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大豆蛋白質(zhì):即大豆類(lèi)產(chǎn)品所含的蛋白質(zhì),含量較高,是谷類(lèi)食物的4到5倍。大豆蛋白質(zhì)是一種植物性蛋白質(zhì)。
大豆蛋白是一種植物性蛋白質(zhì),其氨基酸組成與牛奶蛋白質(zhì)相近,除蛋氨酸略低外,其余必需氨基酸含量均較豐富,是植物性的完全蛋白質(zhì)。在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值上,可與動(dòng)物蛋白等同,在基因結(jié)構(gòu)上也是最接近人體氨基酸,所以是最具營(yíng)養(yǎng)的植物蛋白質(zhì)。大豆蛋白有著動(dòng)物蛋白不可比擬的優(yōu)點(diǎn),大豆蛋白雖然甲硫氨酸極少,不過(guò)不含膽固醇,它特有的生理活性物質(zhì)異黃酮具有降膽固醇的作用。
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大豆蛋白纖維前處理技術(shù)的發(fā)展
大豆蛋白織物在紡紗過(guò)程中添加了些油劑、抗靜電劑和劑等,在織造過(guò)程中又采用淀粉漿或PVA漿上漿,加上纖維本身呈較深的米黃色,因此前處理的任務(wù)較重。大豆蛋白纖維的等電點(diǎn)在4~5之間,耐酸性較好,耐堿性差。隨著堿濃度增加,織物手感變硬,強(qiáng)度明顯下降。因此,加工中要盡量避免在高溫堿性條件下進(jìn)行。大豆蛋白纖維耐氧化性一般,這是因?yàn)槠浔韺邮怯筛男缘鞍踪|(zhì)組成。因此要小心選擇漂白劑及漂白條件。
彭桃芝等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較了3種精練工藝對(duì)大豆蛋白纖維的去雜率的影響,探討了氯漂和氧漂對(duì)大豆蛋白纖維的漂白效果,認(rèn)為大豆蛋白纖維的精練較簡(jiǎn)單,可在弱堿性條件下用凈洗劑來(lái)去除纖維上的油劑等雜質(zhì)。而漂白難度較大,氯漂工藝不適合大豆蛋白纖維的加工,雙氧水漂白時(shí)滲透劑對(duì)提高纖維白度是有益的,溫度和雙氧水濃度對(duì)纖維強(qiáng)力和收縮率的影響較大。
梅飛則認(rèn)為采用“氧漂/還原漂”或“還原漂/氧漂”的雙漂方法,則能有效地提高大豆蛋白纖維的白度,纖維的損傷也較小。生產(chǎn)實(shí)踐表明,先還原漂后氧漂的方法更實(shí)用。同時(shí),若采用棉用熒光增白劑處理漂白大豆蛋白纖維,則可進(jìn)步提高纖維白度,提高淺色、特淺色染色產(chǎn)品的鮮艷度。
由于大豆蛋白纖維不耐高溫、不耐堿,李曉春等人運(yùn)用過(guò)醋酸在弱酸性條件下對(duì)大豆蛋白/滌綸混紡織物進(jìn)行低溫(60cc)漂白。經(jīng)過(guò)處理后織物的白度比雙氧水漂白織物的白度好,強(qiáng)力損失小。
李景川等人先采用亞鐵離子試劑對(duì)大豆蛋白纖維進(jìn)行預(yù)處理,使亞鐵離子與大豆蛋白纖維中的色素形成絡(luò)合物,再利用鐵離子對(duì)雙氧水漂白的催化作用,使纖維中含色素部分局部氧化,而達(dá)到選擇性漂白的目的。這樣處理后的織物既能滿(mǎn)足染整生產(chǎn)的加工需要,又使纖維的損傷降到最小。
俞丹等人通過(guò)凱氏定量法測(cè)定纖維含氮量來(lái)評(píng)介前處理?xiàng)l件對(duì)大豆纖維的損傷,對(duì)大豆蛋白纖維的淀粉酶退漿、氧漂、還原漂的工藝進(jìn)行了研究。表明溫度和堿劑濃度是影響大豆蛋白纖維含氮量水平的兩個(gè)最主要因素,在制定大豆蛋白前處理工藝時(shí)要重點(diǎn)考慮,同時(shí)認(rèn)為采用淀粉酶退漿和雙氧水漂白的前處理工藝效果較好。
大豆蛋白纖維染色技術(shù)的進(jìn)展
大豆纖維結(jié)構(gòu)中含有羧基、羥基、氨基和腈基等極性基團(tuán),因此大豆蛋白纖維染色性能較好,染料選用范圍廣,可用活性、直接、分散、弱酸性等染料進(jìn)行染色。目前大豆蛋白纖維純紡產(chǎn)品水洗色牢度般可達(dá)到4級(jí)左右,混紡產(chǎn)品可達(dá)到3.5-4級(jí)左右。通常用的染料是棉用活性染料、酸性染料和中性染料。
大豆蛋白纖維的染色
唐淑娟及黃小華等人采用直接染料、酸性染料、活性染料、分散染料及還原染料對(duì)大豆蛋白纖維染色,比較各類(lèi)染料的染色牢度及上染率。結(jié)果表明五類(lèi)染料對(duì)大豆蛋白纖維都有一定的上染能力。其中直接染料、酸性染料上染率高,適合染深色品種,染色牢度較差,需經(jīng)固色處理?;钚匀玖稀⑦€原染料和分散染料的上染率較低,染色牢度較好,適合于染中淺色品種?;钚匀玖蠎?yīng)選擇雙活性基類(lèi)型,以提高固色率。分散染料應(yīng)選擇分子結(jié)構(gòu)大、極性基團(tuán)多的高溫型染料。各類(lèi)染料在大豆蛋白纖維上的皂洗牢度依次是還原>活性>分散>酸性>直接。中性染料在大豆蛋白纖維上具有較好的移染性能,可通過(guò)高溫移染和延長(zhǎng)染色時(shí)提高其染色均勻性。對(duì)中性染料和分散染料品種及工藝條件選擇,有待進(jìn)一步探討。邢建偉等人通過(guò)添加微懸浮體化助劑對(duì)活性染料的微懸浮體染色工藝進(jìn)行了研究,結(jié)果表明微懸浮體染色工藝可顯著提高棉用活性染料對(duì)大豆蛋白纖維的上染率和固色率,所得染品色光純正,鮮艷度有顯著提高。
