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产生的副产物, 含有70% ~ 80%蛋白质, 是一种营养丰富、物美
价廉的植物蛋白源[ 1] 。然而, 由于谷朊粉分子内疏水作用区域
较大, 在水中分散性较差, 其凝胶特性得不到体现, 限制了谷朊
粉在食品和非食品中的应用[2]。因此, 采用一定改性手段来改
善谷朊粉的某些物理化学性质, 以提高其作为不同食品改良剂
的适应性, 显得尤为重要[3]。目前, 国内外有关微波改进谷朊
粉品质的研究较少, 对谷朊粉的改善效果也不明显[ 4]。笔者利
用微波技术改善谷朊粉品质, 研究谷朊粉浓度、pH 值、加热时
间、微波功率对谷朊粉品质的影响, 并在此基础上通过正交试
验, 摸索微波提高谷朊粉品质的最佳条件。
1 材料与方法
1. 1 试验材料 供试谷朊粉来自河南安阳恒泰小麦面粉有
限公司。
1. 2 相关因素对产物功能性质的影响 取一定质量的谷
朊粉, 加入一定量的水溶解后, 调节到一定的pH 值, 将其放
入微波处理仪中, 设置到一定的功率, 处理一定的时间后, 分
别测定溶解度、乳化性和起泡性。
1. 3 正交试验因素的确定 根据单因素试验结果, 对谷朊
粉微波处理条件进行优化。从单因素试验结果可以看出, 谷
朊粉的乳化性、起泡性和溶解度有着密切联系, 呈一定的正
相关关系。因此, 在正交试验中可以采用溶解度作为考察指
标, 确定最佳试验方案。
1. 4 指标测定及方法 采用真空干燥法测定水分含量[5] ;
采用程序升温烘烤法测定灰分含量[ 6] ; 采用索氏提取法测定
脂肪[ 7]; 采用微量凯氏定氮法/GB551185测定粗蛋白含量,
谷朊粉的换算系数为5. 7[ 8]; 采用1% HC l旋光法测定粗淀
粉含量[ 8]; 参考文献[ 9], 测定乳化性与乳化稳定性能[9] ; 参
考文献[ 10], 测定起泡性[ 10] 。
2 结果与分析
2. 1 谷朊粉的基本组成 通过基本组成成分的常规检测,
谷朊粉原料的基本组成为: 蛋白质78. 38%、粗淀粉6. 13%、
粗脂肪5. 98%、水分6. 72%、灰分2. 83%。由此可知, 供试
谷朊粉中以蛋白质为主。从基本组成可见, 原料谷朊粉为高
蛋白、低脂肪、低热量的蛋白质资源。
2. 2 单因素试验结果
2. 2. 1 原始谷朊粉的理化特性。从图1可以看出, 在pH 值
为8时, 谷朊粉溶解度最低, 而pH值< 8或> 8 时, 溶解度逐
渐上升, 说明谷朊粉的等电点可能在8左右。同时, 谷朊粉
的乳化性、起泡性曲线与pH值- 溶解度曲线相似, 说明谷朊
粉的乳化性和起泡性与其溶解性密切相关, 都是由蛋白质分
子表面的结构和带电荷性所决定的。
图1 非微波处理的pH值的影响
Fig. 1 Effects of pH in nonmicrowave treatment
2. 2. 2 时间对微波处理时谷朊粉品质的影响。从图2可以
看出, 微波处理100 s后溶液的乳化性和起泡性均有明显提
安徽农业科学, Jou rn al ofAnhu iAgr.i Sc.i 2010, 38( 30) : 17198- 17199, 17245 责任编辑 刘月娟 责任校对 卢瑶
高, 且当微波处理时间为100 s时均达到最高值, 此后延长微
波处理时间, 各功能特性呈下降趋势。这可能是由于在微波
作用下, 蛋白质分子的结构变得疏松, 使疏水性多肽部分展
开朝向脂质, 极性部分朝向水相。随着处理时间的延长, 蛋
白质变性增大, 不溶性蛋白质含量增多, 溶解度随之降低。
所以, 微波处理的最佳处理时间为100 s。
图2 时间对微波处理时谷朊粉品质的影响
Fig. 2 Effects of time on vi ta l whea t gluten qua lity withmicro
wave treatment
2. 2. 3 谷朊粉浓度对微波处理时谷朊粉品质的影响。从图
3可以看出, 谷朊粉浓度在9. 5% ~ 10. 0%之间, 微波处理后
谷朊粉溶解度有明显的提高, 在9. 5% 时溶解度达最大值。
同时, 随着底物浓度的逐渐增大, 谷朊粉的乳化性也随之增
