张振山，刘玉兰，王娟娟，常云彩

（1.河南工业大学粮油食品学院，河南郑州 450001；2.河南省科学院同位素研究所有限责任公司，郑州市核农学重点实验室，河南省辐射加工工程研究中心，河南郑州450015）

大豆是我国植物蛋白的主要原料，在我国国民经济中占有重要的地位。大豆中含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物及无机盐等营养物质，而这些营养物质是微生物生长繁殖的天然培养基，一旦储藏条件适宜微生物的生长，微生物就会迅速的繁殖生长，进而影响大豆的安全储藏，导致大豆品质劣变，还可能产生一些毒素，严重影响它的食用价值[1]。食品辐照技术是利用放射源产生的射线对食品进行非热加工的新技术。其原理是射线与物质相互作用后，将其部分能量传递给物质的原子或分子，使原子变成离子，离子通过电离辐射在食品中产生的辐射物理、化学和生物学效应，达到杀菌、杀虫、消毒、防腐和防霉的作用，从而延长食品的保质期、提高食品的质量[2]。通常，辐照剂量不超过10kGy时，辐照过的食品被认为是安全卫生的[3]。但是，越来越多的研究开始关注于高剂量辐照对食品营养及安全方面的影响[4-5]。然而，目前为止，尚未发现有关高剂量的辐照对大豆蛋白功能特性影响的研究。本实验主要利用60Co γ射线研究不同辐照剂量和储存时间对大豆中蛋白含量、溶解性、吸水性、吸油性、乳化性以及乳化稳定性的影响。为辐照技术在大豆加工储藏方面的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大豆 购于郑州农贸市场，为2011年收获的国产优质大豆，含水量为10.2%，含杂量小于1%；大豆一级油 中粮北海粮油工业有限公司，购于郑州丹尼斯超市；正己烷、无水乙醇、浓硫酸、硫酸钾、硫酸铜等试剂 均为分析纯。

HWS-250恒温恒湿箱 上海精宏实验设备有限公司；FW-80万能粉碎机 北京永光明医疗仪器有限公司；HH-4数显搅拌水浴锅 上海维诚仪器有限公司；FA25高速切乳化机 上海弗克流体机械制造有限公司；YXQ-LS-50G立式压力蒸汽灭菌器 上海博讯实业有限公司医疗设备厂；Kjeltec2300凯氏定氮仪 丹麦福斯集团；LD5-10低速离心机 北京京立离心机有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 大豆辐照加工 大豆辐照委托河南省科学院同位素研究所进行加工。准确称取1500g大豆，用自封袋密封，用60Co γ射线在一定辐照剂量下进行辐照处理，辐照剂量分别设为0、10、20kGy。

1.2.2 大豆的储存 不同辐照剂量处理过的大豆，置于恒温培养箱中储存，储存温度28℃，储存时间20d。每隔5d取样200g进行大豆浓缩蛋白制备并对浓缩蛋白特性进行测定。

1.2.3 霉菌总数的测定 大豆中霉菌总数的测定，参照国家标准GB/T 4789.16-2003进行。

1.2.4 浓缩蛋白的制备 辐照后的大豆用万能粉碎机粉碎，过100目筛，筛下物用正己烷脱脂，脱脂粕离心分离后，自然风干至无溶剂气味。浓缩蛋白的制备参照刘玉兰等[6]报道的方法并略作修改，取一定量干燥后的脱脂粕与65%的乙醇溶液混合（固液比1∶7），在提取温度50℃下，搅拌提取60min后，真空抽滤分离。分离后的蛋白粉与90%的乙醇溶液混合（固液比1∶7），在提取温度70℃下，搅拌提取60min后，真空抽滤分离。分离出的大豆粕即为大豆浓缩蛋白，自然干燥脱溶后，密封放入-20℃冰箱待用。

1.2.5 粗蛋白含量的测定 大豆中粗蛋白含量的测定，参照国家标准GB/T 14489.2-2008进行。

1.2.6 氮溶解指数（NSI）的测定 大豆中蛋白氮溶解指数的测定，参照AACC 46-23方法进行。

1.2.7 吸水性的测定[7]准确称取0.2g浓缩蛋白，置于10mL离心管中。加入6mL蒸馏水，振荡1min后静置10min。然后在1600r/min下离心25min，除去澄清水。吸水性（WHC）以每克蛋白结合水的克数表示。

