要 分为大豆球蛋白和大豆乳清蛋白。其中，大豆球蛋白占9 0 ，p n 在4 5 0 8 之间，主 要由2 s 、7 s 、1 1 s 、1 5 s 四种球蛋白亚基组成。大豆乳清蛋白则主要由y 球蛋白0 7 0 k d 的三聚体) 、7 s 碱性球蛋白、且葡萄糖苷酶、脂肪氧合酶、磷酸酶、b 淀粉酶、细胞 色素c 组成【8 。其中7 s ( 占3 5 ) 和1 1 s ( 占5 2 ) 两种球蛋白占绝大部分，二者 的相对分子质量分别为1 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 和3 5 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 。和其它高分子化合物一样， 大豆蛋白质分子结构复杂，分为四级，大多数分子内部呈反向卢h e l i x 非有序结构， 分子高度压缩、折叠。大豆多肽由于分子量小，因而不存在分子折叠等问题 9 - 1j 】。 二者蛋白质含量不同，大豆多肽的蛋白质含一般在8 5 左右，而大豆蛋白的蛋白 质含量根据制品的不同变化很大：大豆蛋白粉s p f ( 5 0 6 0 ) 、浓缩大豆蛋白s p c ( 6 5 9 0 ) 、分离大豆蛋白s p i ( 9 0 以上) 组织大豆蛋白t s p ( 5 0 以上) ( 注： 蛋白质含量= n 6 2 5 ) 2 引。 由于大豆多肽是由大豆蛋白水解而来，而二者在结构和分子量上存在巨大差异， 因此在理化性能和功能特性方面，二者既有许多相似之处，也存在很大的差异。如大 豆多肽和大豆蛋白都具有溶解性、起泡能力和乳化能力及保湿性等功能，但前者优于 6 第一章绪论 后者。特别是在大豆蛋白等电点附近，大豆蛋白不溶解，而大豆多肽却能保持溶解状 态。此外大豆蛋白还具有凝胶性、调色性、适味性、漂白性等特殊功能。相反大豆多 肽具有较强的抗凝胶特性和苦味。在其他方面，如消化吸收率、抗原性等一些方面则 是大豆蛋白不及大豆多肽1 2 1 5 1 。 1 3 食用胶的应用 食用胶又称增稠剂( t h i c k e n e r s ) ，是一种能改善食品的物理性质、增加食品的粘 稠性、赋予食品以柔滑适口感、且具有稳定乳化状态和悬浊状态作用的亲水性高分子 化合物 1 6 。 1 3 1 食用胶的分类 食用胶种类很多，分天然和化学合成两类。天然食用胶主要是从海藻和含多糖类 粘质的植物中提取得到，如海藻酸、淀粉、阿拉伯树胶、瓜尔豆胶、卡拉胶、果胶和 琼脂等；其次是从含蛋白质的动植物中制取，如明胶、酪蛋白及酪蛋白酸钠等；少量 的是由微生物中提取而得，如黄原胶、结冷胶等。化学合成类食用胶主要有羧甲基纤 维素钠( c m c ) 、藻酸丙二酯( 丙二醇藻酸酯) 、羧甲基纤维素钙、羧甲基淀粉钠、 乙醇酸淀粉钠、聚丙烯酸钠、甲基纤维素和磷酸淀粉钠等 1 “。 此外也用其他不同标准和依据对食用胶分类。如有人将多糖类食用胶又划分为冷 固型、热固、凹角( 再进入) 、翻转凹角四种类型；还可根据主链个数划分为单链、 双链和三链型。如k 卡拉胶是冷固型的双链多糖：魔芋胶是热固型的单链多糖【 。 1 3 2 几种常用食用胶及其流变性能 1 3 2 1 卡拉胶 卡拉胶又称角叉胶( c a r r a g e e n a n ) ，是种从红海藻中提取出来的水溶性多糖。 由于来源丰富，可再生，无污染及加工性能好等特点，对卡拉胶的研究有着渊源的历 史，早在6 0 0 多年前就有应用，2 0 世纪5 0 年代开始大量研究 1 8 。 卡拉胶一共有七种类型，主要使用的有x 型、l 型和 型这3 种。其中x 卡拉 胶应用最广泛，结构如图1 4 所示。k 卡拉胶最吸引人的特点是具有热可逆凝胶化 性能，即冷却至某一温度发生“溶胶一凝胶”转变( s 0 1 g dt r a n s i t i o n ) ，形成凝胶，升温 发生可逆过程。换句话说，形成了物理凝胶，随温度反复变化。在k 卡拉胶热可逆 凝胶化的理论研究中，“二步”凝胶化机理已经形成共识1 9 】。所谓“二步”机理是指 中国日用化学工业研究院硕二f = 学位沦文 k c ( 指k e a r r a g e e n a n ) 热可逆凝胶化过程分两步完成：第一步“线团到螺旋” ( c o i l t o h e l i x ) ；第二步“聚集到凝胶化”( a g g r e g a t i o n t o g e l a t i o n ) 。