加, 但增加幅度缓慢。这是因为随着谷朊粉浓度的增加, 界
面膜厚度随之增大, 从而提高了膜的强度, 使乳化性增加, 但
浓度和界面膜厚度的增加对谷朊粉乳化性增加的影响不大。
起泡性随着界面膜厚度的增加而有所增加。这可能是因为
界面膜厚度对泡沫稳定性的影响较大。由此可见, 微波处理
谷朊粉的最佳浓度为9. 5%。
图3 功率对微波处理时谷朊粉品质的影响
Fig. 3 Effects of power on vita lwheat g luten quali ty withmicro
wave treatment
2. 2. 4 pH值对微波处理时谷朊粉品质的影响。从图4可
以看出, 在pH值为8时溶解度最低, 而在pH < 8或> 8 时均
逐渐上升, 在pH 值为5 时最大。这可能是因为在酸性条件
下相当于酸法去酰胺, 增加了溶液中的负电荷, 有利于谷朊
粉在界面上展开和定向排列, 乳化性和起泡性等得到极大的
提高; 在碱性条件下碱作为亲核试剂激活剂, 使酰胺释放出
氨, 同样有助于乳化性和起泡性的提高。所以, 最佳微波处
理pH值为5。
2. 2. 5 功率对微波处理时谷朊粉品质的影响。从图5可以
图4 pH对微波处理时谷朊粉品质的影响
Fig. 4 Effects o f pH on vita l wheat g luten qua lity with micro
wave treatment
看出, 超声波功率在600W时改性后的谷朊粉溶解度有明显
的提高。当功率增大时, 蛋白质溶液受到的负压也随之增
大, 水分子间平均距离就会增大, 超过极限距离后, 就会破坏
蛋白质结构的完整性, 使蛋白质分子的结构变得疏松, 蛋白
溶解度得到提高。随着功率的继续增大, 蛋白质变性增大,
伴随强烈的机械性断键作用, 不溶性蛋白质含量增多, 蛋白
溶解度随之降低。可见, 微波处理的最佳功率为600W。
图5 功率对微波处理时谷朊粉品质的影响
Fig. 5 Effects o f power on vitalwhea t gluten qualitywithmicro
wave treatment
2. 3 正交试验结果 从表1可以看出, 最佳试验条件为: 功
率600W, pH 值5, 谷朊粉浓度9. 5%, 微波处理时间为100 s。
表1 L9 ( 34 )正交试验结果分析
Table 1 Ana lys is of orthogona l test results
试验号
Test
No.
A
功率W
Power
B
pH值
C
时间 s
T ime
D
浓度%
Concen tration
溶解度
mg /m l
Solub ility
1 500 4. 5 100 8. 5 3. 98
2 500 5. 0 110 9. 0 4. 90
3 500 5. 5 120 9. 5 5. 08
4 550 4. 5 110 9. 5 4. 30
5 550 5. 0 120 8. 5 5. 75
6 550 5. 5 100 9. 0 5. 84
7 600 4. 5 120 9. 0 5. 00
8 600 5. 0 100 9. 5 6. 78
9 600 5. 0 110 8. 5 6. 26
K1 13. 96 13. 28 16. 60 15. 99
K2 15. 89 17. 43 15. 46 15. 74
K3 18. 04 17. 18 15. 83 16. 16
R 1. 36 1. 38 0. 38 0. 14
K1
2 194. 88 176. 36 275. 56 255. 68
K2
2
252. 49 303. 80 239. 01 247. 75
K3
2
325. 44 295. 15 250. 59 261. 15
Q i 257. 61 258. 44 255. 05 254. 86
(下转第17245页)
38卷 30期 李治龙等 微波处理对谷朊粉起泡性和乳化性的影响 17199
区, 地势险峻、地形破碎, 日照不足, 常年低温且无霜期短, 包
括陕北地区, 年平均无霜期一般也只有160~ 190 d。这容易
使农作物因低温霜冻而受到伤害。再如干旱灾害, 陕北的白
于山区以及关中的渭北旱腰带浅山区, 都属于极度干旱缺水