1.2.8 吸油性的测定[8]准确称取1.0g浓缩蛋白，置于10mL离心管中。加入5mL一级大豆油，每5min振荡30s，30min后在1600r/min下离心25min，弃去上层未吸附油。吸油性（OAC）以每克蛋白吸油的克数表示。1.2.9 乳化性及乳化稳定性的测定[9]精确称取1.0g大豆浓缩蛋白到100mL烧杯中，加入20mL蒸馏水，调节pH为7.0，再加入20mL一级大豆油，均质1min（1500r/min），放入离心机中离心5min（1300r/min），取出离心管，观察乳化情况，记录乳化层高度及管中液体总高度，计算乳化能力（EA），见式（1）。

将上述离心管置于80℃水浴中加热30min后，用自来水冷却至室温，再次离心5min，记下乳化层高度及管中液体总高度，计算乳化稳定性（ES），见式（2）。

式中：H0-离心管中乳化层的高度；H-离心管中液体总高度。

式中：H1-加热冷却后管中乳化层高度；H2-加热冷却后管中液体总高度。

1.2.10 数据统计分析 利用SPSS（V16.0）统计软件进行数据分析，测定结果表示为平均数（n≥3），采用ANOVA检验对影响因素进行显著性分析，以p＜0.05为显著性水平。

2 结果与讨论

2.1 辐照对霉菌总数的影响

图1 辐照剂量和储存时间对菌落数的影响Fig.1 Effect of irradiation dose levels and storage time on the number of colonies

从图1可以看出，辐照对大豆中的菌落数具有显著的影响（p＜0.01），随着辐照剂量的加大，菌落数显著减少，这说明辐照具有很好的杀菌保鲜效果。10kGy和20kGy辐照后的大豆，菌落总数差别不大，这是因为10kGy的辐照量已经可以杀死附着于大豆表面的大部分微生物，单就保鲜而言，大豆辐照剂量不应超过10kGy。

同时，可以看出，在贮藏前10d内，菌落数的增加量较小，变化平缓；在贮藏时间超过10d后，检测的菌落数量骤然上升，变化幅度较大，特别是未经辐照的大豆，变化趋势尤为明显。对实验结果进行回归分析发现，菌落数随储存时间呈指数增加。

2.2 辐照对蛋白质含量的影响

图2 辐照剂量和储存时间对蛋白质含量的影响Fig.2 Effect of irradiation dose levels and storage time on crude protein content

从图2可以看出，随着储存时间的延长，大豆中粗蛋白干基含量不断增加。这一方面可能是由于储存过程中，大豆上的霉菌分解了碳水化合物等营养成分，造成干物质总量的减少。另一方面，则可能是由于霉菌繁殖过程中吸收了空气中的N2产生了非蛋白氮，而粗蛋白检测是以测定原料含氮量为基础。此外，霉菌的分解作用也会使结合蛋白得到更多的释放。这一研究结果与已有报道的结果相符[10]。

同时，从图2还可以看出，随着辐照剂量的增加，粗蛋白干基含量不断降低。这可能是由于辐照杀死了大豆中的霉菌，而且辐照剂量越大，杀菌效果越好；霉菌数量的减少，使由霉变造成的干物质损耗量也越少。

2.3 辐照对大豆NSI的影响

图3 辐照剂量和储存时间对大豆NSI的影响Fig.3 Effect of irradiation dose levels and storage time on nitrogen solubility index

从图3可以看出，随着储藏时间的延长，大豆中蛋白的NSI值略有降低，这主要是因为霉变对蛋白质品质产生了影响。通常霉变程度越高，蛋白质的溶解度越低[11]。同时，从图3中还可以看出，辐照后大豆蛋白的NSI值明显提高。这可能是由于适量的辐照可以破坏分子间的非共价键，从而使不溶性蛋白转化为可溶性蛋白。但是，与辐照剂量10kGy相比，辐照剂量20kGy下所得大豆的NSI略低。这一方面可能是由于高剂量的辐照导致蛋白质变性，以及蛋白质分子聚合；另一方面可能是由于辐照导致蛋白质与其他成分之间发生了美拉德反应[12-13]。