大豆蛋白纖維與羊毛混紡呢絨的染色
邱依對(duì)大豆蛋白纖維/羊毛混紡呢絨的染色進(jìn)行染色,發(fā)現(xiàn)紐曲蘭中性染料對(duì)大豆蛋白纖維的染色效果較好,具有染色均勻,固色率高,牢度優(yōu)良的特點(diǎn)。
王宏等人經(jīng)過(guò)研究,認(rèn)為B型活性染料對(duì)大豆蛋白纖維染色較佳的工藝條件是:50度入染,染40min,鹽用量為40-50克每升,然后升溫至70度,加20克每升純堿固色,固色時(shí)間為20min。染色織物的手感柔軟,顏色均勻,干摩擦牢度為5,濕摩擦牢度為4~5。蔡玲[15]經(jīng)過(guò)研究后認(rèn)為B型活性染料適用于大豆蛋白纖維淺、中、深各種顏色的染色,其顏色鮮艷度、得色深度、染色牢度均具有較高水平。
大豆蛋白纖維與天絲混紡織物的染色
劉俊英等人采用Clbacrorl FN活性染料對(duì)大豆蛋白纖維/天絲混紡織物的染色性能進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)染溫度70度時(shí),50m1n即達(dá)到得色量高且染色均勻、無(wú)兩相的目的。染色織物的干摩擦牢度3-4級(jí),濕摩擦牢度2-3,染色織物的手感柔軟,顏色均勻, 等品率達(dá)90.5%。
大豆蛋白纖維與粘膠織物的染色
王安平等人對(duì)cjbacron FN活性染料在大豆蛋白纖維/粘膠針織物的染色性能進(jìn)行了研究,認(rèn)為該染料較適合大豆蛋白/粘膠復(fù)合纖
維的浸染染色。
大豆蛋白纖維與棉混紡織物的染色
為了改善大豆蛋白纖維的染深性,王雪燕等人用陽(yáng)離子改性劑DE(上海助劑廠)對(duì)大豆蛋白/棉混紡織物進(jìn)行改性處理,然后對(duì)改性的纖維進(jìn)行染色研究,認(rèn)為改性的纖維用活性染料染色,能染得深濃的顏色和良好的染色牢度。
孫冰等人認(rèn)為,大豆蛋白纖維與棉纖維同浴染色會(huì)發(fā)生競(jìng)?cè)?。因此他們?yīng)用EVERZOL ED活性染料在弱酸性介質(zhì)中染棉纖維,堿性介質(zhì)中染大豆蛋白纖維的方法,染色后的織物各項(xiàng)牢度較好。
HCDP/大豆蛋白纖維混紡交織物的染色
唐人成等人對(duì)HcDP/大豆蛋白纖維混紡交織物的染色規(guī)律進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)大豆蛋白纖維的沾色量隨HCDP/大豆蛋白纖維混紡交織物中大豆蛋白纖維含量的增加而增加,一浴一步染色法適合于HCDP含量高的HCDP/大豆蛋白纖維織物,但不適合于染深濃色,隨著染液PH值的升高,大豆蛋白纖維上陽(yáng)離子染料沾色量增加,而陽(yáng)離子染料在HCDP纖維上的上染量呈下降趨勢(shì),染液PH值以控制在4.0-4.5為宣。二浴二步法染色時(shí)宜加入適量的陽(yáng)離
子緩染劑。
大豆蛋白纖維與絹絲混紡織物的染色
徐蘇芳等人對(duì)不同種類(lèi)的染料在絹絲大豆蛋白纖維混紡織物的染色性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明直接染料對(duì)大豆蛋白纖維的染色深度普遍高于絹絲。在弱酸性條件下,酸性和中性染料對(duì)大豆蛋白纖維的染色深度明顯低于絹絲,在加鹽促染的情況下絹絲與大豆蛋白纖維的染色深度差別低于加酸促染時(shí)兩纖維染色深度的差值,多數(shù)活性染料對(duì)絹絲和大豆蛋白纖維的染色深度差別較小,容易染得同色。
大豆蛋白纖維針織物的染色
佟白等人對(duì)大豆蛋白纖維針織物的電化學(xué)染色進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)電化學(xué)染色方法能提高染料在大豆蛋白纖維針織物上的上染綠。酸性染料上染大豆蛋白纖維針織物時(shí),當(dāng)電壓為0-2.or時(shí),電化學(xué)染色的上染率比常規(guī)染色的上染率提高24.76%,節(jié)約能耗75%。
馬雪玲[23]對(duì)弱酸性染料在大豆蛋白纖維上的染色進(jìn)行了研究,認(rèn)為弱酸性染料用于大豆蛋白纖維染色時(shí),只要工藝條件控制適當(dāng),可以獲得色澤均勻濃厚的效果。織物的各項(xiàng)色牢度均可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí),拼色時(shí)染料應(yīng)選擇同類(lèi)型的,這樣有利于染色工藝的操作及工藝的簡(jiǎn)化,而且也要注意拼色染料的色牢度指標(biāo)要相近,否則會(huì)給固色造成困難。