地区, 这些地区气候干燥, 且年降水量十分稀少, 延安以北地
区年降水量仅仅为300~ 400mm, 几乎年年发生旱灾。再如
洪涝灾害、冰雹灾害等多种自然灾害都呈现出日益严重的趋
势。这些气象灾害对农作物的产量都有直接影响, 造成农作
物减产甚至绝收, 同时往往也会伤及人畜, 造成重大损失, 极
易发生贫困。
2. 2 易发生水土流失、土地荒漠化等综合性灾害 陕西生
态脆弱的5个主要分布区, 除了长城沿线风沙区属于防治沙
化和荒漠化治理区域外, 其余地区的水土流失基本是共性的
严重问题。一方面由于这些地区土壤本身土质疏松贫瘠、抗
蚀能力弱、暴雨强烈等方面的原因, 另一方面, 滥垦滥伐以及
过度垦殖放牧使自然植被和土层遭到严重破坏。两者相互
影响, 加剧了水土流失趋于严重的态势。而水土流失对贫困
地区人口最主要的影响就是会减少基本农田面积, 可用耕地
越来越少, 土地的生产能力降低。其结果是导致更加贫困。
2. 3 使得粮食供给短缺 生态条件的恶劣、气候条件的异
常、自然灾害的频繁影响等等, 都限制了这些区域种植粮食
作物的品种, 一般仅能种植土豆、玉米、红薯等, 而其他粮食
作物和经济型作物基本不能种植。由于土地产出率低, 所种
植的粮食作物亩产也比较低, 无法满足正常的生产生活需
要, 在一些严重地区, 大部分群众需要购粮或者借粮以维持
生计。粮食供给短缺, 从而就导致收入水平低下。
2. 4 缺乏保护意识 贫困地区受资源匮乏、劳动力素质低、
社会基础设施落后、应灾能力差等的限制, 几乎没有生态环
境保护的意识, 如果人们对自然资源环境的不正确行为不加
以约束, 就会导致生态环境更加恶化。这些又反过来影响着
贫困地区的贫困状况。
这些因素相互交织影响, 都加剧了生态环境脆弱地区的
贫困程度。贫困的发生与恶劣的生态环境互为因果, 密不
可分。
3 结论与思考
在农村环境与反贫困相互冲突、相互影响的内部恶性循
环中, 开始有更多的人意识到, 外部因素在改善贫困人口的
环境状况中扮演着重要的角色。
陕西新农村建设的提出和发展, 无疑是对环境和贫困恶
性循环中注入了新的外部力量, 使这样的恶性循环得以中
止, 并最终将两者协调统一。新农村建设的总体要求就是
生产发展, 生活宽裕, 乡风文明, 村容整洁, 管理民主。对
反贫困和环境保护都提出了要求[5] 。
反贫困的措施中, 开展生态村的建设使贫困农村环境得
到进一步的改善。而在环境保护的相关行为里, 注入提高生
产力的新动力, 使反贫困也能取得有效的成果。反贫困和环
境保护都是新农村建设关注的重点, 在新农村建设的统筹
下, 二者是能够协调统一的[ 6]。
因此, 对于陕西农村的反贫困和环境保护而言, 在考虑
如何对传统的 环境- 贫困恶性循环进行中止, 引入新的外
部动力, 将传统意义上相互冲突的两者协调统一的途径上,
新农村建设无疑是一个良好的发展契机, 无疑是改变这种循
环的强有力的外部因素[7] 。
参考文献
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[ 5] 国家环保总局, 发展改革委, 农业部. 关于加强农村环境保护工作的意
见. 国务院办公厅文件, 2007年11月13日: 国办发[ 2007] 63号[ EB/
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(20): 27- 28.
各因素对提高谷朊粉的品质的重要性大小为B( pH) > A (功
率) > C(处理时间) > D(谷朊粉浓度)。经方差分析, 发现对
改善谷朊粉乳化性和起泡性而言, pH 值效果在0. 01水平显
著, 微波功率效果在0. 05水平显著。
3 讨论
该研究得到了微波处理在提高谷朊粉溶解性、乳化性、
起泡性等方面的最佳工艺参数, 并分析了微波处理时各参数
对提高谷朊粉品质的影响。但是, 该试验还只是实验室试
验, 只具有理论参考价值。在后续试验中, 应将谷朊粉加入
到具体食品中进行实践验证, 以求得更加完整、准确的试验
效果, 从而拓宽谷朊粉的应用范围。
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