2.4 辐照对蛋白吸水性的影响

图4 辐照剂量和储存时间对蛋白吸水性的影响Fig.4 Effect of irradiation dose levels and storage time on the water absorption of protein

从图4可以看出，辐照对大豆蛋白的吸水性并没有显著的影响（p＞0.05），与未辐照的大豆相比，辐照后的大豆所得浓缩蛋白的吸水性略有降低。这可能是由于辐照使得蛋白结构展开，使原本隐藏在蛋白质分子内部的疏水性基团暴露出来，导致可用于约束水的极性氨基减少[12]。另外，辐照引起蛋白分子聚集也会导致吸水性的降低。同时，从图4还可以看出，随着储存时间的延长，蛋白的吸水性略有降低。这可能是由于霉变导致蛋白质变性引起的。

2.5 辐照对蛋白吸油性的影响

图5 辐照剂量和储存时间对蛋白吸油性的影响Fig.5 Effect of irradiation dose levels and storage time on the oil absorption of protein

从图5可以看出，辐照处理后的大豆所制备的浓缩蛋白吸油性显著提高（p＜0.05）。这可能是由于辐照使得蛋白质分子间的二硫键发生断裂，形成巯基，使疏水性基团暴露，从而吸油性有所增加[7]，莫耽等在研究辐照对大豆中分离蛋白功能特性影响时得到了与此相似的结果。同时，从图5中还可以看出，在储存时间低于10d时，蛋白的吸油性随储存时间的延长而显著增加。这可能是由于霉菌活动分解了碳水化合物，使制备的浓缩蛋白具有更高的蛋白质含量，蛋白质含量的增加使浓缩蛋白的吸油性提高。随着储存时间的继续延长，尽管蛋白质含量有所提升，但是，更多的蛋白质发生变性抵消了吸油性增长的部分。

2.6 辐照对蛋白乳化性的影响

图6 辐照剂量和储存时间对蛋白乳化性的影响Fig.6 Effect of irradiation dose levels and storage time on protein emulsification

从图6可以看出，辐照有助于提高大豆蛋白的乳化性，然而过高的辐照剂量又会使大豆蛋白的乳化性降低。这可能是由于辐照加工使原本隐藏在蛋白质内部的疏水基团暴露出来，进而增强了疏水性多肽部分与油脂类的结合，以及极性基团与水的结合，最终导致浓缩蛋白乳化性的增强[14]。随着辐照剂量的继续增加，蛋白质分子发生聚集，蛋白质乳化性开始降低。霉变会导致蛋白质发生变性，因此，随着储存时间的延长，蛋白乳化性逐渐降低。

2.7 辐照对蛋白乳化稳定性的影响

从图7可以看出，辐照对大豆蛋白乳化稳定性的影响和其对大豆蛋白乳化性的影响相似。与未辐照的相比，经过10kGy辐照的大豆其蛋白的乳化稳定性提高了约4.5%，经过20kGy辐照的大豆其蛋白的乳化稳定性提高了约3.3%。这说明适量的辐照有助于提高大豆蛋白的乳化稳定性，这一结果与已有的报道[7]相符。同时，研究表明，随着大豆霉变程度的加深，浓缩蛋白的乳化稳定性逐渐降低。因此，利用大豆蛋白的乳化性和乳化稳定性可以衡量辐照处理大豆的品质。

图7 辐照剂量和储存时间对蛋白乳化稳定性的影响Fig.7 Effect of irradiation dose levels and storage time on emulsion stability of protein

3 结论

适当剂量的辐照处理，可以有效地杀死大豆中的霉菌，延长大豆的保质期。辐照处理后的大豆其蛋白质除吸水性有所降低之外，其他功能特性如，氮溶指数、吸油性、乳化性以及乳化稳定性等均有所提高。但是，过量的辐照处理，会对大豆的品质造成损害，使其功能特性指标降低。研究结果还表明，随着储存时间的延长，辐照过的大豆其蛋白质功能特性变化趋势与未辐照的大豆一致。

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