全 文 ：< < < 粮食工程 · 技术
响应面分析法优化赤豆蛋白乳化活性的研究
孟 陆丽 ’ 程谦伟 ’ 刘 胜 2郑燕升
( 1
. 广西工学院生物与化学工程系 2. 大海粮油工业 (防城港 ) 有限公司 )
[摘要】本文主要采用响 应 面分析法研究了各因素时赤豆蛋 白乳化活性的影响 , 对黄原胶浓
度 、 p H 值 、 盐浓度和温度等参数进行 了优化 。 采用 多元二次回 归方 程拟合 了 4 种因素与乳化活
性的 关 系 , 确 定 了适 宜反应条件为 : 黄原胶浓度 0 .3 %4 、 p H 值 .6 5 、 N acl 浓度 1% 、 温度 50 ℃ 。
【关键词】红小豆蛋白 ; 乳化 活性 ; 响 应 面
中图分类号 : sT 21 0
.
1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 3一71 9 (2 0 9) 01 一加9 7一0 3
赤小豆营养丰富 , 含有丰富的蛋白质 , 膳食纤维
以及铁 、 钙 、 磷 、 钾等多种矿物质元素 。 赤豆 目前主
要用于做豆沙 , 国内也出现了赤豆软糖及小豆香肠 ,
其他方面利用得较少 , 有待对赤豆进行深加工和综合
利用 。 将赤豆蛋白提取出来 , 可以提高赤豆的综合利
用价值 , 弥补我国蛋白质资源的不足 。 作为一种新 的
蛋 白质资源 , 应用于食品行业需要对其功能性进行研
究 , 从而来评价蛋白质的应用前景 。 本文主要研究 了
影响赤豆蛋 白乳化活性的因素 , 寻找适宜的工艺条件
改善其乳化活性 , 从而为赤豆蛋 白在食品工业中的应
用开辟新的途径 。
, 试验材料和方 法
,
.
, 原料
赤豆 , 市售 ; 黄原胶 , 山东中轩股份有限公司 ;
十二烷基硫酸钠 , 天津市科密欧化学试剂有 限公司 ;
氢氧化钠 , 广东台山粤侨试剂塑料有 限公司 ; 盐酸 ,
南宁市嘉缘精细化工厂 。
1
.
2 主要仪器设备
凯氏定氮仪 , 冷冻干燥机 , 恒温磁力搅拌器 , 高
剪切混合乳化头 。
,
.
3 试验方法
1
.
3
,
1 赤豆蛋白提取工艺
将赤豆磨粉 60 目过筛 , 以 :l or 固液 比溶于水中 ,
搅拌使其均匀 , 调节 p H 值到 .8 5 , 然后 4 仪沦r/ m i n 离
心 2 0m i n , 取上清液调 pH 值至等电点处 , 4 0 Or / m i n
离心 20 m in , 将沉淀洗涤调节 pH 值至中性 , 冷冻干燥
制得成品 。
1
.
.3 2 水分含量的测定
采用 GBT/ 5 4 9 7一8 5 , 10 5℃恒重法 。
,
.
.3 3 蛋白质含量的测定
采用 GB理 5 5 1 1一 8 5 , 凯氏定氮法 。
,
.
34 灰分的测定
采用 G B汀 55 0 5一 8 5 , 5 50℃灼烧法 。
1
.
.3 5 乳化活性的测定
将赤豆蛋白和黄原胶溶于一定 pH 值 的缓冲溶液
中 , 配成蛋白浓度为 .0 5% ( W八 ) , 多糖浓度一定的蛋
白质一多糖混合溶液 10 m L , 在一定的温度下搅拌均匀 ,
恒温 2 0m i n , 加人 s m L 花生调和油 , or 《XX) r/ m in 的速
度下高速剪切均 质 l m in 。 立 即从乳浊液底部吸取出
50 卜L 乳浊液 , 迅速分散于 s m L 0 . 1%的十二烷基硫酸钠
溶液中 , 于 50 n m 波长下测定该稀释液的吸光度 A 。 ,
测得的吸光度值为乳化活性 。
2 结果与分析
.2 , 赤豆蛋白基本指标
赤豆蛋白的基本指标见表 1。
裹 1 赤豆蛋白的基本指标
成分 蛋白含童 水分
5
.