大豆蛋白纖維整理技術(shù)的進(jìn)展
大豆蛋白纖維的耐熱性能較差。纖維在160cc下微黃,強(qiáng)力有明顯下降,200度時(shí)纖維變深黃,300度時(shí)炭化。大豆蛋白纖維耐曬性能好,抗紫外性能優(yōu)于棉、粘膠和蠶絲。大豆蛋白纖維的柔軟性、滑爽性確實(shí)好,但是經(jīng)過(guò)染整加工中高溫張力處理,其硬挺度和粗糙度會(huì)增加,手感變差。
范立紅等人對(duì)大豆蛋白纖維的抗紫外線涂層整理進(jìn)行了研究,認(rèn)為利用聚丙烯酸酯類(lèi)粘合劑對(duì)大豆蛋白織物進(jìn)行納米無(wú)機(jī)氧化物(Ti02和zn0)涂層整理,能賦予大豆蛋白織物優(yōu)良的抗紫外線輻射性能,且有定的抗紅外線輻射功能和隔熱效果。指出大豆蛋白織物在要根據(jù)大豆蛋白織物的玻璃化溫度和耐熱性能進(jìn)行確定。烘干溫度不宜超過(guò)80度,烘干時(shí)間不宜超過(guò)45min。
樊德鑫等人通過(guò)小樣試驗(yàn),對(duì)適合毛、絲等蛋白纖維的三種柔軟劑(氨基硅油加204硅油、平滑柔軟劑、羧基改性硅油)進(jìn)行比較試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)用氨基硅油加204硅油對(duì)大豆蛋白纖維與棉交織物進(jìn)行柔軟整理,手感豐滿(mǎn)、柔軟,具有抗皺效果,耐洗性好,工藝簡(jiǎn)單,對(duì)染色牢度、色澤影響較小,更能呈現(xiàn)出大豆蛋白纖維的優(yōu)良性。
王祥榮等人研究了大豆蛋白纖維的抗皺整理,他們采用低甲醛樹(shù)脂整理劑GQ-810(南通斯恩特公司)對(duì)大豆蛋白纖維及其交織物進(jìn)行抗皺整理。整理后織物干彈折皺回復(fù)角可達(dá)264,比原樣提高25.7%,濕彈折皺回復(fù)角為146,比原樣提高30.35%,白度保留率在97%以上,強(qiáng)力保留率在85%以上。測(cè)試整理后的織物結(jié)構(gòu)和性能發(fā)現(xiàn),整理劑在纖維無(wú)定形區(qū)大分子鏈司發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng),纖維的熱穩(wěn)定性得以提高,纖維的晶區(qū)結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有改變。
1試驗(yàn)方法
分別以溫度、pH(酸和堿)、蛋白酶為單因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),采用紅外光譜分析儀對(duì)改性前后大豆蛋白的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。①將30g豆粕粉加入到裝有100g水的燒瓶中,在常溫下使用攪拌機(jī)攪拌30min,得到均勻的豆粕溶液(未處理);②將30g豆粕粉加入到裝有100g水的燒瓶中,在恒溫槽中加熱并保持溫度為75℃,使用攪拌機(jī)攪拌30min,得到大豆蛋白的熱改性溶液(熱改性);③將30g豆粕粉加入到裝有100g水的燒瓶中,在恒溫槽中加熱并保持溫度為39℃,用硫酸調(diào)溶液的pH為2.0,加入5000U/g的胃蛋白酶,使用攪拌機(jī)攪拌30min,然后用氫氧化鈉調(diào)溶液的pH為5.6,得到大豆蛋白的酶改性溶液(酶改性);④將30g豆粕粉加入到裝有100g水的燒瓶中,用硫酸調(diào)溶液的pH為2.0,并使用攪拌機(jī)攪拌30min,得到大豆蛋白的酸改性溶液(酸改性);⑤將30g豆粕粉加入到裝有100g水的燒瓶中,用氫氧化鈉調(diào)溶液的pH為12.0,并使用攪拌機(jī)攪拌30min,得到大豆的堿改性溶液(堿改性)。將上述制備的各豆粕溶液先用粘度計(jì)測(cè)試各溶液(25℃)的粘度,然后取少部分放入冰箱中,在-18℃下冷凍24h,隨后用真空冷凍干燥箱對(duì)樣品進(jìn)行冷凍干燥,并使用紅外光譜儀對(duì)冷凍干燥后的樣品粉末進(jìn)行分析。
2結(jié)果與分析
表1和圖1分別為改性前后豆粕溶液的粘度和紅外光譜圖。