也即无规线团( c o i l ) 构象的k 卡拉胶大分子链，先转变成螺旋( h e l i x ) 构象，然后由螺旋聚集再形成三维网 状凝胶结构。并且加热后具有可逆性，凝胶结构消失，经螺旋又返回无规线团构象2 0 2 1 1 。 o h 卜d 一半乳糖一4 一半酯式硫酸盐基元 卅3 6 脱水d 半乳糖基元 图1 - 4x 犁卡拉胶的结构 f i g 1 - 4s t r u c t u r eo f k a p p a e a r r a g e e n a n 卡拉胶在中性和碱性介质中很稳定，即使加热也不易水解。但在酸性介质中，尤 其在p h = 4 以下，容易发生酸水解作用。加热可加快水解，大分子降解为小分子，使 粘度下降，失去凝固性。室温下，凝胶状态卡拉胶抵抗酸水解的性能好于溶解态的， 这是由于在凝胶状态时，卡拉胶分子是比较规则紧密的三维网状结构，对糖苷键起到 庇护作用，减低了它被酸水解的程度 2 2 1 。 卡拉胶的水溶液相当粘稠，盐可以降低卡拉胶的粘度( 盐能降低酯和硫酸根之间 的静电引力) 。温度升高，粘度降低。卡拉胶仅在有钾离子( k 型、t 型) 或钙离子 ( 型) 存在时才能形成具有热可逆的凝胶 1 6 】。k 一卡拉胶和 卡拉胶的热可逆凝胶， 受阳离子影响，如c a 2 、一、r b + 、c s * 和n h 4 + 等阳离子，能显著提高凝胶强度。在 一定范围内，凝胶强度随阳离子浓度增加而增强。另外，一些多糖对卡拉胶的凝固性 也有影响，如槐豆胶可以显著提高k 卡拉胶的凝胶强度和弹性，而羧甲基纤维素则降 低其强度，但可增加弹性【矧。 1 9 9 8 年u e d a 2 4 指出，分子量的测量是检测k 卡拉胶是单螺旋还是双螺旋的最直 接的方法，认为当卡拉胶出现二聚现象时，表观分子量将变为原先的二倍。1 9 9 4 年， v i e b k e 2 1 等用多角度激光光散射的方法对一系列k 卡拉胶的片断进行了研究，发现在 k 卡拉胶凝胶化的过程中确实出现了分子量增加一倍的现象，表明了双螺旋结构的存 在。但这一现象并非在每一次凝胶化过程中都被检测到。也有人提出k 卡拉胶在凝胶 化过程中，由线团到螺旋这一步形成的是单螺旋 2 5 】。i k e d a 和n i s h i n a r i 发现k 卡拉 第一章绪沦 胶形成弱凝胶时的流变特性，要归结于缠结的双螺旋结构需要足够长的松弛时间，而 不是因为其形成了牢固的三维网状结构【2 6j 。 赵谋明等人通过研究发现，当卡拉胶浓度( to 时，t 一一o = t lbu 其中： t l a 一塑性液体稳定系数( 或表观粘度) ，u 剪切速率。 典型的塑性食品有：土豆泥、浓奶油、熔化巧克力、脂肪等。其流变特性参数为 屈服应力( to ) 和表观粘度( r lb ) 。可以用旋转圆筒( 转子) 式或锥板式流变仪可 测量非牛顿液体的表观粘度、屈服应力等流变学参数 第一章绪论 剪切速率1 s 图1 - 7 不同流体类犁的流，叟曲线 f i g 1 7c u r v e sf o rd i f f e r e n tt y p i c a lf l u i d s 1 4 1 5 粘弹性体类食品 这是一类介于固态食品与液态食品之间的具有弹性特性又有粘性特性的粘弹性 体。属于这一类食品的有米面粉团、淀粉团、冻凝胶等。粘弹形体的流变学特性较复 杂，参数较多，主要特征参数为蠕变柔量( c r e e pc o m p l i a n c e ) 和应力松弛时间( s t r e s s r e l a x a t i o nt i m e ) ，可采用振动测量法或其他多功能流变仪来测量。 食品流变学的研究，靠测量取得大量的数据和参数，从而总结其流变规律。流变 学研究与流变测量的方法和理论密切相关，食品的流变规律与其微观结构变化也关系 密切。通过测试和观察，建立物质流变特性与被测物质体系的成分和结构的关系，即 物质的流变学特征；通过数据测量建立流变性质与实际工程应用性质的关系；寻找物 料流变特性参数之间的内在联系，发展和检验实验模型和数学方程，从而为更复杂的 流变现象的分析或工程应用奠定基础。 