酶解谷朊粉－卡拉胶复合体系凝胶特性研究

王章存 陆 杰，2 李乐静 田卫环

酶解谷朊粉－卡拉胶复合体系凝胶特性研究

王章存1陆 杰1，2李乐静1田卫环1

(郑州轻工业学院食品与生物工程学院1，郑州 450002)
(江苏省泰州市产品质量监督检验所2，泰州 225300)

采用物性仪研究了酶解谷朊粉－卡拉胶复合体系的胶凝条件和凝胶特性。结果表明，酶解谷朊粉为300 mg/mL时仍是松软的糊状形态，添加0．3%卡拉胶时凝胶成形较好;随着卡拉胶浓度或酶解谷朊粉浓度增加，凝胶的黏性和弹性持续提高，而硬度则在0．3%卡拉胶或250 mg/mL谷朊粉时达到最高点后逐渐下降;随着加热温度增加或加热时间延长，凝胶的质构特性均呈现先逐渐增加后又下降的趋势。综合分析可知，在酶解谷朊粉300 mg/mL、卡拉胶0．3%、80℃加热30 min条件下形成的复合凝胶硬度(252．822 g)、黏性(128．112 g·s)和弹性(0．045)均达到了较高值。

谷朊粉 酶解谷朊粉 卡拉胶 复合凝胶 凝胶特性

蛋白质的凝胶特性在食品加工中具有非常重要的作用，通过物理或化学相互作用聚合形成的蛋白质三维网状结构既可以改善食品的形态和质地［1－2］。谷朊粉由麦谷蛋白和麦胶蛋白组成，吸水后形成的湿面筋具有优良的黏弹性、延伸性等，可用于多种食品的生产［3－5］。目前对谷朊粉凝胶特性的报道主要是在其吸收少量水的固体或半固体状态下的研究结果［6－7］。而谷朊粉在水中的溶解性很差，甚至难以在水溶液中分散，无法与溶液中的其他成分形成均匀的体系，影响了谷朊粉的广泛应用［8－12］。

前期研究提出了以蛋白质酶解物的水中分散性为主要指标有限酶解高分子谷朊粉蛋白的研究思路，并获得了分散性、乳化性较好的谷朊粉酶解物，其蛋白质分子在水中分散后的平均粒径约为600 nm，明显大于以提高谷朊粉的溶解性为目标的酶解产物。由于这些有限酶解谷朊粉分子仍保持较大的粒径，根据蛋白质胶凝机理可知［13－16］，它具有形成凝胶的潜力。本试验研究有限酶解谷朊粉－卡拉胶复合体系的胶凝条件及其质构特性，为谷朊粉酶解物的开发应用提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1．1 材料

酶解谷朊粉(干物质):实验室自制，含蛋白质80．6%，水解度DH 2．8%，在水溶液中平均分子粒径604．6 nm。食品级κ－卡拉胶:河南宣源公司;食品级氯化镁:扬州金美扬公司;食品级硫酸钙:邢台双华公司;氢氧化钠和盐酸:开封芳晶公司。

1．2 主要仪器

TA．XT plus型物性测试仪:英国 Stable Micro System公司。

1．3 试验方法

1．3．1 酶解谷朊粉－卡拉胶复合体系凝胶的制备

分别准确称取一定量谷朊粉酶解物或/和卡拉胶置于烧杯中，用少量水分别悬浮或溶解后，加水至设定的试液浓度，搅拌均匀，以保鲜膜封口，将烧杯置于水浴中加热保温适当时间，取出冷却至室温，在4℃冰箱中保存24 h，即得凝胶样品。

1．3．2 凝胶质构性质的测定

凝胶样品从冰箱取出陈化30 min后，于物性测试仪下测定其质构性质。凝胶厚度20 mm，测定参数为:探头p50;操作模式压力测定;测试前速度2．0 mm/s;测试速度 1．0 mm/s;测试后速度 1．0 mm/s;测试距离60%(样品厚度百分数);感应力2．0 g。测定结果重复性较好，故每个样品重复测定2次后取其平均值。