2.1熱改性對(duì)大豆蛋白的影響由圖1可知,豆粕中主要含有-OH、-NH2、-COOH等活性基團(tuán),其中波數(shù)為3411.16cm-1處的寬的吸收峰是分子間氫鍵O-H伸縮振動(dòng)和N-H伸縮振動(dòng)吸收的特征峰;波數(shù)為2929.50cm-1處的峰是CH2的伸縮振動(dòng)特征峰;波數(shù)為1654.22cm-1處的峰是C=O伸縮振動(dòng)(酰胺Ⅰ譜帶);波數(shù)為1541.43cm-1處的峰是N-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)和C-N伸縮振動(dòng)的偶合峰(酰胺Ⅱ譜帶);波數(shù)為1241.75cm-1處的峰是C-N伸縮(酰胺Ⅲ譜帶);在波數(shù)為1399.92cm-1處的峰是COO-的特征峰,波數(shù)為1053.50cm-1處的峰是伯醇吸收帶。從圖1可以看到,與未改性豆粕的譜圖相比,熱改性豆粕的紅外光譜圖中各峰形和峰位都沒(méi)有變化。這說(shuō)明熱改性沒(méi)有改變大豆蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)(多肽鏈上氨基酸的排列順序),而由表1又可知,熱改性豆粕溶液的粘度要比未改性的明顯增大,這可能是大豆蛋白發(fā)生了熱變性。在加熱條件下,大豆蛋白質(zhì)分子由原來(lái)的卷曲緊密結(jié)構(gòu)舒展開(kāi)來(lái),使分子內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露在外部,從而使分子外部的親水基團(tuán)相對(duì)減少,致使溶解度降低,并且蛋白質(zhì)分子在受熱后可能發(fā)生了締合作用[9],從而使得粘度增加。
2.2酶改性對(duì)大豆蛋白的影響由圖1可知,與未改性豆粕的譜圖相比,酶改性豆粕的紅外光譜圖中峰的變化主要是在波數(shù)為1241.75cm-1處的C-N伸縮(酰胺Ⅲ譜帶)和波數(shù)為1053.50cm-1處的伯醇吸收帶。C-N伸縮(酰胺Ⅲ譜帶)吸收強(qiáng)度的減弱說(shuō)明在蛋白酶的作用下,部分肽鍵或酰胺鍵發(fā)生了水解;波數(shù)為1053.50cm-1處的伯醇吸收帶的消失以及出現(xiàn)波數(shù)為1111.38cm-1的特征峰,說(shuō)明大豆蛋白肽鏈水解后的小分子中的伯醇基團(tuán)在濃硫酸的催化作用下生成了醚鏈。與酸改性豆粕的譜圖相比,在波數(shù)為1541.43cm-1處的N-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)(酰胺Ⅱ譜帶)吸收強(qiáng)度減弱,說(shuō)明一部分的-NH2參與了交聯(lián)反應(yīng)。此外,由表1可知,經(jīng)蛋白酶改性后的豆粕溶液的粘度有所增大,這可能是部分?jǐn)嗔验_(kāi)的多肽鏈的分子內(nèi)或分子間交聯(lián),致使分子量增大,從而使粘度升高。蛋白酶改性大豆蛋白的作用機(jī)理主要在于能夠改變大豆蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu),有限度地水解酰胺鍵使大豆蛋白部分降解,增加其分子內(nèi)或分子間交聯(lián)或連接其他特殊功能基團(tuán)[1]。圖1改性前后豆粕溶液的紅外光譜圖波數(shù)/cm-14000350030002500200015001000500酸改性堿改性酶改性未改性熱改性
2.3酸改性對(duì)大豆蛋白的影響由圖1可知,與未改性豆粕的譜圖相比,酸改性豆粕的紅外光譜圖中峰的變化主要是在波數(shù)為1241.75cm-1處的C-N伸縮(酰胺Ⅲ譜帶)和波數(shù)為1541.43cm-1處的N-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)(酰胺Ⅱ譜帶)。C-N伸縮(酰胺Ⅲ譜帶)吸收強(qiáng)度的減弱說(shuō)明在強(qiáng)酸的作用下,部分肽鍵發(fā)生了水解;波數(shù)為1541.43cm-1處的N-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)(酰胺Ⅱ譜帶)吸收強(qiáng)度的增強(qiáng)說(shuō)明在濃硫酸的作用下,大豆蛋白的空間球狀結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化,球蛋白中的多肽鏈被解離開(kāi)來(lái),暴露出更多的-NH2,并且-NH2也沒(méi)有被反應(yīng)掉。由圖1還可知,酶和酸改性豆粕的譜圖與未改性豆粕的譜圖相比,各酰胺譜帶發(fā)生了不同程度的藍(lán)移,這可能是酸的誘導(dǎo)效應(yīng)。此外,由表1可知,濃硫酸改性過(guò)的豆粕溶液的粘度下降明顯,這可能是在酸的作用下被解離的大豆蛋白的多肽鏈?zhǔn)嬲归_(kāi)來(lái),另外,對(duì)比圖1中酶改性豆粕的譜圖可知,雖然蛋白分子在酸的作用下發(fā)生了部分肽鍵或酰胺鍵的水解,但對(duì)整條肽鏈的影響不大,斷開(kāi)的肽鍵部位也沒(méi)有出現(xiàn)分子內(nèi)或分子間交聯(lián)的跡象。