1
灰分
含量 (% ) 8 8 . 6
口翻留幽 .目白
技术 · 粮食工程 > > >
2. 2 赤豆蛋白乳化活性的晌应面分析
通过单因家试验 , 确定最适宜的 3 个水平 , 设计
了 4 因素 3 水平的中心组合设计见表 o2
衰 2 晌应面试脸设计因帝水平裹
水平 黄原胶浓度 (% ) pH值 盐浓度 (% ) 温度 (℃ )
50670…,二内乙、ùJ`O甘…ōO,`J0 . 2 00 . 3 0.0 40
根据响应面 ( RS M ) 分析设计原理 , 以相关性密
切的几个因素 : 黄原胶浓度 、 p H 值 、 盐浓度和温度为
自变量 , 得到赤豆蛋白乳化活性的响应值 , 其试验设
计方案及结果见表 3 。
衰 3 R S M试脸设计方案与结果
黄原胶浓
度 (% )
NaC I浓
度 (% )
温度
(℃ )
乳化
活性
序号
1
.
158 2
0
.
6 5 3 9
0
.
6 1 8 2
0
.
9 33 8
0
.
8 96 2
0
.
6 8 6 3
0
.
6 8 5 7
.0 74() 1
0
.
8 7 8 3
0
.
807 1
0
.
9 3 5 2
0
.
6 14 3
0
.
64 5 1
.0 9() 2 4
0
.
929 7
1
.
3 8 8 3
0
.
7 15 5
0
.
5 9 3 6
0
.
7 5 4 4
1
.
05 6 6
0
.
64 9 9
圈 2 黄原胶浓度与加热沮度对乳化活性的交互影晌
70印56飞ù2,J丹,ù,`1à lj妇1气
值一.6570
.7560.
.043.272456318910n234巧6789
.2 3 黄原胶浓度与 N a cl 浓度对赤豆蛋 白乳化活性的
交互影响
由图 1可知 , 黄原胶浓度与 NaC I浓度对赤豆蛋白
乳化活性的影响有明显的交互作用 , 在 N a CI 浓度较低
时 , 随着黄原胶浓度的增加乳化活性有所增加 , 而当
N a a 浓度较高时乳化活性的变化有所不同 , 随着黄原
胶浓度的增加乳化活性呈下降趋势 。
.2 4 黄原胶浓度与加热通度对赤豆蛋白乳化活性的交
互影响
由图 2 可知 , 黄原胶浓度与反应温度对赤豆蛋白
乳化活性的影 响有 明显的交互作用 。 当反应温度为
50℃时 , 黄原胶浓度对赤豆蛋白乳化活性的影响较大 ,
随着黄原胶浓度的增加乳化活性明显增加 。 而随着反
应温度的增加 , 黄原胶浓度对乳化活性的影响逐渐降
低 。 当反应温度达到 7 0℃时 , 乳化活性反而随着黄原
胶浓度的增大略有降低 。
.2 5 N a a 浓度与加热温度对赤豆蛋白乳化活性的交互
影响
由图 3 可知 , N a CI 浓度与反应温度对赤豆蛋白乳
化活性的影响有明显的交互作用 。 不同的 N a a 浓度下
反应温度对乳化活性的影响有所不同 , 当 N a CI 浓度为
1%时 , 反应温度对赤豆蛋白乳化活性的影响较大 , 随
着反应温度的增加乳化活性明显降低 , 而当 N a CI 浓度
为 3%时 , 反应温度对乳化活性的影响有所降低 , 而且
随着反应温度的增加乳化活性呈上升趋势 。
.2 6 赤豆蛋白提取工艺的回归方程的建立及优方案的
`肠. ` 翻韶台`
< < <粮食工程 · 技术
性 , 由 F 检验来判定 , 当 Por b > F 的值小于 .0 05 时表明
显著 , Por b > F 越小则该变量对指标 的影响越显著 , 因
此从表 4 中可以看出 A 、 B 、 C 、 D 、 护 、 口 、 护 、 A C 、
A D
、
B C
、
B D
、
C D 的影响是显著的 。 表 4 显示模型 F
值为 8 .8 3 6 , P加 b > F 的值 .0 《XX〕 1 (当 P or b > F 的值小于
.0 05 时表明模型显著 ) , 表明模型是显著的 , 该回归方
程有意义 。
经过以上方差分析和回归模型 , 利用响应面分析
软件最终确定了优化后的最佳反应条件见表 5 。
圈 3 N a Q 浓度与加热沮度对乳化活性的交互影晌 表 5 计算机预测最佳反应条件
确定
以响应值为回归方程的因变量 , 各因素及其相互
作用为 自变量 , 利用 eD is gn 一 Ex ep rt .6 0 软件对其进行
多次拟合 , 获得赤豆蛋白乳化活性的回归方程 。
以乳化活性为响应值 , 各试验因子对响应值的影