2 结果与分析

2．1 酶解谷朊粉－卡拉胶复合体系凝胶形成条件的确定

试验发现，当质量浓度为300 mg/mL酶解谷朊粉水溶液经80℃水浴加热30 min并冷却后未能形成稳定凝胶，仍是松软的糊状形态，若进一步提高酶解谷朊粉的浓度将会增加制作成本。为此，本试验通过添加不同助剂以促进酶解谷朊粉凝胶的形成。研究发现，添加MgCl2至1．5 g/L 或 CaSO4至3．0 g/L并不能促进谷朊粉凝胶的形成反而还会造成复合体系水分大量析出，这与大豆蛋白的胶凝现象有很大差异。而添加低浓度卡拉胶则可促进酶解谷朊粉凝胶的形成，因此，测定了添加不同浓度卡拉胶的酶解谷朊粉－卡拉胶复合体系凝胶的质构性质。结果显示，添加0．1%卡拉胶时凝胶结构松散，易碎，所得TPA曲线有波动现象(图1a)，添加0．3%卡拉胶时凝胶成形稳定、牢固，所得TPA曲线稳定(图1b)。

图1 不同卡拉胶浓度下复合凝胶的质构图谱

添加0．1% ～0．5%卡拉胶时凝胶的硬度、黏性和弹性分析结果如图2所示。可以看出，随着卡拉胶添加量的提高复合凝胶硬度和弹性不断上升，而黏性在卡拉胶添加量为0．3%时达到了最大。综合以上情况，并依据食品中尽量少用添加剂的要求，确定复合体系凝胶形成的条件为:酶解谷朊粉最大质量浓度300 mg/mL，卡拉胶的添加量0．3%。

图2 卡拉胶对酶解谷朊粉凝胶特性的影响

2．2 酶解谷朊粉浓度对凝胶特性的影响

图3 酶解谷朊粉浓度对凝胶特性的影响

在上述研究确定卡拉胶添加量为0．3%的基础上，将不同浓度酶解谷朊粉－0．3%卡拉胶混合溶液在80℃水浴中加热30 min制备蛋白凝胶，其质构性质测定结果(图3)显示，该复合凝胶的硬度、黏性和弹性随酶解谷朊粉浓度的提高而增加。可能是在浓度较高时，蛋白质分子间相互作用加强，易相互缠结形成较致密的网络结构，形成稳定凝胶。而浓度较低时，网络结构疏松只能形成弱凝胶，难于用于实际生产中。因此，确定形成复合凝胶的酶解谷朊粉浓度为300 mg/mL。

2．3 加热温度对凝胶特性的影响

配制质量浓度300 mg/mL的酶解谷朊粉－卡拉胶混合溶液，分别在不同温度水浴中加热30 min制备蛋白凝胶，测定结果(图4)显示，该复合凝胶的质构特性随温度的升高先逐渐增加后又下降，且在80℃时形成的凝胶效果最好，因此，确定形成凝胶的最佳温度为80℃。

图4 加热温度对凝胶特性的影响

2．4 加热时间对凝胶特性的影响

配制质量浓度300 mg/mL的酶解谷朊粉－卡拉胶混合溶液，分别在80℃水浴中加热保温不同的时间制备蛋白凝胶，测定结果(图5)表明，随加热时间的延长，复合凝胶的质构特性先逐渐提高后又有所下降，加热30 min形成的凝胶质构参数最高。这可能与蛋白质变性过程有关。

图5 加热时间对凝胶特性的影响

3 结论

谷朊粉的有限酶解是改善其功能性质、扩大其应用范围的重要途径，但目前国内外对谷朊粉酶解物凝胶特性的研究报道极少。本论文研究了有限酶解谷朊粉的胶凝条件，发现它与大豆蛋白加入硫酸钙和氯化镁时的胶凝化有差异。用TPA物性仪对酶解谷朊粉－卡拉胶复合体系凝胶特性分析结果显示，在试验范围内，提高卡拉胶浓度或酶解谷朊粉浓度可使复合凝胶的黏性和弹性持续提高，而硬度值则较早达到高点;随着加热温度增加或加热时间延长，凝胶的质构特性均呈现先逐渐增加后又下降趋势。综合分析可以得出，在酶解谷朊粉质量浓度300 mg/mL，卡拉胶浓度0．3%，80℃加热30 min条件下形成的复合凝胶硬度、黏性和弹性均达到了较高值，这对进一步研研究开发谷朊粉凝胶食品具有一定的参考作用。