2.4堿改性對(duì)大豆蛋白的影響由圖1可知,與未改性豆粕的譜圖相比,堿改性豆粕的紅外光譜圖中峰的變化主要是在波數(shù)為1241.75cm-1處的C-N伸縮(酰胺Ⅲ譜帶)和波數(shù)為1541.43cm-1處的N-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)(酰胺Ⅱ譜帶)。但與酸改性和酶改性的譜圖相比可以發(fā)現(xiàn),堿水解肽鍵或酰胺鍵的能力要高于酸和酶,在波數(shù)為1241.75cm-1處的C-N伸縮(酰胺Ⅲ譜帶)幾乎完全消失了,堿水解肽鍵或酰胺鍵的能力比胃蛋白酶強(qiáng),這可能是胃蛋白酶對(duì)肽鏈中的肽鍵或酰胺鍵的水解具有專(zhuān)一性,并不能水解所有肽鏈中的肽鍵或酰胺鍵,而強(qiáng)堿對(duì)肽鍵或酰胺鍵的水解并沒(méi)有這方面的限制。此外,由波數(shù)為1541.43cm-1處的N-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)(酰胺Ⅱ譜帶)吸收強(qiáng)度的減弱可知,大部分的-NH2被反應(yīng)掉了。由圖1還可知,堿改性豆粕的譜圖與未改性豆粕的譜圖相比,各酰胺譜帶也發(fā)生了不同程度的藍(lán)移,這可能是具有兩性的蛋白質(zhì)在堿的作用下也發(fā)生了的誘導(dǎo)效應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中隨著溶液pH值的上升,攪拌越來(lái)越困難,并且由表1可知,堿改性的豆粕溶液的粘度達(dá)到83417mPa/s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未改性和其他常規(guī)改性的豆粕溶液。堿改性豆粕的機(jī)理主要在于大程度的水解肽鍵和酰胺鍵,并催化一些活性基團(tuán)參與各分子內(nèi)或分子間的交聯(lián)反應(yīng)[10]。綜合以上的分析可知,熱改性,酶改性,酸、堿改性等常規(guī)改性方法均能導(dǎo)致大豆蛋白的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,這些變化也反應(yīng)出不同改性方法改性大豆蛋白的機(jī)理和程度也各有所異。單一的改性往往有著局限性,聯(lián)合使用兩種或多種方法對(duì)大豆蛋白進(jìn)行改性才是今后研究的重點(diǎn)。
3結(jié)論
關(guān)鍵詞 大豆;高蛋白質(zhì)含量;栽培措施
中圖分類(lèi)號(hào)S565.1
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A
文章編號(hào)l004—8421(2012)02—143—02
大豆籽粒中蛋白質(zhì)含量高達(dá)40%,是人們生活中主要的蛋白來(lái)源,同時(shí)還可作牲畜飼料及食品和輕工業(yè)原料。在21世紀(jì)人們面臨蛋白資源短缺的全球性嚴(yán)重問(wèn)題,所以提高大豆品種蛋白質(zhì)含量、積極改善大豆品質(zhì)、提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值具有重要意義,因此蛋白質(zhì)含量成為衡量大豆品質(zhì)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。隨著世界人口的增長(zhǎng)和人類(lèi)生活水平的提高,對(duì)蛋白質(zhì)的需要越來(lái)越迫切了,大力發(fā)展投資少、成本低、性能好的高蛋白大豆產(chǎn)品為人們所關(guān)注。因此,積極開(kāi)展大豆高蛋白育種與栽培的研究已迫在眉睫。在一定的基因型條件下,通過(guò)適宜的栽培措施,可以使品種的優(yōu)良特性得到最大的發(fā)揮。因此,在培育優(yōu)良品種的同時(shí),研究其高產(chǎn)高效的配套栽培技術(shù)至關(guān)重要。
1 利用育種手段培育高蛋白大豆新品種
大豆的蛋白質(zhì)品質(zhì),主要與含硫氨基酸量有關(guān),特別是蛋氨酸、色氨酸與胱氨酸的含量。由于大豆蛋白質(zhì)的賴(lài)氨酸含量已較高,因此在提高大豆蛋白質(zhì)的品質(zhì)時(shí),常常不大考慮到賴(lài)氨酸的提高,而特別強(qiáng)調(diào)蛋氨酸、胱氨酸、色氨酸的提高。
1.1利用高蛋白的野生大豆與當(dāng)?shù)刂魍圃耘嗥贩N雜交,以提高當(dāng)?shù)卮蠖蛊贩N的蛋白含量野生豆(GlycinesojaSieb.etZucc.)中蘊(yùn)藏著許多優(yōu)異的蛋白質(zhì)和油脂基因,是寶貴的種質(zhì)資源。為改良栽培大豆,拓寬大豆育種的遺傳基礎(chǔ),國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)展了野生大豆資源利用的研究,以期把野生大豆的高蛋白多花多莢及特殊的抗逆性等基因轉(zhuǎn)育栽培大豆中,以提高栽培大豆的蛋白質(zhì)含量及其他性狀。截至目前,許多國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果表明:利用野生大豆高蛋白資源拓寬大豆育種的遺傳基礎(chǔ),提高培栽大豆的蛋白質(zhì)含量是可行的。