响可用如下 函数表示 :
乳 化 活 性 =0 . 6 刃 . 06 1A 刁. 16 B一 06 2 C刁 .0 5D 一
7
.
9 3 5A 2 + 0
.
1 1尸 + 0 . 19口 + 0 . 04 2口 一0 . o l 8AB + 0 . I A C 一
0
.
12A I补0 . 02 6 B C’+ 0 . 05 2B刃坏0 . 13 CD
式中 , A 为黄原胶浓度 ; B 为 p H 值 ; C 为 N a a 浓
度 ; D 为温度 。
对试验点的响应值进行回归分析 , 各因素的方差
分析见表 4 。
回归方程中各变量对指标 (响应值 ) 影响的显著
表 4 回归方程方差分析裹
黄原胶浓度 p H 值
6
.
5 4
N a CI浓度 乳化活性
.0 34
温度
5 0
.
0 7 1
.
4 1 7 8
3 结论
确定适宜反应条件为 : 黄原胶浓度 .0 34 % , p H 值
.6 5
,
N a CI 浓度 1% , 温度 50℃ 。 在该条件下做验证试
验 , 实际测得乳化活性为 1 . 4 0 8 6 。
参 考 文 献
李新贵 .
农业 ,
浅淡红小豆的经济药用价值与加工综合利用
2X() 5
,
( 7 ) : 1 9
.
赤豆软糖 【J] . 粮油食品科技 , 19 4 , ( 2) :
[J〕 . 现代化
2 刘光根 .
3 K oc oz K
. ,
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4 3~ 5 3
.
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F以记 Hydocr ol o id ,
方差来源 平方和 自由度 均方
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.
05 9
F 值
模型
A
B
C
D
A 2
护
口
护
A B
AC
A D
B C
刀D
C D
残差
总和
0
.
8 2
7
.
4 30 E一X() 3
.0 05 1
0
,
0 3 8
5
.
0 5 0 E- (X) 3
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5
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0
.
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0
.
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.
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.
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.
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.
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0
.
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6
.
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8 8
.
3 6
1 1
.
17
7 7
.
4 3
5 7
.
7 9
7
.
5 9
.0 24
4 8
.
38
14 1
.
9 1
.6 6
0
.
8 0
13 2
.
2 6
3 2
.
8 7
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.
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作者简介 : 孟 陆丽 (l 98 0一 ) , 女 , 广 西桂林人 ,
从事植物蛋 白方面 的研究。
通讯地址 : ( 5 45 0 6) 广西柳 州市东环路 2 68 号
硕士 , 讲师 , 主要
194 5 7
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