1 4 2 食品的质构与流变特性 按国际标准化组织的定义，食晶质构( f o o dt e x t u r e ) 是食品物质所有通过力学的、 触觉的及适当的视觉、听觉方法可以感觉到的流变学的和结构上的( 几何的标表面状 况) 特性【4 。从食品特性来看，质构特性参数是食品质量评定的重要参数，它往往是 影响消费者选择食品的一个主要因素，即决定了消费者对食品的感官特性。因此，食 品质构的分析及评价一直是食品工业中一个极为重要的问题【3 8 。 食品的组成及内部结构决定了食品物质的流变特性，而流变特性和组成分子特性 _r倒罩球 中国日用化学工业研究院硕士学位论文 与微观结构又决定了食品的质构特性，相互关系如图1 - 8 t 4 3 】：首先是要在质构( 感官 质构) 和流变性质( 也可研究微观性质，但讨论范围仅限流变性质方面的) 之间建立 联系。然后选择合适的理论描述食品( 如：非牛顿流体，复合物或粒子凝胶) 并预测 食品的各种影响因素( 如：凝胶的网状结构和填充的粒子) 。如果食品的流变行为与 我们预期的一致，那么分子机理就建立起来了，就可以用物质的模型进一步选择食品 的原料和过程。这个方法虽然简单，但可以作为进步研究复杂模型的基础旧3 。 一般来说结构与流变特性关系的研究主要包括两个方面：一是从流变学实验的测 定值和特性曲线得出食品结构的基本图形，分析结构特性，称为结构分析：二是对多 组分物质从组成成分的已知流变特性来推论混合物的流变特性，称之为结构理论，这 是对食品生产最有意义的一个方面，这种方法通常是在大量的物质成分分析的基础 上，将每个组分简化成一已知的数学模型，根据各组分之间的相互作用与影响，选择 适当的组合形式，然后研究外力作用下该模型组合的流变特性 3 8 】。 样品的感官结构 了 流变特性 图1 - 8 流娈与食品质构之间的示意图 f i g 1 - 8s k e t c h o f r e l a t i o n s h i po f r h e o l o g ya n d f o o d t e x t u r e 近年来，针对食品物质成分十分复杂且对其流变特性影响极大这一特点，人们越 来越多地把注意力放在对食品组成结构与流变特性关系的研究上来，力求通过对食品 物质组分及结构的分析和测量来预测其流变特性并建立微观流变模型，从而更加准确 地了解和描述食品物质的流交特性【3 8 。 1 5 选题背景 从前面的叙述中可以看出，大豆多肽是优质大豆蛋白的酶水解产物。但是，目前 这种产品是冷冻干燥的粉末，食用时需用水冲服。为了制备口感良好，便于携带的食 品，有研究工作将大豆多肽作为添加剂添加到饮料中或食品中，但是添加量偏低或便 携性较差，不能满足霈求。黑龙江的马凤玲研究了向奶粉中添加大豆多肽，结果添加 第一章绪论 量只有4 0 6 0 m g 1 0 0 9 4 ”。据称英国十内门公司的食品部q u e s t 国际公司研制的h y p r o 饮料可使激烈运动后机体恢复时间比其他饮料缩短一半；另据报道日本不二制油公司 已将大豆多肽制成强化运动饮料，连续饮用可明显增强运动员的体力和耐力，使肌肉 疲劳迅速消除并恢复体力 4 u 。从前述的报道可见，产品形态在一定程度上限制了大豆 多肽的使用价值。如果把大豆多肽产品加工制备成能够便于携带和使用的胶冻或半流 质膏状产品，无疑会有利于各种条件下的应用，从而大大提高大豆多肽的推广利用价 值。 大豆多肽作为食品添加剂的关键问题是，如何保证其营养性和在生产、贮存、运 输等过程中的稳定性。作为胶冻类产品就是要筛选出，有一定凝胶作用，适宜制备果 冻，还能够包裹大豆多肽，使其在产品中处于营养成分稳定的微环境中。由于多糖具 有相对稳定性、生物安全性、生物再生性、生物相容性、生物降解性和多种生物活性 等特点，生物多糖种类繁多、结构复杂、功能多样，这就决定了其流变行为的多样性 4 2 o 因此本论文在研究流变性能和凝胶性能的基础上，选择出多元生物多糖类食用胶 的复配体系作为果冻基质，制备具有良好低温稳定性和较好高温稳定性的含大豆多肽 果冻。该研究旨在开拓大豆多肽产品的应用领域，使之成为能够供应有特殊需求的人 群的优质营养源，对大豆产品的综合利用和营养食品的开发有重要意义。 1 6 研究内容 本课题研究内容主要包括： ( 1 ) 研究卡拉胶、魔芋胶和刺槐豆胶的三元复配胶的持水性、粘度和凝胶强度，并以此 为评价标准，通过正交实验，确定三元复配胶较优的质量配比。 ( 2 ) 研究浓度、温度、p h 值、电解质、蔗糖、大豆多肽和冻融处理等对较优三元复配 胶水溶液流变性能的影响。 ( 3 ) 在研究各种添加剂对含大豆多肽果冻质构性能的影响的基础上，确定大豆多肽果冻 的配方和制备工艺。 ( 4 ) 研究含大豆多肽果冻的贮存稳定性，建立质量评价体系。 i 国日用化学工业研究院硕+ 学位论文 参考文献 【1 】葛文光大豆多肽的生理功能及作用效果【j 无锡轻t 大学学报，1 9 9 6 ，1 5 ( 3 ) ：2 7 2 - 2 7 7 2 黄云杰人豆蛋白的功能特性及其在肉制品中的应用【j 1 广西粮食经济，1 9 9 8 ，( 3 ) ：3 2 3 3 【3 】李书国，陈辉，杜进民筲人豆多肽的功能特性及加工工艺 j 】粮油食品科技， 2 0 0 0 ，8 ( 1 ) ：1 4 - 1 5 【4 汪建斌，邓勇大豆多肽的生理功能及开发利用 j 】广州食品工业科技，2 0 0 1 ，1 7 ( 3 ) ：5 2 5 3 5 5黄骊虹大豆多肽的生理功能及应用( 一) ( j 食品科技，1 9 9 9 ，( 3 ) ：5 0 5 1 【6 黄骊虹，大豆多肽的生理功能及应用( - ) j 】食品科技，1 9 9 9 ，( 4 ) ：5 1 - 5 2 7 】曲永洵大豆多肽的特性及其戍用 j 】中国油脂，1 9 9 6 ，2 1 ( 2 ) ：3 5 8 潘进权，刘耘人豆多肽研究概况【j 】粮油加工与食品机械，2 0 0 2 ，( 7 ) ：3 1 3 3 9 】刘健敏，钟芳，麻建国大豆生理活性肽的研究( i ) j 无锡轻t 大学学报，2 0 0 4 ，( 3 ) ：4 1 - 4 5 1 0 】千洪武，马榴强，周建国等大豆蛋向质流变性能的研究 j 】高分子材料科学与工程， 2 0 0 2 ，1 8 ( 2 ) ：1 1 1 - 1 1 4 【11 汗浩，黄华，张隐西大豆蛋白质塑料加工和力学性能的研究 j 】中国塑料， 2 0 0 1 1 5 ( 7 ) ：4 7 - 5 0 ， 1 2 杜红岩，季勤大豆蛋向的开发及其在食品工业中的应用【j 】郑州牧业工程高等专科学校学 报，2 0 0 2 ，2 2 ( 1 ) ：2 4 - 2 6 【1 3 】邢小鹏，吴高峻大豆分离蛋自的功能性【j j 食品上：业科技，2 0 0 0 ，2 1 ( 4 ) ：7 4 7 5 1 4 夏剑秋国外大豆蛋白产品开发应用情况概述【j 】t + j 国油脂，2 0 0 0 ，2 5 ( 3 ) ：8 1 1 1 5 吴建中，赵谋明，j 。正祥等酶法水解生产大豆多肽的研究 j 粮汕加工与食品机械， 2 0 0 3 ，( i ) ：4 5 4 7 1 6 刘程，周汝忠食品添加剂实用大全 m 】北京：北京t 业大学出版社，1 9 9 4 1 2 4 1 7 k a t s u y o s h in ，r h e oti n t e r a c t i o ni np o l y s a c c h a r i d es o l u t i o n sa n dg e l s j c u r m e to p i n i o ni n c o l l o i da n di n t e r f a c es c i e n c e ，2 0 0 3 ，( 8 ) ：3 9 6 4 0 0 【i8 t o w l ega c a r r a g e e n a ni ni n d u s t r i a lg u m s ：p o l y s a c c h a f i d e sa n dt h e i rd e r i v a t i v e s m n e w y o r k ：a c a d e m i cp r e s s 1 9 7 3 8 4 1 0 9 【1 9 p a o l e t t is ，d e l b e nf ，c e s a r oa c o n f o r m a t i o n a lt r a n s i t i o no f k a p p a - c a r r a g e e n a ni na q u e o u s s o l u t i o n j m a c r o m o l e c u l e s ，1 9 8 5 ，1 8 ：1 8 3 4 - 1 8 4