在進(jìn)行提高栽培種蛋白質(zhì)含量的育種中,不僅要選用蛋白質(zhì)含量較高的材料作母本,要盡可能選用蛋白質(zhì)含量較高的作父本,即以高×高的組配方式。即在進(jìn)行提高大豆籽粒蛋白質(zhì)含量雜交育種時(shí),應(yīng)選用蛋白質(zhì)含量高的品種做親本,同時(shí)還要考慮到母本對(duì)提高雜種后代蛋白質(zhì)含量的作用,應(yīng)盡可能選用蛋白質(zhì)含量高、綜合農(nóng)藝性狀好的品種作母本。
2 利用栽培措施提高大豆蛋白質(zhì)含量
2.1播期關(guān)于播期對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響到很多報(bào)道,但結(jié)論不一。丁振麟研究結(jié)果表明,播種越早,大豆籽粒的蛋白質(zhì)含量越高。王志新等在2003年研究環(huán)境因素對(duì)大豆化學(xué)品質(zhì)及產(chǎn)量影響認(rèn)為,播期對(duì)脂肪、蛋脂總量、產(chǎn)量的影響達(dá)極顯著水平。陳維元等認(rèn)為,適期播種有利于提質(zhì)增產(chǎn)。陳錦坤等認(rèn)為,遲播對(duì)南方高蛋白大豆產(chǎn)量有一定的影響,調(diào)節(jié)效應(yīng)不顯著,對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量有極顯著的調(diào)節(jié)效應(yīng)。于鳳瑤等對(duì)黑龍江省大面積種植的高蛋白大豆品種黑農(nóng)48、黑農(nóng)43和東農(nóng)42的播期進(jìn)行了檢測(cè),大豆蛋白質(zhì)含量隨播期的推遲逐漸升高,在某一播期達(dá)到最高峰值后下降,不同品種的最高峰值出現(xiàn)的播期不同。馮麗娟等研究認(rèn)為,除絲氨酸、胱氨酸和蛋氨酸含量受品種因素影響較大外,其他14種氨基酸及氨基酸總量均受播期影響較大,說(shuō)明在各種氨基酸的積累及其相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中播期的影響尤為重要,即光、溫、水等自然生態(tài)條件對(duì)氨基酸的形成和積累具有一定的決定作用。隨著播期的推遲,各種氨基酸含量呈下降趨勢(shì)。因此,提高含硫氨基酸的含量,除選擇高含硫氨基酸的大豆品種外,可適當(dāng)?shù)赝七t播期。時(shí)早播對(duì)提高高蛋白大豆的蛋白質(zhì)含量是有利的。
2.2密度大豆因品種不同,栽培密度也有差異,從而自勵(lì)的蛋白質(zhì)含量也會(huì)有差異。寧海龍等認(rèn)為,密度對(duì)蛋白質(zhì)含量、脂肪含量及蛋白質(zhì)總量的影響程度因品種而異。朱紅德等認(rèn)為,在29.85萬(wàn)~37.31萬(wàn)株/hm2的密度范圍內(nèi),高蛋白大豆的產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量以及蛋脂總量最高。寧海龍等研究認(rèn)為,蛋白質(zhì)含量在密度達(dá)12.25萬(wàn)株/hm2時(shí)最高,而在密度高于12.25萬(wàn)株/hm2時(shí),蛋白質(zhì)含量隨栽培密度增加而降低。
2.3NPK肥合理的氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)水平及其配比,能夠協(xié)調(diào)土壤營(yíng)養(yǎng)供應(yīng),促進(jìn)大豆對(duì)養(yǎng)分的吸收和根瘤固氮,從而有利于大豆品質(zhì)的改善。施用氮肥對(duì)大豆籽實(shí)的氨基酸與必需氨基酸含量亦有明顯影響。氮肥對(duì)大豆籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的效應(yīng)因氮肥類(lèi)型、施用量、施用時(shí)期、施用方式等不同而異。孫聰姝等研究了不同施氮水平對(duì)大豆蛋白質(zhì)積累的影響,施氮肥后,蛋白質(zhì)絕對(duì)含量在生育前期增加效果不明顯,生育后期表現(xiàn)有所增加。程光華等認(rèn)為,氮磷鉀配施處理比氮磷處理增產(chǎn)10.5%~14.4%,比無(wú)肥處理增產(chǎn)32.8%~69.4%。甘銀波等以3種不同基因型大豆品種為試材,研究結(jié)果表明大豆?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)階段的最佳追肥時(shí)間為根瘤形成始期;而大豆生殖生長(zhǎng)期間的最佳追肥時(shí)間為大豆開(kāi)花期。鄒德乙等認(rèn)為,在施氮肥基礎(chǔ)上施用磷鉀肥或在有機(jī)肥基礎(chǔ)上配施氮磷鉀肥,其氨基酸總量及必需氨基酸含量亦有增加趨勢(shì),但不顯著。
