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储藏温度对大米蛋白功能特性的影响
日期:2021-09-17 作者:未知 来源:食品科学杂志 点击:
   大米是亚洲许多国家的主食,并且其在欧美国家中也逐渐成为重要的谷物来源。由于大米生长的季节性以及消费的连续性,新收获大米必须在后续加工之前储存。储存的大米不仅可保障工业生产和消费者食用的全年供应,而且还可以预防在不可预测情况下的饥荒。
  目前关于大米陈化的品质研究大多与淀粉和脂肪相关。然而蛋白质是大米中含量仅次于淀粉的营养物质,不同品种大米中含有8%~13%的蛋白质。大米蛋白以其高营养、低致敏性、多功能的特点被业界认可并广泛添加于食品中。蛋白质的功能特性指的是在食品加工、烹调、储藏过程中,在环境作用下,其所具有的物理化学性质。中国农业大学食品科学与营养工程学院,植物蛋白与谷物加工北京市重点实验室,国家果蔬加工工程技术研究中心的赵卿宇、林佳慧、沈 群*以大米蛋白的溶解性、持水性、持油性、起泡性和乳化性为指标,分析其在4、30 ℃和70 ℃储存10 个月过程中的变化情况,探究储藏温度对不同品种大米蛋白功能特性的影响,旨在为优质大米储藏过程中蛋白品质控制提供参考。
  01大米储藏期间蛋白质溶解度变化
  在4 ℃储藏期间,‘稻花香二号’和‘辽星’的蛋白溶解度总体呈下降趋势,这可能因为储藏过程中发生蛋白质氧化,即巯基被氧化成二硫键,带有极性的巯基含量减少,高分子质量蛋白质含量增加,降低了蛋白质与水分子的作用,导致大米蛋白水合能力下降。部分研究也发现米糠随着储藏时间的延长,二硫键含量增加,导致大分子质量米糠球蛋白聚集体形成,使溶解度逐渐降低。相似地,本课题组前期研究同样发现储藏导致大米蛋白的二硫键含量增加。但4 ℃储藏期间‘盐丰’的蛋白溶解度在储藏结束时却显著上升,这可能是因为长时间的储藏导致蛋白质被氧化修饰,引起蛋白质的解聚使其增溶。在30 ℃储藏期间,3 种大米的蛋白溶解度总体呈下降趋势。随着温度的升高,70 ℃下储藏3 种大米的蛋白溶解度总体呈显著下降趋势,这可能是蛋白在高温储藏后发生热变性或者不溶性聚集体形成。
  02大米储藏期间蛋白质持水性变化
  初始状态3 种大米蛋白持水性表现为‘稻花香二号’>‘辽星’>‘盐丰’,‘稻花香二号’初始状态拥有更高的持水性可能归因于其含有更多的亲水基团。蛋白良好的吸水能力有助于减少包装烘焙食品水分的丧失。3 种大米蛋白持水性在不同储藏温度下总体呈下降趋势,且70 ℃储藏期间下降幅度最大。‘稻花香二号’在4、30、70 ℃储藏末期,蛋白持水性较初始阶段分别下降了10.20%、13.19%和30.30%。持水性的下降可能是因为蛋白质中的游离巯基氧化形成二硫键,蛋白质聚集度加强,因而能截留的水分含量减少,导致蛋白质水合能力减弱。本课题组前期研究发现储藏导致大米蛋白的表面疏水作用增强,这也可能使蛋白持水性下降。此外,长时间的高温储藏导致部分蛋白质发生热变性,这也是蛋白持水性下降的重要原因。
  03大米储藏期间蛋白质持油性变化
  储藏期间不同品种大米蛋白持油性变化:与储藏前大米蛋白相比,3种大米蛋白持油性在不同储藏温度下总体都呈现上升趋势,其中‘稻花香二号’在4、30、70 ℃储藏末期,蛋白持油性较初始分别上升了15.71%、18.69%和32.41%。持油性的提高可能是由于蛋白质的空间结构打开,暴露了部分疏水基团,进而截留更多的油。此外,储藏会导致大米蛋白的表面疏水性持续增加,而持油性的增加与表面疏水性的增加有关。
  04大米储藏期间蛋白质起泡性质变化
  3 种大米蛋白起泡性在不同储藏温度下总体都呈现下降趋势。李彤等发现将大米在30 ℃加速陈化6 周后谷蛋白的起泡性及泡沫稳定性下降。Khan等还发现热稳定处理可能会降低米糠蛋白的起泡性质。大米蛋白的低起泡性可以归因于二硫键含量高而导致的柔韧性降低。此外,热诱导的热变性以及不溶性聚集体的形成使得蛋白质难以在空气-水界面扩散和吸附,最终也会导致起泡性下降。起泡性质被破坏使得蛋白质样品在食品工业中的应用受到限制。
  “稻花香二号”和:“辽星”蛋白泡沫稳定性在不同储藏温度下总体都呈现上升趋势,这可能是储藏过程中蛋白质溶解度降低、不溶性蛋白含量增加、表面黏度提高所致。然而“盐丰”蛋白的泡沫稳定性在不同储藏温度下却总体呈现下降趋势。泡沫稳定性下降可能是储藏引起大米蛋白巯基转化形成二硫键,共价交联产生聚集体所致。
  05大米储藏期间蛋白质乳化性质变化
  在4 ℃储藏期间,‘稻花香二号’和‘辽星’的蛋白乳化性总体显著下降,这可能是由于溶解度的下降从而降低了大米蛋白在油-水界面吸附的能力。而4 ℃储藏期间‘盐丰’的蛋白乳化性显著上升,这可能是因为4 ℃储藏期间蛋白溶解度的上升增强了大米蛋白在油-水界面吸附的能力。在30 ℃储藏期间,3 种大米的蛋白乳化性显著上升。此外,70 ℃下‘稻花香二号’的蛋白乳化性也呈现上升趋势。
  在4 ℃储藏期间,3种大米的蛋白乳化稳定性总体呈现下降趋势,先前的研究也发现陈化导致米谷蛋白乳化稳定性下降。在30 ℃储藏期间,3种大米的蛋白乳化稳定性总体显著上升。这可能主要因为更多疏水性基团的暴露对乳化液起到了稳定作用。但在70 ℃储藏期间,‘辽星’大米蛋白的乳化稳定性总体呈显著下降趋势。这可能是因为高温储藏期间蛋白质氧化程度增加,导致产生不可溶性聚集体,造成乳化稳定性降低。
  结 论
  在不同温度储藏期间,3种大米的功能特性均发生明显改变。具体地说,储藏总体导致各种大米蛋白溶解度下降,但低温储藏能够促进‘盐丰’大米蛋白溶解。低温储藏使‘稻花香二号’和‘辽星’的蛋白乳化性下降,高温储藏则促进‘稻花香二号’蛋白乳化性上升,但‘盐丰’蛋白乳化性均表现总体上升趋势。低温会导致大米蛋白乳化稳定性下降。此外,3种大米蛋白持水性和起泡性在不同储藏温度下都总体呈下降趋势,而持油性总体呈上升趋势。‘稻花香二号’和‘辽星’的泡沫稳定性在储藏期间总体呈上升趋势,然而‘盐丰’总体呈下降趋势。综上,储藏过程中大米蛋白质的功能特性会随着品种和储藏条件的不同有所差异,故未来需要开展更充分的研究。
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