［1］杨谷毅，王飞镝，严霞波，等．蛋白质凝胶的结构表征和应用研究进展［J］．材料导报，2008，22(4):104－107

［2］郭兴凤，张艳红，陆惠，等．大豆分离蛋白凝胶制备和凝胶质构特性研究［J］．中国粮油学报，2005，20(6):68 －71

［3］Day L，Augustin M A，Batey I．Wheat－ gluten uses and industry needs［J］．Food Science and Tech－nology，2006，17:82 －90

［4］邓敏，付时雨，詹怀宇．小麦谷朊蛋白的特性与应用研究综述［J］．中国粮油学报，2009，24(12):146 －152

［5］刘国琴，李琳，李冰，等．小麦湿面筋蛋白的流变学性质［J］．华南理工大学学报:自然科学版，2006，34(3):86 －89

［6］Xu Jingyuan，Bietz J A，Carriere C J．Viscoelastic properties of wheat gliadin and glutenin suspensions［J］．Food Chemis-try，2007，101:1025 －1030

［7］朱帆，徐广文，丁文平．基于管式模型的小麦面筋系统流变行为的解析［J］．农业工程学报，2007，23(7):24 －27

［8］Bhail SK，Day L．Functional properties of enzymatically hydrolysed wheat gluten［J］．Cereal Chemistry，2005，55:267 －271

［9］Popineau Y，Huchet B，Larre C．Foaming and Emulsifying Properties of Fractions of Gluten Peptides Obtained by Limited Enzymatic Hydrolysis and Ultrafiltration［J］．Journal of Cereal Science，2002，35:327 －335

［10］Drago SR，Gonzalez R J．Foaming properties of enzymatically hydrolysed wheat gluten［J］．Food Science and Emerging Technologies，2001，1:269 －273

［11］Hill K，Szanics E H，Kiss E．Surface and interfacial properties of water－ soluble wheat proteins［J］．Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects，2008，319:180－187

［12］Wang Jin － Shui，Zhao Mou － Ming，Yang Xiao － Quan，et al．Gelation behavior of wheat gluten by heat treatment followed by transglutaminase cross－ linking reaction［J］．Food Hydrocolloids，2007，21:174 －179

［13］Xiong Youling，Agyare K，Addo Kwaku．Hydrolyzed wheat gluten suppresses transglutaminase－mediated gelation but improves emulsification of pork myofibrillar protein［J］．Meat Science，2008，80:535 －544

［14］朱建华，杨晓泉，龚倩，等．葡聚糖对大豆7S蛋白凝胶流变性质及微观结构的影响［J］．中国粮油学报，2009，24(8):21－27

［15］郝慧敏，陈树兴，任发政，等．淀粉，大豆分离蛋白及卡拉胶共混凝胶质构特性的研究［J］．肉类研究，2006，(10):44－47

［16］Ramírez－ Suárez JC，Addo K，Xiong Y L．Gelation of mixed myofibrillar/wheat gluten proteins treated with microbial transglutaminase［J］．Food Research International，2005，38:1143－1149．

Study on Characters of Enzymatic Hydrolyzed Wheat Gluten－Carrageenan Pluralgel

Wang Zhangcun1Lu Jie1，2Li Lejing1Tian Weihuan1
(School of Food ＆ Bioengineering，Zhengzhou University of Light Industry1，Zhengzhou 450002)
(Product Quality Supervising and Inspecting Institute of Taizhou City2，Taizhou 225300)

The gelation condition and gel characters of enzymatic hydrolyzed wheat gluten(EHWG)－carrageenan composite system were studied．The results showed EHWGsolution in 300 mg/mL was also pasty，but it became good gel when 0．3%carrageenan was added in the system．The adhesiveness and elasticity of the gel were improved continuously with the increase of carrageenan or EHWG concentration，and hardness of the gel came to top in 0．3%carrageenan or in 200 mg/mL EHWG．The characters of EHWG －carrageenan composite gel could increase and then decrease when the gelling temperature or heating time increased．According to the analysis，in the conditions of 300 mg/mL gluten hydrolysates，0．3%concentration and 80 ℃ heating for 30 min，the hardness，adhesiveness and elasticity of the plural gel would come to best．

wheat gluten，enzymatic hydrolyzed wheat gluten，carrageenan，pluralgel，gel characters

TS209

A

1003－0174(2011)10－0017－04

郑州轻工业学院博士基金(2009BJ0026)

2010－07－22

王章存，男，1963年出生，博士，教授，粮油蛋白质深加工研究