2.4微量元素鉬是植物生長(zhǎng)不可缺少的微量營(yíng)養(yǎng)元素之一。吳明才研究報(bào)道,鉬或硼對(duì)大豆籽粒蛋白質(zhì)和脂肪含量有一定影響。吳明才等研究報(bào)道,施鉬可增加蛋白含量2.0%~4.2%。劉鵬等試驗(yàn)結(jié)果顯示,鉬、硼對(duì)大豆品質(zhì)有較大的影響,適量施鉬、硼,使大豆籽粒蛋白質(zhì)的含量增加,氨基酸總量、必需氨基酸總量都有一定增加,降低籽粒中脂肪及鈣的含量,使籽粒中氨基酸和脂肪的組分發(fā)生變化。孫羽等。認(rèn)為,施硫可以提高大豆蛋白質(zhì)含量,過(guò)量會(huì)降低蛋白質(zhì)含量,而且蛋白質(zhì)脂肪總量會(huì)降低。
李志玉等研究認(rèn)為,硒是人和動(dòng)物必需的微量元素。大豆中的硒主要分布在蛋白質(zhì)中,施硒增加籽粒中蛋白質(zhì)含量。周勛波等認(rèn)為,適當(dāng)施用硒肥使處理組合的粗蛋白含量均高于對(duì)照,且噴施低濃度硒肥比高濃度更有利于大豆籽粒粗蛋白含量的提高;氨基酸總量和必需氨基酸總量各處理都有增加,尤其是必需氨基酸增量顯著;通過(guò)施用硒肥可以改善作物品質(zhì)。
王芳等認(rèn)為,缺鎂脅迫下大豆葉片可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)的合成受阻,而適量施鎂(10mg/L)則能有效提高大豆葉片可溶性蛋白含量。吳英通過(guò)盆栽試驗(yàn)分析結(jié)果表明,施鎂可以提高大豆蛋白質(zhì)含量。趙久明等在大豆初花期用20mg/L檸檬酸鈦噴施植株,結(jié)果表明,噴施鈦肥可使大豆蛋白質(zhì)含量顯著提高。
關(guān)鍵詞:物性測(cè)定儀 凝膠值的測(cè)定方法
隨著食品市場(chǎng)的不斷繁榮發(fā)展,現(xiàn)代人群需要的食品是既能引起食欲,又無(wú)不良副作用,而且含有豐富營(yíng)養(yǎng),大豆分離蛋白應(yīng)運(yùn)而生,其原料就是大豆。大豆中富含蛋白質(zhì),而且蛋白質(zhì)中人體“必須氨基酸”含量充足,屬于“優(yōu)質(zhì)蛋白”,大豆分離蛋白具有很好的凝膠性和乳化性,廣泛應(yīng)用于肉制品中,提高肉制品的蛋白含量、風(fēng)味和咀嚼感。
1 術(shù)語(yǔ)
1.1 大豆分離蛋白 是以大豆為原料,采用先進(jìn)的加工技術(shù)制取的一種蛋白含量高達(dá)90%以上的功能性食品添加劑,它具有很好的凝膠性、粘彈性和乳化性,又兼有蛋白含量高的營(yíng)養(yǎng)性,廣泛應(yīng)用于肉制品、冷飲制品、烘焙食品中。
1.2 凝膠性 是指大豆分離蛋白形成膠體狀結(jié)構(gòu)的性能,它使分離蛋白具有較高的粘性、可塑性和彈性,即可做水的載體,也可做風(fēng)味劑及其他配合物的載體,可賦予產(chǎn)品良好的凝膠組織結(jié)構(gòu),增加咀嚼感。
2 測(cè)定方法
2.1 方法提要 物性測(cè)定儀可對(duì)樣品的物性概念作出數(shù)據(jù)化的準(zhǔn)確表述,使用統(tǒng)一方法的測(cè)試,是精確的感官量化。本方法是利用物性測(cè)定儀,配置專(zhuān)用探頭,在一定的條件下,模仿人的牙齒壓縮產(chǎn)品膠體,得到第一次壓縮時(shí)的峰值(硬度)、壓縮后的回復(fù)程度(彈性)及二次壓縮的耐受能力(凝集性)三個(gè)數(shù)值,對(duì)這三個(gè)數(shù)值的綜合評(píng)價(jià)即為咀嚼性,用凝膠值來(lái)表示。
2.2 儀器和設(shè)備 ①物性測(cè)定儀:英國(guó) TA.XTplus。②恒溫循環(huán)水浴鍋。③小型攪拌機(jī):Cuisnart DLC-1。④真空包裝機(jī)。⑤不銹鋼模具:直徑5cm,高35cm,或用腸衣代替。
2.3 測(cè)定步驟
2.3.1 稱(chēng)量 量取2.5%的鹽水170ml+30g樣品于攪拌機(jī)中(蛋白液濃度15%)。
2.3.2 均質(zhì)處理 先點(diǎn)動(dòng),再快速充分?jǐn)嚢?min,20s停一次,把粘在蓋上和壁上的蛋白粉刮入杯中。攪拌完畢后,無(wú)殘留地轉(zhuǎn)入大的塑料袋中進(jìn)行抽真空,使攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡脫出。
2.3.3 填充 將抽真空的樣品填入2個(gè)模具中(注意充填過(guò)程不要有空隙)。
2.3.4 加熱冷卻 80℃水浴加熱30min,涼水冷卻1h。
2.3.5 測(cè)試方法 選特定的內(nèi)置測(cè)定程序TPA 測(cè)定方法,鋁質(zhì)探頭直徑15mm。
參數(shù)設(shè)置
Pre-Test Speed測(cè)試前速度 5.00mm/sec
Test Speed測(cè)試速度 5.00 mm/sec
Post-Test Speed測(cè)試后速度 10.0 mm/sec
Target Mode 目標(biāo)模式 Distance
Distance 15mm
Time 1.00sec
Trigger Type觸發(fā)模式 Auto(Force)
Trigger Forc觸發(fā)力 5.0g
Tare Mode清零模式 Auto
Advacnced options 高級(jí)選項(xiàng) On
開(kāi)始運(yùn)行,將傳感器感應(yīng)到的數(shù)據(jù)變化輸送到電腦顯示器上,繪出Force-Time曲線,從曲線上可以看到凝膠塊被外來(lái)作用力壓迫的情況,曲線如下:
一個(gè)樣品制備兩個(gè)凝膠體,分別進(jìn)行測(cè)定,取平均值。
記錄Hardness(硬度)和Chewiness(咀嚼性)
Chewiness(咀嚼性)=Hardness(硬度)×Cohseiveness(凝集性)×Springness(彈性)
硬度 第一個(gè)峰的最高點(diǎn)。
凝集性(粘著性) 第二次壓縮面積和第一次壓縮面積之比。
彈性 4到5之間的距離和1到2之間的距離之比。
(注:凝集性和彈性?xún)蓚€(gè)值都應(yīng)小于1,咀嚼性大約是硬度的1/2,否則有問(wèn)題,電腦有可能把等待的時(shí)間計(jì)入,使彈性值大于1)粘性(粘合性)在第一次壓縮后,當(dāng)探頭從樣品中拔出時(shí),由于樣品和探頭的粘連性而形成的負(fù)峰區(qū)域。
3 不同濃度的鹽水對(duì)凝膠值的影響
不同濃度的鹽水使用以上方法,進(jìn)行凝膠值的測(cè)定,數(shù)據(jù)如下:
在較高的溫度下加熱凝膠體,隨鹽水濃度的增加,蛋白凝膠的硬度和咀嚼性先增加后減小,直到無(wú)法形成凝膠。其原因是在鹽濃度較低時(shí),蛋白表現(xiàn)為易于溶解,稱(chēng)為鹽溶現(xiàn)象;在鹽濃度較高時(shí),蛋白質(zhì)會(huì)出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象,稱(chēng)為鹽析現(xiàn)象。
4 方法說(shuō)明
4.1 方法中使用2.5%的鹽水制備膠體更接近用戶(hù)的生產(chǎn)工藝,使測(cè)定數(shù)據(jù)更有意義。
4.2 方法中使用模具制備的樣品膠體,大小、高度一致及表面平整光滑,減少了樣品膠體不一致產(chǎn)生的誤差。使用腸衣和離心杯都得不到高度一致的膠體,如果進(jìn)行切割,表面也不平整。
4.3 方法中使用抽真空的方法,使制備膠體時(shí)在攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡脫出,降低測(cè)試誤差。如果使用離心的方法,凝膠性差的樣品容易出現(xiàn)析水現(xiàn)象,無(wú)法得到均勻的膠體。
5 實(shí)驗(yàn)總結(jié)
經(jīng)過(guò)這項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn),我個(gè)人得到了不少的收獲,一方面加深了我對(duì)大豆分離蛋白功能性的認(rèn)識(shí),另一方面也提高了電腦軟件的應(yīng)用能力。這項(xiàng)試驗(yàn)跟我以前做的試驗(yàn)不同,以前是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做,這次是在日本大豆蛋白專(zhuān)家的指導(dǎo)下,親自動(dòng)手,開(kāi)動(dòng)腦筋,結(jié)合自己的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)形成了本次實(shí)驗(yàn)方法,并納入我們實(shí)驗(yàn)室的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中,作為化驗(yàn)室的檢驗(yàn)依據(jù),所以我覺(jué)得這項(xiàng)試驗(yàn)最寶貴,最深刻。
在本次試驗(yàn)中遇到的困難是膠體的制備。由于產(chǎn)品的質(zhì)量不完全一致,就是同樣的樣品量放置在同樣的器具中,制備的膠體高低也不一樣,經(jīng)過(guò)切割表面不光滑,這樣測(cè)得的數(shù)據(jù)代表性很差,在這種情況下,我們發(fā)明了不銹鋼模具,并申請(qǐng)了專(zhuān)利,解決了這一難題。所以我們做實(shí)驗(yàn)不要一成不變和墨守成規(guī),應(yīng)該有改良創(chuàng)新的精神。在試驗(yàn)的過(guò)程中要培養(yǎng)自己的獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
參考文獻(xiàn):
[1]邢小鵬,吳高峻,孫華.大豆分離蛋白的功能特性[J].食品工業(yè)科技,2000(04).